CN108615924A - 电芯及采用电芯的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种电芯及采用该电芯的锂离子电池。电芯包括阴极极片、阳极极片和隔离膜，所述隔离膜设置在所述阴极极片和所述阳极极片之间，所述阴极极片包括端部和防刺穿垫层，其中所述端部包括尾部外露区；所述防刺穿垫层设置在所述尾部外露区；和所述防刺穿垫层对应所述阳极极片的转角外侧。锂离子电池包括铝塑膜和所述电芯。本申请所提供的电芯大幅降低了铝塑膜被阳极集流体刺穿的几率。

Description

电芯及采用电芯的锂离子电池
本申请为2015年12月14日提交的申请号为201510932576.6且发明名称为“阴极极片及采用该极片的锂离子电芯”的专利申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种电芯及采用该电芯的锂离子电池。
背景技术
随着科学技术的发展，各类电子产品层出不穷，几乎成为日常生活中不可或缺的组成，而锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、环境友好及可再生产等诸多优点，目前已被广泛应用于各类电子产品中。
相关技术中，一般是通过隔离膜来实现阳极集流体与铝塑膜之间的隔离。由于市场对电芯能量密度的要求越来越高，隔离膜的厚度、铝塑膜的聚丙烯层厚度、阳极集流体厚度也随着变薄。一方面，变薄的隔离膜与聚丙烯层耐穿刺强度随之降低，另一方面，由于锂电池阳极集流体为铜箔，而相关技术中工艺条件的限制，铜箔的端面会存在毛刺，极限条件下可能造成阳极端面毛刺刺穿隔离膜与铝塑膜的情况发生，而变薄后的阳极集流体在卷绕形成电芯时两侧转角处会更尖锐，因此更加剧了阳极集流体刺穿隔离膜与铝塑膜的聚丙烯层的可能性。相关技术中依靠隔离膜对阳极极片与铝塑膜进行隔离的方法已经难以确保良好的隔离效果。
隔离膜与铝塑膜的聚丙烯层被刺穿后会导致漏液，更严重的会导致阳极与铝塑膜的铝箔层接触导通，发生电化学反应导致该位置产生腐蚀现象，同样导致漏液和腐蚀。
发明内容
本申请提供了一种电芯及采用该电芯的锂离子电池，能够有效降低铝塑膜被阳极极片刺穿的几率。
本申请提供了一种电芯，包括：阴极极片；阳极极片；隔离膜，设置在所述阴极极片和所述阳极极片之间；所述阴极极片包括端部和防刺穿垫层，其中所述端部包括尾部外露区；所述防刺穿垫层设置在所述尾部外露区，所述防刺穿垫层对应所述阳极极片的转角外侧。
本申请的实施方案中，所述阴极极片包括阴极集流体，所述阴极集流体包括相互背离的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面以及所述第二侧面包括被活性物质层覆盖的涂覆区，所述第一侧面包括尾部外露区，所述防刺穿垫层对应所述第二侧面的涂覆区。
本申请的实施方案中，所述第一侧面的涂覆区的长度小于所述第二侧面的涂覆区的长度；所述第二侧面也包含尾部外露区，所述第一侧面的尾部外露区的长度大于所述第二侧面的尾部外露区的长度，由外向内方向，所述防刺穿垫层位于所述阴极极片的第二层的外侧壁。
本申请的实施方案中，所述阴极极片还包括阴极集流体，所述阴极集流体包括相互背离的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面以及所述第二侧面包括被活性物质层覆盖的涂覆区和设置在端部的尾部外露区，所述防刺穿垫层设置在所述第一侧面的尾部外露区，且所述防刺穿垫层与所述第二侧面的尾部外露区相对，由外向内方向，所述防刺穿垫层设置在所述阴极极片的第一层的外侧壁。
本申请的实施方案中，所述阴极极片还包括阴极集流体，所述阴极集流体包括相互背离的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面以及所述第二侧面包括被活性物质层覆盖的涂覆区和设置在端部的尾部外露区，所述防刺穿垫层设置在所述第二侧面的尾部外露区，由外向内方向，所述防刺穿垫层设置在所述阴极极片第一层的内侧壁。
本申请的实施方案中，所述防刺穿垫层位于所述尾部外露区的两个转角。
本申请的实施方案中，根据以上所述的电芯，其中所述防刺穿垫层包括两段胶带，所述两段胶带的材料包含双向拉伸聚丙烯，所述两段胶带沿所述阴极极片的宽度方向延伸。
本申请的实施方案中，所述阴极极片包括阴极集流体、活性物质层、阴极极耳、头部保护胶、尾部保护胶和收尾胶；所述阴极集流体包括相对的第一侧面以及第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面包括依次相邻设置的头部外露区、头部贴胶区、涂覆区、尾部贴胶区和尾部外露区；所述第一侧面的头部外露区和头部贴胶区与所述第二侧面的头部外露区和头部贴胶区对称设置；所述头部保护胶位于所述阴极集流体的头部贴胶区，所述活性物质层位于所述阴极集流体的涂覆区，所述尾部保护胶位于所述阴极集流体的尾部贴胶区，所述收尾胶粘接于所述阴极集流体的尾部外露区的末端。
本申请的实施方案中，所述阴极极耳位于所述头部贴胶区，所述阴极极耳的表面设置所述头部保护胶；所述收尾胶及所述第二侧面上的尾部外露区位于所述电芯的外侧面。
本申请还提供一种锂离子电池，包括铝塑膜和以上所述的电芯，所述铝塑膜包裹所述电芯。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请所提供的锂离子电芯通过在阴极极片的尾部外露区上连接防刺穿垫层，在绕卷形成裸电芯时，该防穿刺垫层正好位于阳极集流体的转角外侧，这样在阳极集流体以及铝塑膜之间增加了一层保护隔离结构，大幅降低了铝塑膜被阳极集流体刺穿的几率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的阴极极片的第一侧面以及第二侧面的结构示意图，其中防穿刺垫层16固定于尾部外露区104a上相对涂覆区102b的区域；
图2为采用图1所示的阴极极片绕卷形成的未封边的裸电芯的结构示意图；
图3为采用图1所示的阴极极片绕卷形成的封边后局部撕开的裸电芯的结构示意图；
图4为本申请实施例所提供的阴极极片的第一侧面以及第二侧面的结构示意图，其中防穿刺垫层16固定于尾部外露区104a上相对尾部外露区104b的区域；
图5为采用图4所示的阴极极片绕卷形成的未封边的裸电芯的结构示意图；
图6为采用图4所示的阴极极片绕卷形成的封边后的裸电芯的结构示意图；
图7为本申请实施例所提供的阴极极片的第一侧面以及第二侧面的结构示意图，其中防穿刺垫层16固定于尾部外露区104b上；
图8为采用图7所示的阴极极片绕卷形成的未封边的裸电芯的结构示意图；
图9为采用图7所示的阴极极片绕卷形成的封边后局部撕开的裸电芯的结构示意图；
图10为本申请实施例所提供的锂离子电芯隔层之间的结构示意图。
附图说明：
1-阴极极片；
10-阴极集流体；
100a、100b-头部外露区；
101a、101b-头部贴胶区；
102a、102b-涂覆区；
103a、103b-尾部贴胶区；
104a、104b-尾部外露区；
11-活性物质层；
12-阴极极耳；
13-头部保护胶；
14-尾部保护胶；
15-收尾胶；
16-防刺穿垫层；
2-阳极极片；
3-隔离膜；
4-铝塑膜。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的阴极极片以及锂离子电芯的放置状态为参照。
本申请的实施例提供了一种锂离子电芯，包括阴极极片1、阳极极片2、隔离膜3以及铝塑膜4。其中，阴极极片1、阳极极片2以及隔离膜3绕卷形成裸电芯，铝塑膜4则包裹裸电芯。
如图1、4、7所示，阴极极片1包括阴极集流体10、活性物质层11、阴极极耳12、头部保护胶13、尾部保护胶14、收尾胶15以及防刺穿垫层16。
阴极集流体10一般采用铝箔。阴极集流体10的两个相互背离的主侧面分别为第一侧面10a以及第二侧面10b，同时为了便于描述，在本实施例中，将阴极集流体100沿其长度方向的两端分别称作头部(图中左侧端部)以及尾部(图中右侧端部)。
由头部至尾部方向，第一侧面10a上包括依次相邻的头部外露区100a、头部贴胶区101a、涂覆区102a、尾部贴胶区103a以及尾部外露区104a，第二侧面10b上包括依次相邻的头部外露区100b、头部贴胶区101b、涂覆区102b、尾部贴胶区103b以及尾部外露区104b。其中，处于阴极集流体10两侧的头部外露区100a、100b以及头部贴胶区101a、101b均对称设置，两侧的涂覆区102a、102b临近阴极集流体10头部的一端起始位置也相同，但涂覆区102a的长度小于涂覆区102b的长度，同时，尾部外露区103a的长度则大于尾部外露区103b的长度。
阴极集流体10上不同的区域承载着不同的功能。在绕卷形成裸电芯时，头部外露区100a、100b以及头部贴胶区101a、101b在位于裸电芯的中心区域，因此阴极极耳12与阴极集流体10处于头部贴胶区102a或102b内的区域连接，活性物质层11覆盖在涂覆区102a、102b的表面，用于参与电化学反应并产生电能。头部保护胶13以及尾部保护胶14用于从两侧保护活性物质层11，其中，头部保护胶13覆盖头部贴胶区101a、101b，同时也将阴极极耳12覆盖。尾部保护胶14则将尾部贴胶区103a、103b覆盖，收尾胶15粘接于尾部外露区104a、104b共同的末端。
绕卷形成裸电芯后，阳极极片2、隔离膜3以及阴极极片1层叠放置，且第一侧面10a朝向隔离膜3，裸电芯的外侧面由收尾胶15以及部分尾部外露区104b共同组成，此时利用收尾胶15将阴极集流体10的尾部粘接于尾部外露区104b上进行固定。
防刺穿垫层16与尾部外露区104a或者104b连接，并且沿着阴极集流体10的宽度方向延伸，防刺穿垫层16的位置可根据阳极集流体的宽度而定，但要保证当绕卷形成裸电芯时，防刺穿垫层16至少能够处于阳极集流体在裸电芯的顶部以及底部的两个转角中的一个的外侧，以便在阳极集流体的转角与铝塑膜4之间形成一层保护隔离结构。由于这层保护隔离结构的存在，在隔离膜3被阳极集流体刺穿的情况下，阳极集流体仍然能够被防刺穿垫层16所阻隔，无法直接与铝塑膜4发生接触，因此降低了铝塑膜4被刺穿的几率(参见图10)。
在本实施例中，防刺穿垫层16可以与尾部外露区104a进行连接。具体地，尾部外露区104a同时与涂覆区102b以及尾部外露区104b在阴极集流体10的投影上均存在相对的部分，因此，此时有两种连接位置。如图1所示，第一种方式是将防穿刺垫层16固定于尾部外露区104a上相对涂覆区102b的区域，这样，当绕卷形成裸电芯时，防刺穿垫层16处于裸电芯由外向内方向第二层的外侧壁上(参见图2、3)。如图4所示，第二种方式中，防穿刺垫层16则被固定于尾部外露区104a与尾部外露区104b相对的区域，这种情况下，当绕卷形成裸电芯时，防刺穿垫层16直接处于裸电芯由外向内方向第一层(最外层)的外侧壁上(参见图5、6)。此外，如图7所示，在本实施例中，防刺穿垫层16还可以与尾部外露区104b进行连接。当绕卷形成裸电芯时，防刺穿垫层16处于裸电芯由外向内方向第一层的内侧壁上(参见图8、9)。无论采用以上三种方式中的哪一种，均可以使防刺穿垫层16对阳极集流体与铝塑膜4进行隔离。
在本实施例中，由于阳极集流体能够同时在裸电芯的顶部以及底部均形成转角，因此为了实现全面防护，当绕卷形成裸电芯时，防刺穿垫层16最好能够同时处于阳极集流体的两个转角外侧。
防刺穿垫层16与阴极集流体10之间可以通过粘接的方式进行连接，例如，采用胶带作为防刺穿垫层16，将胶带有粘性的一面直接粘在阴极集流体10的表面即可。在进行粘接时，可以采用两段胶带分别阻隔阳极集流体的两个转角，也可以采用完整的一段胶带同时阻隔阳极集流体的两个转角，这样更为简便。胶带的种类可以根据需要进行选择，例如选择锂离子电池上常用的BOPP(双向拉伸聚丙烯薄膜)胶带，如俗称的绿胶。
本实施例所提供的锂离子电芯大幅降低了铝塑膜被阳极集流体刺穿的几率。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯，包括：
阴极极片；
阳极极片；
隔离膜，设置在所述阴极极片和所述阳极极片之间；
所述阴极极片包括端部和防刺穿垫层，其中所述端部包括尾部外露区；所述防刺穿垫层设置在所述尾部外露区，所述防刺穿垫层对应所述阳极极片的转角外侧。
2.根据权利要求1所述的电芯，其中所述阴极极片包括阴极集流体，所述阴极集流体包括相互背离的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面以及所述第二侧面包括被活性物质层覆盖的涂覆区，所述第一侧面包括尾部外露区，所述防刺穿垫层对应所述第二侧面的涂覆区。
3.根据权利要求2所述的电芯，所述第一侧面的涂覆区的长度小于所述第二侧面的涂覆区的长度；
所述第二侧面也包含尾部外露区，所述第一侧面的尾部外露区的长度大于所述第二侧面的尾部外露区的长度，由外向内方向，所述防刺穿垫层位于所述阴极极片的第二层的外侧壁。
4.根据权利要求1所述的电芯，其中所述阴极极片还包括阴极集流体，所述阴极集流体包括相互背离的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面以及所述第二侧面包括被活性物质层覆盖的涂覆区和设置在端部的尾部外露区，所述防刺穿垫层设置在所述第一侧面的尾部外露区，且所述防刺穿垫层与所述第二侧面的尾部外露区相对，由外向内方向，所述防刺穿垫层设置在所述阴极极片的第一层的外侧壁。
5.根据权利要求1所述的电芯，其中所述阴极极片还包括阴极集流体，所述阴极集流体包括相互背离的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面以及所述第二侧面包括被活性物质层覆盖的涂覆区和设置在端部的尾部外露区，所述防刺穿垫层设置在所述第二侧面的尾部外露区，由外向内方向，所述防刺穿垫层设置在所述阴极极片第一层的内侧壁。
6.根据权利要求1所述的电芯，所述防刺穿垫层位于所述尾部外露区的两个转角。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电芯，其中所述防刺穿垫层包括两段胶带，所述两段胶带的材料包含双向拉伸聚丙烯，所述两段胶带沿所述阴极极片的宽度方向延伸。
8.根据权利要求1所述的电芯，其中所述阴极极片包括阴极集流体、活性物质层、阴极极耳、头部保护胶、尾部保护胶和收尾胶；
所述阴极集流体包括相对的第一侧面以及第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面包括依次相邻设置的头部外露区、头部贴胶区、涂覆区、尾部贴胶区和尾部外露区；所述第一侧面的头部外露区和头部贴胶区与所述第二侧面的头部外露区和头部贴胶区对称设置；
所述头部保护胶位于所述阴极集流体的头部贴胶区，所述活性物质层位于所述阴极集流体的涂覆区，所述尾部保护胶位于所述阴极集流体的尾部贴胶区，所述收尾胶粘接于所述阴极集流体的尾部外露区的末端。
9.根据权利要求8所述的电芯，其中所述阴极极耳位于所述头部贴胶区，所述阴极极耳的表面设置所述头部保护胶；
所述收尾胶及所述第二侧面上的尾部外露区位于所述电芯的外侧面。
10.一种锂离子电池，包括铝塑膜和根据权利要求1至9中任一项所述的电芯，所述铝塑膜包裹所述电芯。
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