复合式锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种复合式锂二次电池，其卷芯依序包含有至少一正极层、至少一负极层以及复数隔离膜以层迭后卷绕形成；其中，该正极层的两侧面上相对应地设有复数个区域及至少一空白区，该每一区域均涂布有相对应涂布配置的正极材料，各该区域及其上的正极材料之间为该空白区隔开；在该正极层的同一侧面上具有至少一区域所涂布的正极材料与其他区域所涂布的正极材料不同，该正极材料系磷酸锂铁与含锂三元系氧化物的组合；由此获得不同正极材料的优点，达到提供一种具有高电压、高电容量、高安全性且耐深度放电的复合式锂二次电池。

Composite lithium two cell

The present invention provides a composite type lithium secondary battery two, its core sequence contains at least one positive electrode layer and at least one layer and a plurality of isolation film laminated after winding formation; the two side of the cathode layer is correspondingly provided with a plurality of regions and at least one blank area, each of the areas are coated with corresponding cathode material coating configuration, between the region and the cathode materials for the blank area separated; in the same side of the cathode layer is provided with at least one area of anode material coated with other regions of the coated cathode material, the cathode materials of lithium iron phosphate and combination lithium containing three component oxide; the advantages of different cathode materials, to provide a high voltage, high power capacity, high safety and high depth discharge composite type lithium secondary battery two.

【技术实现步骤摘要】
复合式锂二次电池
本专利技术有关于一种锂二次电池，特别是指一种正极表面设有复数区域以涂布不同正极活性材料的复合式锂二次电池。
技术介绍
近年来，如摄影机、数字静态照相机、移动电话和笔记本电脑等便携式电子装置被广泛地使用，为了便于携带及增长使用时间，如何缩减前述电子装置的尺寸、重量并延长其使用寿命成为必需克服的主要技术问题。因此，电池领域开发了能够提供高能量密度的轻量型二次电池，作为用于这些便携式电子装置的电源，以符合前述使用要求。锂二次电池是一种利用锂离子的嵌入和脱嵌而达到充电和放电反应的二次电池，由于锂二次电池能够提供比铅电池和镍镉电池更高能量密度，而被广泛地使用。如图1、图2所示，目前锂二次电池A的装配是在正极片与负极片之间设置隔离膜后，卷绕成一卷芯A1，再设置于常见的圆筒型(图1)或方型(图2)电池壳体A2中。锂二次电池中包括电解质、正极与负极；其中，前述正极是在正极集流板/片上涂布有包括正极活性材料的正极活性材料层而构成，前述负极是在负极集流板/片上涂布有包括负极活性材料的负极活性材料层，电解质则包括溶解有电解质盐的溶剂。其中，正极材料及负极材料对于提高锂二次电池电容量密度和低化影响最大，也最为关键。在负极材料部分，由于碳材料在嵌入和脱嵌锂离子时晶体结构变化非常小，因此目前负极材料广泛采用例如石墨等碳材料，以使锂二次电池在电池容量等特性上具有稳定的表现。在正极材料部分，常见批量应用于锂电池的正极材料主要有钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4、LiMnO2)、钴镍锰酸锂(三元材料，LiNiCoMnO2，LNCM)、镍钴铝酸锂(三元材料，LiNixCoyAl1-x-yO2，LNCA)以及磷酸铁锂(LiFePO4，LFP)等锂氧化物。值得注意的是，目前正极的制备是将单一种类的正极材料涂布于电池中所有正极集流板/片的两侧面上，然而，各种正极材料在效能的表现上各有优缺点，例如，锂锰氧化物(LiMn2O4)电容量虽然较低，但热安全性较高，适合应用在强调高功率性能及安全考虑的中大型锂电池或动力电池(HighPowerBattery)；而磷酸锂铁(LiFePO4)，相较于锂锰氧化物(LiMn2O4)具有更高的热稳定性，不会有爆炸或过热等安全问题，适合应用在强调高功率、对电容量要求较低的动力电池或大型电池；当使用单一种类正极材料时，锂二次电池只能在部分特性上产生较佳的效能表现，而有所不足。
技术实现思路
有鉴于上述熟知锂二次电池因正极涂布单一种类正极材料所导致的效能表现受限问题，本专利技术目的在于，经由将磷酸铁锂(LiFePO4，LFP)及选自含锂三元系氧化物的不同的正极材料涂布于同一正极表面的不同区域上，以在锂二次电池充电、放电过程中，获得不同正极材料的优点，达到提供一种具有高电压、高电容量且安全性高的复合式锂二次电池。于是，为达上述目的，依据本专利技术所提供的一种复合式锂二次电池，依序包含有至少一正极层、至少一负极层及复数隔设于该正极层及负极层之间的隔离膜，令该正极层、该负极层及该隔离膜层叠后卷绕形成该复合式锂二次电池；该正极层包括能够嵌入和脱嵌电极反应物的正极材料，该正极层的一侧端上具有至少一正极极耳，且该正极层的两侧面上涂布有该正极材料，定义该正极层经卷绕后位于中央的一端为一内侧端，位于外侧的一端为一外侧端；该负极层包括能够嵌入和脱嵌该电极反应物的负极材料，该负极层的一侧端上具有至少一负极极耳，且其两侧面上涂布有该负极材料；其中，该正极层的两侧面、上相对应地设有复数个区域及至少一空白区，该每一区域均涂布有正极材料，该正极层两侧面上的正极材料为相对应地涂布配置者，各该区域及其上的正极材料之间为该空白区隔开，该空白区的间隔宽幅D为大于等于0.5mm(D≧0.5mm)；在该正极层的同一侧面上具有至少一区域所涂布的正极材料与其他区域所涂布的正极材料不同，该正极材料是磷酸锂铁(LiFePO4，LFP)与含锂三元系氧化物的组合。进一步地，本专利技术复合式锂二次电池中，该正极材料是橄榄石结构的磷酸锂铁(LFP)与选自镍钴铝酸锂(LNCA)或钴镍锰酸锂(LNCM)的组合。其中，LFP+LNCA复合式锂二次电池的工作电压范围可达4.5V～2.7V，电容量可达到175mAh/g以上；LFP+LNCM复合式锂二次电池的工作电压范围可达4.4V～2.6V，电容量可达到185mAh/g以上。进一步地，本专利技术复合式锂二次电池中，该空白区的间隔宽幅D小于等于5cm且大于等于0.5mm(5cm≧D≧0.5mm)，以避免各区域上的涂层重迭增厚而显响卷芯的放电效能。进一步地，本专利技术复合式锂二次电池中，该负极材料是选自石墨系或焦碳系的碳材料。进一步地，本专利技术复合式锂二次电池中，涂布该正极层最接近外侧端的区域的正极材料为磷酸锂铁(LFP)。进一步地，本专利技术复合式锂二次电池中，定义连接该正极层之两侧端的空白区为一纵向空白区，连接该正极层的内侧端与外侧端的空白区为一横向空白区，斜向连接该正极层的两侧端或内侧端与外侧端的空白区为一斜向空白区，令该正极层的侧面上相对应地设有该纵向空白区、该横向空白区及/或该斜向空白区而隔设出该复数个区域。有关于本专利技术为达成上述目的，所采用的技术、手段及其他功效，现举数较佳可行实施例并配合图式详细说明如后。附图说明图1是熟知锂二次电池的卷芯卷绕于圆筒型电池壳体的立体示意图。图2是熟知锂二次电池的卷芯卷绕于方型电池壳体的立体示意图。图3是本专利技术复合式锂二次电池的卷芯在卷绕前的立体示意图。图4是本专利技术复合式锂二次电池的正极涂布形态第一实施例正视示意图。图5是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第一实施例底视示意图。图6是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第二实施例正视示意图。图7是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第二实施例底视示意图。图8是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第二实施例侧视示意图。图9是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第三实施例正视示意图。图10是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第三实施例侧视示意图。图11是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第四实施例正视示意图。图12是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第四实施例侧视示意图。图13是本专利技术复合式锂二次电池正极涂布形态的第四实施例底视示意图。图14是本专利技术复合式锂二次电池(LFP+LNCA)与涂布单一正极材料(LFP、LNCA)的电池特性曲线图。图15系本专利技术复合式锂二次电池(LFP+LNCM)与涂布单一正极材料(LFP、LNCM)的电池特性曲线图。对说明书附图中所使用的标识解释如下：锂二次电池A卷芯A1电池壳体A2正极层10侧面11、12间隔宽幅D侧端13、14内侧端15外侧端16正极极耳17区域18区域18A区域18B区域18C空白区19纵向空白区19A横向空白区19B斜向空白区19C负极层20侧面21、22侧端23、24内侧端25外侧端26负极极耳27涂布区28隔离膜30具体实施方式请以图3配合参阅图4至图13所示，说明本专利技术复合式锂二次电池的实施方式。本专利技术复合式锂二次电池的卷芯包括至少一正极层10、至少一负极层20及复数用以隔设于该正极层10及该负极层20的间的隔离膜30，经将该正极层10、该负极层20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合式锂二次电池，具有一卷芯依序包含有至少一正极层、至少一负极层及复数隔设于该正极层及负极层之间的隔离膜，令该正极层、该负极层及该隔离膜层叠后卷绕形成该卷芯；该正极层包括能够嵌入和脱嵌电极反应物的正极材料，该正极层的一侧端上具有至少一正极极耳，且该正极层的两侧面上涂布有该正极材料，定义该正极层经卷绕后位于中央的一端为一内侧端，位于外侧的一端为一外侧端；该负极层包括能够嵌入和脱嵌该电极反应物的负极材料，该负极层的一侧端上具有至少一负极极耳，且其两侧面上涂布有该负极材料；其特征在于，该正极层的两侧面上相对应地设有复数个区域及至少一空白区，该每一区域均涂布有正极材料，该正极层两侧面上的正极材料为相对应地涂布配置者，各该区域及其上的正极材料之间为该空白区隔开，该空白区的间隔宽幅为大于等于0.5mm；在该正极层的同一侧面上具有至少一区域所涂布的正极材料与其他区域所涂布的正极材料不同，该正极材料是磷酸锂铁与含锂三元系氧化物的组合。

【技术特征摘要】
1.一种复合式锂二次电池，具有一卷芯依序包含有至少一正极层、至少一负极层及复数隔设于该正极层及负极层之间的隔离膜，令该正极层、该负极层及该隔离膜层叠后卷绕形成该卷芯；该正极层包括能够嵌入和脱嵌电极反应物的正极材料，该正极层的一侧端上具有至少一正极极耳，且该正极层的两侧面上涂布有该正极材料，定义该正极层经卷绕后位于中央的一端为一内侧端，位于外侧的一端为一外侧端；该负极层包括能够嵌入和脱嵌该电极反应物的负极材料，该负极层的一侧端上具有至少一负极极耳，且其两侧面上涂布有该负极材料；其特征在于，该正极层的两侧面上相对应地设有复数个区域及至少一空白区，该每一区域均涂布有正极材料，该正极层两侧面上的正极材料为相对应地涂布配置者，各该区域及其上的正极材料之间为该空白区隔开，该空白区的间隔宽幅为大于等于0.5mm；在该正极层的同一侧面上具有至少一区域所涂布的正极材料与其他区域所涂布的正极材料不同，该正极材料是磷酸锂铁与含锂三元系氧化物的组合。2.如权利要求1所述的复合式锂二次电池，其特征在于，其中，该含锂三元系氧化物选自镍钴铝酸锂或钴镍锰酸锂。3.如权利要求1或2所述的复合式锂二次电池，其特征在于，其中，该正极材料是橄榄石结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍必翔，
申请(专利权)人：伍必翔，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71