CN110504494A - 一种锂电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池及其制备方法，属于锂离子电池技术领域，具体方案如下：一种锂电池，包括电芯和电池膜壳，所述电芯置于电池膜壳内，所述电芯的至少一个表面与电池膜壳之间设置有涂胶层。本发明所记载的锂电池取代传统双面胶纸，降低涂胶厚度，能够改善电芯利用空间，提升电池能量密度；采用传统涂布方式对极片空箔位置涂胶，电芯在卷绕或叠片后无需贴胶，能够规避贴胶打皱，换型麻烦等问题。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池及其制备方法。
背景技术
随着市场的发展，便携式电子产品对锂电池的安全性能要求越来越高。尤其是对跌落安全性能要求。目前，锂电池行业卷芯通常采用正面或背面贴双面胶纸，并通过压合使电芯和锂电池膜壳粘结在一起，起到改善锂电池跌落安全问题的作用。该方法存在以下问题：
①贴胶面积有限：在压合过程中不仅粘结面积小，而且当电芯表面不平整时，粘结容易失效，跌落过程中电芯和膜壳容易剥离，导致跌落失效风险。
②胶纸占用电芯空间较大：双面胶纸基材部分较厚，电池空间利用率被挤压，能量密度降低。
③贴胶打皱：在电芯贴胶过程中常常出现贴胶打皱现象，影响电池生产良率；
④换型麻烦：不同规格的电芯通常需要更换与之匹配的胶纸，换型过程中，不仅调试麻烦，而且还影响生产效率。
对电芯卷绕后进行涂胶，会存在以下问题：一、卷绕后无法进行高温烘烤，隔膜高温会收缩；二、若卷绕成卷芯后，卷芯的两个表面成弧形，胶水涂覆在弧形表面上会轻微流动，机械手抓取卷芯入壳时，机械手不能接触涂胶面，因此，机械手的抓取位置会受到限制。
发明内容
本发明的目的是为了增大电芯与膜壳的粘结面积，提升跌落安全性能，改善电芯利用空间，提升电池的能量密度，本发明的第一个目的是提供了一种锂电池。
本发明的第二个目的是提供一种锂电池的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种锂电池，包括电芯和电池膜壳，所述电芯置于电池膜壳内，所述电芯的至少一个表面与电池膜壳之间设置有涂胶层。
进一步的，所述涂胶层所用的涂胶为压敏胶或热熔胶。
进一步的，所述电芯为卷绕式电芯或叠片式电芯。
进一步的，若位于电芯最外层的极片为正极片，则所述正极片最外层的外表面设置为空箔区，所述涂胶层设置在所述空箔区上；若位于电芯最外层的极片为负极片，则所述负极片最外层的外表面设置为空箔区，所述涂胶层设置在所述空箔区上。
一种所述的锂电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将正极片或负极片的尾部的一个表面设置为空箔区，在空箔区上涂覆涂胶；
步骤二：将步骤一中涂覆有涂胶的正极片或负极片加热使涂胶的溶剂挥发形成涂胶层；
步骤三：若涂覆有涂胶的极片为正极片，则所述正极片涂覆有涂胶的表面在外，与隔膜和负极片一起制作成电芯；若涂覆有涂胶的极片为负极片，则所述负极片涂覆有涂胶的表面在外，与隔膜和正极片一起制作成电芯；
步骤四：将步骤三中所述的电芯放置在电池膜壳内，涂胶层与电池膜壳粘合，制成锂电池。
进一步的，步骤二中，加热的温度范围为60-100℃，时间≥1s。
进一步的，步骤二中，在涂胶层表面粘附不粘层，所述不粘层的表面不具有粘性，所述不粘层在外界加压或加热时与涂胶层融合在一起。
进一步的，所述不粘层为热塑性热熔胶。
进一步的，所述热塑性热熔胶的材料为橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、丁苯橡胶、SBS、SBC中的一种。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
①在锂电芯的制作过程中，对极片空箔收尾位置进行覆盖式涂胶，涂胶完成后再对涂胶粘性面涂一层不粘层，避免极片在转运，卷绕或叠片等过程中粘到设备或转运工具上，同时该不粘层在电芯卷绕或叠片完成后，能够通过温度或压力等外部因素作用熔融或软化裂解，使极片表面的涂胶层的粘性释放出来，从而达到粘结电池膜壳的作用，增大了粘结面积，提升锂电池的跌落安全性能；
②取代传统双面胶纸，降低涂胶厚度，能够改善电芯利用空间，提升电池能量密度；
③采用传统涂布方式对极片空箔位置涂胶，电芯在卷绕或叠片后无需贴胶，能够规避贴胶打皱，换型麻烦等问题。
附图说明
图1：电芯放入电池膜壳内的结构示意图；
图2：电芯卷绕后的结构示意图；
图3：涂胶后的极片结构俯视图；
图4：涂胶后的极片结构主视图；
图5：涂胶层与不粘层的结构示意图。
图中：1、电芯，2、电池膜壳，3、涂胶层，4、不粘层，5、极耳，11、空箔区；12、集流体，13、电极活性物质。
具体实施方式
下面结合附图1-5对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
以下具体实施方式中，极片位于电芯最内层的一端为头部，位于电芯最外层的一端为尾部。
具体实施方式一
一种锂电池，包括电芯1和电池膜壳2，所述电芯1置于电池膜壳2内，所述电芯1的一个表面与电池膜壳2之间设置有涂胶层3。
进一步的，所述涂胶层3所用的涂胶为压敏胶。
进一步的，所述电芯1为卷绕式电芯。
进一步的，位于电芯1最外层的极片为正极片，所述正极片最外层的外表面设置为空箔区11，所述涂胶层3设置在所述空箔区11上；
一种所述的锂电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将正极片的尾部的一个表面设置为空箔区11，所述空箔区11即组成为电芯1的外表面，在电芯1外表面的一个表面涂覆涂胶；
步骤二：将步骤一中涂覆有涂胶的正极片加热使涂胶的溶剂挥发形成涂胶层3；
步骤三：将所述正极片涂覆有涂胶的表面在外，与隔膜和负极片一起制作成电芯1；
步骤四：将步骤三中所述的电芯1放置在电池膜壳2内，涂胶层3与电池膜壳2粘合，制成锂电池。
进一步的，步骤二中加热的温度为60℃，时间为≥1s，使涂胶固化不具有流动性即可。
进一步的，步骤二中，在涂胶层表面粘附不粘层4，所述不粘层的表面4不具有粘性，所述不粘层4在外界给予60-100℃的温度时与涂胶层3融合在一起。
进一步的，所述不粘层4的材料是橡胶。
具体实施方式二
一种锂电池，包括电芯1和电池膜壳2，所述电芯1置于电池膜壳2内，所述电芯1的一个表面与电池膜壳2之间设置有涂胶层3。
进一步的，所述涂胶层3所用的涂胶为热熔胶。
进一步的，所述电芯1为叠片式电芯。
进一步的，位于电芯1最外层的极片为负极片，所述负极片最外层的外表面设置为空箔区11，所述涂胶层3设置在所述空箔区11上。
一种所述的锂电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将负极片的尾部的一个表面设置为空箔区11，所述空箔区11即组成为电芯1的外表面，在电芯1外表面的一个表面涂覆涂胶；
步骤二：将步骤一中涂覆有涂胶的负极片加热使涂胶的溶剂挥发形成涂胶层3；
步骤三：将所述负极片涂覆有涂胶的表面在外，与隔膜和正极片一起制作成电芯1；
步骤四：将步骤三中所述的电芯1放置在电池膜壳2内，涂胶层3与电池膜壳2粘合，制成锂电池。
进一步的，步骤二中加热的温度为100℃，时间≥1s，使涂胶固化不具有流动性即可。
进一步的，步骤二中，在涂胶层3的表面粘附不粘层4，所述不粘层4在外界施加≥0.1MPa的压力时与涂胶层3融合在一起。
进一步的，所述不粘层4的材料是聚乙烯。
具体实施方式三
一种锂电池，包括电芯1和电池膜壳2，所述电芯1置于电池膜壳2内，所述电芯1的两个表面与电池膜壳2之间均设置有涂胶层3。
进一步的，所述涂胶层3所用的涂胶为压敏胶。
进一步的，所述电芯1为叠片式电芯。
进一步的，位于电芯1最外层的极片为正极片，所述正极片最外层的外表面设置为空箔区11，所述涂胶层3设置在所述空箔区11上。
一种所述的锂电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将正极片的尾部的一个表面设置为空箔区11，所述空箔区11即组成为电芯1的外表面，在电芯1外表面的两个表面均涂覆有涂胶；
步骤二：将步骤一中涂覆有涂胶的正极片加热使涂胶的溶剂挥发形成涂胶层3；
步骤三：将所述正极片涂覆有涂胶的表面在外，与隔膜和负极片一起制作成电芯1；
步骤四：将步骤三中所述的电芯1放置在电池膜壳2内，涂胶层3与电池膜壳2粘合，制成锂电池。
进一步的，步骤二中加热的温度范围为80℃，时间≥1s，使涂胶固化不具有流动性即可。
进一步的，步骤二中，在涂胶层3的表面粘附不粘层4，所述不粘层4在外界给予60-100℃的温度时与涂胶层3融合在一起。
进一步的，所述不粘层4的材料是丁苯橡胶。
具体实施方式四
一种锂电池，包括电芯1和电池膜壳2，所述电芯1置于电池膜壳2内，所述电芯1的两个表面与电池膜壳2之间设置有涂胶层3。
进一步的，所述涂胶层3所用的涂胶为热熔胶。
进一步的，所述电芯1为卷绕式电芯。
进一步的，位于电芯1最外层的极片为正极片，所述正极片最外层的外表面设置为空箔区11，所述涂胶层3设置在所述空箔区11上。
一种所述的锂电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将正极片的尾部的一个表面设置为空箔区11，所述空箔区11即组成为电芯1的外表面，在电芯1外表面的一个表面均涂覆有涂胶；
步骤二：将步骤一中涂覆有涂胶的正极片加热使涂胶的溶剂挥发，形成涂胶层3；
步骤三：将所述正极片涂覆有涂胶的表面在外，与隔膜和负极片一起制作成电芯1；
步骤四：将步骤三中所述的电芯1放置在电池膜壳2内，涂胶层3与电池膜壳2粘合，制成锂电池。
进一步的，步骤二中加热的温度范围为90℃，时间≥1s，使涂胶固化不具有流动性即可。
进一步的，步骤二中，在涂胶层3的表面粘附不粘层4，所述不粘层4在外界施加≥0.1MPa的压力时与涂胶层3融合在一起。
进一步的，所述不粘层4的材料是SBC。
图3中，锂电池电芯1包括极片和极耳5，所述极片包括集流体12和涂覆在集流体12上的电极活性物质13，所述极耳5焊接在集流体12上，在极片制作过程中，在极片尾部的一个表面设置为空箔区11，在空箔区11上涂一层涂胶层3，涂胶层3为压敏胶或热熔胶，可以在常温或高温下起到粘合锂电池膜壳2的作用，涂胶层3的表面设置有不粘层4，如图5所示，所述不粘层4的表面不具有粘性，所述不粘层4为保护层，防止极片在转序或卷绕过程中粘在设备和转移工具上。
图1为锂电池电芯1卷绕完成后示意图，锂电池极片卷绕后，空箔区3位于电芯1的最外一层，从而将涂胶层3暴露在电芯1外侧。
如图2所示，锂电池电芯1放入电池膜壳2后，在外界加温(60-100℃)或者加压(≥0.1MPa)的情况下，涂胶层3上面的不粘层4被熔融或裂解，涂胶层3被释放，从而达到粘合锂电池膜壳2的作用。
本发明中，采用的涂胶为溶剂型胶水，涂胶完成后需要进行加热步骤，使胶水的溶剂完全挥发，避免溶剂进入电芯内部，影响电池性能；若是直接采用在电芯的表面涂覆固体胶，则涂覆固体胶的厚度难以控制。
Claims (9)
1.一种锂电池，其特征在于：包括电芯(1)和电池膜壳(2)，所述电芯(1)置于电池膜壳(2)内，所述电芯(1)的至少一个表面与电池膜壳(2)之间设置有涂胶层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池，其特征在于：所述涂胶层(3)所用的涂胶为压敏胶或热熔胶。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池，其特征在于：所述电芯(1)为卷绕式电芯或叠片式电芯。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种锂电池，其特征在于：若位于电芯(1)最外层的极片为正极片，则所述正极片最外层的外表面设置为空箔区(11)，所述涂胶层(3)设置在所述空箔区(11)上；若位于电芯(1)最外层的极片为负极片，则所述负极片最外层的外表面设置为空箔区(11)，所述涂胶层(3)设置在所述空箔区(11)上。
5.一种权利要求4所述的锂电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将正极片或负极片的尾部的一个表面设置为空箔区(11)，在空箔区(11)上涂覆涂胶；
步骤二：将步骤一中涂覆有涂胶的正极片或负极片加热使涂胶的溶剂挥发形成涂胶层(3)；
步骤三：若涂覆有涂胶的极片为正极片，则所述正极片涂覆有涂胶的表面在外，与隔膜和负极片一起制作成电芯(1)；若涂覆有涂胶的极片为负极片，则所述负极片涂覆有涂胶的表面在外，与隔膜和正极片一起制作成电芯(1)；
步骤四：将步骤三中所述的电芯(1)放置在电池膜壳(2)内，涂胶层(3)与电池膜壳(2)粘合，制成锂电池。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于：步骤二中加热的温度范围为60-100℃，时间≥1s。
7.根据权利要求5所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于：步骤二中，在涂胶层(3)表面粘附不粘层(4)，所述不粘层的表面(4)不具有粘性，所述不粘层(4)在外界加压或加热时与涂胶层(3)融合在一起。
8.根据权利要求7所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于：所述不粘层(4)为热塑性热熔胶。
9.根据权利要求8所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于：所述热塑性热熔胶的材料为橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、丁苯橡胶、SBS、SBC中的一种。
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