CN108346773A - 电池芯极片结构 - Google Patents

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Abstract

一种电池芯极片结构，包括：一集电片，包括相邻的极耳部及集电部，集电片具有反向的第一面及第二面；一第一活性物质涂层，结合于集电片的第一面的集电部上；两个第一绝缘层，分别结合于集电片的第一面的集电部上，且两个第一绝缘层分别邻接于集电片的第一面的第一活性物质涂层两侧；一第二活性物质涂层，结合于集电片的第二面的集电部上；两个第二绝缘层，分别结合于集电片的第二面的集电部上，且分别邻接于集电片的第二面的第二活性物质涂层两侧。借此，不论是单片、堆栈或卷绕成形使用，都能有效防止短路，以确保使用安全。

Description

电池芯极片结构
技术领域
本发明涉及一种电池芯，尤指一种可防止短路，以确保使用安全的电池芯极片结构。
背景技术
目前锂离子电池芯由于具有重量轻，比钢/铝壳电池安全系数更高、不易爆炸等原因，因此在部分领域得到快速发展，但其实质上也是更换了包装的液态锂离子电池芯。其中，当电池芯处于充电、放电状态、短路或高温环境下而使得电池液的温度升高到达大约75~80℃以上的高温时，容易形成气胀及漏液的现象，不但会造成电池芯的性能下降，甚至于会产生爆炸现象。但若是将液态电解液与隔膜纸抽换为固态时，上述问题就可以得到解决，而可大幅降低安全疑虑。
目前一般的固态电池芯结构主要包括层叠的一阴极集电片、一固态电解质层及一阳极集电片，且阴极集电片的两面分别涂上阴极活性物质涂层，以形成阴极集电层，阳极集电片的两面分别涂上阳极活性物质，以形成阳极集电层。其中，为了适用于单片、堆栈式或卷绕式的各种不同电池芯形态需求，阴极集电层、固态电解质层及阳极集电层必须再经过分条或模切的方式，以成形所需要的长条片状结构。但是，在分条或模切的过程中，阳极集电层或阴极集电层上的活性物质有可能会造成毛边或掉料的情形，如此一来，即有产生短路而发生爆炸意外的危险。
发明内容
有鉴于此，为了提供一种有别于现有技术的结构，并改善上述的缺点，发明人积多年的经验及不断的研发改进，遂有本发明的产生。
本发明的一目的在于提供一种在一集电片的上、下两面分别结合一活性物质涂层，并在活性物质涂层的两侧分别结合一绝缘层的电池芯极片结构，以能解决现有阳极集电层与阴极集电层上的活性物质可能产生短路而发生爆炸意外的问题，使能在单片、堆栈或卷绕之后，能确保使用安全。
为达上述的目的，本发明所设的电池芯极片结构包括：一集电片、一第一活性物质涂层、两个第一绝缘层、一第二活性物质涂层以及两个第二绝缘层。其中，该集电片包括相邻的极耳部及集电部，集电片具有反向且相对应的第一面及第二面；该第一活性物质涂层结合于集电片的第一面的集电部上；该两个第一绝缘层分别结合于集电片的第一面的集电部上，且两个第一绝缘层分别邻接于集电片的第一面的第一活性物质涂层两侧；该第二活性物质涂层结合于该集电片的第二面的该集电部上；而该两个第二绝缘层分别结合于集电片的第二面的集电部上，且两个第二绝缘层分别邻接于集电片的第二面的第二活性物质涂层两侧。
实施时，本发明的电池芯极片结构为阴极极片或阳极极片其中的一种。
实施时，该集电片呈长条形，其具有相互平行的第一长边、第二长边及相互平行的第一短边、第二短边，两个第一绝缘层的其中一第一绝缘层位于第一长边与第一活性物质涂层之间，另一第一绝缘层位于第一活性物质涂层与极耳部的一表面之间，两个第二绝缘层的其中一第二绝缘层位于该第一长边与第二活性物质涂层之间，另一第二绝缘层位于第二活性物质涂层与极耳部的另一表面之间。
实施时，本发明还包括两个第三绝缘层，其分别邻近第一短边，且两个第三绝缘层的其中一第三绝缘层结合于两个第一绝缘层、第一活性物质涂层及极耳部的一表面上，而另一第三绝缘层结合于两个第二绝缘层、第二活性物质涂层及极耳部的另一表面上。
实施时，本发明还包括两个第四绝缘层，两个第四绝缘层分别邻近第二短边，且两个第四绝缘层的其中一第四绝缘层结合于两个第一绝缘层、第一活性物质涂层及极耳部的一表面上，而另一第四绝缘层结合于两个第二绝缘层、第二活性物质涂层及极耳部的另一表面上。
本发明的有益效果为：不论是单片、堆栈或卷绕成形使用，都能有效防止短路，以确保使用安全。
附图说明
图1为本发明电池芯极片结构的较佳实施例的立体外观示意图；
图2为图1的A-A’剖面图；
图3为本发明电池芯极片结构应用于卷绕式电池芯，且呈展开状态的立体外观示意图。
附图标记说明
1 电池芯极片结构 2 集电片
21 第一面 22 第二面
23 第一长边 24 第二长边
25 第一短边 26 第二短边
27 极耳部 28 集电部
3 第一活性物质涂层 4、4’ 第一绝缘层
5 第二活性物质涂层 6、6’ 第二绝缘层
7、7’ 第三绝缘层 8、8’ 第四绝缘层。
具体实施方式
为进一步了解本发明，以下根据较佳的实施例，配合附图、图号，将本发明的具体构成内容及其所达成的功效详细说明如下。
请参阅图1、图2所示，其为本发明电池芯极片结构1的较佳实施例，该电池芯极片结构1可以为阴极极片或阳极极片其中的一种。本发明电池芯极片结构1包括：呈长条形片状的一集电片2、一第一活性物质涂层3、两个第一绝缘层4、4’、一第二活性物质涂层5以及两个第二绝缘层6、6’。
该集电片2呈长条形，其具有反向且相对应的第一面21及第二面22，并具有相互平行的第一长边23、第二长边24及相互平行的第一短边25、第二短边26；而以结构而言，该集电片2由相邻的长条形极耳部27及长条形集电部28组成。
该第一活性物质涂层3结合于集电片2的第一面21的集电部28上。两个第一绝缘层4、4’分别结合于集电片2的第一面21的集电部28上，且两个第一绝缘层4、4’分别邻接于集电片2的第一面21的第一活性物质涂层3两侧，使两个第一绝缘层4、4’的其中一第一绝缘层4位于第一长边23与第一活性物质涂层3之间，另一第一绝缘层4’位于第一活性物质涂层3与极耳部27的一表面之间。
该第二活性物质涂层5结合于集电片2的第二面22的集电部28上，两个第二绝缘层(6、6’)分别结合于集电片2的第二面22的集电部28上，且两个第二绝缘层6、6’分别邻接于集电片2的第二面22的第二活性物质涂层5两侧，使两个第二绝缘层6、6’的其中一第二绝缘层6位于第一长边23与第二活性物质涂层5之间，另一第二绝缘层6’位于第二活性物质涂层5与极耳部27的另一表面之间。
实施时，上述第一绝缘层4、4’及第二绝缘层6、6’分别为绝缘胶或绝缘漆；而当上述集电片2为铝箔的阴极集电片时，第一活性物质涂层3及第二活性物质涂层5分别为锂硫化合物涂层，也可为LiMnO2、LiMn2O4、LiCoO2、Li2Cr2O7、Li2CrO4、LiNiO2、LiFeO2、LiNixCo1- xO2、LiFePO4、LiMn0.5Ni0.5O2、LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2、LiMc0.5Mn1.5O4涂层或上述涂层的的组合。当集电片2为铝箔片或铜箔片其中的一种阳极集电片时，第一活性物质涂层3及第二活性物质涂层5分别为锂金属混合氧化物(lithium mixed metal oxide) 涂层，也可分别由商用硅粉末球磨后而成，且在硅材料表面包覆碳膜。
借此，本发明的电池芯极片结构1为因应单片、堆栈式或卷绕式的各种不同电池芯形态需求，而需要经过分条或模切时，即不会造成毛边或掉料的状况，而在分别成形为阴极极片或阳极极片，并与固态电解质层组合为单片、堆栈式或卷绕式的各种不同电池芯形态之后，则可有效避免短路现象。
请参阅图3所示，其为本发明的电池芯极片结构1应用于卷绕式电池芯，且呈展开状态的立体外观示意图。其与上述实施例不同之处在于：两个第三绝缘层7、7’分别邻近集电片2的第一短边25，两个第三绝缘层7、7’的其中一第三绝缘层7结合于两个第一绝缘层4、4’、第一活性物质涂层3及极耳部27的一表面上，另一第三绝缘层7’结合于两个第二绝缘层6、6’、第二活性物质涂层5及极耳部27的另一表面上。而两个第四绝缘层8、8’分别邻近第二短边26，且两个第四绝缘层8、8’的其中一第四绝缘层8结合于两个第一绝缘层4、4’、第一活性物质涂层3及极耳部27的一表面上，另一第四绝缘层8’结合于两个第二绝缘层6、6’、第二活性物质涂层5及极耳部27的另一表面上。借以在组合为单片电池芯极片，并予以卷绕成电池芯之后，能有效防止短路现象。
因此，本发明具有以下的优点：
1、本发明一集电片的上、下两面分别结合一活性物质涂层，并在活性物质涂层的两侧分别结合一绝缘层，因此，能在分别成形为阴极极片或阳极极片，并与固态电解质层组合成电池芯之后，有效避免短路现象，以确保使用安全。
2、本发明能在分别成形为阴极极片或阳极极片之后，并与固态电解质层组合成单片的电池芯，或是堆栈使用，或是卷绕使呈软包形、圆柱形或方形等各种形体的锂电池芯，而不论是那一种形态的锂电池芯，在加工作业上都相当简便、具有弹性，且都可有效避免短路现象。
综上所述，依上文所说明的内容，本发明确可达到预期的目的，提供一种可弹性加工以制成不同形体的电池芯使用，且能有效避免短路现象，以确保使用安全的电池芯极片结构，极具产业利用的价值，特依法提出发明专利申请。

Claims (5)

1.一种电池芯极片结构，其特征在于，包括：
一集电片，包括相邻的一极耳部及一集电部，该集电片具有反向且相对应的一第一面及一第二面；
一第一活性物质涂层，结合于该集电片的第一面的该集电部上；
两个第一绝缘层，分别结合于该集电片的第一面的该集电部上，且该两个第一绝缘层分别邻接于该集电片的第一面的该第一活性物质涂层两侧；
一第二活性物质涂层，结合于该集电片的第二面的该集电部上；以及
两个第二绝缘层，分别结合于该集电片的第二面的该集电部上，且该两个第二绝缘层分别邻接于该集电片的第二面的该第二活性物质涂层两侧。
2.如权利要求1所述的电池芯极片结构，其特征在于，该电池芯极片结构为阴极极片或阳极极片其中的一种。
3.如权利要求1所述的电池芯极片结构，其特征在于，该集电片呈长条形，其具有相互平行的第一长边、第二长边及相互平行的第一短边、第二短边，该两个第一绝缘层的其中一第一绝缘层位于该第一长边与该第一活性物质涂层之间，该另一第一绝缘层位于该第一活性物质涂层与该极耳部的一表面之间，该两个第二绝缘层的其中一第二绝缘层位于该第一长边与该第二活性物质涂层之间，该另一第二绝缘层位于该第二活性物质涂层与该极耳部的另一表面之间。
4.如权利要求3所述的电池芯极片结构，其特征在于，其还包括两个第三绝缘层，该两个第三绝缘层分别邻近该第一短边，且该两个第三绝缘层的其中一第三绝缘层结合于该两个第一绝缘层、该第一活性物质涂层及该极耳部的一表面上，而另一第三绝缘层结合于该两个第二绝缘层、该第二活性物质涂层及该极耳部的另一表面上。
5.如权利要求4所述的电池芯极片结构，其特征在于，其还包括两个第四绝缘层，该两个第四绝缘层分别邻近该第二短边，且该两个第四绝缘层的其中一第四绝缘层结合于该两个第一绝缘层、该第一活性物质涂层及该极耳部的一表面上，而另一第四绝缘层结合于该两个第二绝缘层、该第二活性物质涂层及该极耳部的另一表面上。
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