CN108807809A - 电芯及储能装置 - Google Patents

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李保章
林银利
焦伟民
肖质文
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Abstract

本发明提供了一种电芯及储能装置。电芯包括：正极极片；负极极片；以及隔离膜，设置于正极极片和负极极片之间，且隔离膜具有超出正极极片和负极极片的边缘部，且各边缘部具有自由端。其中，至少一个边缘部上设置有交联聚合物。储能装置包括：前述的电芯；包装壳，收容电芯；以及电解液，收容于包装壳内部。在根据本发明的电芯及储能装置中，由于设置在边缘部上的交联聚合物能够提高对应边缘部抗收缩能力和耐冲击能力，从而在储能装置经受跌落和振动等机械滥用时，避免对应边缘部在正极极片、负极极片以及电解液的冲击下收缩起皱，从而保证隔离膜能够将正极极片和负极极片有效隔离，防止电芯内短路，提高储能装置的安全性能。

Description

电芯及储能装置
技术领域
本发明涉及储能领域，尤其涉及一种电芯及储能装置。
背景技术
由于锂离子电池具有能量密度高、厚度薄、使用寿命长等优势，其在手提电脑、手机、数码相机等高端电子消费品领域得到广泛应用。但在消费者使用过程中经常会出现跌落和振动等机械滥用，从而对锂离子电池的安全造成挑战。
在电芯结构中，为了保证隔离膜将的正极极片和负极极片完全隔离，通常隔离膜的边缘会同时超出正极极片和负极极片。但是当电池沿不同方向跌落时，电芯的正极极片和负极极片由于惯性作用会有不同方向的位移。隔离膜在整个电池的跌落过程中，两面受到的正极极片和负极极片的摩擦力大小和方向都不同，同时电解液也会对隔离膜的边缘产生冲击作用，再加上隔离膜材质柔软的特点，反复跌落会造成隔离膜的边缘收缩起皱，造成隔离膜不能有效地隔离正极极片和负极极片，从而导致电池内部短路，甚至产生严重的发热起火的安全隐患。
因此需要提供一种电芯及储能装置(不限于上述的锂离子电池)，其能防止电芯内短路，提高储能装置的安全性能。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电芯及储能装置，其能防止电芯内短路，提高储能装置的安全性能。
为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种电芯包括：正极极片；负极极片；以及隔离膜，设置于正极极片和负极极片之间，且隔离膜具有超出正极极片和负极极片的边缘部，且各边缘部具有自由端。其中，至少一个边缘部上设置有交联聚合物。
为了实现上述目的，在第二方面，本发明提供了一种储能装置，其包括：本发明第一方面所述的电芯；包装壳，收容电芯；以及电解液，收容于包装壳内部。
本发明的有益效果如下：
在根据本发明的电芯及储能装置中，由于设置在边缘部上的交联聚合物能够提高对应边缘部抗收缩能力和耐冲击能力，从而在储能装置经受跌落和振动等机械滥用时，避免对应边缘部在正极极片、负极极片以及电解液的冲击下收缩起皱，从而保证隔离膜能够将正极极片和负极极片有效隔离，防止电芯内短路，提高储能装置的安全性能。
附图说明
图1为根据本发明的电芯的一实施例的示意图；
图2为根据本发明的电芯的另一实施例的示意图；
图3为根据本发明的电芯的又一实施例的示意图；
图4为根据本发明的电芯的一实施例的立体图，其中交联聚合物省略；
图5为根据本发明的电芯的另一实施例的立体图，其中交联聚合物省略；
图6为根据本发明的储能装置的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1电芯 2包装壳
11正极极片 3电解液
12负极极片 T电芯厚度方向
13隔离膜 L电芯长度方向
131边缘部 W电芯宽度方向
14交联聚合物
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本发明的电芯及储能装置。
首先说明根据本发明第一方面的电芯。
参照图1至图6，根据本发明的电芯1包括：正极极片11；负极极片12；以及隔离膜13，设置于正极极片11和负极极片12之间，且隔离膜13具有超出正极极片11和负极极片12的边缘部131，且各边缘部131具有自由端。其中，至少一个边缘部131上设置有交联聚合物14。
在根据本发明的电芯1中，设置在边缘部131上的交联聚合物14能够提高对应边缘部131抗收缩能力和耐冲击能力，从而在电芯1经受跌落和振动等机械滥用时，避免对应边缘部131收缩起皱，从而保证隔离膜13能够将正极极片11和负极极片12有效隔离，防止内短路，提高电芯的安全性能。
由于交联聚合物14与对应的边缘部131连为一体，且交联聚合物14一般具有较高的硬度，所以在交联聚合物14的作用下，对应的边缘部131不会收缩起皱。
在此补充的是，边缘部131为隔离膜13同时超出正极极片11和负极极片12并具有自由端的部分。电芯1通常是多层结构，也就是说隔离膜13分为多层，每层隔离膜13均具有多个边缘部131。参照图1至图5，叠片式电芯是由交替设置的多层正极极片11和负极极片12层叠而成，隔离膜13设置在相邻的正极极片11和负极极片12之间。具体地，参照图4，每层隔离膜13都是独立的，因此每层隔离膜13具有四个超出正极极片11和负极极片12的边缘部131；参照图5，隔离膜13为一张并经过循环卷绕来形成相连的多层结构，因此，各层隔离膜13沿电芯长度方向L的两端具有边缘部131，而各层隔离膜13沿电芯宽度方向W的两端与相邻层的隔离膜13相连，虽然具有超出正极极片11和负极极片12的部分但不存在自由端，所以各层隔离膜13沿电芯宽度方向W的两端不具有边缘部131(整张隔离膜13的首尾部除外)。
而卷绕式电芯通常是由正极极片11、负极极片12及隔离膜13卷绕成多层结构，成型后在仅在电芯长度方向L的两端具有边缘部131。
在根据本发明的电芯1中，参照图1，所有的边缘部131上均设置有交联聚合物14。这样能够增强所有边缘部131的抗收缩能力和耐冲击能力，防止电芯1内短路，提高电芯1的安全性能。
在根据本发明的电芯1的一实施例中，参照图3，各边缘部131在电芯厚度方向T上具有上下两个表面；对于设置有交联聚合物14的边缘部131，交联聚合物14仅设置在对应边缘部131的一个表面上。
在根据本发明的电芯1的另一实施例中，参照图1和图2，各边缘部131在电芯厚度方向T上具有上下两个表面；对于设置有交联聚合物14的边缘部131，交联聚合物14设置在对应边缘部131的两个表面上。
在根据本发明的电芯1中，交联聚合物14包括常温交联聚合物材料、高温交联聚合物材料、紫外光交联聚合物材料和接触电解液交联聚合物材料中的一种。所述常温交联聚合物材料即可以在常温下交联的聚合物材料，高温交联聚合物材料即在高温的刺激下能够交联的聚合物材料，紫外光交联聚合物材料即在紫外光照射下能够交联的聚合物材料，接触电解液交联聚合物材料即在接触电解液时硬化的交联聚合物材料。接触电解液交联聚合物材料通常含有少量水分，在接触电解液时水分会脱离该聚合物材料，该聚合物材料脱水后硬化。
在根据本发明的电芯1中，所述常温交联聚合物材料包括环氧树脂和聚氨酯中的至少一种；所述高温交联聚合物材料包括环氧树脂和聚氨酯中的至少一种；所述紫外光交联聚合物材料包括丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种；所述接触电解液交联聚合物材料包括聚脲、聚碳酸酯、硅树脂和聚酰胺树脂中的至少一种。
在根据本发明的电芯1中，交联聚合物14优选为接触电解液交联聚合物材料。
在根据本发明的电芯1中，隔离膜13的各边缘部131的宽度为0.5mm～3mm；设置在对应的边缘部131上的交联聚合物14的宽度大于等于0.2mm，厚度为5μm～100μm。
在根据本发明的电芯1中，交联聚合物的邵氏硬度为50～70。
在根据本发明的电芯1中，交联聚合物14涂覆在对应的边缘部131上。在一实施例中，可以将交联聚合物14溶于溶剂制成流动性胶液，然后将隔离膜13的对应边缘部131浸入胶液，从而将交联聚合物14涂覆在边缘部131上。
其次说明根据本发明第二方面的储能装置。
参照图1至图6，根据本发明的储能装置包括：本发明第一方面所述的电芯1；包装壳2，收容电芯1；以及电解液3，收容于包装壳2内部。
在根据本发明的储能装置中，由于设置在边缘部131上的交联聚合物14能够提高对应边缘部131抗收缩能力和耐冲击能力，从而在储能装置经受跌落和振动等机械滥用时，避免对应边缘部131在正极极片11、负极极片12以及电解液3的冲击下收缩起皱，从而保证隔离膜13能够将正极极片11和负极极片12有效隔离，防止电芯1内短路，提高储能装置的安全性能。

Claims (8)

1.一种电芯，包括：
正极极片；
负极极片；以及
隔离膜，设置于正极极片和负极极片之间，且隔离膜具有超出正极极片和负极极片的边缘部，且各边缘部具有自由端；
其特征在于，
至少一个边缘部上设置有交联聚合物。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所有的边缘部上均设置有交联聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的电芯，其特征在于，
各边缘部在电芯厚度方向上具有上下两个表面；
对于设置有交联聚合物的边缘部，交联聚合物仅设置在对应边缘部的一个表面上。
4.根据权利要求1或2所述的电芯，其特征在于，
各边缘部在电芯厚度方向上具有上下两个表面；
对于设置有交联聚合物的边缘部，交联聚合物设置在对应边缘部的两个表面上。
5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，交联聚合物包括常温交联聚合物材料、高温交联聚合物材料、紫外光交联聚合物材料和接触电解液交联聚合物材料中的一种。
6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，
隔离膜的各边缘部的宽度为0.5mm～3mm；
设置在对应的边缘部上的交联聚合物的宽度大于等于0.2mm，厚度为5μm～100μm。
7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，交联聚合物的邵氏硬度为50～70。
8.一种储能装置，其特征在于，包括：
权利要求1-7中任一项所述的电芯；
包装壳，收容电芯；以及
电解液，收容于包装壳内部。
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