CN110911734A - 一种软包锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种软包锂离子电池，叠片方法包括如下步骤：将负极极片与隔膜进行热复合粘接形成负极复合体，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包。本发明所述的软包锂离子电池的叠片方法中极片与隔膜为单片结构，有效解决隔膜由于张力问题导致的褶皱；极片浸润效果更佳，极间距一致性较高，充放电过程离子传输差距减小，循环性能提升；同时，叠片过程不良率以单元为结构，提高隔膜的利用率，返修率提高，降低过程损耗。

Description

一种软包锂离子电池
技术领域
本发明属于软包锂离子电池领域，尤其是涉及一种软包锂离子电池。
背景技术
锂离子电池自从20世纪90年代商业化使用以来，便以其较高的比能量，存储寿命长，无污染，无记忆效应，自放电率小，循环寿命长以及可快速充放电等优点迅速发展起来，成为笔记本电脑、数码相机等电子产品的理想供电电源，同时也在电动自行车及电动汽车上得到广泛的应用。因此，对锂离子电池的研究一直是最近几年电池界研究的热点。
当前电动汽车用锂离子电池使用隔离膜主要为PP、PE或者PP\PE的多层复合材料为基底涂覆绝缘物质Al2O3的薄型材料，结合zig-zag叠片方式。目前类型隔膜在叠片使用过程存在问题较多，例如制作过程中产生的隔膜褶皱，并且产生后消除困难，后期电芯充放电后褶皱部分容易析锂；目前隔膜使用在软包电芯整体硬度较低，成品电芯不利于PACK组装；zig-zag叠片过程或运输转运过程中极片容易错位，错位严重时存在安全隐患。并且在电芯使用过程中由于铝塑膜对芯包束缚力度不均以及极间距本身存在的差异导致充放电界面的不均匀性，引起负极嵌锂过程锂元素的析出，电芯性能急剧下降。
现有叠片方式存在隔膜褶皱、运输过程极片错位、循环过程一致性较差、电芯硬度较低等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种软包锂离子电池，使用具有粘接效果的凝胶隔膜，将隔膜与极片粘接后裁切成包含极片与隔膜的单元，将单元进行多层堆叠成芯包。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：将负极极片与隔膜进行热复合粘接形成负极复合体，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包。
进一步，所述的叠片方法还包括如下步骤：将正极极片裁断，裁断后的正极极片与隔膜热复合粘接，然后裁断隔膜，形成正极复合体；裁断后的隔膜的宽度大于正极极片的宽度0.5-5mm。
进一步，所述的热复合粘接步骤的预热温度为55-85℃，压力为0.4-1.5Mpa。
进一步，所述的热压粘结步骤的预热温度为55-85℃，时间为2-10min，热压粘结温度为55-85℃，压力为0.4-1.5Mpa，时间为60-120s。
进一步，所述的热压粘结步骤的温度55-85℃，压力为0.4-1.5Mpa，时间为60-120s。
进一步，热复合粘接步骤前先将负极极片裁断，热复合粘接步骤后裁断隔膜。
进一步，热复合粘接步骤后裁断负极极片与其隔膜；裁断后的隔膜与负极极片尺寸相同。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、至少一层隔膜，所述的隔膜与负极极片相邻。
进一步，所述的隔膜的数量为1层，所述的隔膜位于所述的负极极片一侧；所述的隔膜的数量为2层，所述的隔膜位于所述的负极极片两侧。
进一步，所述的正极复合体为正极极片；所述的正极复合体包括正极极片、隔膜，所述的隔膜位于所述的正极极片的一侧。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE或PP中的至少一种，所述的基膜上设置有单面或双面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF或PMMA胶液，胶液进行双面涂覆，胶液面密度为0.8-3.6g/cm2，涂覆率为10-70％。
所述的正极极片包括正极集流体，所述的正极集流体为铝箔，厚度为10-25μm。
正极极耳处涂覆陶瓷涂层，所述陶瓷涂层的厚度为3-20μm，陶瓷浆料的粘度为1000-5000mpa·s，固含量为10-50％，细度≤30μm；所述的陶瓷浆料配比为勃姆石或氧化铝中100份，粘结剂5-20份，溶剂200-300份，其中，所述粘结剂为PVDF、CMC、聚丙烯酸酯或SBR中的至少一种，所述的溶剂为氮甲基吡咯烷酮(NMP)、去离子水、甲基乙基酮、异丙醇中至少一种。
极耳位于芯包的同侧或两侧，最外层隔膜四个边超出负极尺寸0-3mm，负极四个边超出正极尺寸0.5-3mm。
所述的负极极片包括负极集流体，负极集流体为铜箔，厚度为6-20μm，负极极片总厚度80-240μm。
一种软包锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：将正极极片、负极极片、隔膜、电解液，通过叠片、焊接、封装、注液、高温预化成、高温陈化、常温老化、分容步骤制得。
所述的电解液包括锂盐、溶剂，锂盐为LiPF6、LiClO4、LiBF4或LiAsF6中的至少一种，溶剂为PC、EC、DEC、DMC、EMC、MF、MA、EA或MA中的至少一种；优选的，锂盐为LiPF6。
相对于现有技术，本发明所述的软包锂离子电池具有以下优势：
本发明所述的软包锂离子电池的叠片方法中极片与隔膜为单片结构，有效解决隔膜由于张力问题导致的褶皱；极片浸润效果更佳，极间距一致性较高，充放电过程离子传输差距减小，循环性能提升；同时，叠片过程不良率以单元为结构，提高隔膜的利用率，返修率提高，降低过程不良率，提高产品性能稳定性；改善浸润过程，隔膜的毛细现象明显高于极片，吸液能力较强，极片可以通过隔膜毛细浸润横向浸润，增加整个电芯浸润速度，改善浸润效果。
附图说明
图1为本发明实施例1中负极复合体制备过程的示意图；
图2为本发明实施例1中正极复合体制备过程的示意图；
图3为本发明实施例2中负极复合体制备过程的示意图；
图4为本发明实施例5中负极复合体制备过程的示意图；
图5为本发明实施例6中负极复合体制备过程的示意图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
实施例1
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：先将负极极片裁断，将裁断后的负极极片与隔膜进行热复合粘接，然后裁断隔膜，形成负极复合体，将正极极片裁断，裁断后的正极极片与隔膜热复合粘接，然后裁断隔膜，形成正极复合体，预热温度为60℃，压力为0.5Mpa，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包，热压粘结的预热温度为60℃，时间为120s，热压粘结温度为60℃，压力为0.45Mpa，时间为60s。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、隔膜，隔膜的数量为1层，所述的隔膜位于所述的负极极片一侧，所述的正极复合体包括正极极片、隔膜，所述的隔膜位于所述的正极极片的一侧。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE，所述的基膜上设置有单面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF胶液，胶液进行双面涂覆。
实施例2
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：将负极极片与隔膜进行热复合粘接，然后裁断负极极片与隔膜，形成负极复合体，将正极极片裁断，裁断后的正极极片与隔膜热复合粘接，然后裁断隔膜，形成正极复合体，预热温度为60℃，压力为0.5Mpa，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包，热压粘结的预热温度为60℃，时间为2min，热压粘结温度为60℃，压力为0.45Mpa，时间为60s。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、隔膜，隔膜的数量为1层，所述的隔膜位于所述的负极极片一侧，所述的正极复合体包括正极极片、隔膜，所述的隔膜位于所述的正极极片的一侧。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE，所述的基膜上设置有双面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF，胶液进行双面涂覆。
实施例3
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：先将负极极片裁断，将裁断后的负极极片与隔膜进行热复合粘接，然后裁断隔膜，形成负极复合体，将正极极片裁断，裁断后的正极极片与隔膜热复合粘接，然后裁断隔膜，形成正极复合体，预热温度为60℃，压力为0.5Mpa，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包，热压粘结的温度60℃，压力为0.5Mpa，时间为60s。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、隔膜，隔膜的数量为1层，所述的隔膜位于所述的负极极片一侧，所述的正极复合体包括正极极片、隔膜，所述的隔膜位于所述的正极极片的一侧。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE，所述的基膜上设置有单面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF胶液，胶液进行双面涂覆。
实施例4
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：将负极极片与隔膜进行热复合粘接，然后裁断负极极片与隔膜，形成负极复合体，将正极极片裁断，裁断后的正极极片与隔膜热复合粘接，然后裁断隔膜，形成正极复合体，预热温度为60℃，压力为0.4Mpa，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包，热压粘结的温度为60℃，压力为0.4Mpa，时间为60s。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、隔膜，隔膜的数量为1层，所述的隔膜位于所述的负极极片一侧，所述的正极复合体包括正极极片、隔膜，所述的隔膜位于所述的正极极片的一侧。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE，所述的基膜上设置有双面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF，胶液进行双面涂覆。
实施例5
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：先将负极极片裁断，将裁断后的负极极片与隔膜进行热复合粘接，预热温度为60℃，压力为0.4Mpa，然后裁断隔膜，形成负极复合体，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包，热压粘结的预热温度为60℃，时间为120s，热压粘结温度为60℃，压力为0.4Mpa，时间为60s。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、隔膜，隔膜的数量为2层，所述的隔膜位于所述的负极极片两侧，所述的正极复合体包括正极极片。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE，所述的基膜上设置有单面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF，胶液进行双面涂覆。
实施例6
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：将负极极片与隔膜进行热复合粘接，预热温度为60℃，压力为0.4Mpa，然后裁断负极极片与隔膜，形成负极复合体，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包，热压粘结的预热温度为60℃，时间为2min，热压粘结温度为60℃，压力为0.4Mpa，时间为60s。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、隔膜，隔膜的数量为2层，所述的隔膜位于所述的负极极片两侧，所述的正极复合体包括正极极片。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE，所述的基膜上设置有双面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF，胶液进行双面涂覆。
实施例7
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：先将负极极片裁断，将裁断后的负极极片与隔膜进行热复合粘接，预热温度为60℃，压力为0.4Mpa，然后裁断隔膜，形成负极复合体，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包，热压粘结的温度60℃，压力为0.4Mpa，时间为120s。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、隔膜，隔膜的数量为2层，所述的隔膜位于所述的负极极片两侧，所述的正极复合体包括正极极片。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE，所述的基膜上设置有双面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF胶液，胶液进行双面涂覆。
实施例8
一种软包锂离子电池的叠片方法，包括如下步骤：将负极极片与隔膜进行热复合粘接，预热温度为60℃，压力为0.4Mpa，然后裁断负极极片与隔膜，形成负极复合体，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包，热压粘结的温度60℃，压力为0.4Mpa，时间为120s。
一种软包锂离子电池，包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、隔膜，隔膜的数量为2层，所述的隔膜位于所述的负极极片两侧，所述的正极复合体包括正极极片。
所述的隔膜的材质为多层复合膜，所述的多层复合材质的基膜为PE，所述的基膜上设置有双面带陶瓷涂层；所述的多层复合膜的外侧涂覆PVDF胶液，胶液进行双面涂覆。
对实施例1-8所得到的锂离子电池进行检测，检测结果如表1所示。
表1检测结果
常规叠片方式 常规循环500周 高温循环500周 55℃常温存储7天恢复率
实施例1 95.82％ 90.23％ 95.87％
实施例2 96.66％ 92.56％ 96.66％
实施例3 96.45％ 93.54％ 97.45％
实施例4 97.01％ 93.12％ 96.85％
实施例5 96.85％ 92.45％ 97.24％
实施例6 96.59％ 91.89％ 97.21％
实施例7 97.14％ 91.84％ 96.62％
实施例8 96.62％ 92.47％ 96.47％
实施例1-8中的叠片方法都不同程度改善了相同电化学设计电芯的循环性能以及高温存储性能；常温循环性能改善最佳为实施例6，实施例6中隔膜均匀粘接在正负极极片中，有效改善了电芯的浸润以及成品电芯集流体间距；高温循环改善最佳为实施例2，改善原理与实施例6近似，极间距的稳定性有效保证高温存储过程气体均匀逸出，改善存储性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软包锂离子电池的叠片方法，其特征在于：包括如下步骤：将负极极片与隔膜进行热复合粘接形成负极复合体，将负极复合体与正极复合体堆叠、热压粘结后形成芯包。
2.根据权利要求1所述的软包锂离子电池的叠片方法，其特征在于：所述的叠片方法还包括如下步骤：将正极极片裁断，裁断后的正极极片与隔膜热复合粘接，然后裁断隔膜，形成正极复合体；裁断后的隔膜的宽度大于正极极片的宽度0.5-5mm。
3.根据权利要求1或2所述的软包锂离子电池的叠片方法，其特征在于：所述的热复合粘接步骤的预热温度为55-85℃，压力为0.4-1.5Mpa。
4.根据权利要求1或2所述的软包锂离子电池的叠片方法，其特征在于：所述的热压粘结步骤的预热温度为55-85℃，时间为2-10min，热压粘结温度为55-85℃，压力为0.4-1.5Mpa，时间为60-120s。
5.根据权利要求1或2所述的软包锂离子电池的叠片方法，其特征在于：所述的热压粘结步骤的温度55-85℃，压力为0.4-1.5Mpa，时间为60-120s。
6.根据权利要求1所述的软包锂离子电池的叠片方法，其特征在于：热复合粘接步骤前先将负极极片裁断，热复合粘接步骤后裁断隔膜。
7.根据权利要求1所述的软包锂离子电池的叠片方法，其特征在于：热复合粘接步骤后裁断负极极片与其隔膜；裁断后的隔膜与负极极片尺寸相同。
8.一种软包锂离子电池，其特征在于：包括正极复合体与负极复合体；所述的负极复合体包括负极极片、至少一层隔膜，所述的隔膜与负极极片相邻。
9.根据权利要求8所述的软包锂离子电池，其特征在于：所述的隔膜的数量为1层，所述的隔膜位于所述的负极极片一侧；所述的隔膜的数量为2层，所述的隔膜位于所述的负极极片两侧。
10.根据权利要求8所述的软包锂离子电池，其特征在于：所述的正极复合体为正极极片；所述的正极复合体包括正极极片、隔膜，所述的隔膜位于所述的正极极片的一侧。
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