一種電化學電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電化學電池技術領域，特別涉及一種電化學電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]進入21世紀以后，各種電子器件產品如手機、筆記本、可穿戴設備等層出不窮，極大的豐富了廣大用戶的生活；同時，電動汽車及各類儲能電站也如雨后春筍般迅速萌芽、發展、壯大。以上高科技產品，具有一個共同特征:需要高性能、低成本的電池充當儲能部件。
[0003]現有的電池主要有一次電池和二次電池兩大類；所謂一次電池，即無法反復充電的電池，主要包括碳鋅電池、堿性電池、糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式電池(扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池)、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等、水銀電池；所謂二次電池，即可充電電池，主要包括二次堿性鋅錳電池、鎳鎘充電電池、鎳氫充電電池、鋰充電電池、鉛酸電池、太陽能電池。鉛酸蓄電池可分為:開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。而從外包裝角度分析，現有電池主要分為軟包裝電池及硬殼包裝電池，由于軟包裝電池包裝膜本身厚度小，可塑性大，被廣泛的運用于各類高檔一次電池和二次電池中。
[0004]然而，隨著人們生活品質的提高，對電子產品提出了更高的要求，即更長的待機時間；這就要求為電子產品提供能量的電源具有更高的能量密度。
[0005]現有的提高能量密度的方式有:選擇更高能量密度的電化學體系，如高電壓鈷酸鋰正極、硅負極等；選擇精度更高的制造工藝，提高電池容量的一致性，從而提高電池平均容量；選擇厚度更薄的基材，如6um銅箔、8um招箔、64um招塑膜等。但是高電壓體系安全性能更差，成本更高；硅負極首次效率低、循環性能差，成本高；高精度制造工藝設備投資巨大，制造成本尚；而更薄的基材，往往意味著更尚的工藝控制要求、更尚的材料成本；因此這些方案無一不增加制造成本。
[0006]而隨著個性化的電子產品的越來越多，如柔性器件的橫空出世，其對電池提出了更高的要求:即柔性電池。但柔性電池在彎折過程中，電芯內部的界面處往往是其薄弱環節，極易受到破壞，從而使得柔性電池性能變差；因此盡量降低柔性電池內部界面數量，是提高柔性電池性能的可靠方法。
[0007]同時，為了追求更高的能量密度，制造過程中往往會減少有效封裝區寬度；而且新的材料、新的電池結構的不斷出現，同樣對電池封裝可靠性提出了更高的要求；且新的電池結構，有可能導致電池正負極之間的絕緣可靠性降低，從而增大電池的自放電速率，使得其不能滿足正常使用需求。
[0008]有鑒于此，確有必要開發一種新的電化學電池及其制備方法，其不僅能夠提高電池的能量密度，改善電池封裝可靠性、降低成本(材料成本或/和制造成本)、改善電池的自放電性能，而且當其為柔性電池時，還具有優良的柔性性能及電化學性能。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于:針對現有技術的不足，而提供的一種電化學電池，包括電池主體區和電池封裝區，所述電池主體區包括正極電極、隔離膜、負極電極、電解質和外封裝結構；所述電池封裝區包括第一隔水層、密封層與第二隔水層；所述電池封裝區中包括所述電池主體中包含的隔離膜及粘接層；且所述電池主體中包含的隔離膜貫穿于所述電池封裝區；此時，制備該電池時，可以將多個電池同時進行封裝，保持一個整體進入各個工序，最終得到成品電池時，再進行分切得到單個電池，從而實現單次多電芯產出的目的，極大的簡化操作，降低單個電池的制造成本。
[0010]為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0011 ] 一種電化學電池，包括電池主體區和電池封裝區，所述電池主體區包括正極電極、隔離膜、負極電極、電解質和外封裝結構；所述電池封裝區包括第一隔水層、密封層與第二隔水層；所述電池封裝區中包括所述電池主體中包含的隔離膜及粘接層；且所述電池主體中包含的隔離膜貫穿于所述電池封裝區，且封裝區內的隔離膜與粘接層有機的融合于一體，保持優良的密封效果；因為隔離膜與粘接層具有相近的熔點，而封裝時采用的封裝溫度應不小于兩者的恪點。
[0012]作為本發明所述電化學電池的一種改進，所述正極電極包括正極涂層和正極集流體，所述負極電極包括負極涂層和負極集流體；所述外裝結構中含有正極集流體或/和負極集流體。
[0013]作為本發明所述電化學電池的一種改進，所述電池主體區與所述電池封裝區通過正極集流體或/和負極集流體連接在一起；所述第一隔水層包括正極集流體或/和第二所述隔水層包括負極集流體。
[0014]作為本發明所述電化學電池的一種改進，所述包含于外封裝結構中的正極集流體為正極單面涂敷，正極單面涂敷層中含有正極活性物質；所述包含余外封裝結構的負極集流體為負極單面涂敷，所述負極單面涂敷層中含有負極活性物質；所述正極活性物質包括鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鐵氧化物、鋰釩氧化物、硫或硫化物、三元或多元復合化合物和聚陰離子陰極材料中的至少一種；所述負極活性物質包括碳材料、含碳化合物和非碳材料中的至少一種。
[0015]作為本發明所述電化學電池的一種改進，所述電化學電池由一片單面涂敷電極與一片單面涂敷對電極組成、一片雙面涂敷電極與兩片單面涂敷對電極組成(雙面涂敷電極位于兩片單面涂敷電極之間)或多片雙面涂敷電極與兩片單面涂敷電極(雙面涂敷電極位于兩片單面涂敷電極之間)組成。
[0016]作為本發明所述電化學電池的一種改進，所述隔離膜為離子導通電子絕緣材料；貫穿于所述電池封裝區的隔離膜位于粘接層與第一隔水層之間或/和粘接層與隔水層之間或/和兩層粘接層之間，且貫穿于所述電池封裝區的隔離膜經過熱封處理后能夠與所述粘接層緊密密封粘接，即隔離膜與粘接層具有相近的熔點，而封裝時采用的封裝溫度應不小于兩者的熔點，且隔離膜材質熔融后與粘接層材質熔融后能夠有機的粘接在一起。
[0017]作為本發明所述電化學電池的一種改進，所述隔離膜包括隔離膜基材和粘接層，所述隔離膜基材選自聚丙烯、聚乙烯、共聚乙丙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚偏氟乙烯、共聚氟乙丙烯、聚酰胺和聚酰亞胺中的至少一種；所述粘接層選自聚丙烯、聚乙烯、改性聚丙烯、改型聚乙烯、熱熔膠中的至少一種。
[0018]本發明還包括一種電化學電池的制備方法，主要包括如下步驟:
[0019]步驟1，電極漿料制備:將活性物質與導電劑、粘接劑、溶劑攪拌均勻得到電極漿料待用；
[0020]步驟2，電極片制備:將步驟1得到的電極漿料涂敷于集流體的一個表面，烘干、處理后得到涂敷區長度為L、寬度為d、面積為S、電極四周為空箔材區的電極片A待用；
[0021]步驟3，成品電池制備:將步驟2得到的電極片置于表層、整片隔離膜覆蓋涂敷區及空箔材區，之后布置對電極，并在電極片A四周的空箔材區位置布置密封層材料組裝得到裸電芯，之后封裝、化成、整形、分切得到電化學電池。
[0022]作為本發明所述電化學電池制備方法的一種改進，步驟2所述四周為空箔材區的電極的空箔材區的制備方法包括間歇涂敷(使用“梳子”狀格柵，將涂敷刀頭分割開來，其中所述格柵的“格”寬為d，所述格柵的“柵”寬為m ;之后進行涂敷操作，將步驟1得到的漿料涂敷于集流體上得到初始膜片；為了使得涂敷長度及涂敷間隙絕對值較小并精確控制，需要優化設備控制精度及調節涂敷速度)、溶劑清洗(連續涂敷后，使用溶劑將涂敷層部分去除，得到符合規格要求的間隙區)、激光清洗(連續涂敷后，使用激光燒蝕技術將涂敷層部分去除，得到符合規格要求的間隙區)、輔助層剝離(即在涂敷間隙區預設一層輔助層，之后聯系涂敷后，采用特殊手段使得輔助層與集流體脫落，從而達到去除多余涂層獲得間隙區的目的；例如在集流體上間隙區預設一層熱熔膠，之后連續涂敷，再通過加熱方式去除熱熔膠層，同時去掉覆蓋在熱熔膠表面的涂敷層，從而得到符合要求的間隙區)中的至少一種；所述集流體上分布有一塊涂敷層區或多塊涂敷層區。
[0023]作為本發明所述電化學電池制備方法的一種改進，步驟2所述集流體的空箔材區經過封裝輔助處理，所述封裝輔助處理包括拋光處理、鍍層處理(電鍍或化學鍍)、有機硅處理或陽極氧化中的至少一種；步驟3所述成品電池制備過程中，可以將電解液噴涂與極片或/和隔離膜上，或是采用注液方式向電池中加入電解液；所述隔離膜覆蓋整個涂敷區及空箔材區；所述電池的兩個表層均為步驟2制得的極片，且所述極片均為負極片或所述極片均為正極片或一片為正極片一片為負極片。
[0024]與現有技術相比，本發明電化學電池及其制備方法具有如下優點:
[0025]1.位于電芯外側的兩片單面電極的集流體同時充當電芯的封裝材料，可以有效的降低電池的厚度，提高電池的能量密度；
[0026]2.當本發明制備柔性電池時，由于集流體充當封裝材料，可以有效的減少整個電池的界面數(兩個界面)，增加電池的柔性及彎折后電池性能的保持率；
[0027]3.制備本發明所述結構的電池時，可以將多個電池同時進行封裝，保持一個整體進入各個工序，最終得到成品電池時，再進行分切得到單個電池，從而實現單次多電芯產出的目的，極大的簡化操作，降低單個電池的制造成本。
【附圖說明】
[0028]附圖1為本發明電化學電池橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合【具體實施方式】對本發明及其有益