CN103178232A - 一种软包动力锂离子电池负极极耳结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软包动力锂离子电池用负极极耳及其制备方法，极耳基材为含铜量99.99%以上的铜带；极耳为局部镀层，极耳未镀层部分贴覆多层结构的极耳胶。本发明所制的负极极耳避免了双金属复合处产生的慢性腐蚀漏液的隐患，进一步提高了电池生产的成品率和一致性，同时提高了电池的使用寿命。本发明制备方法操作方便、可实现规模化生产、环保、可行性强。

Description

一种软包动力锂离子电池负极极耳结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产技术领域，尤其涉及一种软包动力锂离子二次电池用负极极耳结构及其制备方法。

背景技术

近年来，由于环境污染和能源匮乏的压力，迫使各国努力寻找新的绿色、环保、可持续发展的能源。20世纪90年代出现的绿色高能环保锂离子电池，由于其能量密度高、循环寿命长、工作电压高等优点，使其成为最受瞩目的动力电源之一。极耳作为动力电池的核心材料之一，对电池的寿命、内阻等特性具有重要的影响，性能优异的极耳对提高动力电池寿命的综合性能具有重要的作用。

由于目前动力软包电池负极导出均为铜箔，同时采用超声焊接，直接采用铜镀镍带和铜镀镍锡带与铜箔焊接会带来以下问题：首先是在超声条件下金属铜和金属镍或镍锡合金存在熔点差异，在生产过程中容易过焊或虚焊（焊接不足）；其次当电池热封后由于存在含导电离子的电解液，极耳胶位置下的金属铜和金属镍容易形成一个局部的“原电池”，导致极耳慢性腐蚀、漏液，极大影响动力电池的寿命。另外，大面积的镀镍或镀镍锡合金也极大地增加了极耳的成本。

中国专利公开号CN 101771142 A，公开日2010年7月7日，名称为一种软包锂电池极耳材料及其电镀和应用方法，该申请案公开了一种软包锂电池极耳材料及其电镀和应用方法，选用SUS430不锈钢带、铜带、铝带、镍带等导电材料作为基底，在基底的一侧端部先镀覆一层镍镀层，在镍镀层上再镀覆一层锡镀层（镍带上直接镀覆一层锡镀层），可以得到良好焊接性以及合适导热性的极耳材料。其不足之处在于，在超声条件下金属铜和金属镍或镍锡合金存在熔点差异，在生产过程中容易过焊或虚焊（焊接不足）；当电池热封后由于存在含导电离子的电解液，极耳胶位置下的金属铜和金属镍容易形成一个局部的“原电池”，导致极耳慢性腐蚀、漏液，极大影响动力电池的寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中当电池热封后由于存在含导电离子的电解液，极耳胶位置下的金属铜和金属镍容易形成一个局部的“原电池”，导致极耳慢性腐蚀、漏液，极大影响动力电池的寿命而提供一种更低的电池内阻、更长的电池使用寿命的软包锂离子电池用负极极耳结构及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种软包动力锂离子电池负极极耳结构，其结构包括：极耳基材为含铜量99.99%以上的铜带；极耳为局部镀层，极耳未镀层部分贴覆多层结构的极耳胶。在本技术方案中，在极耳胶位置内保留了铜带，铜带与铜箔熔点一致，更利于电芯与极耳焊接，同时避免了双金属复合处产生的慢性腐蚀漏液的隐患，进一步提高了电池生产的成品率和一致性，同时提高了电池的使用寿命。

一种软包动力锂离子电池负极极耳的制备方法，包括以下步骤：

1）将纯度大于99.99%铜基材进行加热，温度900-950℃,保温3-20分钟，对加热后的铜基材用重量百分比5-10%的HF进行酸洗，对酸洗后的铜基材进行烘烤，对烘烤后的铜基材进行轧制，轧辊厚度8-35微米；

2）将步骤1）轧制后的铜带进行分条，然后将分条后铜带进行一端带状镀层处理；

3）将步骤2）所制的带状镀层铜带进行清洗，清洗首先是碱液清洗，然后是酸液中和，最后是去离子水清洗，清洗过程中超声振动；

4）将步骤3）中清洗后的纯净带状镀层铜带进行分切，分切宽度控制在10-120毫米，得到单片铜带；

5.）将步骤4）种分切后的单片铜带局部镀层，在单片铜带的双面贴上多层极耳胶，进行热复合，极耳胶位置为在单片铜带的未镀层区域。

作为优选，所述步骤2）中带状镀层处理采用化学镀或直流电镀。

更有选，所述步骤2）中带状镀层处理采用直流电镀。

作为优选，步骤2）中镀层金属可以是纯度大于99.9%的金属镍或镍锡合金层中的一种，镀层厚度在1-20微米。

更优选，所述镀层金属选择为纯度大于99.99%的金属镍，镀层厚度3-10微米。

作为优选，步骤5）中极耳胶结构可以为PP/PP双层、PP/无纺布双层、PP/PEN双层、PP/PP/PP三层、PP/无纺布/PP三层、PP/PEN/PP三层中的任意一种。

更优选，极耳胶结构采用pp/pp/pp三层，中间层pp选用熔点210℃的pp，内层pp选用熔点150℃的pp，外层pp选用熔点170℃的pp。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.与纯铜带极耳相比，由于铜带容易与空气反应形成铜绿，导致动力电池连接时产生较大的接触内阻，影响电池的成组使用和寿命，本发明在铜带外部进行了局部镀层，进一步降低了动力电池连接的接触内阻；

2. 与铜带上整体镀镍或度镍锡合金极耳相比，本发明在极耳胶位置内保留了铜带，铜带与铜箔熔点一致，更利于电芯与极耳焊接，同时避免了双金属复合处产生的慢性腐蚀漏液的隐患，进一步提高了电池生产的成品率和一致性，同时提高了电池的使用寿命；

3.本发明采用了多层结构极耳胶，其中具有一层高温层，如高熔点PP、PEN、无纺布等，本结构更有利于大型软包动力电池的热封，防止极耳胶在热封时产生局部过熔现象，进一步提高了电池的寿命；

本发明在采用局部带状镀工艺，整个生产过程可行性强，且节约了镀层金属用量，降低了极耳制造成本，适合大规模工业生产。

附图说明

图1是本发明极耳结构的示意图。

图中，1、铜带；2、多层极耳胶；3、镀层。

具体实施方式

以下结合具体实施例与附图，对本发明作进一步的解释：

实施例1：

1）  将纯度为99.995%的铜基材加热到930℃,保温6分钟，然后用质量百分比浓度为6%浓度的HF进行酸洗，烘烤后进行轧制，轧辊厚度在20微米。

第二步  将第一步所制铜带进行分条，分条宽度为80毫米，然后对切边进行除毛刺处理，接着将除毛刺铜带直流电镀，镀层采用金属镍，宽度为40毫米，厚度为5微米，对除毛刺铜带进行局部镀镍，制的带状镀层铜带。

第三步  将第二步所制带状镀层铜带进行清洗，清洗首先是采用质量百分比浓度为5%的NaOH碱液清洗，然后用质量百分比浓度为5%的HF酸液进行中和，最后是去离子水清洗，清洗过程中超声振动。

第四步  将第三步所制纯净带状镀层铜带分切成小片，分切宽度为50mm，得到单片局部镀层铜片。

第五步  将第四步所制局单片局部镀层部镀层铜片的未镀层部分双面贴上PP/PP/PP三层极耳胶，然后进行热复合，极耳胶宽度为12mm，热复合温度在160℃。

所制规格为0.2*50*80*12局部铜镀镍负极极耳。

实施例2

第一步  将纯度为99.993%的铜基材加热到940℃,保温12分钟，然后用质量百分比浓度为7%浓度的HF进行酸洗，烘烤后进行轧制，轧辊厚度在15微米。

第二步  将第一步所制铜带进行分条，分条宽度为75毫米，然后对切边进行除毛刺处理，接着将除毛刺铜带直流电镀，镀层采用镍锡合金，宽度为35毫米，厚度为3微米，对除毛刺铜带进行局部镀镍，制的带状镀层铜带。

第三步  将第二步所制带状镍锡合金铜带进行清洗，清洗首先是采用质量百分比浓度为6%的NaOH碱液清洗，然后用质量百分比浓度为7%的HF酸液进行中和，最后是去离子水清洗，清洗过程中超声振动。

第四步  将第三步所制纯净带状镀层铜带分切成小片，分切宽度为60mm，得到单片局部镀层铜片。

第五步  将第四步所制单片局部镀层铜片上的为镀层部分双面贴上PP/ PP双层极耳胶，然后进行热复合，极耳胶宽度为10mm，热复合温度在158℃。

所制规格为0.15*60*75*10局部铜镀镍锡合金负极极耳。

实施例3

第一步  将纯度为99.990%的铜基材加热到945℃,保温8分钟，然后用质量百分比浓度为6%浓度的HF进行酸洗，烘烤后进行轧制，轧辊厚度在10微米。

第二步  将第一步所制铜带进行分条，分条宽度为45毫米，然后对切边进行除毛刺处理，接着将除毛刺铜带进行化学镀，镀层为金属镍，宽度为26毫米，镀层厚度为3微米，对除毛刺铜带进行局部镀镍，制的带状镀层铜带。

第三步  将第二步所制带状镀层铜带进行清洗，清洗首先是采用质量百分比浓度为6%的NaOH碱液清洗，然后用质量百分比浓度为7.5%的HF酸液进行中和，最后是去离子水清洗，清洗过程中超声振动。

第四步  将第三步所制纯净带状镀层铜带分切成小片，分切宽度为40mm，得到单片局部镀层铜片。

第五步  将第四步所制单片局部镀层铜片上的未镀层部分双面贴上PP/无纺布/PP三层极耳胶，然后进行热复合，极耳胶宽度为9mm，热复合温度在170℃。

所制规格为0.1*40*45*9局部铜镀镍负极极耳。

实施例4

第一步  将纯度为99.990%的铜基材加热到940℃,保温12分钟，然后用质量百分比浓度为6%浓度的HF进行酸洗，烘烤后进行轧制，轧辊厚度在25微米。

第二步  将第一步所制铜带进行分条，分条宽度为90毫米，然后对切边进行除毛刺处理，接着将除毛刺铜带直流电镀，镀层金属为镍锡合金，镀层宽度为30毫米，镀层厚度为3微米，对除毛刺铜带进行局部镀镍，制的带状镀层铜带。

第三步  将第二步所制带状镀层铜带进行清洗，清洗首先是采用质量百分比浓度为5.5%的NaOH碱液清洗，然后用质量百分比浓度为6%的HF酸液进行中和，最后是去离子水清洗，清洗过程中超声振动。

第四步  将第三步所制纯净带状镀层铜带分切成小片，分切宽度为55mm，得到单片局部镀层铜片。

第五步  将第四步所制单片局部镀层铜片上的未镀层部分双面贴上PP/PEN双层极耳胶，然后进行热复合，极耳胶宽度在12mm，热复合温度在165℃。

所制规格为0.25*55*90*12局部铜镀镍锡合金负极极耳。

作为极耳产品寿命的比较，实施例1、2、3、4所制极耳与普通铜带极耳、铜镀镍极耳、铜镀镍锡合金极耳组装后接触内阻（焊接内阻加组装内阻）数据如表1所示：

表1

极耳类型	接触内阻/毫欧
		实施例1	0.53
实施例2	0.45
		实施例3	0.60
实施例4	0.65
		铜带极耳	0.80
铜镀镍极耳	0.65
		铜镀镍锡极耳	0.90

Claims (8)

1. 一种软包动力锂离子电池负极极耳，包括极耳，其特征在于，所述极耳分为镀层区与未镀层区，极耳未镀层区贴覆多层极耳胶。

2.根据权利要求1所述的一种软包动力锂离子电池负极极耳，其特征在于，所述极耳基材为含铜量99.99%以上的铜带，镀层区为镀层从极耳一端覆盖极耳20-60%的区域。

3.权利要求1所述一种软包动力锂离子电池负极极耳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将纯度大于99.99%铜基材进行加热，温度900-950℃,保温3-20分钟，将加热后的铜基材冷却至20-50℃，然后用质量百分比5-10%的HF对冷却后的铜基材进行酸洗，对酸洗后的铜基材进行烘烤，烘烤的温度100-120℃，时间2h，对烘烤后的铜基材进行轧制，铜基材轧制后厚度8-35微米，得到铜带；

2）将步骤1）轧制后的铜带进行等分分条，然后将分条后的铜带进行一端带状局部镀层处理，输出直流18-50V，电流10A/dm²，得到带状局部镀层铜带；

3）将步骤2）所制的带状局部镀层铜带进行清洗，清洗首先是碱液清洗，然后是酸液中和，最后是去离子水清洗，清洗过程中超声振动；

4）将步骤3）处理得到的清洗后的带状局部镀层铜带进行分切，分切宽度控制在40-60毫米，得到单片铜带；

5）将步骤4）种分切后的单片铜带，在单片铜带的上下表面贴上多层极耳胶，进行热复合，热复合温度155-170℃，极耳胶位置为在单片铜带的未镀层区域。

4.根据权利要求3所述的一种软包动力锂离子电池负极极耳的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中带状镀层处理采用直流电镀。

5.根据权利要求3或4所述的一种软包动力锂离子电池负极极耳的制备方法，其特征在于，步骤2）中镀层金属是纯度大于99.9%的金属镍或镍锡合金中的一种，镀层厚度在1-20微米。

6.根据权利要求5所述的一种软包动力锂离子电池负极极耳的制备方法，其特征在于，镀层厚度3-10微米。

7.根据权利要求3或4所述的一种软包动力锂电池用负极极耳的其制备方法，其特征在于，步骤5）中多层极耳胶为PP/PP双层、PP/无纺布双层、PP/PEN双层、PP/PP/PP三层、PP/无纺布/PP三层、PP/PEN/PP三层中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种软包动力锂离子电池负极极耳的及其制备方法，其特征在于，pp/pp/pp三层中的内层pp选用熔点150℃的pp，中间层pp选用熔点210℃的pp，外层pp选用熔点170℃的pp。

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