一种锂离子电池结构及补锂方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111446489A(43)申请公布日2020.07.24(21)申请号202010378111.1H01M10/42(2006.01)(22)申请日2020.05.07(71)申请人浙江浙能技术研究院有限公司地址311121浙江省杭州市余杭区五常街道余杭塘路2159-1号1幢5楼(72)发明人吴田马福元赵宇成城熊兴海(74)专利代理机构杭州九洲专利事务所有限公司33101代理人张羽振(51)Int.Cl.H01M10/0525(2010.01)H01M4/13(2010.01)H01M4/139(2010.01)H01M10/0587(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种锂离子电池结构及补锂方法(57)摘要本发明涉及一种锂离子电池结构，包括：电芯和富含锂离子的电解液；所述电芯由隔膜、负极极片和正极极片按照隔膜、负极极片、隔膜、正极极片的顺序卷绕形成；所述富含锂离子的电解液注入到电芯中；负极极片由集流体、集流体上涂覆有活性物质的涂覆区、未涂覆活性物质的集流体留白区和尾部补锂区构成。本发明的有益效果是：本发明在负极极片集流体上设有涂覆区，负极极片的集流体留白区和含锂材料相结合形成尾部补锂区，通过电解液实现补锂；避免了高活性锂源与负极直接接触所造成的热量积累，同时和现有的锂离子电池制备工艺兼容性好、效率高、无安全性问题，适合产业化批量生产。CN111446489ACN111446489A权利要求书1/2页1.一种锂离子电池结构，其特征在于，包括：电芯和富含锂离子的电解液；所述电芯由隔膜(4)、负极极片(5)和正极极片(6)按照隔膜(4)、负极极片(5)、隔膜(4)、正极极片(6)的顺序卷绕形成；所述富含锂离子的电解液注入到电芯中；所述负极极片(5)由集流体、集流体上涂覆有活性物质的涂覆区(1)、未涂覆活性物质的集流体留白区(2)和尾部补锂区(3)构成；所述正极极片(6)由集流体和涂覆于集流体上的活性物质组成；所述尾部补锂区(3)为负极极片(5)中集流体留白区(2)与含锂材料的结合。2.根据权利要求1所述锂离子电池结构，其特征在于：所述负极极片(5)在集流体尾部的正面设有集流体留白区(2)，反面不含集流体留白区(2)；所述负极极片(5)中集流体留白区(2)、尾部补锂区(3)和涂覆区(1)在整个集流体上所占面积的比例分别为：0％～50％，0％～50％，50～100％；所述负极极片(5)中集流体留白区(2)的长度小于或者等于卷绕后卷芯最外一圈的长度，所述电芯由1～4个卷芯组成；集流体留白区(2)的宽度等于集流体的宽度。3.根据权利要求1所述锂离子电池结构，其特征在于：所述负极极片(5)中集流体留白区(2)和含锂材料相结合的方式为辊压、喷涂或涂覆。4.根据权利要求1所述锂离子电池结构，其特征在于：所述负极极片(5)中集流体为具有贯通孔的铜箔，铜箔孔隙率为0％～20％；所述正极极片(6)中集流体为具有贯通孔的铝箔，所述的铝箔孔隙率为0％～20％；所述隔膜(4)为有机高分子材料在熔点80～300oC内经过湿法或干法工艺制备的复合膜；隔膜(4)的孔隙率在0％～50％。5.根据权利要求1所述锂离子电池结构，其特征在于：所述负极极片(5)中涂覆区(1)上的活性物质为石墨、软碳、硬碳、活性炭、中间相碳微球、硅、氧化硅、氧化亚硅、硫化钼、钛酸锂、氧化钛、金属锑和金属锡中的至少一种；所述含锂材料为金属锂片、锂块、锂粉和含锂化合物中的至少一种。6.根据权利要求1所述锂离子电池结构，其特征在于：正极极片(6)中集流体上的活性物质为LiFePO4、LiCoO2、LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2、LiMnO4、LiMn2O4、LiNiMnCoO2、LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2、LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2中的至少一种。7.一种如权利要1所述锂离子电池结构的补锂方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、用活性物质在负极极片(5)中集流体上进行集流体留白区(2)的涂覆，形成涂覆区(1)；步骤2、将负极极片(5)的集流体留白区(2)和含锂材料相结合形成尾部补锂区(3)；步骤3、将含有涂覆区(1)和尾部补锂区(3)的负极极片(5)、正极极片(6)和隔膜(4)按照隔膜(4)、负极极片(5)、隔膜(4)、正极极片(6)的顺序卷绕后形成电芯，在一定的温度和外加电场环境下注入富含锂离子的电解液；负极极片(5)上的涂覆区(1)作为阴极，尾部补锂区(3)作为阳极，集流体作为导线，利用涂覆区(1)和尾部补锂区(3)的电位差进行自发电化学反应，尾部补锂区(3)的锂离子通过电解液转移到负极的涂覆区(1)中，消耗尾