CN105680053A - 备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷 - Google Patents

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司晓影
程传捷
王丽芳
徐斌
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Abstract

本发明公开了一种备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷，它由基材、胶层和绝缘层组成多层叠合板材。所述基材的集流体单面上均匀涂覆一层胶层，在固化的胶层上涂覆一层陶瓷质的绝缘层。此结构充分发挥了陶瓷的绝缘性能好、熔点高的优势，这样替代结构的产品在极卷叠合层之间不用隔膜，产生的好处有二方面，一方面消除安全隐患，另一方面简化锂离子电池极卷层叠结构，提高组装效率。更重要的是此结构大大提高极卷层间绝缘等级，从而提高能量密度，增强锂离子电池使用的安全性。

Description

备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池配件，具体地讲，本发明涉及一种锂离子电池正负极极卷，特别是一种备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷。
背景技术
传统锂离子电池主要由正极极卷、负极极卷、隔膜、电解液和外壳组成。结构中，绝缘材质的隔膜介于正极极卷和负极极卷之间主要有二个方面的作用，一是作层间绝缘，二是便于让电解液析出的离子通过。本行业制作隔膜通常使用聚烯烃材料，该塑料具有一定的机械强度和良好的绝缘性能，完全能满足常态下运行的锂离子电池配套要求。现实中使用的锂离子电池存在偶发事故，例如内部短路、外部过充或短路，这些事故都产生高温。因聚烯烃材料热收缩大、熔点相对较低，其中最常用的PE材质熔点温度仅130～140℃，PP材质熔点温度为130℃。一旦锂离子电池因故障构成内部热失控，首先损坏的是聚烯烃材质隔膜，过热消融的隔膜易造成层叠的正极极卷接触负极极卷而发生短路，发生此种事故可能引明火，甚至引起爆炸。本行业为了克服塑料质隔膜热稳定性差的问题，不少制造商有针对性地开展专项研究，目前最具有代表性的技术方案是在隔膜表面涂覆陶瓷层。陶瓷是公认的绝缘性能极好材料之一，在隔膜表面涂覆陶瓷层能够大大提高层间绝缘等级。但是，该方案仍然没有从根本上解决隔膜基材热性能差的问题，以及隔膜与外涂陶瓷层热收缩性差距悬殊的问题，所以说现有技术仍然不是解决锂离子电池安全的最佳方案。
发明内容
本发明主要针对现有技术的锂离子电池正、负极极卷之间，用聚烯烃材质隔膜做层间绝缘耐热性差的问题，提出一种层叠复合结构简单、合理，附着力强，热稳定性好，安全性能优的备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷，它以金属箔为基材和顺序复合的胶层、绝缘层。其改进之处在于：所述基材的集流体单面上均匀涂覆一层胶层，在固化的胶层上均匀涂覆一层绝缘层。
上述结构中的胶层材质为PVDF胶，固化后的胶层厚1.0～5.0μm。
上述结构中的绝缘层用陶瓷浆料涂覆而成，固化后绝缘层厚15～50μm。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、制作锂离子电池正、负极极卷的基材为金属箔，在金属箔上外置的陶瓷层通过胶层媒介，附着力强，使用可靠；
2、在锂离子电池正、负极极卷集流体单面外置陶瓷层，充分发挥陶瓷的绝缘特性，大大提升正、负极极卷层间绝缘等级；
3、锂离子电池正、负极极卷的金属箔基材和外置陶瓷层均为固体物，两者结合热稳定性好，可比现有技术所用的聚烯烃熔点温度至少高30℃，因能量密度高，可显著提高配套电池的使用安全性；
4、因锂离子电池正、负极极卷集流体单面已分别外置绝缘的陶瓷层，这样的替代结构可在极卷叠合层之间不用隔膜，此结构既能简化电池极卷层叠结构，又能显著提高电池组装工效，最重要的是从结构上消除安全隐患。
附图说明
图1是本发明结构剖面放大示意图。
具体实施方式
下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。
图1所示的备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷，它以基材1为主体顺序复合胶层2和绝缘层3。本发明所用基材1是一种金属箔，选用何种材质依据锂离子电池极性而定，正极用铝箔，负极用钢箔。基材1作为导体材料，考核其性能主要是机械性能和导电性能。为了提高锂离子电池的安全性，本发明在基材1的集流体单面上均匀涂覆一层胶层2。该胶层2取用材质为PVDF胶，固化后胶层2的厚度依据配套规格大小在1.0～5.0μm之间选取，规格大则厚些，反之则薄些，本实施例配套锂离子电池规格为10Ah，因规格偏小，固化后的胶层2厚1.5μm。然后，在固化的胶层2上均匀涂覆一层绝缘层3。本发明中的绝缘层3用陶瓷浆涂覆而成，固化后的绝缘层3厚度同样依据配套规格大小确定，取值范围在15～50μm之间选取，规格大则厚些，反之则薄些，本实施例仅需25μm。
本发明在锂离子电池正、负极极卷集流体单面上分别外置陶瓷质的绝缘层3，充分发挥了陶瓷的绝缘性能好、熔点高的优势，这样替代结构的产品在极卷叠合层之间不用隔膜，产生的好处主要有二方面，一方面消除安全隐患，另一方面简化锂离子电池极卷层叠结构，提高组装效率。更重要的是此结构大大提高极卷层间绝缘等级，从而提升能量密度，增强锂离子电池使用的安全性。

Claims (3)

1.一种备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷，它以金属箔为基材（1）和顺序复合的胶层（2）、绝缘层（3）；其特征在于：所述基材（1）的集流体单面上均匀涂覆一层胶层（2），在固化的胶层（2）上均匀涂覆一层绝缘层（3）。
2.根据权利要求1所述的备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷，其特征在于：所述胶层（2）材质为PVDF胶，固化后的胶层（2）厚1.0～5.0μm。
3.根据权利要求1所述的备有绝缘层的锂离子电池正负极极卷，其特征在于：所述绝缘层（3）用陶瓷浆料涂覆而成，固化后绝缘层（3）厚15～50μm。
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