[发明专利]一种锂电池电芯、锂电池及其制备方法

权利要求书

1.一种锂电池电芯，其特征在于：其包括集流体、柱状晶正极层、锂硅碳复合负极层、隔膜以及液态电解质，所述集流体包括相对设置的第一集流体和第二集流体，所述第一集流体朝向第二集流体方向具有一正极面，所述第二集流体朝向第一集流体方向具有一负极面，所述柱状晶正极层形成于所述正极面上，所述锂硅碳复合负极层形成于所述负极面上，所述隔膜复合于所述柱状晶正极层和锂硅碳复合负极层层之间，所述隔膜内浸润有液态电解质。

2.如权利要求1中所述锂电池电芯，其特征在于：所述第一集流体还包括一与所述正极面相对设置的负极面，所述负极面上形成另一锂电池电芯的锂硅碳复合负极层，所述第二集流体还包括一与负极面相对设置的正极面，所述正极面上形成另一锂电池电芯的柱状晶正极层。

3.如权利要求1或2任一项所述锂电池电芯，其特征在于：所述锂硅碳复合负极层靠近所述隔膜的表面上还设置有一保护层，用于防止电解液侵蚀锂硅碳复合负极层，所述柱状晶正极层还设置有一填充层，用于填充集流体与隔膜间的柱状晶正极层中的间隙，所述保护层和填充层为氧化物或硫化物固态类电解质中的任一种或几种。

4.如权利要求3中所述锂电池电芯，其特征在于：所述隔膜一端热压复合于所述保护层远离所述锂硅碳复合负极层表面上，所述集流体包括第一和第二集流体所述隔膜另一端热压复合于柱状晶正极层远离集流体的一端。

5.如权利要求4中所述锂电池电芯，其特征在于：所述柱状晶正极层远离所述集流体的一端直接接触所述隔膜，所述柱状晶体正极层的厚度为10nm-100μm；所述柱状晶体正极层包括含锂氧化物正极材料，所述含锂氧化物正极材料包括钴酸锂正极、镍酸锂正极、锰酸锂正极、磷酸铁锂及其衍生物正极、镍钴锰三元正极及其衍生物正极等、镍钴铝三元正极及其衍生物正极等中的一种或几种。

6.如权利要求4中所述锂电池电芯，其特征在于：所述隔膜主要包括PP薄膜、PE薄膜、PP-PE复合薄膜、PP-陶瓷薄膜或PE陶瓷薄膜中的任一种，所述隔膜的厚度为15-40μm。

7.如权利要求6中所述锂电池电芯，其特征在于：所述液态电解质主要包括锂盐电解质和有机溶剂，所述锂盐电解质主要包括无极锂盐LiAlM、LiM、LiXFn(M为卤族元素，X为B、As、P、Sb等，n等于4或6)以及有机锂盐LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂及其衍生物之任一种或几种；所述有机溶剂主要包括PC、EC、DEC、DMC、EC₂DMC或PC₂DMC中的任一种。

8.如权利要求4中所述锂电池电芯，其特征在于：所述锂硅碳复合负极层包括，沉积形成在所述集流体负极面之上的硅-锂合金，以及复合在硅-锂合金之内碳纳米颗粒，所述锂硅碳复合负极层的厚度为10nm-100μm。

9.一种锂电池，其特征在于：如权利要求4-8任一项所述的锂电池电芯，多个锂电池电芯之间可以并联或共用集流体串联连接。

10.一种锂电池制备方法，其特征在于包括：

S11，提供一第一集流体，在第一集流体的其中一面之上形成柱状晶正极层，在含锂氧化物正极层间隙中填充一填充层；

S12，提供一第二集流体，在第二集流体的其中一面之上形成锂硅碳复合负极层，在锂硅碳复合负极层远离所述第二集流体的表面形成保护层；

S13，提供一预制隔膜层，并热压复合于柱状晶正极层远离所述第一集流体的表面，以及所述保护层远离所述锂硅碳复合负极层的表面上；

S14，在第一集流体设有柱状晶正极层相对的一面上，形成另一个锂电池电芯单元的锂硅碳复合负极层，在所述锂硅碳复合负极层远离所述第一集流体的表面之上形成保护层；

S15，在第二集流体设有锂硅碳复合负极层相对的一面上，形成另一个锂电池电芯单元的柱状晶正极层，在柱状晶正极层间隙中填充一填充层；

S16，提供一第三集流体，在第三集流体其中一面之上形成柱状晶正极层，提供一第四集流体，在第四集流体其中一面之上形成锂硅碳复合负极层；

S17，重复步骤S13-S16，直至锂电池达到所需的锂电池电芯单元的数量；

S18，提供一封装结构，对锂电池进行封装；

S19，提供一液态电解质，并将液态电解质注入到封装后的锂电池中。