本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種銅基鋰片負(fù)極聚合物鋰電池。

背景技術(shù)：

金屬鋰的化學(xué)活性高，很容易燃燒。當(dāng)電池在放電、充電時(shí)，電池內(nèi)部會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)升溫而產(chǎn)生氣體膨脹，導(dǎo)致電池內(nèi)壓加大，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，很可能會(huì)破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸。

在現(xiàn)有的解決方案中，采用石墨漿料涂布在鋰電池銅箔負(fù)極上，電池容量低。金屬鋰的理論比容量為3860mAh/g，是一種理想的鋰電池負(fù)極材料。但是金屬鋰與液態(tài)電解液容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了電池使用壽命。而且，使用金屬鋰容易產(chǎn)生鋰枝晶進(jìn)而引起爆炸等問(wèn)題。

申請(qǐng)?zhí)枺?01520980683.1的實(shí)用新型專利公開(kāi)一種聚合物鋰電池，包括鋁塑包裝膜、鈷酸鋰正極、石墨負(fù)極和聚丙烯薄膜，所述鋁塑包裝膜中部設(shè)置有空腔，所述鈷酸鋰正極、石墨負(fù)極和聚丙烯薄膜設(shè)在空腔內(nèi)，所述空腔內(nèi)還設(shè)置有電解液，所述電解液由碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯組成，所述鈷酸鋰正極、聚丙烯薄膜和石墨負(fù)極依次從內(nèi)至外設(shè)置，所述鋁塑包裝膜頂部設(shè)置有正極耳和負(fù)極耳，所述正極耳和負(fù)極耳與鋁塑包裝膜連接處設(shè)置有絕緣片，所述正極耳與鈷酸鋰正極電性連接，所述負(fù)極耳與石墨負(fù)極電性連接，該聚合物鋰電池使用壽命長(zhǎng)，安全性能好，體積小。該實(shí)用新型采用石墨負(fù)極作為鋰電池的負(fù)極，采用電解液作為離子傳導(dǎo)介質(zhì)，為常規(guī)的鋰電池解決方案。電解液是液態(tài)電解質(zhì)，可能會(huì)產(chǎn)生漏液，安全性較低。

申請(qǐng)?zhí)枺?01420730560.8的實(shí)用新型專利公開(kāi)了一種銅基石墨烯聚合物鋰電池負(fù)極結(jié)構(gòu)，包括：負(fù)極石墨電解質(zhì)層，石墨烯薄膜層，銅箔。聚合物鋰電的負(fù)集流體銅箔上生長(zhǎng)石墨烯薄膜層，石墨烯薄膜外層附著石墨電解質(zhì)層。石墨烯薄膜層作為負(fù)極石墨電解質(zhì)層和集流極銅箔之間的導(dǎo)電層，增加了導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力，提高了鋰電池的能量密度，而且石墨烯薄膜層與石墨和銅箔均已化學(xué)鍵穩(wěn)固結(jié)合，降低了石墨和銅箔之間的接觸電阻和熱阻，石墨烯薄膜層也具有良好的導(dǎo)熱性能，能迅速把負(fù)極產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，降低了因溫度變化導(dǎo)致負(fù)極掉料，增加了聚合物鋰電的循環(huán)使用壽命。該實(shí)用新型在銅箔上生長(zhǎng)石墨烯層，并將生長(zhǎng)了石墨烯層的銅箔作為鋰電池的負(fù)極，利用石墨烯材料優(yōu)良的導(dǎo)熱性，能夠迅速將電池充放電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移，從而提高了對(duì)電池的保護(hù)能力，增加了使用壽命。其所采用的負(fù)極結(jié)構(gòu)與本實(shí)用新型的負(fù)極結(jié)構(gòu)有相似的地方，但是在要解決的問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果上是根本不同的。本發(fā)明所采用的鍍有鋰金屬的銅作為鋰電池負(fù)極，打破了一般的認(rèn)識(shí)鋰金屬化學(xué)活性高，將鋰金屬應(yīng)用到負(fù)極這種危險(xiǎn)性很高的思想，將具有較高化學(xué)活性的鋰金屬涂布在銅箔上作為鋰電池負(fù)極，同時(shí)使用半固態(tài)聚合物作為離子傳導(dǎo)介質(zhì)，解決了安全的問(wèn)題，同時(shí)提高了電池容量密度，與該實(shí)用新型有本質(zhì)的差別。

申請(qǐng)?zhí)枺?00810180727.7的發(fā)明專利公開(kāi)了一種用于可再充電鋰電池的負(fù)極，包括集流體、布置在該集流體上具有金屬類活性材料的多孔活性材料層，以及位于該多孔活性材料層上的高強(qiáng)度粘結(jié)層。該高強(qiáng)度粘結(jié)層的強(qiáng)度范圍為5～70MPa。根據(jù)本發(fā)明的用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料能通過(guò)抑制體積膨脹和電極表面的電解液反應(yīng)來(lái)改善循環(huán)壽命特性。該發(fā)明在該集流體上涂布金屬類活性材料的多孔活性材料層以及粘結(jié)層，使用電解液作為離子傳導(dǎo)介質(zhì)，用于改善電池壽命，與本發(fā)明在技術(shù)方案和技術(shù)目的上均不同。

常規(guī)石墨負(fù)極鋰電池容量密度低、液態(tài)電解質(zhì)鋰電池安全性不高，現(xiàn)有方案不能解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種銅基鋰片負(fù)極聚合物鋰電池，以至少達(dá)到提高電池容量密度和電池安全性的效果。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種銅基鋰片負(fù)極聚合物鋰電池，它包括隔膜、正極、負(fù)極、集流體、涂布在負(fù)極上的物質(zhì)層以及電解質(zhì)層；所述電解質(zhì)層分布在所述正極與所述負(fù)極之間；所述隔膜設(shè)置在所述正極和所述負(fù)極之間；所述負(fù)極為銅箔，所述涂布在負(fù)極上的物質(zhì)層為金屬鋰，且所述金屬鋰涂布在所述負(fù)極的正面和背面。

所述的正極包括LiCoO2、LiNiO2或LiFePO4。

所述的電解質(zhì)層包括固態(tài)電解質(zhì)層或凝膠態(tài)電解質(zhì)層。

所述集流體的數(shù)量至少兩個(gè)，其中，第一集流體與負(fù)極相連，第二集流體與正極相連。

所述的隔膜為絕緣隔膜，用于防止正、負(fù)極接觸短路，并且離子能通過(guò)所述絕緣隔膜。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用涂有鋰金屬的銅箔作為負(fù)極，大幅度提高了負(fù)極容量，將這種負(fù)極應(yīng)用于鋰電池，提高了鋰電池的容量密度；同時(shí)，采用半固態(tài)聚合物作為鋰電池電解質(zhì)，提高了電池的安全性，且輕薄、形狀可變；本發(fā)明同時(shí)具備容量密度高、安全性好的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，100-負(fù)極，101-鋰金屬，102-銅箔，201-電解質(zhì)，301-隔膜，401-正極集流體，402-正極，501-負(fù)極集流體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

一種銅基鋰片負(fù)極聚合物鋰電池，它包括隔膜、正極、負(fù)極、集流體、涂布在負(fù)極上的物質(zhì)層以及電解質(zhì)層；所述電解質(zhì)層分布在所述正極與所述負(fù)極之間；所述隔膜設(shè)置在所述正極和所述負(fù)極之間；所述負(fù)極為銅箔，所述涂布在負(fù)極上的物質(zhì)層為金屬鋰，且所述金屬鋰涂布在所述負(fù)極的正面和背面。

所述的正極包括LiCoO2、LiNiO2或LiFePO4。

所述的電解質(zhì)層包括固態(tài)電解質(zhì)層或凝膠態(tài)電解質(zhì)層。

所述集流體的數(shù)量至少兩個(gè)，其中，第一集流體與負(fù)極相連，第二集流體與正極相連。

所述的隔膜為絕緣隔膜，用于防止正、負(fù)極接觸短路，并且離子能通過(guò)所述絕緣隔膜。

如圖1所示，作為本發(fā)明的一種實(shí)施例，一種銅基鋰片負(fù)極聚合物鋰電池，它包括隔膜301、正極402、負(fù)極100、正極集流體401、負(fù)極集流體501、涂布在負(fù)極上的物質(zhì)層101以及電解質(zhì)層201；所述電解質(zhì)層201分布在所述正極402與所述負(fù)極100之間；所述隔膜301設(shè)置在所述正極402和所述負(fù)極100之間，防止正、負(fù)極接觸短路，并且離子能通過(guò)所述隔膜301；所述正極集流體401、負(fù)極集流體501分別與所述正極402、所述負(fù)極100相連，用于引出電能。

采用涂有金屬鋰的銅箔作為負(fù)極，可大幅度提升負(fù)極容量。常規(guī)石墨的容量密度為350mAh/g，而金屬鋰容量密度達(dá)到3861mAh/g，幾乎是石墨的10倍。將鋰金屬涂布在銅箔上，應(yīng)用于鋰電池的負(fù)極，實(shí)現(xiàn)了電池容量密度達(dá)到800Wh/L，是常規(guī)石墨負(fù)極鋰電池的1.5倍。

但是，金屬鋰的化學(xué)活性高，很容易燃燒。當(dāng)電池在放電、充電時(shí)，電池內(nèi)部會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)升溫而產(chǎn)生氣體膨脹，導(dǎo)致電池內(nèi)壓加大，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，很可能會(huì)破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸。而本發(fā)明采用半固態(tài)聚合物作為鋰電池的電解質(zhì)，替代了傳統(tǒng)了電解液，提高了電池的安全性。

作為本實(shí)用發(fā)明的實(shí)施例之一，應(yīng)用涂布鋰金屬的銅箔負(fù)極和半固態(tài)聚合物電解質(zhì)的鋰電池，同時(shí)具備容量密度高、安全性好的特點(diǎn)。

相比液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，鋰聚合物電池除電解質(zhì)是固態(tài)或半固態(tài)聚合物，而不是液態(tài)電解質(zhì)。鋰聚合物電池能夠防止電池內(nèi)部短路、電池外部短路、過(guò)充這些情況。半固態(tài)聚合物鋰電池，具有安全性好、生產(chǎn)周期短、直通率高及成本低等特點(diǎn)。與常規(guī)的液態(tài)軟包鋰離子電池相比，減少了生產(chǎn)工序，降低了材料成本，使用膠態(tài)電解質(zhì)，消除漏液和污染不良品，整體電池很輕、很薄。