一種電化學(xué)電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電化學(xué)電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種電子器件產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本、可穿戴設(shè)備等層出不窮，極大的豐富了廣大用戶的生活；同時(shí)，電動(dòng)汽車及各類儲能電站也如雨后春筍般迅速萌芽、發(fā)展、壯大。以上高科技產(chǎn)品，具有一個(gè)共同特征:需要高性能、低成本的電池充當(dāng)儲能部件。
[0003]現(xiàn)有的電池主要有一次電池和二次電池兩大類；所謂一次電池，即無法反復(fù)充電的電池，主要包括碳鋅電池、堿性電池、糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式電池(扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池)、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等、水銀電池；所謂二次電池，即可充電電池，主要包括二次堿性鋅錳電池、鎳鎘充電電池、鎳氫充電電池、鋰充電電池、鉛酸電池、太陽能電池。鉛酸蓄電池可分為:開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。而從外包裝角度分析，現(xiàn)有電池主要分為軟包裝電池及硬殼包裝電池，由于軟包裝電池包裝膜本身厚度小，可塑性大，被廣泛的運(yùn)用于各類高檔一次電池和二次電池中。
[0004]然而，隨著人們生活品質(zhì)的提高，對電子產(chǎn)品提出了更高的要求，即更長的待機(jī)時(shí)間；這就要求為電子產(chǎn)品提供能量的電源具有更高的能量密度。
[0005]現(xiàn)有的提高能量密度的方式有:選擇更高能量密度的電化學(xué)體系，如高電壓鈷酸鋰正極、硅負(fù)極等；選擇精度更高的制造工藝，提高電池容量的一致性，從而提高電池平均容量；選擇厚度更薄的基材，如6um銅箔、8um招箔、64um招塑膜等。但是高電壓體系安全性能更差，成本更高；硅負(fù)極首次效率低、循環(huán)性能差，成本高；高精度制造工藝設(shè)備投資巨大，制造成本尚；而更薄的基材，往往意味著更尚的工藝控制要求、更尚的材料成本；因此這些方案無一不增加制造成本。
[0006]而隨著個(gè)性化的電子產(chǎn)品的越來越多，如柔性器件的橫空出世，其對電池提出了更高的要求:即柔性電池。但柔性電池在彎折過程中，電芯內(nèi)部的界面處往往是其薄弱環(huán)節(jié)，極易受到破壞，從而使得柔性電池性能變差；因此盡量降低柔性電池內(nèi)部界面數(shù)量，是提高柔性電池性能的可靠方法。
[0007]同時(shí)，為了追求更高的能量密度，制造過程中往往會減少有效封裝區(qū)寬度；而且新的材料、新的電池結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)，同樣對電池封裝可靠性提出了更高的要求；且新的電池結(jié)構(gòu)，有可能導(dǎo)致電池正負(fù)極之間的絕緣可靠性降低，從而增大電池的自放電速率，使得其不能滿足正常使用需求。
[0008]有鑒于此，確有必要開發(fā)一種新的電化學(xué)電池及其制備方法，其不僅能夠提高電池的能量密度，改善電池封裝可靠性、降低成本(材料成本或/和制造成本)、改善電池的自放電性能，而且當(dāng)其為柔性電池時(shí)，還具有優(yōu)良的柔性性能及電化學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種電化學(xué)電池，包括電池主體區(qū)和電池封裝區(qū)，所述電池主體區(qū)包括正極電極、隔離膜、負(fù)極電極、電解質(zhì)和外封裝結(jié)構(gòu)；所述電池封裝區(qū)包括第一隔水層、密封層與第二隔水層；所述電池封裝區(qū)中包括所述電池主體中包含的隔離膜及粘接層；且所述電池主體中包含的隔離膜貫穿于所述電池封裝區(qū)；此時(shí)，制備該電池時(shí)，可以將多個(gè)電池同時(shí)進(jìn)行封裝，保持一個(gè)整體進(jìn)入各個(gè)工序，最終得到成品電池時(shí)，再進(jìn)行分切得到單個(gè)電池，從而實(shí)現(xiàn)單次多電芯產(chǎn)出的目的，極大的簡化操作，降低單個(gè)電池的制造成本。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011 ] 一種電化學(xué)電池，包括電池主體區(qū)和電池封裝區(qū)，所述電池主體區(qū)包括正極電極、隔離膜、負(fù)極電極、電解質(zhì)和外封裝結(jié)構(gòu)；所述電池封裝區(qū)包括第一隔水層、密封層與第二隔水層；所述電池封裝區(qū)中包括所述電池主體中包含的隔離膜及粘接層；且所述電池主體中包含的隔離膜貫穿于所述電池封裝區(qū)，且封裝區(qū)內(nèi)的隔離膜與粘接層有機(jī)的融合于一體，保持優(yōu)良的密封效果；因?yàn)楦綦x膜與粘接層具有相近的熔點(diǎn)，而封裝時(shí)采用的封裝溫度應(yīng)不小于兩者的恪點(diǎn)。
[0012]作為本發(fā)明所述電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述正極電極包括正極涂層和正極集流體，所述負(fù)極電極包括負(fù)極涂層和負(fù)極集流體；所述外裝結(jié)構(gòu)中含有正極集流體或/和負(fù)極集流體。
[0013]作為本發(fā)明所述電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述電池主體區(qū)與所述電池封裝區(qū)通過正極集流體或/和負(fù)極集流體連接在一起；所述第一隔水層包括正極集流體或/和第二所述隔水層包括負(fù)極集流體。
[0014]作為本發(fā)明所述電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述包含于外封裝結(jié)構(gòu)中的正極集流體為正極單面涂敷，正極單面涂敷層中含有正極活性物質(zhì)；所述包含余外封裝結(jié)構(gòu)的負(fù)極集流體為負(fù)極單面涂敷，所述負(fù)極單面涂敷層中含有負(fù)極活性物質(zhì)；所述正極活性物質(zhì)包括鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鐵氧化物、鋰釩氧化物、硫或硫化物、三元或多元復(fù)合化合物和聚陰離子陰極材料中的至少一種；所述負(fù)極活性物質(zhì)包括碳材料、含碳化合物和非碳材料中的至少一種。
[0015]作為本發(fā)明所述電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述電化學(xué)電池由一片單面涂敷電極與一片單面涂敷對電極組成、一片雙面涂敷電極與兩片單面涂敷對電極組成(雙面涂敷電極位于兩片單面涂敷電極之間)或多片雙面涂敷電極與兩片單面涂敷電極(雙面涂敷電極位于兩片單面涂敷電極之間)組成。
[0016]作為本發(fā)明所述電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述隔離膜為離子導(dǎo)通電子絕緣材料；貫穿于所述電池封裝區(qū)的隔離膜位于粘接層與第一隔水層之間或/和粘接層與隔水層之間或/和兩層粘接層之間，且貫穿于所述電池封裝區(qū)的隔離膜經(jīng)過熱封處理后能夠與所述粘接層緊密密封粘接，即隔離膜與粘接層具有相近的熔點(diǎn)，而封裝時(shí)采用的封裝溫度應(yīng)不小于兩者的熔點(diǎn)，且隔離膜材質(zhì)熔融后與粘接層材質(zhì)熔融后能夠有機(jī)的粘接在一起。
[0017]作為本發(fā)明所述電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述隔離膜包括隔離膜基材和粘接層，所述隔離膜基材選自聚丙烯、聚乙烯、共聚乙丙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚偏氟乙烯、共聚氟乙丙烯、聚酰胺和聚酰亞胺中的至少一種；所述粘接層選自聚丙烯、聚乙烯、改性聚丙烯、改型聚乙烯、熱熔膠中的至少一種。
[0018]本發(fā)明還包括一種電化學(xué)電池的制備方法，主要包括如下步驟:
[0019]步驟1，電極漿料制備:將活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑、粘接劑、溶劑攪拌均勻得到電極漿料待用；
[0020]步驟2，電極片制備:將步驟1得到的電極漿料涂敷于集流體的一個(gè)表面，烘干、處理后得到涂敷區(qū)長度為L、寬度為d、面積為S、電極四周為空箔材區(qū)的電極片A待用；
[0021]步驟3，成品電池制備:將步驟2得到的電極片置于表層、整片隔離膜覆蓋涂敷區(qū)及空箔材區(qū)，之后布置對電極，并在電極片A四周的空箔材區(qū)位置布置密封層材料組裝得到裸電芯，之后封裝、化成、整形、分切得到電化學(xué)電池。
[0022]作為本發(fā)明所述電化學(xué)電池制備方法的一種改進(jìn)，步驟2所述四周為空箔材區(qū)的電極的空箔材區(qū)的制備方法包括間歇涂敷(使用“梳子”狀格柵，將涂敷刀頭分割開來，其中所述格柵的“格”寬為d，所述格柵的“柵”寬為m ;之后進(jìn)行涂敷操作，將步驟1得到的漿料涂敷于集流體上得到初始膜片；為了使得涂敷長度及涂敷間隙絕對值較小并精確控制，需要優(yōu)化設(shè)備控制精度及調(diào)節(jié)涂敷速度)、溶劑清洗(連續(xù)涂敷后，使用溶劑將涂敷層部分去除，得到符合規(guī)格要求的間隙區(qū))、激光清洗(連續(xù)涂敷后，使用激光燒蝕技術(shù)將涂敷層部分去除，得到符合規(guī)格要求的間隙區(qū))、輔助層剝離(即在涂敷間隙區(qū)預(yù)設(shè)一層輔助層，之后聯(lián)系涂敷后，采用特殊手段使得輔助層與集流體脫落，從而達(dá)到去除多余涂層獲得間隙區(qū)的目的；例如在集流體上間隙區(qū)預(yù)設(shè)一層熱熔膠，之后連續(xù)涂敷，再通過加熱方式去除熱熔膠層，同時(shí)去掉覆蓋在熱熔膠表面的涂敷層，從而得到符合要求的間隙區(qū))中的至少一種；所述集流體上分布有一塊涂敷層區(qū)或多塊涂敷層區(qū)。
[0023]作為本發(fā)明所述電化學(xué)電池制備方法的一種改進(jìn)，步驟2所述集流體的空箔材區(qū)經(jīng)過封裝輔助處理，所述封裝輔助處理包括拋光處理、鍍層處理(電鍍或化學(xué)鍍)、有機(jī)硅處理或陽極氧化中的至少一種；步驟3所述成品電池制備過程中，可以將電解液噴涂與極片或/和隔離膜上，或是采用注液方式向電池中加入電解液；所述隔離膜覆蓋整個(gè)涂敷區(qū)及空箔材區(qū)；所述電池的兩個(gè)表層均為步驟2制得的極片，且所述極片均為負(fù)極片或所述極片均為正極片或一片為正極片一片為負(fù)極片。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明電化學(xué)電池及其制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0025]1.位于電芯外側(cè)的兩片單面電極的集流體同時(shí)充當(dāng)電芯的封裝材料，可以有效的降低電池的厚度，提高電池的能量密度；
[0026]2.當(dāng)本發(fā)明制備柔性電池時(shí)，由于集流體充當(dāng)封裝材料，可以有效的減少整個(gè)電池的界面數(shù)(兩個(gè)界面)，增加電池的柔性及彎折后電池性能的保持率；
[0027]3.制備本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的電池時(shí)，可以將多個(gè)電池同時(shí)進(jìn)行封裝，保持一個(gè)整體進(jìn)入各個(gè)工序，最終得到成品電池時(shí)，再進(jìn)行分切得到單個(gè)電池，從而實(shí)現(xiàn)單次多電芯產(chǎn)出的目的，極大的簡化操作，降低單個(gè)電池的制造成本。
【附圖說明】
[0028]附圖1為本發(fā)明電化學(xué)電池橫截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明及其有益