[发明专利]使用活性自支撑极片制备高能量密度软包锂电池的方法

说明书

本发明提供了使用活性自支撑极片制备高能量密度软包锂电池的方法，包括如下步骤：1)制备正、负极片的活性自支撑层；2)按设计规格在活性自支撑层上冲切出极耳焊接区和极片空缺区；3)将活性自支撑层与金属集流体表面结合；4)将金属集流体多余部分切除；5)在隔膜边缘部位冲切出隔膜缺口；6)将负极片、隔膜、正极片依次叠加，正极片的极耳焊接区和极片空缺区分别与负极片的极片空缺区和极耳焊接区对应，隔膜的两个隔膜缺口与极耳焊接区和极片空缺区对应；7)在极耳焊接区内焊接极耳的内部电芯；8)在内部电芯内注入电解液，封装，即得软包锂电池。该发明将极片的极耳内收，能实现电池厚度降低后其外包装膜内空间最大化的利用，提高电池的体积能量密度。

技术领域

本发明属于电池储能技术领域，具体涉及一种使用活性自支撑极片制备高能量密度软包锂电池的方法。

背景技术

锂离子电池分布在我们生活的每一个角落，其应用领域包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、移动电源（充电宝）、应急电源、剃须刀、电动自行车、电动汽车、电动公交车、旅游观光车、无人机，以及其他各类电动工具。作为电能的载体和众多设备的动力来源，可以说，锂离子电池的使用已经渗透了我们生活的方方面面。

软包装锂离子电池是锂离子电池常见的形态，其基本组成单元为内部电芯、外部包装膜以及负责锂离子传输的电解液。其中，内部电芯为锂离子电池的能量承载体，其组成一般包括正极片、负极片、隔膜三大组分，而正负极极片又各自包含活性成分层以及电子传输层（集流体）。

正极片的集流体一般选用铝箔，主要在于其耐高电压下的氧化反应；负极片的集流体一般选用铜箔，主要在于其耐低电压下的还原反应；电池电流的引出一般使用金属极耳与极片集流体焊接的方式。由于软包装电池的制备工艺的可操作性较强，所以，市面上可见的软包装锂离子电池也是形态各异，但基本结构不会发生变化。

尽管软包装锂离子电池可以被制备成各种形状规格，但是考核锂电池能量大小的标准是不变的，一般以单位体积或者单位重量的锂电池所能发挥出的能量大小作为衡量标准，即电池的能量密度。作为当前电池行业的中坚力量的锂离子电池的研发重点也是在于提高其能量密度，包括提升电池的质量能量密度和体积能量密度两个方面。

当今消费类电子设备的发展趋势是轻、薄，甚至一些电子产品还需要电池具备特殊的属性，如柔性耐弯曲，对应的锂离子电池也会向轻、薄化发展。随着电池的变薄，包装膜、极耳等非活性成分在质量和体积中所占的比重将逐步增大，导致电池的能量密度降低，甚至随着电池厚度的变薄，一些原有的电池结构都会受到影响，如图1所示，在薄款的软包装电池中，极耳焊接部位将不能再通过折弯的形式来减小无效区域的体积，只能通过平铺的方式进行极耳的引出，否则极耳焊接部位将会对铝塑包装膜形成尖端凸顶效果，除了电池厚度不均一、不美观外，还可能引起包装膜破裂等致命问题，因而将金属集流体上预留的用于焊接极耳的极耳焊接区的金属集流体设置在极片活性层边缘外部，但是极耳一旦平铺放置，将对极耳焊接方向的电池空间利用率造成极大的浪费，约3～5mm的长度将因为极耳平铺而不能有效利用，从而使得电池的体积能量密度受到极大的影响。

当前软包装电池的极片制备工艺普遍采用涂布的方式，通过浆料中的粘结剂成分将料层与金属集流体结合，这种工艺很明显的特点是活性成分层和金属集流体层有很明显的边缘区分，并且边缘一般呈标准的直线状态，制备极片的过程中金属集流体箔材预留一部分区域用于与极耳焊接，进而导出电流。此外，软包装电池的极片还可以通过其它的方式制备，例如使用纳米纤维的三维网络束缚作用取代传统的粘结剂可以不依靠集流体的支撑作用单独的制备活性极片层，进而制备成电池。

发明内容

本发明的目的是克服现有薄款软包锂电池中极耳平铺放置而增加无效区域体积，导致其体积能量密度降低的问题。

为此，本发明实施例提供了一种使用活性自支撑极片制备高能量密度软包锂电池的方法，包括如下步骤：

1)制备正、负极片的活性自支撑层；