專利名稱：一種超薄型二次充電電池及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)能或電能存儲裝置，尤其涉及一種超薄型二次充電電池及其制造工藝。
背景技術(shù)：
鋰電池具有工作電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率低、無污染等優(yōu)勢，現(xiàn)已廣泛用于移動電話、便攜式計算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等小型電子設(shè)備。今天，先進(jìn)的便攜電子產(chǎn)品種類繁多，對電池的要求越來越高，而電池在性能、使用壽命和環(huán)境影響方面均落后于電子產(chǎn)品的發(fā)展，而且兩者之間的差距越來越大。傳統(tǒng)電池不但體積巨大而且充電時間長，很難滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品的輕、薄要求，其體積大小成為了矚目焦點。目前的聚合物鋰電池(Li-polymer，又稱高分子鋰電池)具有能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化，以及高安全性和低成本等多種明顯優(yōu)勢。在形狀上，聚合物鋰電池具有超薄化特征，可以配合各種產(chǎn)品的需要，制作成任何形狀與容量的電池。但目前該類電池可以達(dá)到的最小厚度僅可達(dá)0. 5mm，這是由于電池需轉(zhuǎn)接帶有密封膠、有一定厚度和強(qiáng)度的鎳極耳和鋁極耳，因此電池厚度受密封膠、鎳極耳或鋁極耳厚度的限制，要做到更薄的電池有很高的難度。因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于完善和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種更薄的二次充電電池。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種超薄型二次充電電池，包括電池芯，所述電池芯包括正電極、負(fù)電極和隔離膜，所述負(fù)電極的金屬集流體的一面上涂布有負(fù)極材料，并且留有一未涂布負(fù)極材料的凸出部作為負(fù)極極耳，在所述負(fù)極極耳上設(shè)有鍍鎳層；所述正電極的金屬集流體的一面上涂布有正極材料，并且留有一未涂布正極材料的凸出部作為正極極耳，在所述正極極耳上設(shè)
有鉻化層。所述的超薄型二次充電電池，還包括外包裝殼，所述外包裝殼在所述負(fù)極極耳與正極極耳處將所述電池芯封裝。所述的超薄型二次充電電池，所述外包裝殼含有熱熔性涂層，直接將所述電池芯熱熔封裝。所述的超薄型二次充電電池，所述負(fù)電極的金屬集流體為銅集流體。所述的超薄型二次充電電池，所述正電極的金屬集流體為鋁集流體。所述的超薄型二次充電電池，所述負(fù)極材料含有石墨碳材料。所述的超薄型二次充電電池，所述正極材料含有鈷酸鋰、錳酸鋰、錳鈷鎳酸鋰、鎳酸鋰或磷酸亞鐵鋰中的一種或多種。
一種所述的超薄型二次充電電池制造方法，包括以下步驟將負(fù)極材料涂布在負(fù)電極的金屬集流體的一面上，并留出一未涂布負(fù)極材料的凸出部，將該凸出部鍍鎳后作為負(fù)極極耳，制備負(fù)電極；將正極材料涂布在正電極的金屬集流體的一面上，并留出一未涂布正極材料的凸出部，將該凸出部進(jìn)行鉻化處理后作為正極極耳，制備正電極；在正、負(fù)電極之間插入隔開正極材料、負(fù)極材料的隔離膜。所述的超薄型二次充電電池制造方法，所述負(fù)極極耳鍍鎳的步驟為將負(fù)電極銅集流體凸出部在3-10g/L氫氧化鉀水溶液中進(jìn)行脫脂處理，然后浸入含有20-30g/L硫酸鎳，10-15g/L次磷酸鈉，5-15g/L乙酸鈉和4_6g/L硼酸的溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理。所述的超薄型二次充電電池制造方法，所述正極極耳鉻化處理的步驟為將正電極鋁集流體凸出部在3-10g/L氫氧化鉀水溶液中進(jìn)行脫脂處理，然后進(jìn)入含有l(wèi)-3g/L氟化鈉，10-20g/L氧化鉻，2-4g/L磷酸鈉和0. 4-0. 6g/L硼酸的溶液中進(jìn)行鉻化處理。采用上述方案，本發(fā)明的超薄型二次充電電池，采用單面涂覆正、負(fù)極極片的制備工藝，并對正、負(fù)電極集流體進(jìn)行表面處理，無需另外轉(zhuǎn)接鋁、鎳極耳，從而使電池厚度變?。恢苯优c電池的外殼鋁塑復(fù)合膜進(jìn)行熱復(fù)合，這種極耳封裝技術(shù)，不僅可以確?？諝?、水分不侵入，同時由于省略極耳膠，可以進(jìn)一步減小電池厚度。


圖1為本發(fā)明的超薄型二次充電電池的電池芯結(jié)構(gòu)的主視圖；圖2為本發(fā)明的超薄型二次充電電池的電池芯結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明的超薄型二次充電電池的負(fù)極極耳封邊處的局部放大示意圖；圖4為本發(fā)明的超薄型二次充電電池的正極極耳封邊處的局部放大示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1至4所示，本發(fā)明提供了一種超薄型鋰離子電池，其主要由負(fù)電極1、正電極2、電解液、帶有微孔的隔離膜3，以及包括熱熔性涂層、鋁層和尼龍層的鋁塑復(fù)合包裝膜作為外殼4組成。圖1顯示了無外殼4的電池芯結(jié)構(gòu)示意圖。其中，負(fù)電極1是將石墨碳材料作為負(fù)極材料5涂布在銅集流體6上，組成負(fù)電極1。在負(fù)電極1的一側(cè)，銅集流體6有一未涂布負(fù)極材料5的凸出部，在該凸出部上有一薄的鍍鎳層7，構(gòu)成負(fù)極極耳。更具體的，負(fù)電極1制法如下將由95%石墨和碳黑和4%偏二氟乙烯(PVDF)制成的漿料涂布在12微米銅集流體的一單面上，通過干燥，碾壓，沖切制成厚度為36微米的負(fù)極極片并留有一凸出的條狀銅集流體，將凸出銅集流體在3-10g/L氫氧化鉀水溶液中進(jìn)行脫脂處理，然后在一含有20-30g/L硫酸鎳，10-15g/L次磷酸鈉，5-15g/L乙酸鈉和4_6g/L硼酸的溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理。正電極2是將正極材料8涂布在鋁集流體9上，組成正電極2。在正電極2的一側(cè)，鋁集流體9有一未涂布正極材料8的凸出部，在該凸出部上有一薄的鉻化層10，作為正極極耳。所述正極材料8使用鈷酸鋰或錳酸鋰或錳鈷鎳酸鋰或鎳酸鋰或磷酸亞鐵鋰等材料作為活性成分。更具體的，正電極2的制法如下由93%鈷酸鋰和3%碳黑和4%偏二氟乙烯(PVDF)制成的漿料涂布在16微米鋁集流體的一單面上，通過干燥，碾壓，沖切制成厚度為39微米的正極極片并留有一凸出鋁集流體，將凸出鋁集流體在3-10g/L氫氧化鉀水溶液中進(jìn)行脫脂處理，然后在一含有l(wèi)_3g/ L氟化鈉，10-20g/L氧化鉻，2-4g/L磷酸鈉和0. 4-0. 6g/L硼酸的溶液中進(jìn)行鉻化處理。分別將正負(fù)電極上涂布的正極材料8、負(fù)極材料5朝內(nèi)放置，在負(fù)電極1和正電極 2的中間插入12微米的聚乙烯或聚丙烯隔離膜3，使正負(fù)極片之間有效絕緣，構(gòu)成電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電池芯。如圖2所示，上述正、負(fù)電極金屬集流體的凸出部(極耳)朝向一致。正負(fù)極耳也可根據(jù)需要設(shè)置為不同朝向。電極芯的組裝方式可以是層疊式，也可以是纏繞式，在本發(fā)明中為獲得更薄的電池，優(yōu)選層疊式。圖3、4顯示電池極耳封邊處結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖。使用鋁塑復(fù)合包裝膜外殼4包裹住所述電池芯，分別如圖3、4所示，帶鍍鎳層7的銅集流體6凸出部、以及帶鉻化層10的鋁集流體9凸出部直接與外殼4兩面的鋁塑復(fù)合包裝膜的熱熔性涂層進(jìn)行熱復(fù)合。作為電池的外殼4的鋁塑復(fù)合包裝膜，由熱熔性聚丙烯層、鋁層和尼龍層復(fù)合而成，厚度為87微米。包裝膜與包裝膜，包裝膜與夾在中間的鉻化鋁集流體、鍍鎳銅集流體用熱熔方法封合，確保電池能進(jìn)行充放電的同時確?？諝狻⑺植磺秩?。進(jìn)行熱熔封后，進(jìn)行真空除濕，并注入電解液，對電池進(jìn)行激活后真空熱封，最終經(jīng)過化成完成電池制作。對按照上述具體方法制成的電池進(jìn)行測量，電池厚度為0. 265mm,電池容量為 L2mAh/Cm2，采用12mA/cm2充電，6分鐘能達(dá)到設(shè)計容量的95 %，用IOC充IC放，600周后電池容量保持在原容量的85%以上。電池不漏液，不氣漲，綜合電化學(xué)性能良好。本發(fā)明的優(yōu)點1.正負(fù)極片的集流體直接與外殼的鋁塑復(fù)合包裝膜進(jìn)行密閉封裝，大大減小了現(xiàn)有技術(shù)要求有一定厚度和強(qiáng)度的金屬帶和密封膠對電池厚度減薄的瓶頸，使電池厚度減小到0. 3mm以下。2.正極片鋁集流體上的鉻化層和負(fù)極片銅集流體上的鍍鎳層確保了與外殼鋁塑復(fù)合包裝膜的熱熔性涂層進(jìn)行很好熱復(fù)合，使集流體表面與熱熔性涂層的粘強(qiáng)度得到提高，耐電解液的腐蝕提高，從而改善電池的密封性能，提高使用壽命。本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種厚度小于0.3mm以下超薄型二次充電電池，可作為化妝品、智能卡、音樂賀卡、人體表皮藥物滲透膜、紙上LED、電子紙、電子標(biāo)簽、銀行信用卡、物聯(lián)網(wǎng)中移動標(biāo)簽等低功率消耗電子產(chǎn)品的工作電源。本發(fā)明同樣適用于超薄型的一次電池和電化學(xué)電容器。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超薄型二次充電電池，包括電池芯，所述電池芯包括正電極、負(fù)電極和隔離膜， 其特征在于，所述負(fù)電極的金屬集流體的一面上涂布有負(fù)極材料，并且留有一未涂布負(fù)極材料的凸出部作為負(fù)極極耳，在所述負(fù)極極耳上設(shè)有鍍鎳層；所述正電極的金屬集流體的一面上涂布有正極材料，并且留有一未涂布正極材料的凸出部作為正極極耳，在所述正極極耳上設(shè)有鉻化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型二次充電電池，其特征在于，還包括外包裝殼，所述外包裝殼在所述負(fù)極極耳與正極極耳處將所述電池芯封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超薄型二次充電電池，其特征在于，所述外包裝殼含有熱熔性涂層，將所述電池芯熱熔封裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型二次充電電池，其特征在于，所述負(fù)電極的金屬集流體為銅集流體，所述正電極的金屬集流體為鋁集流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型二次充電電池，其特征在于，所述電池的厚度小于 0. 3mmο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型二次充電電池，其特征在于，所述負(fù)極材料含有石墨碳材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型二次充電電池，其特征在于，所述正極材料含有鈷酸鋰、錳酸鋰、錳鈷鎳酸鋰、鎳酸鋰或磷酸亞鐵鋰中的一種或多種。
8.一種超薄型二次充電電池制造方法，包括以下步驟將負(fù)極材料涂布在負(fù)電極的金屬集流體的一面上，并留出一未涂布負(fù)極材料的凸出部，將該凸出部鍍鎳后作為負(fù)極極耳， 制備負(fù)電極；將正極材料涂布在正電極的金屬集流體的一面上，并留出一未涂布正極材料的凸出部，將該凸出部進(jìn)行鉻化處理后作為正極極耳，制備正電極；在正、負(fù)電極之間插入隔開正極材料、負(fù)極材料的隔離膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超薄型二次充電電池制造方法，其特征在于，所述負(fù)極極耳鍍鎳的步驟為將負(fù)電極銅集流體凸出部在3-10g/L氫氧化鉀水溶液中進(jìn)行脫脂處理，然后浸入含有20-30g/L硫酸鎳，10-15g/L次磷酸鈉，5-15g/L乙酸鈉和4_6g/L硼酸的溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超薄型二次充電電池制造方法，其特征在于，所述正極極耳鉻化處理的步驟為將正電極鋁集流體凸出部在3-10g/L氫氧化鉀水溶液中進(jìn)行脫脂處理，然后浸入含有l(wèi)_3g/L氟化鈉，10-20g/L氧化鉻，2-4g/L磷酸鈉和0. 4-0. 6g/L硼酸的溶液中進(jìn)行鉻化處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超薄型二次充電電池，包括電池芯，所述電池芯包括正電極、負(fù)電極和隔離膜，所述負(fù)電極的金屬集流體的一面上涂布有負(fù)極材料，并且留有一未涂布負(fù)極材料的凸出部作為負(fù)極極耳，在所述負(fù)極極耳上設(shè)有鍍鎳層；所述正電極的金屬集流體的一面上涂布有正極材料，并且留有一未涂布正極材料的凸出部作為正極極耳，在所述正極極耳上設(shè)有鉻化層。采用上述方案，無需另外轉(zhuǎn)接鎳、鋁極耳，同時采用熱熔外包裝殼封裝，可以省略極耳膠，從而減小電池厚度。
文檔編號H01M4/66GK102376984SQ201010262909
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者佟健, 鄧健想, 郭也平 申請人:Tcl集團(tuán)股份有限公司, 惠州泰科立集團(tuán)股份有限公司