本發(fā)明涉及電池領域，具體涉及薄型二次電池及其制備方法。
背景技術：
：隨著電子設備技術的日新月異，我們對電池的要求也越來越高。新一代的電池，將無可避免地向超薄化和柔性化發(fā)展，這在可穿戴設備和rfid產(chǎn)品中已經(jīng)得到充分體現(xiàn)。超薄電池，顧名思義，厚度很薄的電池，現(xiàn)在能做到最薄的是鋁塑軟包裝鋰電池。二次電池又稱為可充電電池或蓄電池，鋁塑軟包裝鋰電池就是一種薄型二次電池，鋁塑軟包裝鋰電池具有能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化、高安全性和低成本等多種明顯優(yōu)勢。超薄電池最大的特點是整個電池的厚度小于0.5mm，猶如紙張一樣薄，且循環(huán)壽命長，自耗電低?？筛鶕?jù)客戶的需要，設計制作不同的尺寸、各種形狀的電池，廣泛應用于智能卡、超薄信用卡、rfid電子標簽、銀行卡等超薄產(chǎn)品以及近來興起的穿戴式電子產(chǎn)品領域。要將電池做得薄，很重要的一點，就是每個零件要做得薄。要做成超薄型的電池，正、負極只涂單面，在后續(xù)的輥壓工序加工時，極片會出現(xiàn)打卷，影響電池的組裝效率。針對上述極片打卷問題，現(xiàn)有的工藝的解決方式為：在極片的雙面涂上相同配方，相同重量，相同厚度的材料，在輥壓時，兩邊的延展的產(chǎn)生的應力相互抵消，不會發(fā)生打卷現(xiàn)象。但是這種方法帶來缺點是浪費另一面的活性材料，增加成本。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對上述問題，提出了薄型二次電池及其制備方法。本發(fā)明采取的技術方案如下：一種薄型二次電池，包括至少一個正極極片和至少一個負極極片，所述正極極片和負極極片依次間隔排列，各極片均包括金屬集流體，最外側(cè)極片中的金屬集流體面向其他極片的一面設置有活性材料層，另一面設置有高分子材料層；當極片數(shù)量大于等于3時，中間極片的金屬集流體的兩面均設置有活性材料層。薄型二次電池最外側(cè)極片只有一面需要設置活性材料層，通過在金屬集流體不需要設置活性材料層的一面設置高分子材料層，能夠抵消或部分抵消在輥壓后因活性材料延展引起的應力，從而能夠解決極片單面涂布輥壓后引起的極片打卷問題。通過解決極片打卷問題，提高了后續(xù)電池裝配的生產(chǎn)效率，且選用高分子材料層，節(jié)省了成本，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，同時，減少了極片掉料，增強極片的強度，防止極片的撕裂和破損。本申請所說的薄型是相對的概念，相對于普通電池而言，薄型二次電池非常薄。本申請的薄型二次電池，可以只有2個極片(分別是1個正極極片和1個負極極片)，也可以有3個極片(分別是2個正極極片和1個負極極片，或者是1個正極極片和2個負極極片)，實際運用時在薄度要求不高時，也可以設置5個，甚至更多個極片。可選的，所述正極極片和負極極片之間設置有隔離膜，所述正極極片的金屬集流體為正極集流體，正極集流體上的活性材料層為正極活性材料層；所述負極極片的金屬集流體為負極集流體，負極集流體上的活性材料層為負極活性材料層?？蛇x的，最外側(cè)兩個極片的極性相同，且最外側(cè)兩個極片由一個較大極片從其中部彎折形成。極片數(shù)量為n，最外側(cè)兩個極片極性相同，即n為大于等于3的奇數(shù)，本申請極片數(shù)量計算過程中，一個較大極片算2個極片，該較大極片從中部彎折形成兩個較小極片，且這兩個較小極片是相互連接的。可選的，還包括包裝膜，所述高分子材料層為熱熔膠高分子材料層，所述包裝膜與最外側(cè)兩個極片的熱熔膠高分子材料層通過熱復合連接在一起。高分子材料層為熱熔膠高分子材料層，從而外側(cè)極片能夠與包裝膜進行熱復合，這種結構形式加工方便，且連接可靠。可選的，所述包裝膜為鋁塑復合包裝膜，鋁塑復合包裝膜包括熱熔膠層，鋁塑復合包裝膜的熱熔膠層與最外側(cè)兩個極片的熱熔膠高分子材料層通過熱復合連接在一起?？蛇x的，所述熱熔膠高分子材料層的厚度為10～100μm，所述熱熔膠高分子材料層為高分子膜，高分子膜通過粘結劑粘貼在對應的金屬集流體上。高分子材料層為高分子膜，這樣設置通過粘結劑能夠快速方便的形成高分子材料層?？蛇x的，所述熱熔膠高分子材料層的厚度為10～100μm，所述熱熔膠高分子材料層通過將熔融狀態(tài)的高分子涂布在對應的金屬集流體上得到。進一步而言，熱熔膠高分子材料層的材料為乙烯及其共聚物(eva、eea、eaa、eval)，聚酰胺(pa)，聚酯(pes)或聚烯烴(pe、pp)等，且最好是聚丙烯(pp)熱熔膠。本申請還公開了一種薄型二次電池的制備方法，包括：制得正極極片，所述正極極片包括正極集流體，正極集流體的一面設置有正極活性材料層，另一面設置有熱熔膠高分子材料層；制得負極極片，所述負極極片包括負極集流體，負極集流體的一面設置有負極活性材料層，另一面設置有熱熔膠高分子材料層；將正極極片的熱熔膠高分子材料層與鋁塑復合包裝膜的熱熔膠層進行熱復合，使正極極片與鋁塑復合包裝膜固定；將負極極片的熱熔膠高分子材料層與鋁塑復合包裝膜的熱熔膠層進行熱復合，使負極極片與鋁塑復合包裝膜固定；將鋁塑復合包裝膜對折，放入隔離膜，使得正極極片、隔離膜和負極極片依次呈疊層布置；向?qū)φ酆蟮匿X塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液，并進行封裝。薄型二次電池最外側(cè)極片只有一面需要設置活性材料層，通過在金屬集流體不需要設置活性材料層的一面設置高分子材料層，能夠抵消或部分抵消在輥壓后因活性材料延展引起的應力，從而能夠解決極片單面涂布輥壓后引起的極片打卷問題；高分子材料層為熱熔膠高分子材料層，從而外側(cè)極片能夠與包裝膜進行熱復合，這種結構形式加工方便，且連接可靠。實際運用時，為了方便注入電解液，可以先封住對折后的鋁塑復合包裝膜的兩邊，留一口子，通過該口子向鋁塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液。進一步的，在注入電解液前，對鋁塑復合包裝膜內(nèi)的部件進行真空干燥。進一步的，注入電解液后進行化成操作，然后再進行封裝，且封裝完成后進行分容操作。本申請還公開了第二種薄型二次電池的制備方法，包括：制得正極極片，所述正極極片包括正極集流體，正極集流體的一面設置有正極活性材料層，另一面設置有熱熔膠高分子材料層；制得負極極片，所述負極極片包括負極集流體，負極集流體的兩面均設置有負極活性材料層；將正極極片的熱熔膠高分子材料層與鋁塑復合包裝膜的熱熔膠層進行熱復合，使正極極片與鋁塑復合包裝膜固定；將鋁塑復合包裝膜對折，放入負極極片和隔離膜，形成正極極片、隔離膜、負極極片、隔離膜以及正極極片依次疊設的布置形式；向?qū)φ酆蟮匿X塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液，并進行封裝。本申請還公開了第三種薄型二次電池的制備方法，包括：制得負極極片，所述負極極片包括負極集流體，負極集流體的一面設置有負極活性材料層，另一面設置有熱熔膠高分子材料層；制得正極極片，所述正極極片包括正極集流體，正極集流體的兩面均設置有正極活性材料層；將負極極片的熱熔膠高分子材料層與鋁塑復合包裝膜的熱熔膠層進行熱復合，使負極極片與鋁塑復合包裝膜固定；將鋁塑復合包裝膜對折，放入正極極片和隔離膜，形成負極極片、隔離膜、正極極片、隔離膜以及負極極片依次疊設的布置形式；向?qū)φ酆蟮匿X塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液，并進行封裝。本發(fā)明的有益效果是：薄型二次電池最外側(cè)極片只有一面需要設置活性材料層，通過在金屬集流體不需要設置活性材料層的一面設置高分子材料層，能夠抵消或部分抵消在輥壓后因活性材料延展引起的應力，從而能夠解決極片單面涂布輥壓后引起的極片打卷問題。附圖說明：圖1是具有高分子材料層的極片的剖視圖；圖2是鋁塑復合包裝膜與外側(cè)極片熱復合的剖視圖；圖3是實施例2正極極片和負極片熱復合在鋁塑復合包裝膜上的示意圖；圖4是實施例3正極極片熱復合在鋁塑復合包裝膜上的示意圖；圖5是實施例3負極極片的示意圖；圖6是實施例4負極極片熱復合在鋁塑復合包裝膜上的示意圖；圖7是實施例4正極極片的示意圖。圖中各附圖標記為：1、金屬集流體；2、活性材料層；3、高分子材料層；4、最外側(cè)極片；5、熱熔膠層；6、鋁層；7、尼龍層；8、鋁塑復合包裝膜；9、正極極片；10、負極極片；11、正極極片；12、極耳；13、負極極片。具體實施方式：下面結合各附圖，對本發(fā)明做詳細描述。實施例1一種薄型二次電池，包括至少一個正極極片和至少一個負極極片，正極極片和負極極片依次間隔排列，各極片均包括金屬集流體，如圖1和2所示，最外側(cè)極片4中的金屬集流體1面向其他極片的一面設置有活性材料層2，另一面設置有高分子材料層3；當極片數(shù)量大于等于3時，中間極片的金屬集流體的兩面均設置有活性材料層2。薄型二次電池最外側(cè)極片只有一面需要設置活性材料層，通過在金屬集流體不需要設置活性材料層的一面設置高分子材料層，能夠抵消或部分抵消在輥壓后因活性材料延展引起的應力，從而能夠解決極片單面涂布輥壓后引起的極片打卷問題。通過解決極片打卷問題，提高了后續(xù)電池裝配的生產(chǎn)效率，且選用高分子材料層，節(jié)省了成本，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，同時，減少了極片掉料，增強極片的強度，防止極片的撕裂和破損。本申請所說的薄型是相對的概念，相對于普通電池而言，薄型二次電池非常薄。本申請的薄型二次電池，可以只有2個極片(分別是1個正極極片和1個負極極片)，也可以有3個極片(分別是2個正極極片和1個負極極片，或者是1個正極極片和2個負極極片)，實際運用時在薄度要求不高時，也可以設置5個，甚至更多個極片。于本實施例中，正極極片和負極極片之間設置有隔離膜，正極極片的金屬集流體為正極集流體，正極集流體上的活性材料層為正極活性材料層；負極極片的金屬集流體為負極集流體，負極集流體上的活性材料層為負極活性材料層。當極片數(shù)量大于等于3時，最外側(cè)兩個極片的極性相同，最外側(cè)兩個極片除了為兩個獨立的極片外，還可以由一個較大極片從其中部彎折形成。極片數(shù)量為n，最外側(cè)兩個極片極性相同，即n為大于等于3的奇數(shù)，本申請極片數(shù)量計算過程中，一個較大極片算2個極片，該較大極片從中部彎折形成兩個較小極片，且這兩個較小極片是相互連接的。如圖2所示，于本實施例中，還包括包裝膜，高分子材料層為熱熔膠高分子材料層，包裝膜與最外側(cè)兩個極片的熱熔膠高分子材料層通過熱復合連接在一起。高分子材料層為熱熔膠高分子材料層，從而外側(cè)極片能夠與包裝膜進行熱復合，這種結構形式加工方便，且連接可靠。進一步而言，熱熔膠高分子材料層的材料為乙烯及其共聚物(eva、eea、eaa、eval)，聚酰胺(pa)，聚酯(pes)或聚烯烴(pe、pp)等，且最好是聚丙烯(pp)熱熔膠。如圖2所示，于本實施例中，包裝膜為鋁塑復合包裝膜8，鋁塑復合包裝膜包括熱熔膠層5，鋁塑復合包裝膜的熱熔膠層5與最外側(cè)兩個極片的熱熔膠高分子材料層3通過熱復合連接在一起。熱復合過程如下：在極片定位夾具下，采用上下銅模170±3℃，壓強0.23±0.03mpa/cm2,熱封時間3～5秒。如圖2所示，本實施例的鋁塑復合包裝膜8包括最外側(cè)的尼龍層7，位于中間的鋁層6以及位于內(nèi)側(cè)的熱熔膠層5，且本實施例中，熱熔膠層5為聚丙烯(pp)樹脂。熱熔膠高分子材料層的厚度影響極片打卷的程度，如表1所示，為不同厚度聚丙烯(pp)熱熔膠制得正極極片后的打卷程度對比表，該表所對應的正極極片的金屬集流體為12μm的鋁箔，活性物質(zhì)為58μm的正極活性物質(zhì)(與實施例2中的正極活性物質(zhì)相同)，本申請中，極片打卷的程度，由高到底分別為：高、中高、中、中低、低和不打卷。實際生產(chǎn)過程中，打卷程度小于等于中低程度就基本不影響生產(chǎn)。表1序號熱熔膠高分子材料層厚度(單位μm)極片打卷程度1聚丙烯(pp)3高2聚丙烯(pp)5中高3聚丙烯(pp)8中4聚丙烯(pp)10中低5聚丙烯(pp)15中低6聚丙烯(pp)18低7聚丙烯(pp)23不打卷8聚丙烯(pp)30不打卷9聚丙烯(pp)55不打卷10聚丙烯(pp)80不打卷11聚丙烯(pp)100不打卷根據(jù)表1可知，熱熔膠高分子材料層為聚丙烯(pp)時，聚丙烯(pp)厚度為23μm是最優(yōu)選的方案，在不打卷的同時能夠最大程度的降低極片的厚度。申請人經(jīng)過對乙烯及其共聚物(eva、eea、eaa、eval)，聚酰胺(pa)，聚酯(pes)或聚烯烴(pe、pp)等熱熔膠高分子材料層的無數(shù)次試驗，發(fā)現(xiàn)各類熱熔膠高分子材料層在10～100μm時能夠較好的抵消或部分抵消在輥壓后因活性材料延展引起的應力。熱熔膠高分子材料層厚度小于10μm，起不了作用，極片還是會打卷且影響生產(chǎn)，而如果厚度太大，則對于超薄的鋁塑軟包裝鋰電池沒有意義。于本實施例中，高分子材料層通過濕法或干法復合在金屬集流體上，當采用干法復合時，高分子材料層為高分子膜，且高分子膜通過粘結劑粘貼在金屬集流體上。當采用濕法復合時，高分子材料層通過將熔融狀態(tài)的高分子涂布在金屬集流體上得到。實施例2如圖3所示，本實施例公開了一種薄型二次電池的制備方法，包括：制得正極極片9，正極極片包括正極集流體，正極集流體的一面設置有正極活性材料層，另一面設置有熱熔膠高分子材料層，本實施例的正極極片9的結構與實施例1最外側(cè)極板的結構相同。本實施例中，正極極片制備的具體步驟為：將正極活性物質(zhì)鈷酸鋰、粘結劑聚偏氟乙烯(pvdf)以及導電劑導電炭黑按質(zhì)量比(94～98):(1～3):(1～3)與溶劑n-甲基吡咯烷酮混合均勻，經(jīng)高速攪拌得到分散均勻的正極漿料，而后將正極漿料均勻涂布在10～14μm厚的正極集流體單面鋁箔上，再進行鼓風干燥，再將23μm厚的聚丙烯(pp)熱熔膠膜(熱熔膠高分子材料層的一種)復合到另一面的鋁箔上，之后經(jīng)冷壓，模切得到相應尺寸的正極極片，于本實施例中，正極極片厚度為90μm，寬為21mm，高為25mm，正極極片還包括極耳12。制得負極極片10，負極極片包括負極集流體，負極集流體的一面設置有負極活性材料層，另一面設置有熱熔膠高分子材料層，本實施例的負極極片10的結構與實施例1最外側(cè)極板的結構相同；本實施例中，負極極片制備的具體步驟為：將負極活性物質(zhì)石墨、粘結劑丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素鈉(cmc)以及導電劑導電炭黑按質(zhì)量比(94.6～96):(1.8～2.2):(1.5～2):(0.7～1.2)與溶劑去離子水混合均勻，經(jīng)高速攪拌得到分散均勻的負極漿料，而后將負極漿料均勻涂布在8～10μm厚的負極集流體單面銅箔上，再進行鼓風干燥，再將23μm厚的聚丙烯(pp)熱熔膠膜(熱熔膠高分子材料層的一種)復合到另一面的銅箔上，之后經(jīng)冷壓，模切得到相應尺寸的負極極片，于本實施例中，負極極片厚度為100μm，寬為22mm，高為26mm，負極極片還包括極耳12。制得電解液：將lipf6與碳酸乙烯酯(ec)和碳酸甲乙酯(emc)配制成1.0mol/l的lipf6溶液(其中，ec和emc質(zhì)量比為3：7)，得到非水電解液；將一片正極極片9的熱熔膠高分子材料層與88μm厚度的鋁塑復合包裝膜8(本實施例的鋁塑復合包裝膜8與實施例1的鋁塑復合包裝膜結構相同)的熱熔膠層進行熱復合，使正極極片與鋁塑復合包裝膜固定；將一片負極極片的熱熔膠高分子材料層與鋁塑復合包裝膜的熱熔膠層進行熱復合，使負極極片與鋁塑復合包裝膜固定，見圖3，形成極片、鋁塑復合包裝膜一體化電極；其中，熱復合過程為:在極片定位夾具下，采用上下銅模170±3℃，壓強0.23±0.03mpa/cm2,熱封時間3～5秒。將極片、鋁塑復合包裝膜一體化電極對折，放入12μm隔離膜，使得正極極片、隔離膜和負極極片依次呈疊層布置；向?qū)φ酆蟮匿X塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液，并進行封裝。薄型二次電池最外側(cè)極片只有一面需要設置活性材料層，通過在金屬集流體不需要設置活性材料層的一面設置高分子材料層，能夠抵消或部分抵消在輥壓后因活性材料延展引起的應力，從而能夠解決極片單面涂布輥壓后引起的極片打卷問題；高分子材料層為熱熔膠高分子材料層，從而外側(cè)極片能夠與包裝膜進行熱復合，這種結構形式加工方便，且連接可靠。實際運用時，為了方便注入電解液，可以先封住對折后的鋁塑復合包裝膜的兩邊，留一口子，通過該口子向鋁塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液。進一步的，在注入電解液前，對鋁塑復合包裝膜內(nèi)的部件進行真空干燥。進一步的，注入電解液后進行化成操作，然后再進行封裝，且封裝完成后進行分容操作，最終制得厚度為0.38mm，容量為18mah的薄型二次電池。實施例3如圖4和5所示，本實施例公開了一種薄型二次電池的制備方法，包括：制得正極極片，正極極片包括正極集流體，正極集流體的一面設置有正極活性材料層，另一面設置有熱熔膠高分子材料層，本實施例中，正極極片制備的具體步驟與實施例2制備正極極片的步驟相同，不同之處在于，本實施例中，正極極片4的厚度為90μm，寬為42.2mm，高為25mm。制得負極極片10，負極極片包括負極集流體，負極集流體的兩面均設置有負極活性材料層；本實施例中，負極極片制備的具體步驟為：依照實施例2中的相應步驟制備負極漿料，然后將負極漿料雙面涂布在9μm銅箔上，之后經(jīng)冷壓，模切得到厚度為148μm，寬為22mm，高為26mm的負極極片10。將正極極片的熱熔膠高分子材料層與88μm厚度的鋁塑復合包裝膜8(本實施例的鋁塑復合包裝膜8與實施例1的鋁塑復合包裝膜結構相同)的熱熔膠層進行熱復合，使正極極片與鋁塑復合包裝膜固定，見圖4，熱復合工藝與實施例2一樣。將鋁塑復合包裝膜對折，放入負極極片10和隔離膜，形成正極極片、隔離膜、負極極片、隔離膜以及正極極片依次疊設的布置形式；向?qū)φ酆蟮匿X塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液，并進行封裝。實際運用時，為了方便注入電解液，可以先封住對折后的鋁塑復合包裝膜的兩邊，留一口子，通過該口子向鋁塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液。進一步的，在注入電解液前，對鋁塑復合包裝膜內(nèi)的部件進行真空干燥。進一步的，注入電解液后進行化成操作，然后再進行封裝，且封裝完成后進行分容操作，最終制得厚度為0.53mm，容量為34mah的薄型二次電池。于本實施例中，為了工藝簡單方便，制備的正極極片較大，從而彎折后可以形成兩個與負極極片對應側(cè)配合的區(qū)域，于其他實施例中，可以制備正常尺寸的正極極片，此時兩個正極極片與一個負極極片配合，且兩個正極極片分別設置在負極極片10的兩側(cè)。于本實施例中，隔離膜為中部彎折的一片，實際運用時隔離膜可以為相互獨立的2片，且2片隔離膜分別設置在負極極片的兩側(cè)。實施例4如圖6和7所示，本實施例公開了一種薄型二次電池的制備方法，包括：制得負極極片，負極極片包括負極集流體，負極集流體的一面設置有負極活性材料層，另一面設置有熱熔膠高分子材料層，本實施例中，負極極片的具體步驟與實施例2制備負極極片的步驟相同，不同之處在于，負極極片13的厚度為99μm，寬為44.2mm，高為26mm。制得正極極片9，正極極片包括正極集流體，正極集流體的兩面均設置有正極活性材料層；本實施例中，正極極片制備的具體步驟為：依照實施例2中的相應步驟制備正極漿料，然后正負極漿料雙面涂布在12μm鋁箔上，之后經(jīng)冷壓，模切得到厚度為為122μm，寬為21mm，高為25mm的正極極片。將負極極片的熱熔膠高分子材料層與88μm厚度的鋁塑復合包裝膜8(本實施例的鋁塑復合包裝膜8與實施例1的鋁塑復合包裝膜結構相同)的熱熔膠層進行熱復合，使負極極片與鋁塑復合包裝膜固定，見圖6，熱復合工藝與實施例2一樣。將鋁塑復合包裝膜對折，放入正極極片9和隔離膜，形成負極極片、隔離膜、正極極片、隔離膜以及負極極片依次疊設的布置形式；向?qū)φ酆蟮匿X塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液，并進行封裝。實際運用時，為了方便注入電解液，可以先封住對折后的鋁塑復合包裝膜的兩邊，留一口子，通過該口子向鋁塑復合包裝膜內(nèi)注入電解液。進一步的，在注入電解液前，對鋁塑復合包裝膜內(nèi)的部件進行真空干燥。進一步的，注入電解液后進行化成操作，然后再進行封裝，且封裝完成后進行分容操作，最終得到厚度為0.52mm，容量為34mah的薄型二次電池。于本實施例中，為了工藝簡單方便，制備的負極極片較大，從而彎折后可以形成兩個與正極極片對應側(cè)配合的區(qū)域，于其他實施例中，可以制備正常尺寸的負極極片，此時兩個負極極片與一個正極極片配合，且兩個負極極片分別設置在正極極片9的兩側(cè)。于本實施例中，隔離膜為中部彎折的一片，實際運用時隔離膜可以為相互獨立的2片，且2片隔離膜分別設置在正極極片的兩側(cè)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此即限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構變換，直接或間接運用在其他相關的
技術領域：
，均同理包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。當前第1頁12