CN111276665A - 一种软包装锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及软包装锂离子电池制造技术领域,具体地涉及一种软包装锂离子电池,铝塑膜(2)封装在电芯(1)外侧,其特征在于:电芯(1)的顶端设置有正极极耳(3)和负极极耳(4),第一金属片(6)一端与正极极耳(3)底部相连,第一金属片(6)另一端设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间,第二金属片(7)一端与负极极耳(4)底部相连,第二金属片(7)另一端设置在电芯和铝塑膜之间,阻燃板将设置在电芯和铝塑膜之间的第一金属片、第二金属片包覆,固体热敏材料层在一定温度下开始熔化以使第一金属片和第二金属片的凹槽接合短路,并熔断正极极耳。本发明能够一定温度范围内及时根本熔断极耳,能够防止电芯、铝塑膜着火,安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及软包装锂离子电池制造技术领域,具体地涉及一种软包装锂离子电池。
背景技术
锂离子电池自诞生之日起就开始蓬勃发展,1990年锂离子电池正式商品化。1999年Panasonic电池公司和Sony电池公司接连批量生产聚合物锂离子电池,开启了聚合物锂离子电池的美好时代。2000年之后,中国和韩国大规模进入锂离子电池行业并得到迅速发展。到目前为止,全球锂电行业形成了中、日、韩三分天下的格局。虽然锂离子电池一直处于高速发展阶段,但长期困扰并始终相随着的是安全问题,1989年Moli公司的爆炸事件导致公司濒临破产并被廉价收购,2006年Sony召回950万组笔记本电池事件,损失达4.6亿美元。之后频频发生各类动力电池着火事件,这些事件都引起消费者的广泛关注。
在锂离子电池的生产和使用过程中,由于电池过充,过放,短路,高温等其它使用不当的原因,都会导致电池内部不断产生热量,未能及时阻止不当使用,会导致电池内部热量大量集聚,进一步引发电池出现热失控现象,最终导致电池着火、爆炸。
如CN201320844577.1、CN200510122317.3、CN201220669683.6、CN201410819266.9、CN200520025402.3、CN201620086271.8中报道的是硬壳电池在过充、短路等过程中,电池内部产气,压力升高,通过安全阀断开,使电池形成断路。
如201520359457.1、20010103425.7、201120309204.5、201110430905.9、201210045159.6、200410093834.8中所报道的是软包装锂离子电池通过泄气阀、导气管及泄压装置在解决安全问题的应用。
如201521040998.4、201020670589.3、201521093358.X、201620096544.7、201721025606.6中所报道的是软包装锂离子电池通过在电池内部添加散热层、阻燃层来改善电池的安全性能。
如200810030213.3报道的是优化电池极耳尺寸,当电池短路或高温条件下,极耳瞬间熔断,电池形成断路。
综上所述,目前解决软包装锂离子电池安全问题的方法层出不穷,但这些方法各有优缺,归纳总结,一类方法是采用散热的方式提高电池安全性能,通过增加散热层或进行结构改造,提高电池散热能力,但该方法不能解决热失控后急速产热的安全问题;另一类方法是控制电池内压,通过采用气囊或者泄压装置降低电池内部气压,防止电池胀破,但气囊法治标不治本,泄压法存在密封不严或漏液等安全隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种在一定温度范围内及时根本熔断极耳,能够防止电芯、铝塑膜着火,安全性高的一种软包装锂离子电池。
本发明的技术方案为:
一种软包装锂离子电池,铝塑膜(2)封装在电芯(1)外侧,电芯(1)的顶端设置有正极极耳(3)和负极极耳(4),第一金属片(6)一端与正极极耳(3)底部相连,第一金属片(6)另一端设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间,第二金属片(7)一端与负极极耳(4)底部相连,第二金属片(7)另一端设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间,阻燃板(5)将设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第一金属片(6)、第二金属片(7)包覆;
设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第二金属片(7)另一端上设有凹槽(7-1),设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第一金属片(6)另一端能够插入凹槽(7-1),且在凹槽(7-1)和能够插入凹槽(7-1)的第一金属片(6)另一端之间设置有固体热敏材料层(8)。
进一步地,阻燃板(5)为双层结构,每层厚度为10-100微米,阻燃板材料为聚酰亚胺复合材料,设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第一金属片(6)、第二金属片(7)被包覆在阻燃板(5)双层结构内或被包覆在两个前后设置的阻燃板(5)之间或被包覆在3个阻燃板(5)围成的长方体内或被包覆在5个阻燃板(5)围成的长方体内。
进一步地,第一金属片(6)或第二金属片(7)厚度为100-500微米。
进一步地,采用以下步骤:
取正极极片和隔膜包覆的负极极片,按照负极、正极、负极依次叠片的方式制备成电芯(1),并将铝正极极耳(3)和铜镀镍负极极耳(4)焊接在电芯(1)上,第一金属片和第二金属片厚度均为200或400微米,再用厚度为50或100微米的聚酰亚胺复合材料阻燃板(5)将设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第一金属片(6)、第二金属片(7)包覆,电池封装后注入电解液,搁置24h后进行预充化成。
进一步地,将正极活性物质镍钴锰酸锂、导电剂导电碳、粘接剂聚偏氟乙烯按照95:2.5:2.5或97:1.5:1.5的质量比例混合在溶剂N-甲基吡咯烷酮中,搅拌均匀,制得正极浆料,将得到的正极浆料涂布在铝箔上,干燥后碾压,剪切形成正极极片。
进一步地,将负极活性物质人造石墨、导电剂导电碳、粘接剂丁苯橡胶和增稠剂羧甲基纤维素钠按照94:2:2:2的质量比例混合在溶剂水中,搅拌均匀,制得负极浆料,将所得负极浆料涂布在铜箔上,干燥后碾压,剪切形成负极极片。
进一步地,固体热敏材料层(8)材质为石蜡或硬脂酸或热熔胶;第一金属片(6)材质为铁、铜、镍、铬、铂中的一种或几种,第二金属片(7)材质为铁、铜、镍、铬、铂中的一种或几种。
进一步地,固体热敏材料层(8)在温度55℃以上开始熔化以使第一金属片(6)和第二金属片(7)的凹槽(7-1)接合短路,并熔断正极极耳。
本发明的有益效果为:
1、当锂离子电池出现过充,过放,短路等滥用行为导致电池温度升高,热量传导到正负极耳金属连接片,连接片温度升高,致使固体热敏材料层融化,正极极耳连接片与负极极耳连接片接触短路,大电流导致连接片急剧发热,进一步熔断正极铝极耳,阻止了电池继续短路,电池处于一种开路状态,内部不会继续发热,从而阻止了电池进一步恶化,提高电池安全性能。。
2、由于连接片设置于阻燃板夹层之间,因此不会引起电芯内部或者铝塑膜着火。
附图说明
图1示出了本发明的结构示意图;
图2示出了本发明的局部剖视示意图;
图3示出了第一金属片和第二金属片相连的局部放大示意图;
附图标记如下:
1、电芯;2、铝塑膜;3、正极极耳;4、负极极耳;5、阻燃板;6、第一金属片;7、第二金属片,7-1、凹槽;8、固体热敏材料层。
具体实施方式
以下通过具体实施例、以及与对比例的比较,对本发明作进一步的描述。但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
实施例一
正极极片制备:将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、导电剂导电碳(Super-P)、粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)按照95:2.5:2.5的质量比例或按照97:1.5:1.5的质量比例混合在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,搅拌均匀,从而制得正极混合物浆料。将得到的正极浆料涂布在铝箔上,并通过干燥后碾压、剪切形成正极极片。
负极极片制备:将负极活性物质人造石墨、导电剂导电碳(Super-P)、粘接剂丁苯橡胶(SBR)和增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照94:2:2:2的质量比例混合在溶剂水中,搅拌均匀,从而制得负极混合物浆料。将所得负极浆料涂布在铜箔上,并通过干燥后碾压、剪切形成负极极片。
锂离子电池制备:取正极极片和隔膜包覆的负极极片,按照负极、正极、负极依次叠片制备电芯(1),并焊接铝正极极耳(3)和铜镀镍负极极耳(4),用第一金属片(6)、第二金属片(7)分别连接正极极耳(3)和负极极耳(4),其中第一金属片(6)、第二金属片(7)均由铜金属制备,厚度为200微米,并将固体热敏材料层(8)(材料为石蜡)置于第一金属片(6)、第二金属片(7)相互接触之间以防止第一金属片和第二金属片直接接触,再用厚度为50微米的聚酰亚胺复合材料阻燃板(5)将第一金属片(6)、第二金属片(7)包裹,置于电芯(1)与铝塑膜(2)之间,最后用铝塑膜(2)进行封装。电池封装后注入电解液,搁置24h后进行预充化成。之后,对软包装锂离子电池进行过充测试,电池过充到10V电压,未出现着火、爆炸现象。
实施例二
根据实施例一的相同方法制备正极和负极极片。
锂离子电池制备:取正极极片和隔膜包覆的负极极片,按照负极、正极、负极依次叠片制备电芯(1),并焊接铝正极极耳(3)和铜镀镍负极极耳(4),用第一金属片(6)、第二金属片(7)分别连接正极极耳(3)和负极极耳(4),其中第一金属片(6)、第二金属片(7)均由铁金属制备,厚度为400微米,并将固体热敏材料层(8)(材料为热熔胶)置于第一金属片(6)、第二金属片(7)相互接触之间以防止第一金属片和第二金属片直接接触,再用厚度为100微米的聚酰亚胺复合材料阻燃板(5)将第一金属片(6)、第二金属片(7)包裹,置于电芯(1)与铝塑膜(2)之间,最后用铝塑膜(2)进行封装。电池封装后注入电解液,搁置24h后进行预充化成。之后,对软包装锂离子电池进行过充测试,电池过充到10V电压,未出现着火、爆炸现象。
对比例一
根据实施例一的相同方法制备正极和负极极片。
锂离子电池制备:取正极极片和隔膜包覆的负极极片,按照负极、正极、负极依次叠片制备电芯(1),并焊接铝正极极耳(3)和铜镀镍负极极耳(4),之后用铝塑膜(2)进行封装电芯(1)。电池封装后注入电解液,搁置24h后进行预充化成。最后,对软包装锂离子电池进行过充测试,电池过充到10V电压,电池出现着火、爆炸现象。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,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。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 (8)
1.一种软包装锂离子电池,铝塑膜(2)封装在电芯(1)外侧,其特征在于:电芯(1)的顶端设置有正极极耳(3)和负极极耳(4),第一金属片(6)一端与正极极耳(3)底部相连,第一金属片(6)另一端设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间,第二金属片(7)一端与负极极耳(4)底部相连,第二金属片(7)另一端设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间,阻燃板(5)将设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第一金属片(6)、第二金属片(7)包覆;
设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第二金属片(7)另一端上设有凹槽(7-1),设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第一金属片(6)另一端能够插入凹槽(7-1),且在凹槽(7-1)和能够插入凹槽(7-1)的第一金属片(6)另一端之间设置有固体热敏材料层(8)。
2.根据权利要求1所述的一种软包装锂离子电池,其特征在于:阻燃板(5)为双层结构,阻燃板(5)材料为聚酰亚胺复合材料,设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第一金属片(6)、第二金属片(7)被包覆在阻燃板(5)双层结构内或被包覆在两个前后设置的阻燃板(5)之间。
3.根据权利要求1所述的一种软包装锂离子电池,其特征在于:第一金属片(6)或第二金属片(7)厚度为100-500微米。
4.根据权利要求1所述的一种软包装锂离子电池,其特征在于:采用以下步骤:
取正极极片和隔膜包覆的负极极片,按照负极、正极、负极依次叠片的方式制备成电芯(1),并将铝正极极耳(3)和铜镀镍负极极耳(4)焊接在电芯(1)上,第一金属片和第二金属片厚度均为200或400微米,再用厚度为50或100微米的聚酰亚胺复合材料阻燃板(5)将设置在电芯(1)和铝塑膜(2)之间的第一金属片(6)、第二金属片(7)包覆,电池封装后注入电解液,搁置24h后进行预充化成。
5.根据权利要求4所述的一种软包装锂离子电池,其特征在于:将镍钴锰酸锂、导电碳、聚偏氟乙烯按照95:2.5:2.5或97:1.5:1.5的质量比例的质量比例混合在N-甲基吡咯烷酮中,搅拌均匀,制得正极浆料,将得到的正极浆料涂布在铝箔上,干燥后碾压,剪切形成正极极片。
6.根据权利要求4所述的一种软包装锂离子电池,其特征在于:将人造石墨、导电碳、丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠按照94:2:2:2的质量比例混合在水中,搅拌均匀,制得负极浆料,将所得负极浆料涂布在铜箔上,干燥后碾压,剪切形成负极极片。
7.根据权利要求1所述的一种软包装锂离子电池,其特征在于:固体热敏材料层(8)材质为石蜡或硬脂酸或热熔胶;第一金属片(6)材质为铁、铜、镍、铬、铂中的一种或几种,第二金属片(7)材质为铁、铜、镍、铬、铂中的一种或几种。
8.根据权利要求1或7所述的一种软包装锂离子电池,其特征在于:固体热敏材料层(8)在温度55℃以上开始熔化以使第一金属片(6)和第二金属片(7)的凹槽(7-1)接合短路,并熔断正极极耳。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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