CN110556500A - 锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池，该组件包括极片和极柱，所述极片上伸出有极耳；所述极耳与所述极柱之间具有焊接形成的焊接连接部；所述焊接连接部具有凸起的焊接缺陷；所述焊接连接部的表面上覆盖有聚合物保护层，所述聚合物保护层的厚度大于或等于所述凸起的焊接缺陷的厚度，所述凸起的焊接缺陷嵌入在所述聚合物保护层中。本公开的组件通过在焊接连接部表面设置聚合物保护层，能够使凸起的焊接缺陷嵌入并包埋在聚合物保护层中，有效解决凸起的缺陷刺穿隔膜引起电池安全性能降低的问题，提高了组件和电池的耐用性和稳定性。

Description

锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池
技术领域
本公开涉及锂离子二次电池领域，具体地，涉及一种锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池。
背景技术
锂离子二次电池在制作过程中电极芯集流体箔材需要与提供电池外部连接的接头焊接起来，这个过程在动力电池中更加复杂，会存在多个焊接工序，例如集流体箔材极耳的预焊、箔材极耳与软连接片焊接到一起，软连接片与电池盖板的焊接等等。目前这些工序多采用超声焊接或激光焊接等方式，在焊接过程中会产生一些焊渣、毛刺等对电池安全性造成隐患的缺陷。目前电池中为提升安全性一般是采取除尘后在这些高风险区域贴绝缘胶布或耐高温绝缘胶布的方式。
这类产品存在以下缺点：一是胶布耐电解液浸泡性能较差，因为焊缝的存在导致金属表面凹凸不平，胶布与金属表面无法紧密贴合，电解液容易浸入胶带内部，破坏胶带与金属表面的粘结，导致胶带脱落，当焊接的接头这类高风险区暴露出来之后上述的焊渣、毛刺等结构会危害电池的安全性能。二是面某些较大或较尖锐的焊渣或毛刺结构会刺破胶布，从而导致贴胶布的保护措施失效。
发明内容
本公开的目的是提供一种锂离子二次电池组件，该组件能够防止焊渣、毛刺等缺陷暴露，危害电池安全。
为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种锂离子二次电池组件，该组件包括极片和极柱，所述极片上伸出有极耳；所述极耳与所述极柱之间具有焊接形成的焊接连接部；所述焊接连接部具有凸起的焊接缺陷；所述焊接连接部的表面上覆盖有聚合物保护层，所述聚合物保护层的厚度大于或等于所述凸起的焊接缺陷的厚度，所述凸起的焊接缺陷嵌入在所述聚合物保护层中。
可选地，所述凸起的焊接缺陷与所述聚合物保护层完全接触。
可选地，所述聚合物保护层为通过在焊接连接部表面点胶或涂胶形成的聚合物保护层。
可选地，所述焊接连接部包括第一焊接连接部；所述极柱与所述极耳焊接形成的第一焊接连接部，或所述极柱伸出的引出片与所述极耳焊接形成的第一焊接连接部；所述第一焊接连接部包括第一焊接连接部的极耳侧；所述聚合物保护层覆盖在所述第一焊接连接部的极耳侧的表面上。
可选地，该组件还包括连接片，所述焊接连接部包括第二焊接连接部和第三焊接连接部；所述连接片的一端与所述极耳焊接形成所述第二焊接连接部；所述连接片的另一端与所述极柱焊接形成所述第三焊接连接部，或所述连接片的另一端与所述极柱伸出的引出片焊接形成第三焊接连接部；所述第三焊接连接部包括第三焊接连接部的连接片侧；所述聚合物保护层至少覆盖在所述第二焊接连接部的双侧表面上和所述第三焊接连接部的连接片侧的表面上。
可选地，所述凸起的焊接缺陷的厚度与所述聚合物保护层的厚度的比例为(0.1～0.9)：1。
可选地，所述焊接连接部还具有焊缝，所述聚合物保护层具有向所述焊缝中延伸的填充突出部。
可选地，该组件还包括绝缘层，所述绝缘层覆盖所述聚合物保护层。
可选地，所述绝缘层为聚丙烯绝缘层、聚乙烯绝缘层和聚氯乙烯绝缘层中的至少一种。
可选地，所述聚合物保护层中的聚合物的成型收缩率为1～4％。
可选地，所述聚合物保护层为热熔胶聚合物保护层、光固化胶聚合物保护层和压敏胶聚合物保护层中的至少一种。
可选地，所述热熔胶为选自无规聚丙烯热熔胶、乙烯和\或丙烯与含氧烯烃的共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯与丁二烯共聚物、异戊二烯与丁二烯共聚物、环氧改性的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物和二聚酸型聚酰胺热熔胶中的至少一种；所述光固化胶为紫外光固化胶，所述紫外光固化胶为选自丙烯酸酯类紫外光固化胶、脂环族环氧树脂类紫外光固化胶、脂肪族环氧树脂类紫外光固化胶、芳香族环氧树脂类紫外光固化胶、双酚A环氧改性丙烯酸酯类紫外光固化胶和酚醛环氧改性丙烯酸酯类紫外光固化胶中的至少一种；所述压敏胶为选自交联型丙烯酸酯类压敏胶、有机硅类压敏胶、聚氨酯类压敏胶和橡胶类压敏胶中的至少一种。
本公开第二方面提供一种制备锂离子二次电池组件的方法，该组件包括极片和极柱，所述极片上伸出有极耳，所述极柱上伸出有引出片，该方法包括如下步骤：S1，将所述极耳焊接在所述极柱上并形成焊接连接部，所述焊接连接部具有凸起的焊接缺陷S2，在所述焊接连接部的表面施用聚合物以成型形成聚合物保护层并使所述凸起的焊接缺陷嵌入在所述聚合物保护层中，所述聚合物的施用量为使得所述聚合物保护层的厚度大于或等于所述凸起的焊接缺陷的厚度。
可选地，形成所述聚合物保护层的方法为点胶或涂胶。
可选地，所述焊接连接部包括第一焊接连接部；该方法包括：将所述极耳焊接在所述极柱上形成所述第一焊接连接部，或将所述极耳焊接在所述极柱伸出的引出片上形成所述第一焊接连接部；所述第一焊接连接部包括第一焊接连接部的极耳侧，在所述第一焊接连接部的极耳侧表面上施用聚合物以成型形成所述聚合物保护层。
可选地，该组件还包括连接片，所述焊接连接部包括第二焊接连接部和第三焊接连接部；该方法包括：将所述连接片的一端焊接在所述极耳上形成所述第二焊接连接部；将所述连接片的另一端焊接在所述极柱上形成所述第三焊接连接部，或将所述连接片的另一端焊接在所述极柱伸出的引出片上形成所述第三焊接连接部；所述第三焊接连接部包括第三焊接连接部的连接片侧；在所述第二焊接连接部的双侧表面上和所述第三焊接连接部的连接片侧表面上施用聚合物以分别成型形成所述聚合物保护层。
可选地，步骤S2的操作包括如下方式中的至少一种：方式a：在所述焊接连接部的表面涂布待固化的热熔胶，并固化形成所述聚合物保护层；方式b：在所述焊接连接部的表面涂布待固化的光固化胶，并在光照条件下固化形成所述聚合物保护层；及方式c：使压敏胶在施加压力的状态下覆盖所述焊接连接部的表面，然后去除所述压力，形成所述聚合物保护层。
可选地，所述熔融状态的热熔胶的温度为100～180℃，粘度为1000～10000CP，所述固化的温度为20～25℃，固化时间为0～30s；所述光固化胶的粘度为1000～5000CP，所述光照的时间为5～20s；所述压力为0.2～0.8MPa。
可选地，该方法还包括：在所述聚合物保护层上覆盖绝缘材料并形成绝缘层。
本公开第三方面提供采用本公开第二方面所述的方法制备的锂离子二次电池组件。
本公开第四方面提供一种锂离子二次电池，该电池包括盖板以及本公开第一方面或本公开第三方面所述的锂离子二次电池组件。
通过上述技术方案，本公开的锂离子二次电池组件通过在极耳与引出片的焊接连接部表面设置聚合物保护层，能够包埋焊接连接部中具有凸起的焊接缺陷并使其嵌入聚合物保护层中，从而固定了上述焊接缺陷并使焊接连接部表面平整无突出物，有效解决了焊接缺陷突出刺破隔膜引起电池安全性能降低的问题；同时聚合物保护层具有耐电解液浸泡、耐电化学氧化-还原的特性，提高了组件和电池的耐用性和稳定性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开的锂离子二次电池的一种具体实施方式的焊接连接部截面示意图。
图2是本公开的锂离子二次电池的一种具体实施方式的结构示意图。
图3是本公开的锂离子二次电池的一种具体实施方式的侧视图(即图2的左视图)。
图4是本公开的锂离子二次电池的另一种具体实施方式的结构示意图。
图5是本公开的锂离子二次电池的另一种具体实施方式的侧视图(即图4的左视图)。
图6是本公开的锂离子二次电池组件的一种具体实施方式的电解液浸泡前的截面照片。
图7是本公开的锂离子二次电池组件的一种具体实施方式的电解液浸泡后的截面照片。
图8是本公开的锂离子二次电池组件的另一种具体实施方式的电解液浸泡前的截面照片。
图9是本公开的锂离子二次电池组件的另一种具体实施方式的电解液浸泡后的截面照片。
附图标记说明
1 聚合物保护层 2 凸起的焊接缺陷
3 极柱 4 引出片
5 连接片 6 极耳
7 极片 8 电池盖板
9 绝缘层 10 焊接连接部
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下。“内、外”是针对装置本身的轮廓而言的。
如图1-图5所示，本公开第一方面提供一种锂离子二次电池组件，该组件包括极片7和极柱3，极片7上伸出有极耳6；极耳6与极柱3之间具有焊接形成的焊接连接部10；焊接连接部10具有凸起的焊接缺陷2；焊接连接部10的表面上覆盖有聚合物保护层1，聚合物保护层1的厚度大于或等于凸起的焊接缺陷2的厚度，凸起的焊接缺陷2嵌入在聚合物保护层1中。
本公开的锂离子二次电池组件通过在极耳与引出片的焊接连接部表面设置聚合物保护层，能够包埋焊接连接部中具有凸起的焊接缺陷并使其嵌入聚合物保护层中，从而固定了上述焊接缺陷并使焊接连接部表面平整无突出物，有效解决了焊接缺陷突出刺破隔膜引起电池安全性能降低的问题；同时聚合物保护层具有耐电解液浸泡、耐电化学氧化-还原的特性，提高了组件和电池的耐用性和稳定性。
根据本公开，聚合物保护层可以部分或全部覆盖焊接连接部，优选覆盖焊接连接部的整个表面，以提高焊接部分的稳定性。
如图4-图5所示，在本公开的一种具体实施方式中，焊接连接部可以包括第一焊接连接部，第一焊接连接部可以为极柱3与极耳6焊接形成的第一焊接连接部，或者为极柱伸出的引出片4与极耳6焊接形成的第一焊接连接部；第一焊接连接部可以包括第一焊接连接部的极耳侧，聚合物保护层1可以覆盖在第一焊接连接部的极耳侧的表面上。其中，第一焊接连接部的极耳侧的表面是指第一焊接连接部的两个主表面中，相对靠近极耳一侧的主表面。
如图2-图3所示，在本公开的另一种具体实施方式中，该组件还可以包括连接片5，焊接连接部可以包括第二焊接连接部和第三焊接连接部；在这种情况中，连接片5的一端可以与极耳6焊接形成第二焊接连接部；连接片5的另一端可以与极柱3焊接形成第三焊接连接部，或连接片5的另一端可以与极柱伸出的引出片4焊接形成第三焊接连接部；第三焊接连接部可以包括第三焊接连接部的连接片侧，聚合物保护层可以至少覆盖在第二焊接连接部的双侧表面上和第三焊接连接部的连接片侧的表面上。其中，第三焊接连接部的连接片侧的表面是指第三焊接连接部的两个主表面中，相对靠近连接片一侧的主表面。
根据本公开，为了完全包埋住凸起的焊接缺陷，凸起的焊接缺陷的厚度与聚合物保护层的厚度的比例可以为(0.1～0.9)：1，优选为(0.3～0.6)：1。其中，聚合物保护层的厚度是指聚合物保护层的表面相对于聚合物保护层与焊接连接部的接触面的最大厚度，凸起的焊接缺陷的厚度是指凸起的焊接缺陷在聚合物保护层厚度方向上的最大高度，在优选的厚度范围内，能够进一步保证组件使用过程中焊接连接部的所有凸起的焊接缺陷不刺破该聚合物保护层，对极片组件起到有效的保护作用，降低焊渣、毛刺刺穿隔膜导致电池短路的风险，提升电池的安全性，又能够快速成型保护层、避免保护层过厚影响极片组件的组装和性能。
根据本公开，凸起的焊接缺陷的含义为本领域技术人员所熟知的，例如凸起的焊接缺陷可以包括凸出于极耳和引出片的焊接前的表面的毛刺和/或焊渣。优选地，毛刺和焊渣的最大高度可以为50-800μm，进一步优选为50～500μm。
根据本公开，焊接连接部还可以具有焊缝，聚合物保护层可以具有向焊缝中延伸的填充突出部，以进一步使聚合物保护层充分贴合焊接连接部，提高保护层与焊接连接部表面的结合力。其中焊缝的含义为本领域技术人员所熟知的，即焊接后形成的低于焊接连接部原始表面的凹陷和、沟槽和缝隙中的至少一种。优选地，所述焊缝的深度可以为0～500微米，更优选为30-300μm，进一步优选为30～150μm。
进一步地，为了充分保护焊接连接部，防止缺陷暴露，在本公开的一种具体实施方式中，聚合物保护层还可以覆盖至少部分极耳和/或至少部分引出片；或者，聚合物保护层还可以覆盖至少部分极耳、至少部分引出片和至少部分连接片中的至少一者。
根据本公开，为了使聚合物保护层充分包裹和贴合凸起的焊接缺陷以使该凸起的焊接缺陷完全嵌入聚合物保护层中，在本公开的一种具体实施方式中，聚合物保护层可以为通过在焊接连接部表面点胶或涂胶形成的聚合物保护层。在这一实施方式中，点胶法及涂胶法能够保证聚合物材料在具有一定流动性时充分接触并贴合焊接连接部的表面及凸起的焊接缺陷的表面，并在保持贴合的状态下成型形成聚合物保护层，由此得到的聚合物保护层能够充分接触焊接连接部表面、达到最大程度的接触并贴合凸起的焊接缺陷的表面，从而提高聚合物保护层对焊接连接部的保护效果。
为了进一步提高保护层与凸起的焊接缺陷的粘结力、防止凸起的焊接缺陷在使用中产生位移，提高组件的耐用性，在本公开的一种具体实施方式中，凸起的焊接缺陷可以与聚合物保护层完全接触，其中完全接触是指焊接连接部的凸起的焊接缺陷嵌入聚合物保护层且在金相显微镜下观察，在误差范围内，凸起的焊接缺陷的所有表面完全与聚合物贴合，焊接缺陷的表面与聚合物之间无缝隙；其中需要说明的是，在某些不可避免的工艺条件限制的情况下，凸起的焊接缺陷的表面也可能与聚合物保护层之间具有一定空隙，例如微气泡，在此类空隙面积占凸起的焊接缺陷的表面与聚合物保护层接触面面积的10％以内的情况下，依然属于本申请的保护范围。
根据本公开，为了进一步提高保护层与焊接连接部表面的粘结力，优选地，聚合物保护层的聚合物的成型收缩率可以为1～4％，更优选为1～3％，以避免成型后的聚合物过分收缩，造成聚合物保护层与焊接连接部表面产生过大间隙。成型收缩率的含义为本领域技术人员所熟知的，即材料在成型前(例如热熔胶在升温状态下、光固化胶在未经光照时)的尺寸与成型后(例如热熔胶在固化温度下固化后、光固化胶在光照固化后)形成制件的尺寸之差的百分比。成型收缩率的测试方法可以参考标准GB/T15585-1995热塑性塑料注射成型收缩率的测定来进行。
根据本公开，聚合物保护层的聚合物可以为本领域常规的，优选能够耐电解液浸泡、耐电化学氧化-还原的聚合物材料。进一步地，为了提高聚合物保护层对焊接连接部表面的粘结力，聚合物保护层的聚合物可以优选为在一定状态下能够具有流动性、并能在条件去除后固化的聚合物材料，以便于使聚合物保护层充分填充或嵌合焊接缺陷，与焊接连接部表面充分接触从而提高粘结力，例如，在本公开优选的实施方式中，聚合物保护层可以为热熔胶聚合物保护层、光固化胶聚合物保护层和压敏胶聚合物保护层中的至少一种，可选为施用便捷的压敏胶聚合物保护层。其中在本公开的组件还包括连接片的实施方式中，连接片两端分别设有聚合物保护层，两个聚合物保护层的聚合物可以相同或不同，优选相同。
根据本公开，热熔胶的含义为本领域技术人员所熟知的，即在一定温度范围内其流动性等物理状态随温度变化和改变的材料，热熔胶的种类可以为本领域常规的，优选为选自无规共聚的聚丙烯热熔胶、乙烯和/或丙烯与含氧烯烃的共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯与丁二烯共聚物、异戊二烯与丁二烯共聚物、环氧改性的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物和二聚酸型聚酰胺热熔胶中的至少一种。上述优选种类的热熔胶熔融温度和粘度适宜，熔融温度不会对极片性能产生影响；固化性能好且耐电解液浸泡，能够在适宜的流动性条件下充分接触贴合焊接连接部表面，形成的保护层与焊接连接部表面粘结性好且便于涂覆操作。热熔胶的涂覆方式可以为本领域常规的，例如点胶或涂胶。
根据本公开，光固化胶的含义为本领域技术人员所熟知的，即在光照条件下可固化的材料，光固化胶可以采用本领域常规的种类，例如紫外光固化胶和/或可见光固化胶，在本公开的一种具体实施方式中，优选光固化胶为紫外光固化胶，以提高固化速度。紫外光固化胶可以选自本领域的常规种类，本公开优选的紫外光固化胶可以为选自丙烯酸酯类紫外光固化胶、脂环族环氧树脂类紫外光固化胶、脂肪族环氧树脂类紫外光固化胶、芳香族环氧树脂类紫外光固化胶、双酚A环氧改性丙烯酸酯类紫外光固化胶和酚醛环氧改性丙烯酸酯类紫外光固化胶中的至少一种。上述优选种类的紫外光固化胶固化速度快、耐电解液性能好且在熔融状态下具有适宜的粘度和流动性，有利于贴合焊接连接部表面，提高保护层粘结力。
根据本公开，压敏胶的含义和种类可以为本领域技术人员所熟知的，即对压力有敏感性的胶粘剂，通常压敏胶在受压力状态下具有一定流动性，例如可以选自橡胶类压敏胶和树脂类压敏胶，优选地，压敏胶可以为选自交联型丙烯酸酯类压敏胶、有机硅类压敏胶、聚氨酯类压敏胶和橡胶类压敏胶中的至少一种。上述优选种类的压敏胶粘结力强、使用方便，并且具有良好的耐电解液和耐电化学性能，此外，压敏胶使用过程中由于压力的存在，可对较大或较高的焊渣产生一定的压力，降低其高度，有效避免极端较大焊渣的出现，确保保护层表面平整；同时，压敏胶压实、撤销压力后，保护层立即生效，工艺过程中不需要加热装置或光源，更有利于提高生产效率。
为了进一步提升组件的安全性能，在本公开的一种具体实施方式中，该组件还可以包括绝缘层，绝缘层可以覆盖聚合物保护层并可选地还覆盖极耳、引出片和连接片中的至少一种。绝缘层可以含有本领域常规的绝缘材料，优选地，绝缘层可以为聚丙烯绝缘层、聚乙烯绝缘层和聚氯乙烯绝缘层中的至少一种，绝缘层的厚度可以为30～300μm，优选为30～100μm。将绝缘层施加到聚合物保护层的方法也可以为本领域常规的，例如通过粘接或套设的方法。在本公开的组件还包括连接片的实施方式中，连接片两端的两个焊接连接部优选分别设有绝缘层，以进一步，加强对高风险区域的保护，更好地防止凸起的焊接缺陷带来的劣质问题，提升电池的安全性能。
本公开第二方面提供一种制备锂离子二次电池组件的方法，该组件包括极片和极柱，极片上伸出有极耳，极柱上伸出有引出片，该方法包括如下步骤：
S1，将极耳焊接在极柱上并形成焊接连接部，焊接连接部具有凸起的焊接缺陷；
S2，在焊接连接部的表面施用聚合物以成型形成聚合物保护层并使凸起的焊接缺陷嵌入在聚合物保护层中，聚合物的施用量为使得聚合物保护层的厚度大于或等于凸起的焊接缺陷的厚度。
本公开的方法通过在极耳与引出片的焊接连接部表面设置聚合物保护层，能够包埋焊接部中具有凸起的焊接缺陷并使其嵌入聚合物保护层中，从而固定上述焊接缺陷的位置不使其产生位移，并使焊接部表面平整无突出物，有效解决了焊接缺陷突出刺破隔膜引起电池安全性能降低的问题；同时聚合物保护层具有耐电解液浸泡、耐电化学氧化-还原的特性，提高了组件和电池的耐用性和稳定性。
根据本公开，该方法可以包括使聚合物保护层部分或全部覆盖焊接连接部，优选使聚合物保护层覆盖焊接连接部的整个表面，以提高焊接部分的稳定性。
根据本公开，为了使聚合物保护层充分包裹和贴合凸起的焊接缺陷以使该凸起的焊接缺陷完全嵌入聚合物保护层中，在本公开的一种具体实施方式中，形成聚合物保护层的方法可以为通过在焊接连接部表面点胶或涂胶。在这一实施方式中，点胶法和涂胶法能够保证聚合物材料在具有一定流动性时充分接触并贴合焊接连接部的表面及凸起的焊接缺陷的表面，并在保持贴合的状态下成型形成聚合物保护层，由此得到的聚合物保护层能够充分接触焊接连接部表面、达到最大程度的接触并贴合凸起的焊接缺陷的表面，从而提高聚合物保护层对焊接连接部的保护效果。
在本公开的一种具体实施方式中，焊接连接部可以包括第一焊接连接部，该方法可以包括：将极耳焊接在极柱上形成第一焊接连接部，或将极耳焊接在极柱伸出的引出片上形成第一焊接连接部；第一焊接连接部可以包括第一焊接连接部的极耳侧，在第一焊接连接部的极耳侧表面上施用聚合物以成型形成聚合物保护层。
在另一种具体实施方式中，该组件还可以包括连接片，可以通过连接片将极柱与极耳焊接在一起，焊接连接部可以包括第二焊接连接部和第三焊接连接部，在这种情况下，该方法可以包括：将连接片的一端焊接在极耳上形成第二焊接连接部；将连接片的另一端焊接在极柱上形成第三焊接连接部，或将连接片的另一端焊接在极柱伸出的引出片上形成第三焊接连接部；第三焊接连接部包括第三焊接连接部的连接片侧；在第二焊接连接部的双侧表面上和第三焊接连接部的连接片侧表面上施用聚合物以分别成型形成聚合物保护层。
根据本公开，为了完全包埋住凸起的焊接缺陷，凸起的焊接缺陷的厚度与聚合物保护层的厚度的比例可以为(0.1～0.9)：1，优选为(0.3～0.6)：1。其中，聚合物保护层的厚度是指聚合物保护层的表面相对于焊接连接部的原始表面的最大厚度，在优选的厚度范围内，能够进一步保证组件使用过程中焊接连接部的所有凸起的焊接缺陷不刺破该聚合物保护层，对极片组件起到有效的保护作用，降低焊渣、毛刺刺穿隔膜导致电池短路的风险，提升电池的安全性，又能够快速成型保护层、避免保护层过厚影响极片组件的组装和性能。
根据本公开，凸起的焊接缺陷的含义为本领域技术人员所熟知的，例如凸起的焊接缺陷可以包括凸出于极耳和引出片的原始表面的毛刺和/或焊渣，其中极耳和引出片的原始表面是指二者未经焊接之前的表面。
根据本公开，焊接连接部还可以具有焊缝，并且，可以使所施用的聚合物进入至焊缝中以形成填充突出部，以进一步使聚合物保护层充分贴合焊接连接部，提高保护层与焊接连接部表面的结合力。其中焊缝的含义为本领域技术人员所熟知的，即焊接后形成的低于焊接连接部的原始表面的凹陷和、沟槽和缝隙中的至少一种。
进一步地，可以对焊接连接部的表面进行处理后再施用聚合物，以提高聚合物保护层的结合力，进行表面处理的方法可以包括本领域常规的，例如表面处理可包括表面刻蚀处理。其中，表面刻蚀处理可优选电化学刻蚀、酸碱刻蚀或氧化剂刻蚀中的一种或几种，提高金属与有机聚合物的结合力。本发明在表面处理前还可以包括对焊接连接部表面进行预处理，预处理为本领域技术人员公知的各种处理，一般包括对表面进行打磨、清洁等。
根据本公开，为了进一步提高聚合物保护层与焊接连接部表面的粘结力，优选地，聚合物保护层的聚合物的成型收缩率可以为1～4％，更优选为1～3％，以避免成型后的聚合物材料过分收缩，造成聚合物保护层与焊接连接部表面产生过大间隙。成型收缩率的含义和测试方法如上文。
根据本公开，聚合物保护层的聚合物可以为本领域常规的，优选能够耐电解液浸泡、耐电化学氧化-还原的聚合物材料。进一步地，为了提高聚合物保护层对焊接连接部的粘结力，聚合物保护层的聚合物可以优选为在一定状态下能够具有流动性、并能在条件去除后固化的材料，以便于使保护层充分填充或嵌合焊接缺陷，与焊接连接部表面充分接触从而提高粘结力，例如，在本公开优选的实施方式中，聚合物保护层可以为热熔胶聚合物保护层、光固化胶聚合物保护层和压敏胶聚合物保护层中的至少一种，进一步优选为施用便捷的压敏胶聚合物保护层。其中在本公开的组件还包括连接片的实施方式中，连接片两端分别设有聚合物保护层，两个聚合物保护层的可以相同或不同，优选相同。
根据本公开，热熔胶的含义为本领域技术人员所熟知的，即在一定温度范围内其流动性等物理状态随温度变化和改变的材料，热熔胶的涂覆方式可以为本领域常规的，例如注塑、热压、喷涂或涂布。光固化胶的含义为本领域技术人员所熟知的，即在光照条件下可固化的材料，光固化胶的涂覆方式可以为本领域常规的，例如注塑、热压、喷涂或涂布。压敏胶的含义和种类可以为本领域技术人员所熟知的，即对压力有敏感性的胶粘剂，通常压敏胶在受压力状态下具有一定流动性。
为了保证粘接效果和便于操作，步骤S2的操作可以包括如下方式中的至少一种：
方式a：在焊接连接部的表面涂布待固化的热熔胶，并固化形成聚合物保护层；
方式b：在焊接连接部的表面涂布待固化的光固化胶，并在光照条件下固化形成聚合物保护层；及
方式c：使压敏胶在施加压力的状态下覆盖焊接连接部的表面，然后去除压力，形成聚合物保护层。
其中，在方式a中，涂布熔融状态的热熔胶的条件可以在较大范围内变化，优选地，熔融状态的热熔胶的温度可以为100～180℃，优选为110-150℃，粘度可以为1000～10000CP，优选为1500～5000CP，固化的温度可以为20～25℃，固化时间可以为0～30s，优选为15～25s。
根据本公开，热熔胶的种类可以为本领域常规的，进一步地，为了满足上述熔融涂布的条件，热熔胶可以优选为选自无规聚丙烯热熔胶、乙烯和\或丙烯与含氧烯烃的共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯与丁二烯共聚物、异戊二烯与丁二烯共聚物、环氧改性的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物和二聚酸型聚酰胺热熔胶中的至少一种。上述优选种类的热熔胶熔融温度和粘度适宜，熔融温度不会对极片性能产生影响；固化性能好且耐电解液浸泡，能够在适宜的流动性条件下充分接触贴合焊接连接部表面，形成的保护层与焊接连接部表面粘结性好且便于涂覆操作。
其中，在方式b中，光照的波长和强度可以根据光固化胶的种类进行选择，此为本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述。
进一步地，为了保证光固化胶在固化前具有适宜的流动性以使其能够充分贴合、浸润或填充上述的焊接缺陷，优选地，光固化胶的粘度可以为1000～5000CP，优选为1000-3000CP；进一步地，为了保证生产效率，光照的时间可以为5～20s，优选为10-15s。
根据本公开，光固化胶可以采用本领域常规的种类，例如紫外光固化胶和/或可见光固化胶，在本公开的一种具体实施方式中，优选光固化胶为紫外光固化胶，以提高固化速度。紫外光固化胶可以选自本领域的常规种类，本公开优选的紫外光固化胶可以为选自丙烯酸酯类紫外光固化胶、脂环族环氧树脂类紫外光固化胶、脂肪族环氧树脂类紫外光固化胶、芳香族环氧树脂类紫外光固化胶、双酚A环氧改性丙烯酸酯类紫外光固化胶和酚醛环氧改性丙烯酸酯类紫外光固化胶中的至少一种。上述优选种类的紫外光固化胶固化速度快、耐电解液性能好且在熔融状态下具有适宜的粘度和流动性，有利于贴合焊接连接部表面，提高保护层粘结力。
其中，在方式c中，为了保证粘结效果，其中施加的压力可以为0.2～0.8MPa，优选为0.4～0.6MPa。该方法中压敏胶使用过程中由于存在压力，可对较大或较高的焊渣产生一定的压力，降低其高度，有效避免极端较大焊渣的出现；同时，压敏胶压实并去除压力后，聚合物保护层立即生效，工艺过程中不需要加热装置或光源，更有利于提高生产效率。
根据本公开，压敏胶可以选自橡胶类压敏胶和树脂类压敏胶，优选地，压敏胶可以为选自交联型丙烯酸酯类压敏胶、有机硅类压敏胶、聚氨酯类压敏胶和橡胶类压敏胶中的至少一种。上述优选种类的压敏胶粘性强、使用方便，并且具有良好的耐电解液和耐电化学性能。
进一步地，为了提高压敏胶的粘性和对被粘材料良好的湿润性，从而提高保护层与焊接连接部表面的粘结力，在本公开的一种实施方式中，压敏胶可以为橡胶类压敏胶，其中橡胶类压敏胶优选为改性丁腈橡胶；进一步地，改性丁腈橡胶中丙烯腈结构单元的重量含量可以为25％～50％，分子量可以为10～30万(重均分子量)，以提高压敏胶的强度和粘结力。
为了进一步提升电极组件的安全性能，在本公开的一种具体实施方式中，该方法可以包括：在聚合物保护层上覆盖绝缘材料并形成绝缘层。绝缘材料可以为本领域常规的，优选为绝缘聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯中的至少一种；将绝缘层施加到聚合物保护层的方法也可以为本领域常规的，例如通过粘接或套设的方法。在本公开的组件还包括连接片的实施方式中，该方法可以包括在连接片两端的两个焊接连接部优选分别设置绝缘层，以增加对高风险区域的保护，进一步提升电池的安全性能。
本公开第三方面提供采用本公开第二方面的方法制备的锂离子二次电池组件。
本公开第四方面提供一种锂离子二次电池，该电池包括本公开第一方面或本公开第三方面的锂离子二次电池组件以及盖板。
本公开的锂离子二次电池的对焊接连接部位存在的焊渣、毛刺等结构的高风险区域进行了有效保护，可以降低焊渣、毛刺刺穿隔膜导致电池短路的风险，提升了电池的安全性。
根据本公开，锂离子二次电池的组件中的极柱可以设置在盖板上，以用于与外电路连接，引出片可以连接极柱并延伸至盖板内侧，以便与极耳或与极耳连接的连接片焊接。
根据本公开，锂离子二次电池中可以包括正极组件和负极组件，优选地正极组件和负极组件分别为本公开的组件，以进一步提高电池的安全性和稳定性。
下面通过实施例进一步描述本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。在本公开的下述实施例和对比例中，剪切强度采用GB/T 7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度测定方法进行测试，聚合物保护层的截面形态采用金相显微镜测试，聚合物保护层的厚度也采用金相显微镜测量。
实施例1
本实施例用于说明本公开的锂离子二次电池组件及其制备方法。
如图2和图3所示，组件包括电连接的极片7、极柱3和连接片5，极片7上伸出有极耳6，极柱3上伸出有引出片4，连接片5的两端分别与极耳6和引出片4焊接以形成两个焊接连接部，将高分子量丁基橡胶压敏胶(购自ITW公司，商品号为sm5190)在0.6MPa压力下覆盖在焊接连接部表面，去除压力后形成聚合物保护层1，凸起的焊接缺陷2的最大高度与聚合物保护层1的厚度的比例为0.5：1。
将该组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天后，观察浸泡前后焊接连接部和聚合物保护层的截面形态，结果分别如图6和图7所示；测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例2
本实施例用于说明本公开的锂离子二次电池组件及其制备方法。
采用实施例1的方法，所不同的是，聚合物保护层1上粘有绝缘聚丙烯形成绝缘层9。
将该组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天后，观察浸泡前后焊接连接部和聚合物保护层的截面形态，结果分别如图8和图9所示；测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例3
本实施例用于说明本公开的锂离子二次电池组件及其制备方法。
组件包括电连接的极片、极柱和连接片，极片上伸出有极耳，极柱上伸出有引出片，连接片的两端分别与极耳和引出片焊接以形成两个焊接连接部，使热熔胶(购自澳中公司，商品号为B03)在160℃下熔融(熔融粘度为2500CP)后涂覆于焊接连接部表面，常温固化15s后形成聚合物保护层，厚度为300μm。
将该组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例4
本实施例用于说明本公开的锂离子二次电池组件及其制备方法。
组件包括电连接的极片、极柱和连接片，极片上伸出有极耳，极柱上伸出有引出片，连接片的两端分别与极耳和引出片焊接以形成两个焊接连接部，将紫外光固化胶(购自德邦公司，商品号为703，粘度为2000CP)涂覆于焊接连接部表面，在紫外光照下固化10s后形成聚合物保护层，厚度为250μm。
将该组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例5
本实施例用于说明本公开的锂离子二次电池极片组件及其制备方法。
采用实施例4的方法，所不同的是，聚合物保护层上粘有绝缘聚丙烯形成绝缘层。
将该极片组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天后，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例6
采用实施例1的方法和材质，所不同的是，焊接缺陷的最大高度与压敏胶层的厚度的比例为0.3：1。
将该极片组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例7
如图4和图5所示，采用实施例1的方法和材质，所不同的是，组件不包括连接片，极片7上伸出有极耳6，极柱3上伸出有引出片4，极耳6和引出片4焊接以形成焊接连接部。
将该组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天，测试该聚合物保护层1浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例8
采用实施例3的方法和材质，所不同的是，极片组件不包括连接片，极片上伸出有极耳，极柱上伸出有引出片，极耳和引出片焊接以形成焊接连接部。
将该极片组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例9
采用实施例8的方法，所不同的是，聚合物保护层上粘有绝缘聚丙烯形成绝缘层。
将该极片组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天后，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中
实施例10
采用实施例4的方法和材质，所不同的是，极片组件不包括连接片，极片上伸出有极耳，极柱上伸出有引出片，极耳和引出片焊接以形成焊接连接部。
将该极片组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
实施例11
采用实施例8的方法和材质，所不同的是，焊接缺陷的最大高度与热熔胶层的厚度的比例为0.3：1。
将该极片组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
对比例1
采用实施例1的方法和材质，所不同的是，将普通绝缘胶带(购自3M公司商品号为471)贴在焊接连接部表面。
将该组件密封在电解液高温(80℃)浸泡180天，测试该聚合物保护层浸泡前后的剪切强度，结果列于表1中。
表1
由表1数据可知，与贴普通绝缘胶带的组件(对比例1)相比，本申请的锂离子二次电池组件的聚合物保护层在浸泡前后都具有更高的剪切强度，尤其是经电解液高温浸泡后，本申请的聚合物保护层的剪切强度没有明显下降，仍能够保持对焊接连接部的有效保护，提高了电池使用安全性。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (21)

1.一种锂离子二次电池组件，其特征在于，该组件包括极片和极柱，所述极片上伸出有极耳；所述极耳与所述极柱之间具有焊接形成的焊接连接部；所述焊接连接部具有凸起的焊接缺陷；所述焊接连接部的表面上覆盖有聚合物保护层，所述聚合物保护层的厚度大于或等于所述凸起的焊接缺陷的厚度，所述凸起的焊接缺陷嵌入在所述聚合物保护层中。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述凸起的焊接缺陷与所述聚合物保护层完全接触。
3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述聚合物保护层为通过在焊接连接部表面点胶或涂胶形成的聚合物保护层。
4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述焊接连接部包括第一焊接连接部；
所述极柱与所述极耳焊接形成的第一焊接连接部，或所述极柱伸出的引出片与所述极耳焊接形成的第一焊接连接部；
所述第一焊接连接部包括第一焊接连接部的极耳侧；所述聚合物保护层覆盖在所述第一焊接连接部的极耳侧的表面上。
5.根据权利要求1所述的组件，其中，该组件还包括连接片，所述焊接连接部包括第二焊接连接部和第三焊接连接部；所述连接片的一端与所述极耳焊接形成所述第二焊接连接部；
所述连接片的另一端与所述极柱焊接形成所述第三焊接连接部，或所述连接片的另一端与所述极柱伸出的引出片焊接形成第三焊接连接部；
所述第三焊接连接部包括第三焊接连接部的连接片侧；
所述聚合物保护层至少覆盖在所述第二焊接连接部的双侧表面上和所述第三焊接连接部的连接片侧的表面上。
6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述凸起的焊接缺陷的厚度与所述聚合物保护层的厚度的比例为(0.1～0.9)：1。
7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述焊接连接部还具有焊缝，所述聚合物保护层具有向所述焊缝中延伸的填充突出部。
8.根据权利要求1所述的组件，其中，该组件还包括绝缘层，所述绝缘层覆盖所述聚合物保护层。
9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述绝缘层为聚丙烯绝缘层、聚乙烯绝缘层和聚氯乙烯绝缘层中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述聚合物保护层中的聚合物的成型收缩率为1～4％。
11.根据权利要求1所述的组件，其中，所述聚合物保护层为热熔胶聚合物保护层、光固化胶聚合物保护层和压敏胶聚合物保护层中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，所述热熔胶为选自无规聚丙烯热熔胶、乙烯和/或丙烯与含氧烯烃的共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯与丁二烯共聚物、异戊二烯与丁二烯共聚物、环氧改性的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物和二聚酸型聚酰胺热熔胶中的至少一种；
所述光固化胶为紫外光固化胶，所述紫外光固化胶为选自丙烯酸酯类紫外光固化胶、脂环族环氧树脂类紫外光固化胶、脂肪族环氧树脂类紫外光固化胶、芳香族环氧树脂类紫外光固化胶、双酚A环氧改性丙烯酸酯类紫外光固化胶和酚醛环氧改性丙烯酸酯类紫外光固化胶中的至少一种；
所述压敏胶为选自交联型丙烯酸酯类压敏胶、有机硅类压敏胶、聚氨酯类压敏胶和橡胶类压敏胶中的至少一种。
13.一种制备锂离子二次电池组件的方法，该组件包括极片和极柱，所述极片上伸出有极耳，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1，将所述极耳焊接在所述极柱上并形成焊接连接部，所述焊接连接部具有凸起的焊接缺陷；
S2，在所述焊接连接部的表面施用聚合物以成型形成聚合物保护层并使所述凸起的焊接缺陷嵌入在所述聚合物保护层中，所述聚合物的施用量为使得所述聚合物保护层的厚度大于或等于所述凸起的焊接缺陷的厚度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，形成所述聚合物保护层的方法为点胶或涂胶。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述焊接连接部包括第一焊接连接部；该方法包括：
将所述极耳焊接在所述极柱上形成所述第一焊接连接部，或将所述极耳焊接在所述极柱伸出的引出片上形成所述第一焊接连接部；
所述第一焊接连接部包括第一焊接连接部的极耳侧，在所述第一焊接连接部的极耳侧表面上施用聚合物以成型形成所述聚合物保护层。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，该组件还包括连接片，所述焊接连接部包括第二焊接连接部和第三焊接连接部；该方法包括：
将所述连接片的一端焊接在所述极耳上形成所述第二焊接连接部；
将所述连接片的另一端焊接在所述极柱上形成所述第三焊接连接部，或将所述连接片的另一端焊接在所述极柱伸出的引出片上形成所述第三焊接连接部；
所述第三焊接连接部包括第三焊接连接部的连接片侧；
在所述第二焊接连接部的双侧表面上和所述第三焊接连接部的连接片侧表面上施用聚合物以分别成型形成所述聚合物保护层。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤S2的操作包括如下方式中的至少一种：
方式a：在所述焊接连接部的表面涂布待固化的热熔胶，并固化形成所述聚合物保护层；
方式b：在所述焊接连接部的表面涂布待固化的光固化胶，并在光照条件下固化形成所述聚合物保护层；及
方式c：使压敏胶在施加压力的状态下覆盖所述焊接连接部的表面，然后去除所述压力，形成所述聚合物保护层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述熔融状态的热熔胶的温度为100～180℃，粘度为1000～10000CP，所述固化的温度为20～25℃，固化时间为0～30s；
所述光固化胶的粘度为1000～5000CP，所述光照的时间为5～20s；
所述压力为0.2～0.8MPa。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，该方法还包括：在所述聚合物保护层上覆盖绝缘材料并形成绝缘层。
20.采用权利要求13～19中任意一项所述的方法制备的锂离子二次电池组件。
21.一种锂离子二次电池，其特征在于，该电池包括盖板以及权利要求1～12和权利要求20中任意一项所述的锂离子二次电池组件。
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