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一种锂电池电芯体及所得的锂一次电池[发明专利]

一、发明背景

(1)随着科技的快速发展，电子产品对电池性能的要求越来越高，特别是在便携式电子设备中，对电池的能量密度、循环寿命、安全性能等方面提出了更高的挑战。传统的锂离子电池虽然具有较长的循环寿命和较高的能量密度，但在高温、高倍率放电等极端条件下，电池的安全性仍然存在隐患。此外，锂离子电池的充放电速率相对较慢，难以满足快速充电的需求。

(2)为了解决上述问题，研究人员不断探索新的电池技术。锂一次电池作为一种具有高能量密度、长循环寿命和良好安全性能的电池类型，近年来受到了广泛关注。然而，传统锂一次电池在制备过程中，电池电芯体的结构和材料选择对其性能有着决定性的影响。目前市场上现有的锂一次电池电芯体存在一些问题，如电芯体结构设计不合理、材料选择不当等，导致电池整体性能不稳定，安全性无法得到充分保障。

(3)因此，针对现有锂一次电池电芯体存在的问题，有必要开发一种新型锂电池电芯体，以提高电池的整体性能。这种新型电芯体应具备以下特点：首先，电芯体结构设计合理，能够有效提高电池的能量密度和循环寿命；其次，材料选择科学，确保电池在高温、高倍率放电等极端条件下的安全性；最后，电芯体的制备工艺简单，成本低廉，有利于大规模生产。通过这些创新，有望推动锂一次电池技术的发展，满足市场对高性能电池的需求。

二、发明内容

(1)本发明提供了一种新型的锂电池电芯体，该电芯体主要由集流体、正极材料、负极材料和电解液组成。其中，集流体采用高导电性材料制成，以确保电池内部电流的顺畅传递。正极材料采用高容量锂离子材料，以提高电池的能量密度。负极材料则采用具有良好稳定性和循环性能的锂金属化合物。电解液则选用高电导率、低挥发性和低腐蚀性的锂盐溶液。

(2)本发明中的锂电池电芯体采用特殊的结构设计，包括双层复合集流体和隔膜结构。双层复合集流体由内层和外层组成，内层集流体采用高导电性金属箔，外层集流体采用高弹性材料，以提高电池的机械强度和抗冲击能力。隔膜结构采用多孔膜，具有优异的透气性和离子选择性，确保电解液的稳定流动和电池的长期稳定性。

(3)本发明在电池电芯体的制备过程中，采用了一种独特的复合工艺，将正极材料和负极材料与集流体进行复合，从而提高电池的整体性能。此外，本发明还对电解液的制备进行了优化，通过精确控制锂盐溶液的浓度和粘度，确保电解液在电池使用过程中的稳定性和安全性。通过上述创新，本发明的新型锂电池电芯体在能量密度、循环寿命、安全性能等方面均取得了显著提升。

三、技术方案

(1)本发明提出的技术方案包括以下步骤：首先，选取具有高导电性能的金属箔作为内层集流体，并采用特殊工艺处理，以增强其机械强度和耐腐蚀性。其次，将高容量锂离子材料与高稳定性锂金属化合物作为正负极材料，通过精密混合和涂覆工艺，确保材料均匀分布。然后，制备具有优异透气性和离子选择性的多孔隔膜，以优化电解液的流动性和电池的稳定性。

(2)在电芯体的制备过程中，采用以下工艺：首先，将处理后的内层集流体与外层高弹性材料复合，形成双层复合集流体；其次，将正负极材料与双层复合集流体进行复合，形成电池芯体；然后，将制备好的电池芯体与多孔隔膜组装，填充电解液；最后，通过密封和压实工艺，确保电池的电芯结构稳定，并防止电解液泄漏。

(3)本发明在电解液的制备方面，采用以下技术方案：首先，根据电池的性能需求，精确选择锂盐的种类和浓度；其次，通过优化溶剂的配比，降低电解液的粘度，提高电导率；最后，在制备过程中，严格控制电解液的温度和压力，确保电解液的稳定性和安全性。通过上述技术方案，本发明实现了锂电池电芯体在能量密度、循环寿命、安全性能等方面的全面提升。

四、实施例

(1)实施例一：本实施例中，选取了厚度为50微米的铜箔作为内层集流体，外层集流体采用厚度为100微米的聚酰亚胺材料。正极材料为高容量锂离子材料，如LiCoO2，负极材料为高稳定性锂金属化合物，如Li4Ti5O12。电解液采用1.0MLiPF6/EC:DEC=1:1的溶液，隔膜为厚度为50微米的聚丙烯酸膜。通过上述材料和方法，制备出的锂电池电芯体在25℃下，能量密度达到200Wh/kg，循环寿命超过500次。

(2)实施例二：在本实施例中，采用了一种改进的复合工艺，将正负极材料与双层复合集流体进行复合。具体操作为：将正极材料与内层集流体混合，涂覆在集流体上，形成正极层；再将负极材料与外层集流体混合，涂覆在正极层上，形成负极层。通过这种方式，制备出的电池电芯体在高温（60℃）和高倍率（5C）放电条件下，仍能保持良好的性能，能量密度达到210Wh/kg。

(3)实施例三：在本实施例中，电解液的制备采用了精确的配比和工艺控制。首先，将LiPF6溶解于无水乙二醇中，配制成1.0