CN110380136A - 一种卷绕电芯、制备工艺以及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷绕电芯、制备工艺以及锂离子电池，属于电池技术领域，包括正极极片、负极极片和隔膜，正极极片和负极极片采用卷绕结构排列，隔膜卷绕在正极极片和负极极片之间，负极极片卷绕在正极极片外，每一圈负极极片和/或正极极片在发生弯曲的部位且在朝向卷绕电芯中心的一侧均设置有能够溶解于电解液的胶带，胶带位于对应的负极极片和隔膜或对应的正极极片和隔膜之间。本实施例提供的卷绕电芯，卷绕电芯在置于电解液内后，胶带溶解于电解液内，使得负极极片和/或正极极片与对应的隔膜之间形成间隙，减小负极极片和正极极片在拐角处的内应力，提高锂离子电池的安全性能和循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种卷绕电芯、制备工艺以及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池以其能量密度高，工作电压高、自放电低、充电效率高，循环寿命长及无记忆效应等优点，在消费电子产品、航天、储能及新能源汽车等领域得到越来越广泛的应用。
在现有的锂离子电池制造工艺中，特别是在卷绕电芯制作过程中，卷绕电芯的拐角处往往存在很大的应力，导致在电池循环过程中出现拐角析锂情况的出现，并且导致卷绕电芯变形，使得拐角处的极片存在断裂的风险，影响电池的安全性能和循环性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卷绕电芯、制备工艺以及锂离子电池，以解决现有技术中卷绕电芯的拐角处往往存在很大的应力，导致在电池循环过程中出现拐角析锂情况的出现，并且导致卷绕电芯变形，使得拐角处的极片存在断裂的风险，影响电池的安全性能和循环性能的问题。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种卷绕电芯，包括正极极片、负极极片和隔膜，所述正极极片和所述负极极片采用卷绕结构排列，所述隔膜卷绕在所述正极极片和所述负极极片之间，所述负极极片卷绕在所述正极极片外，每一圈所述负极极片和/或所述正极极片在发生弯曲的部位且在朝向卷绕电芯中心的一侧均设置有能够溶解于电解液的胶带，所述胶带位于对应的所述负极极片和所述隔膜或对应的所述正极极片和所述隔膜之间。
进一步地，所述胶带包括能够溶解于电解液的基膜和涂敷于所述基膜上的粘接胶，所述粘接胶能够粘接于所述负极极片或所述正极极片上。
进一步地，所述基膜按重量分数包括90-97重量份的碳酸乙烯酯和3-10重量份的聚偏氟乙烯。
进一步地，所述基膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将偏聚氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入碳酸乙烯酯，并升温，然后搅拌；
(3)将步骤(2)中得到的混合物先升温以去除N-甲基吡咯烷酮，随后冷却成型，得到所述基膜。
进一步地，在所述基膜的制备方法的步骤(1)中，所述搅拌的时间为1-2 小时。
进一步地，在所述基膜的制备方法的步骤(2)中，所述搅拌的时间为0.25-0.75 小时；所述升温为升温至40℃-50℃。
进一步地，在所述基膜的制备方法的步骤(3)中，所述升温为升温至90℃ -100℃。
进一步地，所述基膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将偏聚氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌1-2小时；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入碳酸乙烯酯，并升温至40℃-50℃，随后搅拌0.25-0.75小时；
(3)将步骤(2)中得到的混合物先升温至90℃-100℃，随后冷却至室温成型，得到所述基膜。
为实现上述目的，本发明还提供了一种上述所述的卷绕电芯的制备工艺，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，将所述正极极片、所述负极极片、所述第一隔膜和所述第二隔膜按照所述第一隔膜、所述负极极片、所述第二隔膜和所述正极极片依次层叠后卷绕形成所述卷绕电芯，并在卷绕过程中，在所述正极极片和所述负极极片发生弯曲的部位粘贴能够溶解于电解液的所述胶带。
为实现上述目的，本发明还提供一种锂离子电池，包括上述所述的卷绕电芯。
本发明的有益效果为：
本发明提出的卷绕电芯，通过在正极极片和负极片的发生弯曲的部位且朝向卷绕电芯中心的一侧设置能够溶解于电解液的胶带，能够在卷绕电芯置于电解液内后，胶带溶解于电解液内，从而使得负极极片和/或正极极片与对应的隔膜之间形成间隙，能够减小负极极片和正极极片在各自发生弯曲的部位的内应力，并且可以有效地防止正极极片和负极极片接触，提高锂离子电池的安全性能和循环性能。
附图说明
图1是本发明提供的卷绕电芯的俯视图；
图2是本发明图1中A处的局部放大图；
图3是本发明提供的卷绕电芯的制备工艺的卷绕设备的示意图。
图中：
1、卷绕电芯；11、第一隔膜；12、负极极片；13、第二隔膜；14、正极极片；15、胶带。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本实施例提供了一种锂离子电池，包括外壳、顶盖结构及卷绕电芯1，外壳一端具有开口，顶盖结构盖设于外壳的开口处，且将开口密封，外壳内充设有电解液，卷绕电芯1浸泡于电解液中。卷绕电芯1的正极耳通过正极软连接片连接于顶盖结构的正极极柱，卷绕电芯1的负极耳通过负极软连接片连接于顶盖结构的负极极柱。
如图1和图2所示，本实施例还提供了一种卷绕电芯，该卷绕电芯1包括正极极片14、负极极片12和隔膜，正极极片14和负极极片12采用卷绕结构排列，隔膜卷绕在正极极片14和负极极片12之间，负极极片12卷绕在正极极片14外，每一圈负极极片12在发生弯曲的部位并且朝向卷绕电芯1中心的一侧设置有能够溶解于电解液的胶带15，每一圈正极极片14在发生弯曲的部位并且朝向卷绕电芯1中心的一侧设置有能够溶解于电解液的胶带15，胶带15位于对应的负极极片12和隔膜或对应的正极极片14和隔膜之间。当然在其他实施例中，也可以只在负极极片12发生的弯曲的部位并且朝向卷绕电芯中心1的一侧设置有上述胶带15或者只在正极极片14发生的弯曲的部位并且朝向卷绕电芯1中心的一侧设置有上述胶带15。
具体地，本实施例提供的卷绕电芯1如图1所示，每一圈负极极片12和正极极片14均具有四个拐角，拐角也就是正极极片14和负极极片12发生弯曲的部位，因为在拐角处往往存在较大的内应力，导致锂离子电池在循环过程中在拐角处析锂，并且导致电芯变形，使得极片在拐角处存在断裂的风险。通过在正极极片14和负极极片12的拐角处设置能够溶解于电解液的胶带15，能够在卷绕电芯1置于电解液内后，胶带15溶解于电解液内，从而使得负极极片12 和正极极片14和对应的隔膜之间形成间隙，能够减小负极极片12和正极极片14在拐角处的内应力，并且可以有效地防止正极极片14和负极极片12接触，提高锂离子电池的安全性能和循环性能。
具体地，上述胶带15包括能够溶解于电解液的基膜和涂敷于基膜上的粘接胶，粘接胶能够粘接于负极极片12和正极极片14上，从而将基膜粘附在正极极 14片或负极极片12上，在本实施例中，粘接胶为丙烯酸胶水。为了减少粘接胶对卷绕电芯1的影响，粘接胶的量只要能够将基膜粘接在正极极片14或负极极片12上即可，此时对卷绕电芯1的影响很小，可忽略不计。
具体地，上述基膜按重量分数包括如下组分：
碳酸乙烯酯 90-97重量份
聚偏氟乙烯 3-10重量份
本发明通过碳酸乙烯酯和聚偏氟乙烯混合得到能够溶解于电解液的基膜，锂离子电池的电解液通常是由锂盐、高纯度的有机溶剂及必要的添加剂等原料在一定比例，按一定比例配制而成的，因此卷绕电芯1在置于电解液内后，基膜溶解从而在正极极片14和对应的隔膜及负极极片12和对应的隔膜之间形成间隙，由于基膜的厚度较薄，因此溶解到电解液中的碳酸乙烯酯和聚偏氟乙烯对电解液产生影响很小，可以忽略不计。
在本发明中，碳酸乙烯酯的重量份为90-97重量份，例如90重量份、91重量份、92重量份、93重量份、94重量份、95重量份、96重量份、97重量份等。
在本发明中，聚偏氟乙烯的重量份为3-10重量份，例如3重量份、4重量份、 5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份。
本发明还提供了一种上述基膜的制备工艺，制备工艺包括如下步骤：
(1)将片聚氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌；
(2)向步骤(1)中得到的混合物中加入碳酸乙烯酯，并升温，然后搅拌；
(3)将步骤(2)中得到的混合物先升温去除N-甲基吡咯烷酮，随后冷却成型，得到基膜。
本发明提供的如上所述的基膜的制备工艺简单易行，利用本发明提供的制备方法得到基膜应用到卷绕电芯1内，能够很好的发挥作用。
在本发明中，步骤(1)中搅拌的时间为1-2小时，例如1小时、1.5小时、 2小时等。
在本发明中，步骤(2)中升温为升温至40℃-50℃，例如40℃、42℃、45℃、 47℃、50℃等。步骤(2)中的搅拌时间为0.25-0.75小时，例如，0.25小时、0.5 小时、0.75小时等。
在本发明中，步骤(3)中升温为升温至90℃-100℃，例如90℃、92℃、95℃、 97℃、100℃等，以使N-甲基吡咯烷酮能够完全挥发。
作为一种优选地的技术方案，基膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将片聚氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌1-2小时；
(2)向步骤(1)中得到的混合物中加入碳酸乙烯酯，并升温至40℃-50℃，随后搅拌0.25-0.75小时；
(3)将步骤(2)中得到的混合物先升温至90℃-100℃，以去除N-甲基吡咯烷酮，随后冷却成型，得到基膜。
本发明还提供了一种上述卷绕电芯的制备工艺，上述隔膜包括第一隔膜11 和第二隔膜13，如图3所示，在制备该卷绕电芯时，将正极极片14、负极极片 12、第一隔膜11和第二隔膜13按照第一隔膜11、负极极片12、第二隔膜13和正极极片14依次层叠后卷绕形成卷绕电芯1，并在卷绕过程中，在正极极片14 和负极极片12发生弯曲的部位粘贴上述能够溶解于电解液的胶带15，在这里“对应的部位”是指正极极片14和负极极片12卷绕之后的拐角处。在卷绕完成之后，第一隔膜11位于叠层的最外层，负极极片12位于第一隔膜11和第二隔膜13之间，第二隔膜13位于正极极片14和负极极片12之间。
综上，本实施例提供的卷绕电芯1，通过在正极极片14和负极极片12的发生弯曲的部位且朝向卷绕电芯1中心的一侧设置能够溶解于电解液的胶带15，能够在卷绕电芯1置于电解液内后，胶带15溶解于电解液内，从而使得负极极片12和正极极片14和对应的隔膜之间形成间隙，能够减小负极极片12和正极极片14在拐角处的内应力，并且可以有效地防止正极极片14和负极极片12接触，提高锂离子电池的安全性能和循环性能。
本实施例提供的锂离子电池，具有上述卷绕电芯1，能够提高安全性能和循环性能。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种卷绕电芯，其特征在于，包括正极极片(14)、负极极片(12)和隔膜，所述正极极片(14)和所述负极极片(12)采用卷绕结构排列，所述隔膜卷绕在所述正极极片(14)和所述负极极片(12)之间，所述负极极片(12)卷绕在所述正极极片(14)外，每一圈所述负极极片(12)和/或所述正极极片(14)在发生弯曲的部位且在朝向卷绕电芯中心的一侧均设置有能够溶解于电解液的胶带(15)，所述胶带(15)位于对应的所述负极极片(12)和所述隔膜或对应的所述正极极片(14)和所述隔膜之间。
2.根据权利要求1所述的卷绕电芯，其特征在于，所述胶带(15)包括能够溶解于电解液的基膜和涂敷于所述基膜上的粘接胶，所述粘接胶能够粘接于所述负极极片(12)或所述正极极片(14)上。
3.根据权利要求2所述的卷绕电芯，其特征在于，所述基膜按重量分数包括90-97重量份的碳酸乙烯酯和3-10重量份的聚偏氟乙烯。
4.根据权利要求3所述的卷绕电芯，其特征在于，所述基膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将偏聚氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入碳酸乙烯酯，并升温，然后搅拌；
(3)将步骤(2)中得到的混合物先升温以去除N-甲基吡咯烷酮，随后冷却成型，得到所述基膜。
5.根据权利要求4所述的卷绕电芯，其特征在于，在所述基膜的制备方法的步骤(1)中，所述搅拌的时间为1-2小时。
6.根据权利要求4或5所述的卷绕电芯，其特征在于，在所述基膜的制备方法的步骤(2)中，所述搅拌的时间为0.25-0.75小时；所述升温为升温至40℃-50℃。
7.根据权利要求4或5所述的卷绕电芯，其特征在于，在所述基膜的制备方法的步骤(3)中，所述升温为升温至90℃-100℃。
8.根据权利要求4或5所述的卷绕电芯，其特征在于，所述基膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将偏聚氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌1-2小时；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入碳酸乙烯酯，并升温至40℃-50℃，随后搅拌0.25-0.75小时；
(3)将步骤(2)中得到的混合物先升温至90℃-100℃，随后冷却至室温成型，得到所述基膜。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的卷绕电芯的制备工艺，其特征在于，所述隔膜包括第一隔膜(11)和第二隔膜(13)，将所述正极极片(14)、所述负极极片(12)、所述第一隔膜(11)和所述第二隔膜(13)按照所述第一隔膜(11)、所述负极极片(12)、所述第二隔膜(13)和所述正极极片(14)依次层叠后卷绕形成所述卷绕电芯，并在卷绕过程中，在所述正极极片(14)和所述负极极片(12)发生弯曲的部位粘贴能够溶解于电解液的所述胶带(15)。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的卷绕电芯。
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Citations (3)
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| CN102349186A (zh) * | 2010-04-27 | 2012-02-08 | 松下电器产业株式会社 | 非水系二次电池及其中使用的电极组 |
| CN102420339A (zh) * | 2010-09-28 | 2012-04-18 | 株式会社日立制作所 | 具有应力缓和层的锂二次电池 |
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-
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Patent Citations (3)
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