專利名稱：一種鋰離子電容電池的正負(fù)極片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電電池的正極片和負(fù)極片，特別涉及采用疊片式電芯的一 種鋰離子電容電池的正負(fù)極片，本實(shí)用新型屬于動力電池領(lǐng)域，主要用于各種混合式動力 汽車和純電動汽車等上做為動力源的鋰離子電容電池。
背景技術(shù)：
目前普遍使用的鋰離子電容電池是采用疊片電芯的鋰離子電容電池，這些鋰離子 電容電池有裝有均衡裝置且電容置于外殼外部的外置式鋰離子電容電池，還有無均衡裝置 且電容置于外殼內(nèi)部的內(nèi)置式鋰離子電容電池，還有其它多種多樣的型式。但不管哪一種 采用疊片電芯型式的鋰離子電容電池，其結(jié)構(gòu)均包括有疊片電芯和電容，疊片電芯主要包 括有正極片(正極片結(jié)構(gòu)參見圖1和圖5)、負(fù)極片(負(fù)極片結(jié)構(gòu)參見圖2和圖6)、隔膜， 疊層電芯中的負(fù)極片和正極片是依次相間疊放排列的，負(fù)極片和正極片之間由絕緣隔膜隔 開，疊片電芯中注有電解液，疊片電芯的正極片通過正極片上的正極耳使疊片電芯的正極 與電容相連接，疊片電芯的負(fù)極片通過負(fù)極片上的負(fù)極耳使疊片電芯的負(fù)極與電容相連 接。但現(xiàn)有的這些鋰離子電容電池存在著如下重大缺陷是(1)、快速充放電時間長、安全性 差，充電效率低?，F(xiàn)有的鋰離子電容電池充放電時間一般在半小時左右，時間長，沒有實(shí)現(xiàn) 真正的短時快速充放電，即使在半小時左右能完成充電，其充電效率一般也只能達(dá)到80%， 而且容易發(fā)生爆炸等不安全事故，安全性差。這是因?yàn)楝F(xiàn)有的鋰離子電容電池在正常充放 電時，一般在幾小時完成，鋰離子通過電解液和隔膜從正極遷移至負(fù)極上去，從而能夠完成 正常的充放電；但是鋰離子電容電池在快速充放電時，一般半小時左右完成，即在大電流的 條件下快速完成充放電，這時鋰離子遷移的量大，而負(fù)極來不及接收，就會使遷移通道產(chǎn)生 阻塞，使得這些遷移的鋰離子擠在負(fù)極片表面，從而在負(fù)極表面形成鋰枝晶，使充電效率下 降，電池使用壽命縮短，更為嚴(yán)重的是這些鋰枝晶在負(fù)極表面表現(xiàn)為樹枝樣的凸起毛刺，因 而鋰枝晶會刺破隔膜，造成負(fù)極與正極短路，造成爆炸等現(xiàn)象，安全性極差。要實(shí)現(xiàn)真正的 快速充電，既要快速的充放電，一般要求在幾分鐘內(nèi)安全地完成，時間極短，又要安全性極 好，可見鋰離子電容電池的快速充放電目前一直還是無法解決的技術(shù)難題；(2)、體積大，成 本較高。由于鋰離子電容電池中有電容的存在，電容占據(jù)了一定的空間，使目前的鋰離子電 容電池體積大，造成運(yùn)輸安裝等諸多不便，而且電容的材料及安裝等占據(jù)一定成本，使成本 較高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能實(shí)現(xiàn)快速、安全充放電的 鋰離子電容電池的正負(fù)極片。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種鋰離子電容電池的正極片，包括有正極基片和 設(shè)置在正極基片兩側(cè)面的正極材料層，正極基片上設(shè)置有正極耳，所述的正極基片為鋁箔， 所述的正極基片與兩側(cè)的正極材料層之間均夾有活性碳層，活性碳層和正極材料層組成正
3極涂層。[0005] 進(jìn)一步，所述正極基片上的正極涂層由若干個間隔排列的正極涂層塊組成，正極涂層塊之間具有空隙。[0006] 進(jìn)一步，所述正極材料層為磷酸鐵鋰1鉆酸鋰或錳酸鋰中的任一種材料制作而成的正極材料層。[0007] 進(jìn)一步，所述的活性碳層厚度為loum一20tlm。[0008] 一種鋰離子電容電池的負(fù)極片，包括有負(fù)極基片和設(shè)置在負(fù)極基片兩側(cè)面的負(fù)極材料層，負(fù)極基片上設(shè)置有負(fù)極耳，所述的負(fù)極基片為銅箔，所述的負(fù)極基片與兩側(cè)的負(fù)極材料層之間均夾有活性碳層，活性碳層和負(fù)極材料層組成負(fù)極涂層。[0009] 進(jìn)一步，所述負(fù)極材料層為石墨或鈦酸鋰中的一種材料制作而成的負(fù)極材料層。[OO10] 進(jìn)一步，所述的活性碳層厚度為loum一20tlm。[OO11] 采用上述技術(shù)方案后，具有很多好處(1)1充電快速，安全。本實(shí)用新型由于在現(xiàn)有正極片的正極基片與兩側(cè)的正極材料層之間設(shè)置了活性碳層，在現(xiàn)有的負(fù)極片的負(fù)極基片與兩側(cè)的負(fù)極材料層之間也設(shè)置了活性碳層，利用活性碳超級電容器的功能，使得本實(shí)用新型正極片和負(fù)極片的比表面積增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)，加快了鋰離子遷移速度和縮短了鋰離子的遷移距離，減少了鋰枝晶的形成，使鋰離子遷移順暢，充電效率高，充電時間短。本實(shí)用新型使鋰離子電容電池充電效率比現(xiàn)有鋰離子電容電池提高5％一lo％，充電時間卻只有5分鐘左右，只有現(xiàn)有快速充放電鋰離子電容電池充放電時間的l／6，真正實(shí)現(xiàn)了鋰離子電容電池的安全快速充放電。且由于鋰枝晶的大大減少，使本實(shí)用新型不易造成負(fù)極與正極短路，不會造成爆炸等不安全現(xiàn)象，安全性好，電池使用壽命長；(2)1體積小，成本降低。由于使用本實(shí)用新型的鋰離子電容電池正極片和負(fù)極片中的活性碳層完全可以達(dá)到電容的功能，因此使用本實(shí)用新型的鋰離子電容電池不用裝電容，這不但減少了鋰離子電容電池的體積，而且使成本大大降低；(3)制作簡單，效率高。本實(shí)用新型的正極片和負(fù)極片制作簡單1容易，制作效率高。


[OO12] 圖l為現(xiàn)有正極片的主視結(jié)構(gòu)示意圖；[OO13] 圖2為現(xiàn)有負(fù)極片的主視結(jié)構(gòu)示意圖；[OO14] 圖3為本實(shí)用新型正極片的主視結(jié)構(gòu)示意圖；[OO15] 圖4為本實(shí)用新型負(fù)極片的主視結(jié)構(gòu)示意圖；[OO16] 圖5為圖l的K—K剖視結(jié)構(gòu)示意圖；[OO17] 圖6為圖2的丁一丁剖視結(jié)構(gòu)示意圖；[OO18] 圖7為圖3的M—M剖視結(jié)構(gòu)示意圖；[OO19] 圖8為圖4的N—N剖視結(jié)構(gòu)示意圖；[0020] 圖9為本實(shí)用新型正極片另一實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；[0021] 圖lo為圖9的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；[0022] 圖11為圖9的P—P剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例一如圖9至圖11所示，一種鋰離子電容電池的正極片，包括有正極基片11及涂覆在 正極基片11兩側(cè)面的正極材料層12，正極基片11與兩側(cè)的正極材料層12之間均夾有涂覆 的活性碳層13，里側(cè)的活性碳層13和外側(cè)的正極材料層12組成正極涂層14。正極基片11 上的正極涂層14由若干個間隔排列的正極涂層塊15組成，正極涂層塊15的形狀全部呈正 方形或全部呈長方形，正極涂層塊15之間具有未涂覆的空隙16。正極基片11為鋁箔，正極 材料層12為磷酸鐵鋰材料制作而成的正極材料層，活性碳層13厚度為lOum。正極基片11 上設(shè)置有伸出的正極耳11-1，正極耳11-1上開有連接孔11-1-1。連接孔ii-1-i的設(shè)置是 為了在制作疊片電芯時通過此連接孔11-1-1，起到將若干正極片在正極耳11-1處連接起 來的作用。如圖4和圖8所示，一種鋰離子電容電池的負(fù)極片，包括有負(fù)極基片21及涂覆在 負(fù)極基片21兩側(cè)面的負(fù)極材料層22，負(fù)極基片21與兩側(cè)的負(fù)極材料層22之間均夾有涂覆 的活性碳層23，里側(cè)的活性碳層23和外側(cè)的負(fù)極材料層22組成負(fù)極涂層24。所述的負(fù)極 基片21為銅箔，負(fù)極材料層22為石墨制作而成的負(fù)極材料層，活性碳層23厚度為lOum。負(fù) 極基片21上設(shè)置有伸出的負(fù)極耳21-1，負(fù)極耳21-1上開有連接孔21-1-1。連接孔21_1_1 的設(shè)置是為了在制作疊片電芯時通過此連接孔21-1-1，起到將若干負(fù)極片在負(fù)極耳21-1 處連接起來的作用。實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同。不同的是如圖9至圖11所示，一種鋰離子電容電池的正極片中，正極材料層12仍為磷酸鐵 鋰材料制作而成的正極材料層，但活性碳層13厚度為12um。如圖4和圖8所示，一種鋰離子電容電池的負(fù)極片中，負(fù)極材料層22為鈦酸鋰制 作而成的負(fù)極材料層，活性碳層23厚度為12um。實(shí)施例三本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同。不同的是如圖9至圖11所示，一種鋰離子電容電池的正極片中，正極材料層12為鈷酸鋰材 料制作而成的正極材料層，活性碳層13厚度為15um。如圖4和圖8所示，一種鋰離子電容電池的負(fù)極片中，負(fù)極材料層22仍為石墨制 作而成的負(fù)極材料層，活性碳層23厚度為15um。實(shí)施例四本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同。不同的是如圖9至圖11所示，一種鋰離子電容電池的正極片中，正極材料層12為鈷酸鋰材 料制作而成的正極材料層，活性碳層13厚度為16um。如圖4和圖8所示，一種鋰離子電容電池的負(fù)極片中，負(fù)極材料層22為鈦酸鋰制 作而成的負(fù)極材料層，活性碳層23厚度為16um。實(shí)施例五本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同。不同的是
5[0041]如圖9至圖11所示，一種鋰離子電容電池的正極片中，正極材料層12為錳酸鋰材 料制作而成的正極材料層，活性碳層13厚度為18um。如圖4和圖8所示，一種鋰離子電容電池的負(fù)極片中，負(fù)極材料層22仍為石墨制 作而成的負(fù)極材料層，活性碳層23厚度為18um。實(shí)施例六本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同。不同的是如圖9至圖11所示，一種鋰離子電容電池的正極片中，正極材料層12為錳酸鋰材 料制作而成的正極材料層，活性碳層13厚度為20um。如圖4和圖8所示，一種鋰離子電容電池的負(fù)極片中，負(fù)極材料層22為鈦酸鋰制 作而成的負(fù)極材料層，活性碳層23厚度為20um。實(shí)施例七本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同。不同的是如圖9至圖11所示，一種鋰離子電容電池的正極片中，正極基片11上的正極涂層 14全部涂覆滿，即不需要象實(shí)施例一那樣留有未涂覆的空隙16部分。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還有很多技術(shù)方案，無法窮舉。如正極基片11上的 正極涂層14由若干個間隔排列的正極涂層塊15組成時，正極涂層塊15的形狀除呈正方形 或長方形外，還可呈長條形、圓形、正六邊形、正八邊形等多種形狀，只要這些正極涂層塊15 之間具有未涂覆的空隙16即可，這種采用若干正極涂層塊15間隔排列組成正極涂層14的 這種結(jié)構(gòu)正極片比表面積更大，導(dǎo)電性更強(qiáng)，更能加快鋰離子遷移速度和縮短鋰離子遷移 距離，鋰枝晶的形成量更小，提高鋰離子電容電池充電效率，減少充電時間，使鋰離子電容 電池充電效率接近100%，充電時間卻只有3分鐘左右，只有現(xiàn)有快速充放電鋰離子電容電 池充放電時間的1/10，且安全性更好，可靠性更強(qiáng)。另外本實(shí)用新型的正極涂層塊15的塊 數(shù)可根據(jù)需要任意設(shè)置，可如圖9所示正極涂層塊15設(shè)置為二十四塊，還可設(shè)置為其它塊 數(shù)；再者本實(shí)用新型中活性碳層13和活性碳層23也可以優(yōu)選除上述實(shí)施例外IOum 20um 的其它厚度值；本實(shí)用新型的正極涂層14和負(fù)極涂層24在涂覆時可采用凹印法制作，還可 采用其它的涂覆制作方法。本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，凡采用等同替換或等效替換形成的技術(shù)方案均屬 于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求一種鋰離子電容電池的正極片，包括有正極基片(11)和設(shè)置在正極基片(11)兩側(cè)面的正極材料層(12)，正極基片(11)上設(shè)置有正極耳(11 1)，所述的正極基片(11)為鋁箔，其特征在于所述的正極基片(11)與兩側(cè)的正極材料層(12)之間均夾有活性碳層(13)，活性碳層(13)和正極材料層(12)組成正極涂層(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電容電池的正極片，其特征在于所述正極基片(11) 上的正極涂層(14)由若干個間隔排列的正極涂層塊(15)組成，正極涂層塊(15)之間具有 空隙(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電容電池的正極片，其特征在于所述正極材料層(12)為磷酸鐵鋰、鈷酸鋰或錳酸鋰中的任一種材料制作而成的正極材料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電容電池的正極片，其特征在于所述的活性碳層(13)厚度為IOum 20um。
5.一種鋰離子電容電池的負(fù)極片，包括有負(fù)極基片(21)和設(shè)置在負(fù)極基片(21)兩 側(cè)面的負(fù)極材料層(22)，負(fù)極基片(21)上設(shè)置有負(fù)極耳(21-1)，所述的負(fù)極基片(21)為 銅箔，其特征在于所述的負(fù)極基片(21)與兩側(cè)的負(fù)極材料層(22)之間均夾有活性碳層 (23)，活性碳層(23)和負(fù)極材料層(22)組成負(fù)極涂層(24)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電容電池的負(fù)極片，其特征在于所述負(fù)極材料層(22)為石墨或鈦酸鋰中的一種材料制作而成的負(fù)極材料層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電容電池的負(fù)極片，其特征在于所述的活性碳層(23)厚度為IOum 20um。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電容電池的正負(fù)極片。一種鋰離子電容電池的正極片，包括有正極基片(11)和設(shè)置在正極基片(11)兩側(cè)面的正極材料層(12)，它的正極基片(11)為鋁箔，正極基片(11)與兩側(cè)的正極材料層(12)之間均夾有活性碳層(13)，活性碳層(13)和正極材料層(12)組成正極涂層(14)；一種鋰離子電容電池的負(fù)極片，它的負(fù)極基片(21)為銅箔，負(fù)極基片(21)與兩側(cè)的負(fù)極材料層(22)之間均夾有活性碳層(23)，活性碳層(23)和負(fù)極材料層(22)組成負(fù)極涂層(24)。本實(shí)用新型的好處體積小，成本低，充電快速，充電時間只有5分鐘左右，安全性好；且制作方法簡單，效率高。
文檔編號H01M4/38GK201655891SQ20102017221
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者周金平, 蔣麗娜 申請人:常州市宙納新能源科技有限公司