CN110137425A - 一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法 - Google Patents

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Abstract

一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，属于锂离子电池技术领域。本发明在进行顶封时，分别使用特殊的封头，如单极耳限位封头、台阶极耳限位封头等，结合特殊正极耳，如单绝缘胶极耳、金属带、带有金属颗粒的双面绝缘胶极耳等，来保证在顶封时正极耳与铝塑膜的铝层进行接触。在充电后，保证锂电池铝塑膜的铝层处于与正极相近的高电位从而防止发生电化学腐蚀。

Description

一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法。
背景技术
随着技术的发展，国内和国际锂电行业对锂电池有更高能量密度、更高工作电压的要求日益明确。在此基础上，3C和动力电池的消费者对锂电池安全性能的要求也越来越高。电池鼓胀、漏液、燃烧等直接威胁消费者安全的问题成为锂电行业极为重视并大力期待解决的问题。同时避免鼓胀、漏液等问题也是考验电池供应商制程能力的一个重要指标。产生鼓胀问题的原因有很多，铝塑膜外力刺破、材料不稳定、水分含量高、电化学腐蚀等是最常见的几个原因。其中电化学腐蚀是各个电池供应商无法完全避免的，也成为了行业的难题。
锂电池电化学腐蚀的主要机理是锂电池铝塑膜的铝层与负极直接或间接接触，导致铝塑膜的铝层的电位低至一定程度，负极与铝塑膜的铝层发生电化学反应，铝层发生氧化反应，慢慢消耗铝层的铝金属，长时间后发生氧化反应的铝塑膜区域铝层发黑、变脆，铝层失去隔绝水汽的作用，水汽通过该区域进入锂离子电池内部，水汽在内部发生反应产生气体导致电池鼓胀。因此，提高铝塑膜铝层的电位是一种解决电化学腐蚀的有效手段。
发明内容
本发明的目的是为了解决锂电池存在电化学腐蚀的问题，提供一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，该方法将铝塑膜铝层和正极耳金属带通过特殊封头和极耳，改变限位和极耳结构使两者接触，提升铝塑膜铝层的电位。
顶封是通过封头接触铝塑膜和极耳的绝缘胶，并对铝塑膜和极耳的绝缘胶进行加热，然后加压使铝塑膜的PP和极耳绝缘胶的PP融合在一起，就完成了顶封。极耳限位决定了铝塑膜的PP和极耳绝缘胶PP的熔化程度及最终保留下的PP的厚度。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，对上封头进行设计，下封头为常规封头，上封头下表面上开有凹槽用作极耳限位，正极耳金属带的一面设置有绝缘胶二，且正极耳金属带含有绝缘胶二的一面与上封头的凹槽位置相对应。
一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，对上下封头进行设计，下封头上表面的一侧设有用作极耳限位的台阶，上封头上开有凹槽作为极耳限位，正极耳金属带的一面设置有绝缘胶二，且正极耳金属带含有绝缘胶二的一面与上封头的凹槽位置相对应。
一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，对上下封头进行设计，上封头下表面和下封头上表面均开有凹槽作为极耳限位，正极耳金属带使用无绝缘胶的金属条。
一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，对上下封头进行设计，上封头的下表面和下封头的上表面均设有用作极耳限位的台阶，正极耳金属带使用无绝缘胶的金属条。
一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，上封头和下封头使用正常封头，正极耳金属带所使用的绝缘胶二内带有金属颗粒。
本发明相对于现有技术的有益效果是：能够防止发生电化学腐蚀，当铝塑膜铝层与负极存在直接或间接接触时，本发明将正极与铝塑膜的铝层直接接触，相当于正极和负极接触，电池将直接发生短路，电池发生明显的短路特征，在制程中能够及时挑出此项不良，能够及时识别出具有电化学腐蚀风险的电池，避免在客户端发生鼓胀。
附图说明
图1为方案1的顶封封头和极耳示意图；
图2为方案1的效果图；
图3为方案2的顶封封头和极耳示意图；
图4为方案2的封头台阶处效果图；
图5为方案2的封头非台阶处效果图；
图6为方案3的顶封封头和极耳示意图；
图7为方案3的效果图；
图8为方案4的顶封封头和极耳示意图；
图9为方案4的封头非台阶处效果图；
图10为方案4的封头台阶处效果图；
图11为方案5的顶封封头和极耳示意图；
图12为方案5的效果图；
其中，1-铝塑膜的铝层、2-绝缘胶一、3-绝缘胶二、4-正极耳金属带、5-凹槽、6-下封头、7-上封头、8-金属颗粒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明，为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，做详细说明如下。
本发明的方案为在锂离子电池进行顶封时，通过改变常规封头的极耳限位、正极耳的形貌，改进极耳绝缘胶，封头形状，实现正极耳金属带与铝塑膜铝层接触的目的，保证铝塑膜铝层电位处于高电位，防止发生电化学腐蚀。常规封头的极耳限位为铝塑膜PP层和极耳绝缘胶PP层保留50％～80％的封装后厚度，常规极耳有上下两面PP胶。
具体方案为以下五种方案：
1、在进行顶封时，通过在上封头上设计凹槽作为上封头极耳限位，下封头无极耳限位的封头，绝缘胶与上封头对应，非绝缘胶面与下封头对应。热量通过封头传递给铝塑膜的PP层和极耳上的绝缘胶PP使两者呈现熔融状态，在封头压力作用下，非绝缘胶面的金属挤压铝塑膜的PP层，使其接触。
2、在进行顶封时，通过在上封头上设计凹槽作为上封头极耳限位，下封头台阶极耳限位的封头，绝缘胶与上封头对应，非绝缘胶面与下封头对应。热量通过封头传递给铝塑膜的PP层和极耳上的绝缘胶PP使之熔化呈现熔融状态，在封头压力作用下，非绝缘胶面下封头台阶使金属挤压铝塑膜的PP，使其接触，限位处因限位保证密封性。
3、在进行顶封时，使用上下封头均有微小极耳限位，使用正极金属条，无绝缘胶。热量通过封头传递给铝塑膜的PP层使之熔化呈现熔融状态，在封头压力作用下，金属挤压铝塑膜的PP，使其接触。
4、在进行顶封时，使用上下封头台阶极耳限位，使用正极金属条，无绝缘胶。热量通过封头传递给铝塑膜的PP层使之熔化呈现熔融状态，在封头压力作用下，封头台阶使金属挤压铝塑膜的PP，使其接触，限位处因限位保证密封性。
5、在进行顶封时，使用上下封头有正常极耳限位，双面绝缘胶极耳带有一定长度金属颗粒的。热量通过封头传递给铝塑膜的PP层和绝缘胶使之熔化呈现熔融状态，金属颗粒强度足够大，穿过PP层连接正极耳金属条与铝塑膜的铝层1。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，如图1所示，对上封头7进行设计，下封头6为常规封头，上封头7下表面上开有凹槽5用作极耳限位，正极耳金属带4的一面设置有绝缘胶二3，且正极耳金属带4含有绝缘胶二3的一面与上封头7的凹槽5位置相对应。通过改变上封头的限位及正极耳金属带4表面的胶面设置，进行封装时，将铝塑膜的铝层和正极耳金属带4通过特殊封头(具体是对上封头进行改进)，结合绝缘胶的设置，改变特殊封头限位和极耳结构使铝塑膜铝层和正极耳金属带4接触，提升铝塑膜的铝层的电位；顶封后无绝缘胶面极耳金属带与铝塑膜的铝层接触，顶封后横截面效果示意如图2。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，所述凹槽5的长宽高分别为：长：正极耳金属带4宽度+1.2～2.5mm；宽：与上封头7或下封头6宽度相同；高：正常极耳限位-铝塑膜限位/2+正极耳金属带厚度/2+除去PP的铝塑膜厚度。所述正常极耳限位因极耳的材质不同而不同，具体的数值本领域技术人员可参见本领域已有的数值；铝塑膜限位指的是图2中凸起两侧的部分，使用85～115Kgf的压力进行压合至厚度不发生改变时的上下封头之间的间隙。
具体实施方式三：本实施方式记载的是一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，如图3所示，对上下封头进行设计，下封头6上表面的一侧设有用作极耳限位的台阶，上封头7上开有凹槽5作为极耳限位，正极耳金属带4的一面设置有绝缘胶二3，且正极耳金属带4含有绝缘胶二3的一面与上封头7的凹槽5位置相对应。通过改变封头的限位及正极耳金属带4表面的胶面设置，进行封装时，将铝塑膜的铝层和正极耳金属带通过特殊封头，结合绝缘胶的设置，改变特殊封头限位和极耳结构使铝塑膜铝层与正极耳金属带4接触，提升铝塑膜的铝层的电位；顶封后非限位处保证接触铝塑膜铝层，限位处保证密封性，顶封后截面效果示意如图4、图5。
具体实施方式四：具体实施方式三所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，所述台阶的长宽高分别为：长：正极耳金属带4宽度+1.2～2.5mm；宽：封头宽度方向内侧1/2宽度限位为：铝塑膜绝缘胶一2厚度的50％～80％，封头宽度方向外侧1/2无限位；高：与上封头凹槽5的高度相同；
所述凹槽5的长宽高分别为：长：正极耳金属带4宽度+1.2～2.5mm；宽：与上封头7或下封头6的宽度相同；高：正常极耳限位-铝塑膜限位/2+正极耳金属带厚度/2+除去PP的铝塑膜厚度。
具体实施方式五：本实施方式记载的是一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，如图6所示，对上下封头进行设计，上封头7下表面和下封头6上表面均开有凹槽5作为极耳限位，正极耳金属带4使用无绝缘胶的金属条。通过改变上下封头的限位及正极耳金属带4表面的胶面设置，进行封装时，将铝塑膜的铝层和正极耳金属带4通过上下封头，结合绝缘胶的设置，改变限位和极耳结构使铝塑膜铝层与正极耳金属带4接触，提升铝塑膜的铝层的电位；保证接触铝塑膜铝层，顶封后横截面的效果示意如图7。
具体实施方式六：具体实施方式五所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，所述凹槽5的长宽高分别为：长：铝塑膜铝层的高度与正极耳金属带4长度的总和；宽：与上封头7或下封头6的宽度相同；高：除去PP的铝塑膜厚度-铝塑膜限位/2-正极耳金属带4的厚度/2。
具体实施方式七：本实施方式记载的是一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，如图8所示，对上下封头进行设计，上封头7的下表面和下封头6的上表面均设有用作极耳限位的台阶，正极耳金属带4使用无绝缘胶的金属条。通过改变封头的限位及正极耳金属带4表面的胶面设置，进行封装时，将铝塑膜的铝层和正极耳金属带4通过特殊封头，结合绝缘胶的设置，改变限位和极耳结构使两者接触，提升铝塑膜的铝层的电位；非限位处保证接触铝塑膜铝层，限位处保证密封性，顶封后效果示意如图9、图10。
具体实施方式八：具体实施方式七所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，所述台阶的长宽高分别为：长：铝塑膜铝层的高度与正极耳金属带4长度的总和；宽：与上封头7或下封头6的宽度相同；高：下封头宽度方向内侧1/2宽度的高度为：除去PP的铝塑膜厚度-铝塑膜限位/2-正极耳金属带4厚度/2+铝塑膜PP×50％～PP×80％，外侧1/2宽度的高度为：除去PP的铝塑膜厚度-铝塑膜限位/2-正极耳金属带4厚度/2。
具体实施方式九：本实施方式记载的是一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，如图11所示，上封头7和下封头6使用正常封头，正极耳金属带4所使用的绝缘胶二3内带有金属颗粒8。通过改变封头的限位及正极耳金属带表面的胶面设置，进行封装时，将铝塑膜的铝层和正极耳金属带4通过封头，结合绝缘胶的设置，改变限位和极耳结构使铝塑膜铝层和正极耳金属带4接触，提升铝塑膜的铝层的电位；金属颗粒保证连接正极耳与铝塑膜铝层，同时保证密封性，顶封后的效果示意图如图12。
具体实施方式十：具体实施方式九所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，所述金属颗粒高度为：铝塑膜限位/2+正常极耳限位-正极耳金属带(4)厚度/2-除去PP的铝塑膜厚度。

Claims (10)

1.一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：对上封头(7)进行设计，下封头(6)为常规封头，上封头(7)下表面上开有凹槽(5)用作极耳限位，正极耳金属带(4)的一面设置有绝缘胶二(3)，且正极耳金属带(4)含有绝缘胶二(3)的一面与上封头(7)的凹槽(5)位置相对应。
2.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：所述凹槽(5)的长宽高分别为：长：正极耳金属带(4)宽度+1.2～2.5mm；宽：与上封头7或下封头6宽度相同；高：正常极耳限位-铝塑膜限位/2+正极耳金属带厚度/2+除去PP的铝塑膜厚度。
3.一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：对上下封头进行设计，下封头(6)上表面的一侧设有用作极耳限位的台阶，上封头(7)上开有凹槽(5)作为极耳限位，正极耳金属带(4)的一面设置有绝缘胶二(3)，且正极耳金属带(4)含有绝缘胶二(3)的一面与上封头(7)的凹槽(5)位置相对应。
4.根据权利要求3所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：所述台阶的长宽高分别为：长：正极耳金属带(4)宽度+1.2～2.5mm；宽：封头宽度方向内侧1/2宽度限位为：铝塑膜绝缘胶一(2)厚度的50％～80％，封头宽度方向外侧1/2无限位；高：与上封头凹槽(5)的高度相同；
所述凹槽(5)的长宽高分别为：长：正极耳金属带(4)宽度+1.2～2.5mm；宽：与上封头(7)或下封头(6)的宽度相同；高：正常极耳限位-铝塑膜限位/2+正极耳金属带厚度/2+除去PP的铝塑膜厚度。
5.一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：对上下封头进行设计，上封头(7)下表面和下封头(6)上表面均开有凹槽(5)作为极耳限位，正极耳金属带(4)使用无绝缘胶的金属条。
6.根据权利要求5所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：所述凹槽(5)的长宽高分别为：长：铝塑膜铝层的高度与正极耳金属带4长度的总和；宽：与上封头(7)或下封头(6)的宽度相同；高：除去PP的铝塑膜厚度-铝塑膜限位/2-正极耳金属带(4)的厚度/2。
7.一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：对上下封头进行设计，上封头(7)的下表面和下封头(6)的上表面均设有用作极耳限位的台阶，正极耳金属带(4)使用无绝缘胶的金属条。
8.根据权利要求7所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：所述台阶的长宽高分别为：长：铝塑膜铝层的高度与正极耳金属带(4)长度的总和；宽：与上封头(7)或下封头(6)的宽度相同；高：下封头宽度方向内侧1/2宽度的高度为：除去PP的铝塑膜厚度-铝塑膜限位/2-正极耳金属带(4)厚度/2+铝塑膜PP×50％～PP×80％，外侧1/2宽度的高度为：除去PP的铝塑膜厚度-铝塑膜限位/2-正极耳金属带(4)厚度/2。
9.一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：上封头(7)和下封头(6)使用正常封头，正极耳金属带(4)所使用的绝缘胶二(3)内带有金属颗粒(8)。
10.根据权利要求9所述的一种改善锂离子电池电化学腐蚀的方法，其特征在于：所述金属颗粒高度为：铝塑膜限位/2+正常极耳限位-正极耳金属带(4)厚度/2-除去PP的铝塑膜厚度。
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