專利名稱：一種鋰離子二次電池非對稱負極極片的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鋰電池領域，具體的講是一種鋰離子二次電池非對稱負極極片。
背景技術：
隨著各種便攜式電子設備及電動汽車的廣泛應用和快速發(fā)展，對化學電源的需求和性能需求急劇增長。和其它化學電源相比，鋰離子電池以其長壽命和高功率特性等優(yōu)勢成功并廣泛應用于終端移動電子設備領域。目前，商品化鋰電池中大多采用鋰過渡金屬氧化物/石墨體系。隨著信息技術的迅速發(fā)展，以移動電話、筆記本電腦為代表的便攜式設備不斷向小型化、薄型化方向發(fā)展，因此對電池的能量密度、成本以及安全性提出更高的要求。已商品化鋰電池的性能已越來越不能滿足上述發(fā)展的要求，其中負極材料是重要的制約因素之一。鋰離子電池的關鍵技術之一在于對負極材料的研究，從而提高電池的性能。石墨材料具有導電性好、結晶度高、價格低廉、安全性高等特點，是目前商業(yè)用鋰離子電池生產中最主要的負極材料。但是石墨材料的理論容量最高只有372mAh/g。隨著社會的發(fā)展，人們對鋰電池能量密度的要求越來越高，而石墨材料的容量在一定程度上制約了鋰電池能量密度的進一步提高。此外，石墨充放電曲線是一條很長的平臺，很難根據電壓來判斷電池的荷電狀態(tài)，這給電池管理系統(tǒng)增加了難度。與石墨相比，硬炭雖經過高溫處理，石墨網平面仍不發(fā)達(Zc小)，堆疊層數少{La小)，排列紊亂文)，微孔多，為鋰的貯存提供了良好的場所。硬炭以其無規(guī)排序所具有的較高容量、低造價和優(yōu)良循環(huán)性能引起了人們的極大興趣。而且硬炭的充放電曲線是“斜坡”狀的，可以建立電壓與電池荷電狀態(tài)的關系，便于電源管理。但是，由于硬炭材料本身缺陷較多，所以盡管經過改性，一般其不可逆容量都高于10%，在循環(huán)過程中容易出現電解液不足，這點在軟包電池中尤為突出。這些阻礙了硬炭材料在鋰離子電池上大規(guī)模商業(yè)化使用。相關對鋰電池電芯改進的專利，專利如申請?zhí)枮镃N200410021395.X，申請日為2004-3-16，名稱為“一種改性的鋰離子電池負極材料、負極及電池”的發(fā)明專利，其技術方案為:一種改性的鋰離子電池負極材料、負極及電池，負極材料由平均直徑范圍在lnm-500nm的準一維納米碳材料改性而成，準一維納米碳材料占負極材料總重量的
0.1%-50% ；負極材料的基礎材料選自天然石墨、中間相炭微球、無定形碳、硬炭、熱解炭、石油焦、浙青基碳纖維等碳質材料、錫基、硅基材料之一種或多種。大量實驗證明，經納米碳管/納米碳纖維改性的鋰離子電池負極的循環(huán)壽命、充放電容量、放電倍率等技術指標均獲得提高，從而有效提高了鋰離子電池的性能。上述專利的出發(fā)點是使用納米管制備改性的負極材料，本質上是使用納米管這種高性能導電劑來提高負極材料的性能。即通過改變材料提升電池性能，這樣提高了生產成本以及增加了制造工藝的難度
實用新型內容
[0006]為了克服現有的鋰離子電池負極存在的上述問題，現在提出一種鋰離子二次電池非對稱負極極片。為實現上述技術效果，本實用新型的技術方案如下:一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，包括負極集流體和設置在負極集流體上的極耳，其特征在于:所述負極集流體的正面設置有石墨涂層、負極集流體反面設置有硬炭涂層。所述石墨涂層和負極集流體的接觸面積與硬炭涂層與負極集流體的接觸面積相
坐寸ο所述負極集流體的長度為50-500mm,寬度為30-400mm,厚度為8 20 μ m。所述極耳長為10-50mm,寬為3_15mm。所述石墨涂層的厚度為50 100 μ m。所述硬炭涂層的厚度為60 120 μ m。本實用新型的優(yōu)點在于:1、本實用新型的出發(fā)點是在不改變材料性能的基礎上，只通過對電池極片的特殊設計，來提升電池的性能。只需在極片設計與涂布工藝上進行改變即可達到提升電池性能的目的，簡單易行。2、沒有使用昂貴的納米管等材料,不會提聞電池成本；3、通過極片結構的改進，既充分發(fā)揮了硬炭材料的優(yōu)點，又在一定程度上彌補了硬炭材料的缺陷。4、本實用新型用到的原料價格低廉，來源豐富，制備工藝簡單，易于控制，利于實現規(guī)?；I(yè)生產。5、本實用新型的負極一側為硬炭，因此電極整體充放電曲線為“斜坡”裝，容易建立電壓與電池荷電狀態(tài)的關系，便于電源管理。6、本實用新型的負極將硬炭材料的用量降低了一半，可以在一定程度上克服電池在長時間循環(huán)過程中出現電解液不足的現象，延長了電池壽命。7、本實用新型的負極使用了比容量較高的硬炭，因此能量密度比傳統(tǒng)單純用石墨的負極聞。

圖1為本實用新型的負極正視圖。圖2為本實用新型的負極側視圖。圖中各附圖標記如下:集流體1、石墨涂層2、硬炭涂層3、極耳4。
具體實施方式
結合附圖1、圖2，一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，包括負極集流體I和設置在集流體I上的極耳4，所述負極集流體I的正面設置有石墨涂層2、負極集流體I反面設置有硬炭涂層3。負極呈正反兩面非對稱的結構。所述石墨涂層2和負極集流體I的接觸面積與硬炭涂層3與負極集流體I的接觸面積相等。極耳4為集流體I上預留的不涂布任何活性物質的部分經過裁切得到。[0026]石墨涂層2是指由石墨負極材料和導電劑、粘結劑以及溶劑混合形成。所述的硬炭涂層3是指由樹脂碳、有機聚合物熱解碳或者淀粉基熱解碳形成的硬炭材料和導電劑、粘結劑以及溶劑混合形成。導電劑為本領域所公知的所有導電劑，包括碳纖維、石墨、碳顆粒。粘結劑為本領域所公知的所有粘結劑，包括聚偏氟乙烯、聚丁苯橡膠、聚乙烯醇。上述樹脂碳層為酚醛樹脂層、環(huán)氧樹脂層或者聚糠醇層；所述的有機聚合物熱解碳層為聚四氣乙纟布層PFA、聚氣乙纟布層PVC、聚偏氣乙纟布PVDF層或聚乙聚丙纟布臆層PAN ;所述的淀粉基熱解碳為大米淀粉層、玉米淀粉層、高粱淀粉層、小麥淀粉層、木薯淀粉層、甘薯淀粉層或者馬鈴薯淀粉層。負極集流體I的長度為50-500mm，寬度為30_400mm，厚度為8 20 μ m。極耳4長為10-50mm,寬為3_15mm。石墨涂層2的厚度為50 100 μ m。硬炭涂層3的厚度為60 120 μ m。以上僅是本實用新型的具體應用范例，對本實用新型的保護范圍不構成任何限制。除上述實施例外，本實用新型還可以有其它實施方式。凡采用等同替換或等效變化形式的技術方案，均落在本實用新型所要求的保護范圍之內。
權利要求1.一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，包括負極集流體(I)和設置在負極集流體(I)上的極耳(4)，其特征在于:所述負極集流體(I)的正面設置有石墨涂層(2)、負極集流體(I)反面設置有硬炭涂層(3 )。
2.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，其特征在于:所述石墨涂層(2)和負極集流體(I)的接觸面積與硬炭涂層(3)與負極集流體(I)的接觸面積相坐寸ο
3.根據權利要求2所述的一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，其特征在于:所述負極集流體(I)的長度為50-500mm，寬度為30-400mm，厚度為8 20 μ m。
4.根據權利要求2所述的一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，其特征在于:所述極耳(4)長為 10-50_，寬為 3-15_。
5.根據權利要求2所述的一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，其特征在于:所述石墨涂層(2)的厚度為50 100 μ m。
6.根據權利要求2所述的一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，其特征在于:所述硬炭涂層(3)的厚度為60 120 μ m。
專利摘要本實用新型涉及一種鋰離子二次電池非對稱負極極片，包括負極集流體和設置在負極集流體上的極耳，其特征在于所述負極集流體的正面設置有石墨涂層、負極集流體反面設置有硬炭涂層。石墨涂層和負極集流體的接觸面積與硬炭涂層與負極集流體的接觸面積相等。本實用新型的出發(fā)點是在不改變材料性能的基礎上，只通過對電池極片的特殊設計，來提升電池的性能。只需在極片設計與涂布工藝上進行改變即可達到提升電池性能的目的，簡單易行。
文檔編號H01M4/133GK202996958SQ201220708989
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2012年12月20日
發(fā)明者王瑨, 王增竹, 謝皎, 蔣正偉 申請人:中國東方電氣集團有限公司