CN109830638A - 一种高硬度软包装锂离子电池极片及卷芯制备方法 - Google Patents

一种高硬度软包装锂离子电池极片及卷芯制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及锂电池生产领域,具体为一种高硬度软包装锂离子电池极片及卷芯制备方法。本发明通过对电池的极片及卷芯结构进行定向设计,通过贴胶方式实现胶带的多重重叠,将卷芯最厚的极耳周边区域垫厚,实现了整个成品电池的厚度一致性,且减少了正、负极接触短路的风险,提高了安全性能;通过采用粘性隔膜,进一步将极片与隔膜粘结在一起,再通过高温加压化成的方式实现了整个电芯的一体化,大幅提高了成品电池的硬度。

Description

一种高硬度软包装锂离子电池极片及卷芯制备方法
技术领域
本申请涉及锂电池生产领域,具体为一种高硬度软包装锂离子电池极片及卷芯制备方法。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。目前,软包装电池为市场上的主流,但软包电池由于以铝塑膜为外壳,且极耳部位由于额外增加厚度远高于胶带厚度的正、负极极耳,为成品电池最厚位置,导致电芯结构不平整,存在成品电池整体或部分区域硬度不良现象,从而电性能变差,出现待机时间及使用寿命变短等不良,严重的甚至电池内部出现大面积析锂,产生起火、爆炸等安全隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题,本申请提供了一种高硬度软包装锂离子电池极片,本申请是通过下述方案实现的:
一种高硬度软包装锂离子电池极片,包括正极片、负极片,所述正极片设有涂覆区和未涂覆的空白区域,所述涂覆区和未涂覆的空白区域交界处贴有保护胶带,所述正极片焊接极耳的表面及对位侧表面贴有安全胶带;
所述负极片设有涂覆区和未涂覆的空白区域,所述负极片焊接极耳的表面及对位侧表面贴有安全胶带;所述负极片极耳焊接后下部空白区域贴有平衡胶带。
作为优选,所述极片正极耳为铝极耳或者在集流体设有凸出区域做为极耳;所述极片负极耳为铝极耳或者在集流体设有凸出区域做为极耳。
作为优选,所述正极片安全胶带的宽度设计要求为:能够与涂布线胶带宽度方向最大程度重叠,且卷绕后不与负极极耳重叠,两面对贴;所述负极片安全胶带的宽度设计要求为:卷绕后不与正极耳重叠的前提下,宽度方向最大程度贴胶,两面对贴。
作为优选,所述正极片设有2-4处未涂覆的空白区域;所述负极片设有2-4处未涂覆的空白区域;所述保护胶带的宽度需根据不同的电池型号进行设定,设计要求为:卷绕后该保护胶刚好与极耳边缘不接触,不与极耳重叠。
作为优选,所述正极片涂覆区所用涂覆材料为正极活性物材料加辅助材料,所述正极活性物材料为钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂中的一种或多种,所述辅助材料为导电剂、粘结剂中的一种或多种;所述负极片涂覆区所用涂覆材料为负极活性物材料加辅助材料,所述负极活性物材料为石墨、硅碳中的一种或两种,所述辅助材料为导电剂、粘结剂、增稠剂中的一种或多种。
作为优选,所述正极集流体为涂炭铝箔;所述负极集流体为涂炭铜箔;所述正负极极片带有折头位,卷绕后折头位铜铝箔相互重叠,但不与相互之间的极耳重叠。
本发明还公开了一种高硬度软包装锂离子电池卷芯制备方法,所述锂离子电池包括上述任一所述的电池极片,具体方法为:通过手工卷绕、半自动或自动卷绕方式将正、负极极片及隔膜卷绕成卷芯,正负极极片之间有隔膜进行隔离,所述卷芯收尾处设计位于极耳的中间区域,不与正负极极耳重叠,使用终止胶带收尾;卷芯卷绕完毕后通过入壳、组装、烘烤除水、注液、封装工序后进行高温加压化成。
作为优选,所述隔膜为陶瓷加PVDF胶粘性涂层隔膜或PMMA陶瓷加亚克力胶涂层隔膜。
作为优选,所述卷芯贴有顶胶、底胶,顶胶贴于卷芯顶部极耳中间、极耳两侧留有电解液通道;底胶位于卷芯底部中间或两侧,留有电解液通道;所述卷芯贴有热熔胶。
有益效果
本发明通过对电池的极片及卷芯结构进行定向设计,通过贴胶方式实现胶带的多重重叠,将卷芯最厚的极耳周边区域垫厚,实现了整个成品电池的厚度一致性,且减少了正、负极接触短路的风险,提高了安全性能;通过采用粘性隔膜,进一步将极片与隔膜粘结在一起,再通过高温加压化成的方式实现了整个电芯的一体化,大幅提高了成品电池的硬度。本发明电池硬度高,正负极接触紧密,内阻小,可提高能量密度,且循环使用过程中,电池不会因电池软产生明显的变形,从而大幅提高循环寿命,提高消费者使用体验,另一方面也减少了资源的浪费。
附图说明
图1所示为本发明所述负极片的结构示意图。
图2为本发明所述正极片的结构示意图。
图中,1. 铜箔,2. 负极耳,3. 极耳保护胶,4. 涂覆料区, 5. 保护胶带, 6. 负极平衡胶带,7. 铝箔,8. 正极耳,9:空白区。
具体实施方式:
为了更好地理解本发明,下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案,但是本发明并不局限于此。
实施例1
如图1-2所示,一种高硬度软包装锂离子电池极片,包括正极片、负极片,所述正极片集流体为铝箔,涂覆材料为钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂等正极活性物材料加导电剂、粘结剂等辅助材料,为有效利用成品电池空间及增加成品电池安全性,所述正极片设有未涂覆的空白区域,空白区域可进行极耳焊接等操作,一般正极片设有2-4处空白区域;
所述极片正极耳为铝极耳或者在集流体设有凸出区域做为极耳,所述焊接极耳的表面及对位侧表面贴有安全胶带,该安全胶带的宽度设计要求为:能够与涂布线胶带宽度方向最大程度重叠,且卷绕后不与负极极耳重叠,两面对贴;
所述极片涂覆物与空白区域交界处(涂布线)贴有保护胶带(涂布线胶带),该保护胶的宽度需根据不同的电池型号进行设定,设计要求为:卷绕后该保护胶刚好与极耳边缘不接触,不与极耳重叠。
所述负极片集流体为铜箔,涂覆材料为石墨、硅碳等负极活性物材料加导电剂、粘结剂、增稠剂等辅助材料,为有效利用成品电池电池空间及增加成品电池安全性,所述负极片设有未涂覆的空白区域,空白区域可进行极耳焊接等操作,一般负极片设有2-4处空白区域;
所述极片负极耳为铝极耳或者在集流体设有凸出区域做为极耳,所述焊接极耳的表面及对位侧表面贴有安全胶带,该安全胶带的宽度设计要求为:卷绕后不与正极耳重叠的前提下宽度方向最大程度贴胶,两面对贴;所述负极片极耳焊接后下部空白区域贴有平衡胶带,具有防止极片弯折及增厚卷芯下部作用。
以上所述胶带根据极耳的厚度、卷芯各区域的厚度选取不同厚度的胶带。
实施例2
如图1-2所示,一种高硬度软包装锂离子电池极片,包括正极片、负极片,所述正极片设有涂覆区和未涂覆的空白区域,所述涂覆区和未涂覆的空白区域交界处贴有保护胶带,所述正极片焊接极耳的表面及对位侧表面贴有安全胶带;
所述负极片设有涂覆区和未涂覆的空白区域,所述负极片焊接极耳的表面及对位侧表面贴有安全胶带;所述负极片极耳焊接后下部空白区域贴有平衡胶带。
作为优选,所述极片正极耳为铝极耳或者在集流体设有凸出区域做为极耳;所述极片负极耳为铝极耳或者在集流体设有凸出区域做为极耳。
作为优选,所述正极片安全胶带的宽度设计要求为:能够与涂布线胶带宽度方向最大程度重叠,且卷绕后不与负极极耳重叠,两面对贴;所述负极片安全胶带的宽度设计要求为:卷绕后不与正极耳重叠的前提下,宽度方向最大程度贴胶,两面对贴。
作为优选,所述正极片设有2-4处未涂覆的空白区域;所述负极片设有2-4处未涂覆的空白区域;所述保护胶带的宽度需根据不同的电池型号进行设定,设计要求为:卷绕后该保护胶刚好与极耳边缘不接触,不与极耳重叠。
作为优选,所述正极片涂覆区所用涂覆材料为正极活性物材料加辅助材料,所述正极活性物材料为钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂中的一种或多种,所述辅助材料为导电剂、粘结剂中的一种或多种;所述负极片涂覆区所用涂覆材料为负极活性物材料加辅助材料,所述负极活性物材料为石墨、硅碳中的一种或两种,所述辅助材料为导电剂、粘结剂、增稠剂中的一种或多种。
优选的,所述正极集流体为涂炭铝箔,该类型铝箔可大幅提升材料的导电性能能及粘附性能。
优选的,所述负极集流体为涂炭铜箔,该类型铜箔可大幅提升材料的导电性能能及粘附性能。
优选的,所述正负极极片带有折头位,卷绕后折头位铜铝箔相互重叠,但不与相互之间的极耳重叠,该方式可进一步提高极耳周边厚度,减少与极耳的厚度差,提高成品电池硬度。
实施例3
一种高硬度软包装锂离子电池卷芯制备方法,通过手工卷绕、半自动或自动卷绕方式将正、负极极片及隔膜卷绕成卷芯,正负极极片之间有隔膜进行隔离,所述卷芯收尾处设计位于极耳的中间区域(不与正负极极耳重叠),使用终止胶带收尾。卷芯卷绕完毕后通过入壳、组装、烘烤除水、注液、封装等工序后进行高温加压化成,所述未带电半成品电池通过baking夹具或高温加压化成柜给予一定的压力及温度实现充电活化及产品定型。
优选的,所述隔膜为陶瓷加PVDF胶粘性涂层隔膜,该类型隔膜可将极片与隔膜聚合在一起,大幅提高成品电池电池的硬度。
优选的,所述隔膜为PMMA陶瓷加亚克力胶涂层隔膜,该类型隔膜可将极片与隔膜聚合在一起,大幅提高成品电池电池的硬度。
优选的,所述卷芯贴有顶胶、底胶,一般顶胶贴于卷芯顶部极耳中间、极耳两侧(为降低成品电池电池厚度,不与极耳重叠),留有电解液通道,底胶位于卷芯底部中间或两侧,留有电解液通道。该种贴胶方式可进一步加厚非极耳区域,令电芯各区域厚度更加平整,减少局部聚合效果差,提高成品电池硬度。
产品高温加压化成定型时使用高温加压化成柜,可提高产品一致性及进一步提升硬度。优选的,所述卷芯贴有热熔胶,该种贴胶方式可将卷芯与铝塑膜壳体粘结在一起,增加成品电池的安全性能。

Claims (9)

1.一种高硬度软包装锂离子电池极片,其特征在于:包括正极片、负极片,所述正极片设有涂覆区和未涂覆的空白区域,所述涂覆区和未涂覆的空白区域交界处贴有保护胶带,所述正极片焊接极耳的表面及对位侧表面贴有安全胶带;
所述负极片设有涂覆区和未涂覆的空白区域,所述负极片焊接极耳的表面及对位侧表面贴有安全胶带;所述负极片极耳焊接后下部空白区域贴有平衡胶带。
2.根据权利要求1所述的高硬度软包装锂离子电池极片,其特征在于,所述极片正极耳为铝极耳或者在集流体设有凸出区域做为极耳;所述极片负极耳为铝极耳或者在集流体设有凸出区域做为极耳。
3.根据权利要求1所述的高硬度软包装锂离子电池极片,其特征在于,所述正极片安全胶带的宽度设计要求为:能够与涂布线胶带宽度方向最大程度重叠,且卷绕后不与负极极耳重叠,两面对贴;所述负极片安全胶带的宽度设计要求为:卷绕后不与正极耳重叠的前提下,宽度方向最大程度贴胶,两面对贴。
4.根据权利要求1所述的高硬度软包装锂离子电池极片,其特征在于,所述正极片设有2-4处未涂覆的空白区域;所述负极片设有2-4处未涂覆的空白区域;所述保护胶带的宽度需根据不同的电池型号进行设定,设计要求为:卷绕后该保护胶刚好与极耳边缘不接触,不与极耳重叠。
5.根据权利要求1所述的高硬度软包装锂离子电池极片,其特征在于,所述正极片涂覆区所用涂覆材料为正极活性物材料加辅助材料,所述正极活性物材料为钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂中的一种或多种,所述辅助材料为导电剂、粘结剂中的一种或多种;所述负极片涂覆区所用涂覆材料为负极活性物材料加辅助材料,所述负极活性物材料为石墨、硅碳中的一种或两种,所述辅助材料为导电剂、粘结剂、增稠剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的高硬度软包装锂离子电池极片,其特征在于,所述正极集流体为涂炭铝箔;所述负极集流体为涂炭铜箔;所述正负极极片带有折头位,卷绕后折头位铜铝箔相互重叠,但不与相互之间的极耳重叠。
7.一种高硬度软包装锂离子电池卷芯制备方法,其特征在于,所述锂离子电池包括权利要求1-6任一所述的电池极片,具体方法为:通过手工卷绕、半自动或自动卷绕方式将正、负极极片及隔膜卷绕成卷芯,正负极极片之间有隔膜进行隔离,所述卷芯收尾处设计位于极耳的中间区域,不与正负极极耳重叠,使用终止胶带收尾;卷芯卷绕完毕后通过入壳、组装、烘烤除水、注液、封装工序后进行高温加压化成。
8.根据权利要求7所述的高硬度软包装锂离子电池卷芯制备方法,其特征在于,所述隔膜为陶瓷加PVDF胶粘性涂层隔膜或PMMA陶瓷加亚克力胶涂层隔膜。
9.根据权利要求7所述的高硬度软包装锂离子电池卷芯制备方法,其特征在于,所述卷芯贴有顶胶、底胶,顶胶贴于卷芯顶部极耳中间、极耳两侧留有电解液通道;底胶位于卷芯底部中间或两侧,留有电解液通道;所述卷芯贴有热熔胶。
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