CN111293277A - 一种极片毛刺消除方法、锂离子电池极片及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极片毛刺消除方法、锂离子电池极片及锂离子电池，在基本上不改变电池制程流程以及设备的情况下，在电池正、负极极片边缘一定宽度范围内的将敷料涂薄，然后使用胶液将薄料区、电池极片的侧面及集流体裸露端完全涂覆，通过高温将胶液烘烤，保证烘干后残留的胶体完全覆盖涂覆的几个区域，将电芯内部极片边缘、极片超声波焊接位置、空箔材区等几个易产生微小毛刺的重点部位使用胶体完全覆盖，保证存在的肉眼无法识别出的毛刺安全固定在胶体中，使其无法直接接触隔膜，大大降低了毛刺刺穿隔膜造成电芯短路的风险，从而大幅度提升电芯的整体安全性能。

Description

一种极片毛刺消除方法、锂离子电池极片及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种极片毛刺消除方法、锂离子电池极片及锂离子电池。
背景技术
目前，锂离子电池已经深入人们日常生活中的各个方面，正是由于其使用普遍性的提高，人们对该类型的电池有了更加严格的要求，除了电池材料以及制作工艺的提高，电池结构也在进一步进行优化。
锂离子电池的安全性取决于电池内部出现短路的可能性大小，电池内部短路，即，在带电的情况下，电池正、负极极片直接接触或者间接接触，出现大电流的放电发热，直至出现起火爆炸的情况。
造成锂离子电池内部出现电池正、负极极片直接或者间接接触的一个重要因素就是极片毛刺，当电池极片存在毛刺时，裸露的毛刺会刺穿电池正、负极极片之间的隔膜，造成电池正、负极极片直接接触，引起电池出现内部短路，造成的电池电压降低或者发热，如果短路程度严重，则可能造成电池出现起火，甚至爆炸。因此，消除锂离子电池电池正、负极极片毛刺成为解决锂离子电池安全性的一个重要课题，进一步降低锂离子电池内部极片毛刺刺穿隔膜造成电池正、负极极片出现接触的可能性，大幅度提升锂离子电池的安全性能。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种极片毛刺消除方法、锂离子电池极片及锂离子电池，用于解决现有锂离子电池正、负极极片存在毛刺影响电池安全性能的技术问题。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种极片毛刺消除方法，所述方法包括：在集流体两面涂敷料形成敷料区；在电池极片一端形成集流体裸露端；在所述集流体裸露端外端设置极耳，所述极耳从所述集流体侧面伸出；在所述集流体敷料区边缘形成薄料区；在所述薄料区、所述电池极片的各个侧面及集流体裸露端通过涂覆胶液并高温烘干形成胶体覆盖区。
优选地，所述薄料区宽度为0.5mm至2mm，所述薄料区敷料涂覆厚度是敷料区中部敷料涂覆厚度的30％至50％。
优选地，所述胶体覆盖区外表面与所述敷料区中部外表面平齐。
优选地，所述胶液包括用于电池正极极片的第一胶液和用于电池负极极片的第二胶液，所述第一胶液由PVDF和NMP按照1:18至1:25比例混合配制而成，所述第二胶液为SBR胶液。
优选地，所述集流体包括用于电池正极极片的第一集流体和用于电池负极极片的第二集流体，所述第一集流体为铝箔，所述第二集流体为铜箔。
优选地，所述极耳通过超声波焊接设置于所述集流体上，所述胶体覆盖区完全包覆极耳超声波焊接区。
优选地，所述极耳从所述集流体侧面伸出的部分设置有封装胶。
优选地，所述胶液的烘干温度为85℃至120℃。
第二方面，本发明还提供了一种锂离子电池极片，所述锂离子电池极片由上述任一项所述的一种极片毛刺消除方法得到。
第三方面，本发明还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述一种锂离子电池极片。
与现有技术相比，本发明实施例在基本上不改变电池制程流程以及设备的情况下，在电池正、负极极片边缘一定宽度范围内的将敷料涂薄，然后使用胶液将薄料区、电池极片侧面及集流体裸露端完全涂覆，通过高温烘烤胶液，保证烘干后残留胶体完全覆盖涂覆的几个区域，将电芯内部极片边缘、极片超声波焊接位置、空集流体等几个易产生微小毛刺的重点部位使用胶体完全覆盖，保证存在肉眼无法识别出的毛刺安全固定在胶体中，使其无法直接接触隔膜，大大降低了毛刺刺穿隔膜造成电芯短路的风险，从而大幅度提升电芯的整体安全性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分，本领域技术人员应该理解的是，这些附图未必是按比例绘制的，在附图中：
图1为本发明实施例公开的一种锂离子电池正极极片的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种锂离子电池负极极片的结构示意图；
图3为沿图1和图2中所示的A-A方向的剖面示意图；
图4为沿图1和图2中所示的B-B方向的剖面示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
目前消除锂离子电池正、负极极片毛刺的常用方法为通过定期更换或者打磨极片分切刀来减少毛刺的产生，另外，通过对电池极片的分切部位进行二次碾压将毛刺压平而不垂直于极片，或者在电池极片的分切部位以及极耳焊接部位贴绝缘胶纸覆盖毛刺，以此来降低毛刺的影响等；但是此类方法处理后仍然存在毛刺，仍然存在毛刺恢复垂直于极片方向或者刺穿包覆胶纸进而刺穿隔膜造成电池短路的风险，在一定程度上影响锂电池的安全性。
为了解决上述技术问题，如图1至4所示，本发明实施例公开了一种锂离子电池极片，其中，电池极片包括：集流体1、涂覆于集流体1两面的敷料及设置于集流体1一端的极耳2，电池极片的一端形成集流体裸露端4，极耳2设置于集流体裸露端4的外端并从侧面伸出，集流体1在涂敷料的敷料区3边缘形成薄料区5，薄料区5的宽度为0.5mm至2mm，薄料区5的敷料涂覆厚度是敷料区3中部正常敷料涂覆厚度的30％至50％，薄料区5、电池极片的侧面及集流体裸露端4通过涂覆胶液并经高温烘干后形成胶体覆盖区6，胶体覆盖区6外表面与敷料区3中部外表面平齐。
优选地，本发明实施例中，极耳2通过超声波焊接设置于集流体1上，胶体覆盖区6完全包覆极耳超声波焊接区。另外，极耳2从集流体1侧面伸出的部分设置有封装胶7。
进一步地，本发明实施例公开的一种锂离子电池极片包括电池正极极片和电池负极极片，集流体1包括用于电池正极极片的第一集流体和用于电池负极极片的第二集流体，其中，第一集流体为铝箔，第二集流体为铜箔。
本发明实施例公开的上述锂离子电池极片，无论是电池正极极片，还是电池负极极片，利用胶体完全包覆集流体裸露端，由于极耳通过超声波焊接设置于集流体裸露端上，这样将超声波焊接极易产生毛刺的极耳超声波焊接区完全包覆在胶体内，另外，由于对涂敷料的集流体分切极易在电池极片的各个侧面产生毛刺，所以对集流体上下表面涂敷料时，在集流体边缘将敷料涂薄并将薄料区包覆在胶体内，对于电池极片的各个侧面直接利用胶体包覆，这样，将易产生微小毛刺的重点部位使用胶体完全覆盖，降低了毛刺刺穿隔膜造成电芯短路的风险。
与上述公开的一种锂离子电池极片相对应，本发明实施例还公开了一种极片毛刺消除方法。以下详细介绍本发明实施例中公开的一种极片毛刺消除方法。
参考图1至图4，本发明实施例中公开的一种极片毛刺消除方法包括：在集流体1两面涂敷料形成敷料区3；在电池极片一端形成集流体裸露端4；在集流体裸露端4的外端设置极耳2，极耳2从集流体1侧面伸出；在集流体1的敷料区3的边缘形成薄料区5；在薄料区5、电池极片各侧面及集流体裸露端1通过涂覆胶液并高温烘干形成胶体覆盖区6。
在上述技术方案的基础上，本发明实施例中公开的一种极片毛刺消除方法的具体操作步骤如下：
在确定电池型号的情况下，设计具体的极片尺寸规格，按照正常的配料工艺进行混料得到敷料，等待涂布；
如果是电池正极极片，使用铝箔作为第一集流体，如果是电池负极极片，使用铜箔作为第二集流体，在集流体上进行敷料涂布时，将每条电池极片敷料区边缘的0.5mm至2mm宽度范围内，将敷料涂薄形成薄料区，薄料区的敷料涂覆厚度是敷料区中部正常敷料涂覆厚度的30％至50％；
涂敷料的电池极片按照常规流程进行制片、超声波焊接极耳；超声波焊接完成后，如果是电池正极极片，使用第一胶液涂覆电池正极极片的薄料区、电池极片各侧面及集流体裸露端，保证胶液涂覆薄料区表面与电池极片敷料区中部的正常敷料涂覆面平齐，集流体裸露端的极耳被胶液完全覆盖；如果是电池负极极片，使用第二胶液涂覆电池负极极片的薄料区、电池极片各侧面及集流体裸露端，同样保证胶液涂覆薄料区表面与电池极片敷料区中部的正常敷料涂覆面平齐，集流体裸露端的极耳被胶液完全覆盖。
胶液涂覆完成后，将电池正、负极极片过高温炉进行烘烤，胶液的烘干温度为85℃至120℃，把所涂覆的胶液烘干形成胶体覆盖区，保证胶体覆盖区的胶体完全将电池极片的薄料区、电池极片各侧面及集流体裸露端覆盖，极耳通过超声波焊接设置于集流体的集流体裸露端上，因此，胶体覆盖区也完全包覆极耳超声波焊接区。
本发明实施例提供的上述一种极片毛刺消除方法，在基本上不改变电池制程流程以及设备的情况下，采用最低的成本来消除电池极片的毛刺，降低毛刺穿隔膜的风险，大幅度提升锂离子电池的安全性能。
其中，第一胶液由PVDF和NMP按照1:18至1:25比例混合配置而成，第二胶液为SBR胶液，PVDF主要成分为聚偏氟乙烯(Poly(vinylidene fluoride)，PVDF)，NMP溶液的主要成分为N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl pyrrolidone，NMP)，SBR胶液的主要成分为丁苯橡胶(Styrene Butadiene Rubber)，由丁二烯和苯乙烯共聚制得，本发明实施例中使用胶液的浓度依据生产的实际情况可做相应调整，由于使用的胶液均与电芯配料时的正、负极胶液材质相同，只是配比不尽相同，因此制程的电芯也完全延续了其原有的各项电性能。
另外，本发明实施例中还公开了一种锂离子电池，该锂离子电池包括如上所述的一种锂离子电池极片，利用上述一种极片毛刺消除方法得到的上述锂离子电池极片，然后按照正常的工艺完成电芯的制作，便可得到本发明实施例中公开的一种锂离子电池。
与现有技术相比，本发明实施例在基本上不改变电池制程流程以及设备的情况下，在电池正、负极极片边缘一定宽度范围内的将敷料涂薄，然后使用胶液将薄料区、电池极片的侧面及集流体裸露端完全涂覆，通过高温将胶液烘烤，保证烘干后残留的胶体完全覆盖涂覆的几个区域，将电芯内部极片边缘、极片超声波焊接位置、空集流体区等几个易产生微小毛刺的重点部位使用胶体完全覆盖，保证存在的肉眼无法识别出的毛刺固定在胶体中，使其无法直接接触隔膜，大大降低了毛刺刺穿隔膜造成电芯短路的风险，从而大幅度提升电芯的整体安全性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种极片毛刺消除方法，其特征在于，所述方法包括：
在集流体正反面涂敷料形成敷料区；
在电池极片一端形成集流体裸露端；
在所述集流体裸露端外端设置极耳，所述极耳从所述集流体侧面伸出；
在所述集流体敷料区边缘形成薄料区；
在所述薄料区、所述电池极片各侧面及集流体裸露端通过涂覆胶液并高温烘干形成胶体覆盖区。
2.如权利要求1所述一种极片毛刺消除方法，其特征在于，所述薄料区宽度为0.5mm至2mm，所述薄料区敷料涂覆厚度是敷料区中部敷料涂覆厚度的30％至50％。
3.如权利要求1所述一种极片毛刺消除方法，其特征在于，所述胶体覆盖区外表面与所述敷料区中部外表面平齐。
4.如权利要求1所述一种极片毛刺消除方法，其特征在于，所述胶液包括用于电池正极极片的第一胶液和用于电池负极极片的第二胶液，所述第一胶液由PVDF和NMP按照1:18至1:25比例混合配制的胶液，所述第二胶液为SBR胶液。
5.如权利要求1所述一种极片毛刺消除方法，其特征在于，所述集流体包括用于电池正极极片的第一集流体和用于电池负极极片的第二集流体，所述第一集流体为铝箔，所述第二集流体为铜箔。
6.如权利要求1所述一种极片毛刺消除方法，其特征在于，所述极耳通过超声波焊接设置于所述集流体上，所述胶体覆盖区完全包覆极耳超声波焊接区。
7.如权利要求1所述一种极片毛刺消除方法，其特征在于，所述极耳从所述集流体侧面伸出部分设置有封装胶。
8.如权利要求1所述一种极片毛刺消除方法，其特征在于，所述胶液烘干温度为85℃至120℃。
9.一种锂离子电池极片，所述锂离子电池极片由权利要求1至8任一项所述的一种极片毛刺消除方法得到。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求9所述的一种锂离子电池极片。
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