CN108198999A - 锂电池负极片和电池卷绕品及一次性锂金属电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了锂电池负极片和电池卷绕品及一次性锂金属电池，负极片本体在长度方向上靠近端部位置设有一加厚部，加厚部横跨负极片本体的整个宽度，加厚部对应于正极片的末端切口部，其优点是直接在于正极片的末端切口部对应处的负极片上上设置加厚部，来应对正极片的末端切口部的较为剧烈的化学反应，避免额外附加物对负极片上的遮挡造成部分负极片材料无法参与化学反应，这能提高电池的性能,另将额外的加工工艺提前至负极片的处理，无需在卷绕工艺中增加步骤，这能简化电池的加工难度。

Description

锂电池负极片和电池卷绕品及一次性锂金属电池
技术领域
本发明涉及一种锂金属电池领域，尤其涉及锂电池负极片和电池卷绕品及一次性锂金属电池。
背景技术
锂电池主要应用于照相机、烟感警报器、煤气表、电表、水表等要求容量大、储存时间长、工作温度范围广的用电器领域。传统锂电池包括金属壳体、卷绕品、封口体；卷绕品包括正极片、第一隔膜纸、负极片和第二隔膜纸，将四者卷曲起来，能满足正极片与负极片相隔离的效果，然后再用胶带将卷绕品绑起来，以防止卷绕品发散。从负极片上引出负极极耳与钢壳底部连接，正极片上引出正极极耳与正极端子连接。传统的卷绕品的负极片的最外端超过正极片的最外端并将后者覆盖。
卷绕品反应原理：
负极：锂金属和电解质反应失去电子，形成锂离子融入到电解质中；反应公式：Li→Li++e；
正极：负极锂溶解下的锂离子通过电解质迁移进入正极中；如锂锰为例反应公式：MnO2+Li++e→MnO2(Li+)；所以在整个化学反应过程中，负极处于一个慢慢消失的过程。
中国专利号为201620103036.7的发明专利公开了一次性锂金属电池卷绕品，其公开了负极片外侧面上贴附一段绝缘片，绝缘片一端连接于负极极耳，绝缘片另一端向正极片的末端切口部延伸并超过一段距离，绝缘片的延伸方向与卷绕体的卷绕方向一致。该绝缘片阻止正极片的末端切口部位置与负极片之间的化学反应，以牺牲被绝缘片覆盖的负极片那部分材料作为代价，确保负极片整体的绝大部分材料参与化学反应。
中国专利号为201621094045.0的发明专利公开了负极极耳上一体设置有延伸方向与卷绕体的卷绕方向一致的金属导电体，该金属导电体的自由端向正极片的末端切口部延伸并超过一段距离，该金属导电体的自由端与负极片电连接。金属导电体连接于负极极耳与熔断内侧的负极片之间，保证熔断内侧的负极片依然能与负极极耳连接。该金属导电体与负极极耳采用相同的镍材料制成，由镍材料覆盖的那部分负极片不会参与化学反应。
上述两种方式存在的问题如下：该两种方式均以牺牲被附加的那部分材料(绝缘片和镍带)所覆盖的负极片为代价，确保负极片整体的绝大部分材料参与化学反应，但是还是有部分的负极材料被浪费，这会降低电池的电性能。同时第一种方式，需要在负极片与负极极耳之间贴附绝缘片，第二种方式，需要另行增设金属导电片，上述两种方式同时在卷绕工艺中增加额外的步骤，相对来说，这会增加电池生产上的难度，尤其是自动化流水线加工的复杂度会增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不仅能避免负极片熔断现象发生的锂电池负极片，同时能保证所有的负极片材料都能与正极片参与反应，且简化在卷绕品的卷绕工艺；其进一步地提供使用了该锂电池负极片的电池卷绕品和一次性锂金属电池。
解决本发明的技术问题需要提供的技术方案：锂电池负极片，包括由锂金属材料制成的负极片本体，其特征在于负极片本体在长度方向上靠近端部位置设有一加厚部，所述的加厚部横跨负极片本体的整个宽度。
本发明进一步的技术方案为：所述的加厚部的厚度为负极片本体的其他区域厚度的1.5～5倍。
本发明进一步的技术方案为：所述的加厚部的宽度为0.5～3.5厘米。
本发明进一步的技术方案为：所述的加厚部为贴在负极片本体上的一段锂金属片。
本发明进一步的技术方案为：所述的负极片本体由长负极片和短负极片拼接而成，所述的加厚部为所述的长负极片和短负极片的端部叠加部。
本发明进一步的技术方案为：所述的长负极片和短负极片的厚度相同。
本发明进一步的技术方案为：电池卷绕品，包括由内层的正极片、第一隔膜纸、负极片和外层的第二隔膜纸依次叠加组成的组合体，所述的组合体卷绕成筒状卷绕体，所述的负极片上连接有与所述的卷绕体的中心线平行并向钢壳底部延伸的负极极耳，所述的正极片的末端切口部与位于该末端切口部内侧的负极片上的负极极耳有一段距离，负极片本体在长度方向上靠近端部位置设有一加厚部，所述的加厚部横跨负极片本体的整个宽度，所述的加厚部对应于正极片的末端切口部。
本发明进一步的技术方案为：所述的正极片的末端切口部对应于加厚部的中心位置。
本发明进一步的技术方案为：一次性锂金属电池，包括钢壳、电解液及电池卷绕品，所述的电池卷绕品包括由内层的正极片、第一隔膜纸、负极片和外层的第二隔膜纸依次叠加组成的组合体，所述的组合体卷绕成筒状卷绕体，所述的负极片上连接有与所述的卷绕体的中心线平行并向钢壳底部延伸的负极极耳，所述的正极片的末端切口部与位于该末端切口部内侧的负极片上的负极极耳有一段距离，负极片本体在长度方向上靠近端部位置设有一加厚部，所述的加厚部横跨负极片本体的整个宽度，所述的加厚部对应于正极片的末端切口部。
本发明进一步的技术方案为：所述的正极片的末端切口部对应于加厚部的中心位置。
与现有技术相比，本发明的优点是直接在于正极片的末端切口部所对应处的负极片上设置加厚部，来应对正极片的末端切口部的较为剧烈的化学反应。这能避免额外附加物(镍带或绝缘片)对负极片上的覆盖所造成部分负极片材料无法参与化学反应，这能进一步地提高电池的性能。另将额外的加工工艺提前至负极片的加工处理，无需在工艺相对复杂的卷绕工艺中增加步骤，这能简化整体电池的加工难度。
附图说明
图1为传统的电池卷饶品的局部展开图；
图2为传统的负极片的展开图；
图3为传统的电池卷绕品的剖视图；
图4为本发明的负极片上的加厚部与传统的负极片的易断裂部的位置示意图；
图5为本发明的实施例一的负极片的结构图；
图6为本发明的实施例一的电池卷绕品的解剖示意图；
图7为本发明的实施例二的负极片的结构图；
图8为本发明的实施例二的电池卷绕品的解剖示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1-图3所示，传统电池卷绕品的正极片最外端的切断口会增加正极片的最外端参与反应的表面积，这会导致与正极片相邻的负极片的反应加速，使得负极片相对应位置出现熔断现象，造成电池的寿命提早结束。201620103036.7的卷绕品在负极片上贴附绝缘片，以及201621094045.0的卷绕品的负极片贴上镍带，两者均为造成被覆盖的负极片那部分材料无法参与反应，这降低了电池的性能。本发明针对上述两个问题提供解决技术方案，既能保证所有的负极片材料参与反应，同时又能避免负极片熔断现象的出现。本发明是通过在传统的负极片上增加加厚部来应对正极片的末端切口部的加剧反应，下面具体来描述负极片加厚部的结构以及在卷绕品中加厚部与正极片的末端切口部的关系。
如图4-图6所示，实施例一：一次性锂金属电池，包括钢壳、电解液及电池卷绕品1，电池卷绕品1包括由内层的正极片11、第一隔膜纸12、负极片13和外层的第二隔膜纸14依次叠加组成的组合体，组合体卷绕成筒状卷绕体，负极片13上连接有与卷绕体的中心线19平行并向钢壳底部延伸的负极极耳15，与正极片连接的正极极耳16，正极片11的末端切口部111与位于该末端切口部111内侧的负极片11上的负极极耳15有一段距离，负极片13本体在长度方向(卷绕方向)上靠近端部位置设有一加厚部131，加厚部131横跨负极片13本体的整个宽度，加厚部131对应于正极片11的末端切口部111。正极片11的末端切口部111对应于负极片的加厚部131的中心位置。由于正极片11的末端切口部111的表面积增加，其反应会加剧，负极片13的加厚部与正极片11的末端切口部111相对应配合反应，这能避免因负极片的熔断现象的发生。
加厚部131的厚度为负极片13本体的其他区域厚度的1.5～5倍，优选为2倍。加厚部131的宽度为0.5～3.5厘米。根据大量的实验验证，加厚部131的厚度以及宽度足够与正极片的末端切口部111相对应，以避免与正极片的末端切口部111位置相对应的负极片出现熔断反应，同时也要避免加厚部的材料过多而导致的浪费现象。
如图4和图6所示，加厚部131为贴在负极片13本体上的一段锂金属片。由于锂金属片材料相对叫软，且具有一定的粘性，将该锂金属片与由锂金属材料制成的负极片施加一定的压力贴合在一起，两者即组合在一起而不会分离。此种加厚部的加工工艺相比较而言比较简单，只需在传统的厚度均匀的负极片上贴上一段锂金属片即可，锂金属片的厚度可以与负极片的厚度相当，此时负极负极与负极片13连接。
实施例二：如图7-图8，负极片13本体由长负极片132和短负极片133拼接而成，加厚部131为长负极片132和短负极片133的端部叠加部。长负极片132和短负极片133的厚度相同。负极极耳15位于短负极片133上。本方案的加厚部为长负极片和短负极片的重叠区域，加工上也相对比较方便。也可以在负极片的成型加工时，直接一体形成一段加厚部，就无需在后续增加粘贴工艺。
上述实施例一和实施例二的加厚部方案，能将增加的工艺提前在负极片的生产流程，而无需在工艺较为复杂的卷绕工艺中增加工艺。因此使得本发明的工艺流程相比于背景技术更有优势。
图3、图6和图8中的负极片上的黑色部分为传统的负极片的熔断部位2，图1、图2和图4中的负极片上的波浪线部分为熔断部位2。
以上对本发明所提供的一次性锂电池卷绕品进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.锂电池负极片，包括由锂金属材料制成的负极片本体，其特征在于负极片本体在长度方向上靠近端部位置设有一加厚部，所述的加厚部横跨负极片本体的整个宽度。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池负极片，其特征在于所述的加厚部的厚度为负极片本体的其他区域厚度的1.5～5倍。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池负极片，其特征在于所述的加厚部的宽度为0.5～3.5厘米。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池负极片，其特征在于所述的加厚部为贴在负极片本体上的一段锂金属片。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池负极片，其特征在于所述的负极片本体由长负极片和短负极片拼接而成，所述的加厚部为所述的长负极片和短负极片的端部叠加部。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池负极片，其特征在于所述的长负极片和短负极片的厚度相同。
7.电池卷绕品，包括由内层的正极片、第一隔膜纸、负极片和外层的第二隔膜纸依次叠加组成的组合体，所述的组合体卷绕成筒状卷绕体，所述的负极片上连接有与所述的卷绕体的中心线平行并向钢壳底部延伸的负极极耳，所述的正极片的末端切口部与位于该末端切口部内侧的负极片上的负极极耳有一段距离，其特征在于负极片本体在长度方向上靠近端部位置设有一加厚部，所述的加厚部横跨负极片本体的整个宽度，所述的加厚部对应于正极片的末端切口部。
8.根据权利要求7所述的电池卷绕品，其特征在于所述的正极片的末端切口部对应于加厚部的中心位置。
9.一次性锂金属电池，包括钢壳、电解液及电池卷绕品，所述的电池卷绕品包括由内层的正极片、第一隔膜纸、负极片和外层的第二隔膜纸依次叠加组成的组合体，所述的组合体卷绕成筒状卷绕体，所述的负极片上连接有与所述的卷绕体的中心线平行并向钢壳底部延伸的负极极耳，所述的正极片的末端切口部与位于该末端切口部内侧的负极片上的负极极耳有一段距离，负极片本体在长度方向上靠近端部位置设有一加厚部，所述的加厚部横跨负极片本体的整个宽度，所述的加厚部对应于正极片的末端切口部。
10.根据权利要求9所述的电池卷绕品，其特征在于所述的正极片的末端切口部对应于加厚部的中心位置。
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