CN110323403A - 一种安全的极耳结构及其制备方法、锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全的极耳结构及其制备方法、锂离子电池，极耳结构包括多层极耳，所述多层极耳根部热压包裹有定型件。制备方法包括：S1、将多层负极片、隔膜和多层正极片依次层叠；其中，每层负极片的两侧分别连接有一负极耳，每层正极片的两侧分别连接有一正极耳；正极耳和负极耳错位排列；S2、将所述层叠的多层负极片、隔膜和多层正极片一起卷绕，形成带有一多层正极耳和一多层负极耳的裸电芯；S3、利用热压机构将热塑性材料压合定型于所述多层正极耳根部，形成包裹正极耳根部的定型件。本发明在极耳根部上包裹定型件，可避免在折极耳等工序中极耳形状发生变化出现分叉和错位，提升了电芯的能量密度和装配优率。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种安全的极耳结构及其制备方法、锂离子电池。
背景技术
随着锂离子电池能量密度要求不断提升，电芯壳体中的空间利用率越来越高，折极耳的空间等非活性物质的空间在设计上被不断压缩。同时，为了不断提高锂离子电池的能量密度，需要利用更多的极耳厚度方向的空间，因而不断挤压极耳。当多层极耳折叠过程中出现分叉、断裂等情况时，有发生与极耳下方极片短路的风险，这类内短路容易引起安全事故。在挤压极耳时，则可能挤压到极耳根部导致极耳根部出现挤压变形、倒插的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全的极耳结构及其制备方法、锂离子电池，来解决极耳容易被挤压变形的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种安全的极耳结构，包括多层极耳，所述多层极耳根部热压包裹有定型件。
可选的，所述定型件由热压机构将热塑性材料压合定型于所述多层极耳根部的四周而制得；
各所述极耳连接有极片，所述极耳根部为所述极耳上靠近所述极片的部位。
可选的，所述定型件由热压机构将热塑性材料从第一层极耳根部压向最后一层极耳根部压合定型而制得。
可选的，所述定型件的厚度为10-1000μm。
可选的，所述极耳和极片在所述定型件压合定型于极耳根部前均处于卷绕状态。
可选的，所述热塑性材料选自聚烯烃、聚烯烃的共聚物、聚砜和聚苯醚中的一种或多种；所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种。
一种安全的极耳结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、将多层负极片、隔膜和多层正极片依次层叠；其中，每层负极片的两侧分别连接有一负极耳，每层正极片的两侧分别连接有一正极耳；正极耳和负极耳错位排列；
S2、将所述层叠的多层负极片、隔膜和多层正极片一起卷绕，形成带有一多层正极耳和一多层负极耳的裸电芯；
S3、利用热压机构将热塑性材料压合定型于所述多层正极耳根部，形成包裹正极耳根部的定型件。
可选的，所述S3步骤具体包括：利用热压机构将热塑性材料从第一层正极耳根部压向最后一层正极耳根部，通过压合定型形成包裹各层正极耳根部的定型件。
可选的，所述热压机构的工作参数为温度80～120℃，压力0.1～0.5Mpa。
一种锂离子电池，包括如上所述的极耳结构，和如上所述的制备方法所制得的极耳结构。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的极耳结构，通过在极耳根部上包裹定型件使极耳根部定型，一方面可以避免在折极耳等工序中极耳形状发生变化出现分叉和错位，另一方面可避免挤压极耳时，在极耳根部出现挤压变形和倒插的情况，提升了电芯的能量密度和装配优率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实施例一提供的极耳结构的示意图。
图2为本实施例二提供的制备方法中折叠极耳的示意图。
图3为传统方式获得的极耳的折极耳位置的CT照片。
图4为本实施例四获得的极耳的折极耳位置的X-ray照片。
图示说明：1、极耳；11、定型件；2、极片；3、热压机构；4、软连接片。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本实施例提供了一种安全的极耳结构，包括极耳1。请参考图1，所述极耳1根部包裹有定型件11。
本实施例提供的极耳结构在极耳1根部包裹有定型件11，该定型件11可有效避免挤压极耳1时，在极耳1根部出现挤压和倒插的情况，从而可以提高产品优良率和安全性，并且充分利用极耳1厚度方向的空间以提高锂离子电池的能量密度。
本实施例中，所述极耳1连接有极片2，所述极耳1根部为极耳1上靠近极片2的部位，即定型件11的位置靠近极片2。所述定型件11的厚度为10-1000μm。
具体的，所述极片2上涂覆有电极活性物质，所述定型件11朝向所述极片2的一侧位于所述电极活性物质的边缘。
所述热塑性材料优选自聚烯烃、聚烯烃的共聚物、聚砜和聚苯醚中的一种或多种。所述聚烯烃优选自聚乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种。
在将热塑性材料压合定型于极耳1根部之前，可按照正常的生产流程对连接有极耳1的极片2进行模切和卷绕等操作。即所述极耳1和极片2在所述定型件11压合定型于极耳1根部之前已经处于卷绕状态。
当锂离子电池需要多层极片2时，对应的极耳1也为多层。此时，各层极耳1根部均包裹有所述定型件11，以保障各层极耳1根部均不会因为挤压而发生变形。定型件11由热压机构将热塑性材料压合定型于所述多层极耳1根部的四周而制得。
具体的，定型件11由热压机构将热塑性材料从第一层极耳1的根部压向最后一层极耳1的根部压合定型而制得。第一层极耳1和最后一层极耳1分别为多层极耳1中处于最外侧的相对两层极耳1。
本实施例中，极耳1和极片2为一体成型的的空铝箔，所述空铝箔的一部分作为极耳1，另一部分作为极片2。从而避免极耳1和极片2焊接的过程，节约工序。
本实施例中，极耳1和极片2分别为正极耳和正极片；负极耳比较软，无需定型。
本实施例提供的极耳结构，通过在极耳1根部上包裹定型件11使极耳1根部定型，一方面可以避免在折极耳等工序中极耳形状发生变化出现分叉和错位，另一方面可避免挤压极耳1时，在极耳1根部出现挤压和倒插的情况，提升了电芯的能量密度和装配优率。
实施例二
本实施例提供了实施例一所述的一种安全的极耳结构的制备方法，请参考图1，所述制备方法包括以下步骤：
S1、将多层负极片、隔膜和多层正极片依次层叠；其中，每层负极片的两侧分别连接有一负极耳，每层正极片的两侧分别连接有一正极耳；正极耳和负极耳错位排列；
S2、将所述层叠的多层负极片、隔膜和多层正极片一起卷绕，形成带有一多层正极耳和一多层负极耳的裸电芯；
S3、利用热压机构将热塑性材料压合定型于所述多层正极耳根部，形成包裹正极耳根部的定型件11。
其中，所述热塑性定型材料选自聚烯烃、聚烯烃的共聚物、聚砜和聚苯醚中的一种或多种。所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种。
所述S3步骤具体包括：利用热压机构将热塑性材料从第一层正极耳根部压向最后一层正极耳根部，通过压合定型形成包裹各层正极耳根部的定型件11。
所述热压机构的工作参数为温度80～120℃，压力0.1～0.5Mpa。
请参考图2，本实施例中，在获得了包裹有定型件11的正极耳之后，可继续对其进行加工。即本实施例提供的制备方法还包括：
对包裹有定型件11的正极耳进行折叠，之后通过软连接片4将两个正极耳远离根部的一端互相连接。
由于正极耳根部定型，折叠的正极耳根部不会发生变形。
实施例三
本实施例提供了一种锂离子电池，包括如实施例一所述的极耳结构，和实施例二所述的制备方法所制得的极耳结构。所述锂离子电池内，关于折极耳所需预留的安全空间为3mm。
实施例四
将实施例二中制成的正极耳根部压合有定型件11的裸电芯放入锂电池烘烤炉中，于95℃下烘烤5min，烘干。之后将裸电芯从锂电池烘烤炉取出，用特制定型夹具冷压裸电芯，5T压力，冷压80s，完成定型，得到电芯，如图4所示；之后再按照正常工序继续生产。
对比例一
将按照传统方法制成的卷绕带有极耳的裸电芯放入锂电池烘烤炉中，于95℃下烘烤5min，烘干。之后将裸电芯从锂电池烘烤炉取出，用特制定型夹具冷压裸电芯，5T压力，冷压80s，完成定型，得到电芯，如图3所示；之后再按照正常工序继续生产。
图3为对比例一获得的传统的电芯的极耳位置的CT照片，从图中可以看出，由于未对极耳根部进行处理，极耳有分叉现象。图4为本实施例四获得电芯的极耳位置的X-ray照片，从图中可看出在极耳1根部上包裹定型件11后，极耳分叉现象得到改善，基本没有分叉。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种安全的极耳结构，包括多层极耳，其特征在于，所述多层极耳根部热压包裹有定型件。
2.根据权利要求1所述的极耳结构，其特征在于，所述定型件由热压机构将热塑性材料压合定型于所述多层极耳根部的四周而制得；
各所述极耳连接有极片，所述极耳根部为所述极耳上靠近所述极片的部位。
3.根据权利要求2所述的极耳结构，其特征在于，所述定型件由热压机构将热塑性材料从第一层极耳根部压向最后一层极耳根部压合定型而制得。
4.根据权利要求1所述的极耳结构，其特征在于，所述定型件的厚度为10-1000μm。
5.根据权利要求2所述的极耳结构，其特征在于，所述极耳和极片在所述定型件压合定型于极耳根部前均处于卷绕状态。
6.根据权利要求2所述的极耳结构，其特征在于，所述热塑性材料选自聚烯烃、聚烯烃的共聚物、聚砜和聚苯醚中的一种或多种；所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种。
7.一种安全的极耳结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将多层负极片、隔膜和多层正极片依次层叠；其中，每层负极片的两侧分别连接有一负极耳，每层正极片的两侧分别连接有一正极耳；正极耳和负极耳错位排列；
S2、将所述层叠的多层负极片、隔膜和多层正极片一起卷绕，形成带有一多层正极耳和一多层负极耳的裸电芯；
S3、利用热压机构将热塑性材料压合定型于所述多层正极耳根部，形成包裹正极耳根部的定型件。
8.根据权利要求6所述的极耳结构的制备方法，其特征在于，所述S3步骤具体包括：利用热压机构将热塑性材料从第一层正极耳根部压向最后一层正极耳根部，通过压合定型形成包裹各层正极耳根部的定型件。
9.根据权利要求8所述的极耳结构的制备方法，其特征在于，所述热压机构的工作参数为温度80～120℃，压力0.1～0.5Mpa。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-6任一权利要求所述的极耳结构，和权利要求7-10任一权利要求所述的制备方法所制得的极耳结构。
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