CN106129327A - 锂离子电池正极极片及锂离子电池 - Google Patents

锂离子电池正极极片及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到锂离子电池技术领域，具体揭示了一种锂离子电池正极片及一种锂离子电池。该锂离子电池正极极片包括集流体箔片、膜片、极耳、绝缘保护层；所述膜片涂覆于所述集流体箔片上；所述绝缘保护层粘贴于所述集流体箔片上，并覆盖所述膜片的边沿；所述极耳设置在所述集流体箔片上；所述集流体箔片上裁切所述极耳形成的切边，处于所述绝缘保护层的覆盖区域。该锂离子电池包括作为本发明的锂离子电池正极极片。本发明能有效防止极片成型时产生的毛刺刺破隔离膜与负极形成内短路，提高了锂离子电池的安全性能。

Description

锂离子电池正极极片及锂离子电池
技术领域
本发明涉及到锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极片及锂离子电池。
背景技术
在现代工业和社会生活中，能源需求越来越大。锂离子电池作为一种环境友好的能量储存装置，因其重量轻、储能大、功率大、温度适用范围广等优点，在能量储存、车辆、便携设备等方面得到越来越广泛的应用。
锂离子电池的使用需求决定了电池的结构设计，大功率型或高能量型锂离子电池往往基于电池单体串并联的需求，往往在电池单体内采取多芯多极耳的设计方式，用间歇或连续涂布的方式来制作极片，将极片纵切后通过模切或激光切割形成单个或多个极耳，再用超声波焊接或铆接到铝连接片或铜连接片上，用绝缘胶纸盖住连接区域后，再通过各种封装方式将铝连接片或铜连接片引出来形成电接触端子。
锂离子电池一般由正极极片、负极极片、隔离膜、电解液和外壳组成。根据工艺的不同，在集流体不同的区域留有光箔区。锂离子电池的集流体光箔与膜片交界区，在极耳成型时，以及在膜片区被纵切时，所产生的毛刺是无法消除的，若用激光切割成型铝极耳，又会导致铝熔珠飞溅，毛刺刺破隔离膜后将与负极膜片形成内短路。铝箔与负极膜片接触引起的内短路是锂离子电池最危险的一种短路方式，容易引起发热、冒烟、起火甚至爆炸等安全问题。小型锂离子电池往往都采用贴绝缘胶纸的方式来降低风险，但绝缘胶纸的基材越来越薄，对设备的精度要求越来越高。现有的大功率型或高能量型锂离子电池，还在沿袭消费类小型锂离子电池的贴绝缘胶纸的做法或者干脆不贴绝缘胶纸，产生内短路的风险非常高。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种能防止膜片在极耳成型时产生毛刺或粉尘，从而避免内短路的锂离子电池正极极片以及一种锂离子电池。
为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种锂离子电池正极极片，其特征在于，包括集流体箔片、膜片、极耳、绝缘保护层；所述膜片涂覆于所述集流体箔片上；所述绝缘保护层粘贴于所述集流体箔片上，并覆盖所述膜片的边沿；所述极耳连接在所述集流体箔片上；所述集流体箔片上裁切所述极耳形成的切边，处于所述绝缘保护层的覆盖区域。
进一步地，所述的锂离子电池正极极片，其中所述膜片因切割形成的切边上黏贴有热熔胶膜。
进一步地，所述的锂离子电池正极极片，其中所述热熔胶膜包括二聚酸型聚酰胺热熔胶。
进一步地，所述的锂离子电池正极极片，其中所述集流体箔片为铝箔片。
进一步地，所述的锂离子电池正极极片，其中所述绝缘保护层的材质至少由金属氧化物颗粒、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮组成。
进一步地，所述的锂离子电池正极极片，其中所述金属氧化物颗粒的材质为三氧化二铝、二氧化钛、氧化锌、氧化镁中的一种或多种。
进一步地，所述的锂离子电池正极极片，其中所述极耳有一个或者多个。
一种锂离子电池，包括作为本发明的锂离子电池正极极片。
本发明的有益效果在于，正极膜片的边沿覆盖的绝缘保护层，可以有效控制极耳成型时产生粉尘与毛刺，正极极片成型过程中，膜片裁切后的切口边缘覆盖了热熔胶膜，可以黏附膜片因裁切产生的毛刺，这些措施有效防止了毛刺刺破隔离膜与负极膜片形成内短路，避免了内短路可能引起的诸多问题，提高了锂离子电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明一实施例中锂离子电池的结构示意图；
图2为本发明一实施例中锂离子电池正极极片的结构示意图；
图3位本发明一实施例中锂离子电池正极片极耳成型前的示意图；
图4为本发明一实施例中锂离子电池正极极片纵切前的示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图2，一种锂离子电池正极极片包括集流体箔片311、膜片312、极耳315、绝缘保护层313、绝缘热熔胶膜314。其中，膜片312涂布于上述集流体箔片311上；所述膜片312的边沿黏贴了绝缘热熔胶膜314；极耳315连接在集流体箔片311上，由所述集流体箔片311裁切形成；集流体箔片311上因裁切极耳315而形成的切边，处于绝缘保护层313的覆盖区域。本实施例中，锂离子电池正极极片的集流体箔片为较常使用的铝箔片。
现有技术中不覆盖绝缘保护层313的情况下，在正极极片的极耳成型时，膜片312因裁切形成的切边处就不可避免地产生粉尘和毛刺，使用中，这些粉尘和毛刺会刺破锂离子电池正极极片与负极极片之间的隔离膜33，造成正极与负极短路。图3为极耳成型前正极极片31在极耳成型前的示意图，从图3到图2反映了极耳成型的过程。在膜片312边沿部分覆盖绝缘保护层313的意义就在于，将极耳成型过程中膜片312的切边处的粉尘和毛刺覆盖住，防止短路的发生。
对于绝缘保护层的成分和涂覆方式，可以在能达到技术目的的前提下做出多种设计，本发明不做具体限定。本实施例中，绝缘保护层313为金属氧化物颗粒涂层，其材质的成分具体包括金属氧化物颗粒、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮，其中的金属氧化物颗粒的材质，又可以从三氧化二铝、二氧化钛、氧化锌、氧化镁及其组合中选择采用。具体来说，将金属氧化物颗粒与N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合均匀，再与溶解有聚偏氟乙烯(PVDF)的N-甲基吡咯烷酮(NMP)胶液经高速搅拌分散，形成稳定的流体，在正极极片涂布时，用一种涂胶装置在膜片312的边沿部位，即膜片312与集流体箔片311的交接区，均匀地涂上一层较薄的绝缘保护层涂层，经过涂布机的烘箱干燥后，涂层固化并紧紧地粘附在集流体箔片311上，并部分覆盖正极膜片312，为了得到效果较好的绝缘保护层，述流体中的固体物质的含量可控制在20～40％范围内。
参照图2和图3，本发明的锂离子电池正极极片，其中膜片312因切割形成的切边上覆盖有热熔胶膜314。与上述极耳成型时膜片312的切边会形成毛刺和粉尘类似，在制作极片的过程中，对膜片312纵切时，膜片312的切边上也会产生毛刺，使用中，这些毛刺也同样会刺穿锂离子电池正极极片与负极极片之间的隔离膜33，造成正极与负极短路，引发安全隐患。本发明采用热熔胶膜314对膜片312裁切时产生的切边进行覆盖，将其边沿产生的毛刺覆盖住，就避免了上述短路危险的发生。
本发明对热熔胶膜314的成分和制备方式都不做具体限定，使用中，可以根据上述的技术目的以及经济性的原则做出设计，为了保证安全，其同时也应具有良好的绝缘性能。本实施例中，热熔胶膜314包括二聚酸型聚酰胺热熔胶，二聚酸型聚酰胺热熔胶预先涂覆在聚合物基膜上形成的热熔胶膜卷，而上述的聚合物基膜中的聚合物，可以是聚丙烯，也可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯，或者其它聚合物。在正极铝极耳成型的同时，对正极膜片纵切切口边缘均匀地黏贴一层上述热熔胶膜，且热熔胶膜稍稍超出正极膜片，保证对膜片312边沿的有效覆盖。
参照附图，从图4到图3，反映了正极极片制作中集流体箔片纵切前后的过程。本实施例中，上述热熔胶膜314是在极耳315成型的同时，黏贴在正极膜片312的边缘。使用中，该热熔胶膜314的涂覆时间，可以为正极极片成型时，也可以是在使用前的其他时间，但极耳成型时涂覆热熔胶膜314有利于与成型设备进行一体设计，以提高生产效率。
另外，在现有设备上实现上述绝缘保护层313和热熔胶膜314这两项改进，成本较低，适用于大批量连续涂布正极极片的生产。
大功率型或高能量型锂离子电池的容量一般高于10Ah，在使用时往往需要多个电池单体经过串联或并联的形式，组成更高电压更高容量的电池模组或电池包，尤其是功率型电池中，基于串联或并联的需求，电池单体内就要采取多电芯多极耳的设计方式，因此，本发明的锂离子电池正极极片，其中极耳有一个或者多个。使用中，用间歇或连续涂布的方式来制作极片，将极片纵切后，通过模切或激光切割形成单个或多个极耳，再通过超声波焊接或铆接等方式连接到到铝连接片或铜连接片上，再通过各种封装方式将铝连接片或铜连接片引出来形成电接触端子。
参照图1和图2，本发明的一种锂离子电池，包括作为本发明的锂离子电池正极极片。本实施例中，锂离子电池1包括外壳2、密封收容于外壳2中的电芯3、电解液，正极电连接端子4和负极电连接端子5分别连接于电芯对应的极耳上，并延伸至外壳2外。其中，电芯3由正极极片31、负极极片32、隔离膜33组成。使用中，根据需要，锂离子电池1也可包括由电芯3并联组成的电芯组。
其中，正极极片31为作为本发明的锂离子电池正极极片，其包括集流体箔片311、膜片312、极耳315、绝缘保护层313、绝缘热熔胶膜314，其中，膜片312涂布于上述集流体箔片311上；绝缘保护层313涂布于集流体箔片311上，并覆盖所述膜片312的边沿；极耳315连接在集流体箔片311上，由所述集流体箔片311裁切形成；集流体箔片311上因裁切极耳315而形成的切边，处于绝缘保护层313的覆盖区域。另外，膜片312因切割形成的切边上覆盖有热熔胶膜314。当锂离子电池1包括电芯3并联组成的电芯组时，上述正极极片31上就根据需要设置多个极耳315。
综上所述，本发明的锂离子电池正极极片在膜片312边沿部分覆盖绝缘保护层313，将极耳成型过程中膜片312的切边处的粉尘和毛刺覆盖住，防止粉尘和毛刺刺破隔离膜33造成正负极短路；采用热熔胶膜314对膜片312裁切时产生的切边进行覆盖，将其边沿产生的毛刺覆盖住，也避免了上述短路危险的发生。本发明的锂离子电池是作为本发明的锂离子电池正极极片技术方案的具体应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。本说明书中使用的一些特定的术语，是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种锂离子电池正极极片，其特征在于，包括集流体箔片、膜片、极耳、绝缘保护层；
所述膜片涂覆于所述集流体箔片上；
所述绝缘保护层粘贴于所述集流体箔片上，并覆盖所述膜片的边沿；
所述极耳设置在所述集流体箔片上；
所述集流体箔片上裁切所述极耳形成的切边，处于所述绝缘保护层的覆盖区域。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述膜片因裁切形成的切边上黏贴有热熔胶膜。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述热熔胶膜包括二聚酸型聚酰胺热熔胶。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述集流体箔片为铝箔片。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述绝缘保护层的材质至少由金属氧化物颗粒、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮组成。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述金属氧化物颗粒的材质为三氧化二铝、二氧化钛、氧化锌、氧化镁中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述极耳有一个或者多个。
8.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1至7任一项中所述的锂离子电池正极极片。
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