CN101431169A - 锂离子电池及其电池单体 - Google Patents

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周中心
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池单体，其包括相互绕卷或叠加的阴极片、隔离膜和阳极片，隔离膜间隔于相邻的阴阳极片之间，阴极片包括阴极集流体和附着在阴极集流体上的阴极膜片，阳极片包括阳极集流体和附着在阳极集流体上的阳极膜片。阴极集流体设有单面或双面未涂覆阴极膜片的露出部，在阴极集流体露出部的边界处或在阳极膜片与阴极集流体露出部的边界相对应处涂覆有电子隔离层，当阴阳极片间的隔离膜损坏后，电子隔离层能防止阴极集流体与阳极膜片相接触而短路。本发明电池单体用电子隔离层取代现有技术中起隔离作用的胶带，电子隔离层可由生产设备涂覆于极片上，所以不需要手工操作，能有效提高锂离子电池的生产效率。

Description

锂离子电池及其电池单体
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池，尤其是一种锂离子电池的电池单体。
背景技术
锂离子电池是一种具有较高能量密度和良好环保性能的电池，其具有能量高、可靠性高、加工性好和无环境污染等优点，因而被广泛的应用于各类便携式电子设备中。
请参阅图1，通常的锂离子电池内包括若干个依次叠加的电池单体，每个电池单体包括相互卷绕或叠加的阴极片12、隔离膜14和阳极片16，其中，隔离膜14间隔于相邻的阴极片12、阳极片16之间以将两种极片绝缘，同时保持电解液。阴极片12包括一般采用铝箔制作的阴极集流体122和附着在阴极集流体上、含有阴极活性物质的膜片124，阳极片16包括一般采用铜箔制作的阳极集流体162和附着在阳极集流体上、含有阳极活性物质的阳极膜片164。隔离膜14则为采用塑化、萃取等工艺制成的微孔薄膜，这样的结构有利于隔离膜对含有锂盐的有机溶剂电解液的保持。制造锂离子电池时，只要将若干个上述的电池单体制成电池芯，并在电池芯的外面包裹上包装薄膜，之后向其内注入电解液，经过抽空、密封即可。由于目前锂离子电池所使用的电解液为易燃的有机电解液，所以锂离子电池对安全性要求很高。
但是，因为电池的阴极片12、阳极片16都是采用金属为集流体，其制造设备也多为金属设备，所以难免会有小金属颗粒残留在电池单体中。此外，以铝箔作为阴极集流体122的阴极片12切割时也易于产生毛刺，因此在阴极片12、阳极片16之间起绝缘作用的隔离膜14有时会被刺穿，以致铝箔与阳极膜片164相接触而发生短路，引发易燃的有机电解液着火，甚至导致电池发生爆炸。
为了避免这样的安全事故，一般会在阴极片12的铝箔可能与阳极膜片164接触的地方贴上胶带18，以保证隔离膜14在失去作用时，铝箔仍能与阳极膜片164保持绝缘。但是，贴胶带18需要生产人员手工操作，效率较低，不利于提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种安全性能较好、又能保证生产效率的锂离子电池及其电池单体。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池单体，其包括相互绕卷或叠加的阴极片、隔离膜和阳极片，隔离膜间隔于相邻的阴阳极片之间，阴极片包括阴极集流体和附着在阴极集流体上的阴极膜片，阳极片包括阳极集流体和附着在阳极集流体上的阳极膜片，阴极集流体上包括单面或双面未涂覆阴极膜片的露出部。在阴极片的阴极集流体露出部的边界处，或在阳极膜片上与阴极集流体露出部的边界相对应处涂覆有一层电子隔离层，当阴阳极片间的隔离膜损坏后，电子隔离层能防止阴极集流体与阳极膜片相接触而短路。
作为本发明锂离子电池单体的一种改进，所述电子隔离层为含有金属氧化物微粒的聚合物层。
作为本发明锂离子电池单体的一种改进，所述电子隔离层的聚合物选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或其混合物。
作为本发明锂离子电池单体的一种改进，所述电子隔离层中的金属氧化物选自Al2O3、ZrO、SiO2、TiO或其混合物。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种锂离子电池，其包括电池芯、包裹电池芯的包装薄膜和充入包装薄膜内的电解液，电池芯包括若干个如前所述的电池单体。
本发明锂离子电池的电池单体用电子隔离层取代现有技术中的对阴极集流体和阳极膜片起隔离作用的胶带，而电子隔离层可以由生产设备涂覆于阴极片或阳极片上，所以不需要手工操作，能有效提高锂离子电池的生产效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明，其中：
图1为现有技术的锂离子电池单体的结构示意图。
图2为本发明锂离子电池单体的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图2，本发明锂离子电池包括若干个依次叠加的电池单体，每个电池单体包括相互卷绕或叠加的阴极片52、隔离膜54和阳极片56，其中，隔离膜54间隔于相邻的阴极片52、阳极片56之间以将两种极片绝缘，同时用于保持电解液。
阴极片52包括阴极集流体522以及单面或双面附着在阴极集流体522上的阴极膜片524，阴极膜片524中含有阴极活性物质，阴极集流体522采用铝箔制作。阳极片56包括阳极集流体562以及单面或双面附着在阳极集流体562上的阳极膜片564，阳极膜片564中含有阳极活性物质，阳极集流体562采用铜箔制作。隔离膜54为采用塑化、萃取等工艺制成的微孔薄膜，这样的结构有利于隔离膜对含有锂盐的有机溶剂电解液的保持。
制造锂离子电池时，只要将所述阴极片52、隔离膜54和阳极片56按生产要求以绕卷或叠加的方式制成电池单体，再将若干个电池单体制成电池芯，并在电池芯的外面包裹上包装薄膜，之后向其内注入电解液，经过抽空、密封即可得到所需的锂离子电池。
从图2中可以看出，阴极集流体522上包括单面或双面未涂覆阴极膜片524的露出部526，阴极集流体522的露出部526边界处(也就是阴极膜片524的终止边界处，如无特别说明，本说明书及权利要求书所提及的露出部526边界都是指阴极膜片524的终止边界)即为阴极片52上容易产生毛刺的位置，与之相接触的隔离膜54很有可能被刺穿。为了避免隔离膜54被刺穿后引发安全事故，本实施方式的锂离子电池单体通过在阴极集流体522的露出部526边界处涂覆一层电子隔离层60，以保证隔离膜54失去作用时，作为阴极集流体522的铝箔不会与阳极膜片564相接触而发生短路。
电子隔离层60为含有金属氧化物微粒的聚合物层，其中，聚合物可以是聚丙烯酸、聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种的混合物，金属氧化物可以是Al2O3、ZrO、SiO2、TiO中的一种或几种。
在本发明的其他实施方式中，电子隔离层60也可以涂覆在阳极片56上与阴极集流体522的露出部526边界相对应处。根据阴极片52、阳极片56和隔离膜54的绕卷、叠加情况，电子隔离层60可以根据需要涂覆于阴极片52、阳极片56的单面或双面。总之，电子隔离层60只要能在隔离膜54易于被损坏的位置处，起到防止铝箔与阳极膜片564相接触的作用即可。当然，在可能的情况下，对电子隔离层60涂覆位置的选择应该考虑尽量减小电子隔离层60对离子传导性等电池特性的影响。
综上所述，本发明采用在阴极片52、阳极片56上的特定位置涂覆电子隔离层60的方法，来保证电池不会发生短路事故。由于电子隔离层60可以由生产设备涂覆于阴极片52、阳极片56上，所以不需要手工操作，有利于提高锂离子电池的生产效率。
需要说明的是，本发明虽然通过以电子隔离层60取代现有技术中的胶带18的方式来提高生产效率，但是能够被取代的只是起隔离作用的胶带，在图2中，电池单体最外侧的胶带58是起固定作用的，因此此处的胶带58只能保留或替换为其他的固定方式，而不能由电子隔离层60简单取代。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (5)

1、一种锂离子电池单体，其包括相互绕卷或叠加的阴极片、隔离膜和阳极片，隔离膜间隔于相邻的阴阳极片之间，阴极片包括阴极集流体和附着在阴极集流体上的阴极膜片，阳极片包括阳极集流体和附着在阳极集流体上的阳极膜片，阴极集流体设有单面或双面未涂覆阴极膜片的露出部，其特征在于：在所述阴极片的阴极集流体露出部的边界处，或在阳极膜片上与阴极集流体露出部的边界相对应处涂覆有一层电子隔离层，当阴阳极片间的隔离膜损坏后，所述电子隔离层能防止阴极集流体与阳极膜片相接触而短路。
2、根据权利要求1所述的锂离子电池单体，其特征在于：所述电子隔离层为含有金属氧化物微粒的聚合物层。
3、根据权利要求2所述的锂离子电池单体，其特征在于：所述电子隔离层的聚合物选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或其混合物。
4、根据权利要求2所述的锂离子电池单体，其特征在于：所述电子隔离层中的金属氧化物选自Al2O3、ZrO、SiO2、TiO或其混合物。
5、一种锂离子电池，其包括电池芯、包裹电池芯的包装薄膜和充入包装薄膜内的电解液，电池芯包括若干个电池单体，其特征在于：所述电池单体为权利要求1至4中任一项所述的电池单体。
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