CN112563579A - 一种高安全性大容量锂离子电池叠片电芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高安全性大容量锂离子电池叠片电芯及其制备方法，属于电化学储能及制备技术领域，其包括正极片、负极片和N个复合极片；复合极片包括复合集流体，复合极片集流体的镀铝层上附着有正极涂料层，正极涂料层的两侧设置有绝缘层，复合极片集流体的镀铜层上附着有负极涂料层；正极片、N个复合极片和负极片依次叠放，且每两个相邻的极片之间设置有隔膜。本发明能够有效解决由于极片错位问题而引起的电池安全性不足和容量低的问题，避免了析锂现象的出现，工艺简单、操作方便，大大提高了叠片式电池的生产效率及成品率。

Description

一种高安全性大容量锂离子电池叠片电芯及其制备方法

技术领域

本发明涉及电化学储能及制备技术领域，具体涉及一种高安全性大容量锂离子电池叠片电芯及其制备方法。

背景技术

自锂离子二次电子商业化以来，因其具有能量密度高、工作电压大、无记忆效应以及环境友好等优点，锂离子电池发展迅速，应用范围广泛，尤其是随着社会经济的快速发展，能源危机的意识越来越重，环境压力越来越大等，市场对于锂离子电池的需求进一步扩大。在要求高能量高功率的同时，人们对锂电池的安全性能要求也很高。

目前，能够实现工业化生产的锂离子电池依照芯包结构可分为叠片式芯包和卷绕式芯包。卷绕式芯包电池是将正负极片做成连续的长片型，中间用隔膜隔开，通过卷绕的方法制成电池电芯。这种方法制成的电池在极片弯曲的地方会使得应力集中，从而造成电池极片的变形，影响电池的性能。叠片式芯包电池是将制得的正极片和负极片的极卷进行裁切，制成所需大小的极片，然后将裁切后的正极片、隔膜和负极片按照一定次序叠放制成电芯。叠片型电池每层有极耳引出，电池内阻小，电子传输速率快，散热性能好，适于制备大容量锂离子电池。但叠片过程中，由于正极片与隔膜、负极片与隔膜之间没有挤压力，在重力或振动作用下极片容易滑动，极片与隔膜产生错位，正极片与负极片错位，使负极片不能覆盖正极片，从而导致部分极片的容量无法充分利用，或者导致正极片和负极片接触引起短路进而引发安全性问题。为了保证极片和隔膜之间出现错位，通常情况下会采用较为复杂的工装来进行控制极片和隔膜的位置及移动，甚至加入人工操作来提高电芯的对齐精度。这样就大大降低了电池的生产效率，而且很难做到较高的对齐精度，在制成的锂离子电池中仍然会出现极片错位现象，造成电池容量下降，甚至引发安全事故。且极片常用冲切的方式制备，导致边缘毛刺较大，容易刺穿隔膜，造成电池短路，形成安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高安全性大容量锂离子电池叠片电芯及其制备方法，该锂离子电池叠片电芯能够解决由于极片错位问题而引起的电池安全性不足和容量低的问题，该方法工艺简单、操作方便，能有效提高叠片式电池的生产效率及成品率。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其包括正极片、负极片和N个复合极片；所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体的镀铝层上附着有正极涂料层，所述正极涂料层的两侧设置有绝缘层；所述复合极片包括复合集流体，所述复合极片集流体的镀铝层上附着有正极涂料层，所述正极涂料层的两侧设置有绝缘层，所述复合极片集流体的镀铜层上附着有负极涂料层；所述负极片包括负极集流体，所述负极集流体的镀铜层上附着有负极涂料层；所述正极片、N个复合极片和负极片依次叠放，且每两个相邻的极片之间设置有隔膜。

作为本发明优选的实施方式，所述N≥1。

作为本发明优选的实施方式，所述正极涂料层的宽度L₁比所述负极涂料层的宽度L₂小10～20mm。

作为本发明优选的实施方式，所述绝缘层的宽度L₃比所述正极涂料层的宽度L₁小10～15mm。

作为本发明优选的实施方式，所述绝缘层与正极涂料层之间没有间距；或所述绝缘层部分覆盖于所述正极涂料层上，覆盖的宽度为1～5mm。

作为本发明优选的实施方式，所述负极涂料层的两侧留有裁切边，所述裁切边的宽度L₄为1～5mm；所述负极涂料层的宽度L₂等于所述绝缘层与正极涂料层的总宽度或比所述绝缘层与正极涂料层的总宽度小1～2mm。

作为本发明优选的实施方式，所述正极集流体、复合极片集流体和负极集流体为石墨烯/金属复合集流体、铜/铝复合集流体、碳-铜铝-碳复合集流体中的一种。

作为本发明优选的实施方式，所述绝缘层为氧化铝、氮化硅、碳化硅的至少一种与热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物。

本发明还提供了一种如上所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯的制备方法，其包括以下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜、正极集流体、负极集流体和复合极片集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放并热合，制得所述叠片电芯。

本发明还提供了一种高安全性大容量锂离子电池，其包括如上所述的叠片电芯。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的锂离子电池叠片电芯是将正极片、复合极片、负极片依次叠放并且每两个相邻的极片之间通过隔膜隔开，使得隔膜极片之间、极片与极片之间都不会发生相对位移，有效解决了现有技术中单个正、负极片的排列错位、叠片不齐等问题，避免电池在充放电过程中出现析锂现象，制成的叠片电芯能够大幅度提高锂离子电池的安全性能和库伦容量；

(2)本发明提供的制备方法具有操作简单、流程简单、安全无毒、能耗低的优点，能够实现双面分别涂覆正负极材料的自动化操作，生产效率高，成品率高，适于进行工业化生产。

附图说明

图1为本发明所述的锂离子电池叠片电芯的结构示意图；

图2为本发明所述的正极片的正、反面结构示意图；

图3为本发明所述的复合极片的正、反面结构示意图；

图4为本发明所述的负极片的正、反面结构示意图；

附图标号说明：1、绝缘层；2、正极涂料层；3、镀铝层；4、胶层；5、镀铜层；6、复合极片集流体；7、负极涂料层；8、隔膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1～图4所示，本发明所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其包括正极片、负极片和N个复合极片，N≥1。

其中，正极片包括正极集流体，正极集流体的镀铝层3上附着有正极涂料层2，该正极涂料层2的两侧设置有绝缘层1。

复合极片包括复合集流体，复合极片集流体6的镀铝层3上附着有正极涂料层2，正极涂料层2的两侧设置有绝缘层1，复合极片集流体6的镀铜层5上附着有负极涂料层7。

负极片包括负极集流体，负极集流体的镀铜层5上附着有负极涂料层7。

正极片、N个复合极片和负极片依次叠放，且每两个相邻的极片之间设置有隔膜8。

以上极片中，绝缘层1的宽度L₃比正极涂料层2的宽度L₁小10～15mm，绝缘层1与正极涂料层2之间没有间距；或绝缘层1部分覆盖于正极涂料层2上，覆盖的宽度为1～5mm；正极涂料层2的宽度L₁比负极涂料层7的宽度L₂小10～20mm，且辊压间隙比集流体的厚度小1～2mm。负极涂料层7的两侧留有裁切边，裁切边的宽度L₄为1～5mm；负极涂料层7的宽度L₂等于绝缘层1与正极涂料层2的总宽度或绝缘层1与正极涂料层2的总宽度小1～2mm。

上述叠片电芯中，正极集流体、复合极片集流体6和负极集流体为石墨烯/金属复合集流体、铜/铝复合集流体、碳-铜铝-碳复合集流体中的一种。绝缘层1为氧化铝、氮化硅、碳化硅的至少一种与热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物。

以上叠片电芯的制备方法包括以下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜8、正极集流体、负极集流体和复合极片集流体6备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体6的镀铝层3在经过正极涂覆、喷涂绝缘层1后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体6翻转，使得镀铜层5向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体6进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层3在经过正极涂覆、喷涂绝缘层1后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层5进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜8-复合极片-隔膜8-复合极片……复合极片-隔膜8-负极片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯。

本发明的高安全性大容量锂离子电池，包括如上所述的叠片电芯、电解液以及外壳，是经过注液、化成、分容及组装等步骤制备而成的。

实施例1：

一种高安全性大容量锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和石墨烯/金属复合集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；其中正极涂料层的宽度L₁比负极涂料层的宽度L₂小20mm，且辊压间隙比集流体的厚度小2mm；绝缘层的宽度L₃比正极涂料层的宽度L₁小15mm，且绝缘层部分覆盖于正极涂料层上，覆盖的宽度为5mm；负极涂料层的两侧留有裁切边，裁切边的宽度L₄为5mm；负极涂料层的宽度L₂等于绝缘层与正极涂料层的总宽度；绝缘层为氧化铝和热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过入壳、注液、化成、分容、组装制成所述锂离子电池。

实施例2：

一种高安全性大容量锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和铜/铝复合集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；其中正极涂料层的宽度L₁比负极涂料层的宽度L₂小15mm，且辊压间隙比集流体的厚度小1.5mm；绝缘层的宽度L₃比正极涂料层的宽度L₁小12mm，且绝缘层部分覆盖于正极涂料层上，覆盖的宽度为3mm；负极涂料层的两侧留有裁切边，裁切边的宽度L₄为3mm；负极涂料层的宽度L₂比绝缘层与正极涂料层的总宽度小1.5mm；绝缘层为氮化硅和热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过入壳、注液、化成、分容、组装制成所述锂离子电池。

实施例3：

一种高安全性大容量锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和碳-铜铝-碳复合集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；其中正极涂料层的宽度L₁比负极涂料层的宽度L₂小10mm，且辊压间隙比集流体的厚度小1.3mm；绝缘层的宽度L₃比正极涂料层的宽度L₁小12mm，且绝缘层部分覆盖于正极涂料层上，覆盖的宽度为1.2mm；负极涂料层的两侧留有裁切边，裁切边的宽度L₄为2.2mm；负极涂料层的宽度L₂比绝缘层与正极涂料层的总宽度小1.1mm；绝缘层为碳化硅和热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过入壳、注液、化成、分容、组装制成所述锂离子电池。

实施例4：

一种高安全性大容量锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和石墨烯/金属复合集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；其中正极涂料层的宽度L₁比负极涂料层的宽度L₂小10mm，且辊压间隙比集流体的厚度小1mm；绝缘层的宽度L₃比正极涂料层的宽度L₁小10mm，且绝缘层部分覆盖于正极涂料层上，覆盖的宽度为1mm；负极涂料层的两侧留有裁切边，裁切边的宽度L₄为1mm；负极涂料层的宽度L₂比绝缘层与正极涂料层的总宽度小1mm；绝缘层为氧化铝、氮化硅和热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过入壳、注液、化成、分容、组装制成所述锂离子电池。

实施例5：

一种高安全性大容量锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和石墨烯/金属复合集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；其中正极涂料层的宽度L₁比负极涂料层的宽度L₂小10mm，且辊压间隙比集流体的厚度小1mm；绝缘层的宽度L₃比正极涂料层的宽度L₁小10mm，且绝缘层部分覆盖于正极涂料层上，覆盖的宽度为1mm；负极涂料层的两侧留有裁切边，裁切边的宽度L₄为1mm；负极涂料层的宽度L₂比绝缘层与正极涂料层的总宽度小1mm；绝缘层为氮化硅、碳化硅和热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过入壳、注液、化成、分容、组装制成所述锂离子电池。

实施例6：

一种高安全性大容量锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和石墨烯/金属复合集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；其中正极涂料层的宽度L₁比负极涂料层的宽度L₂小10mm，且辊压间隙比集流体的厚度小1mm；绝缘层的宽度L₃比正极涂料层的宽度L₁小10mm，且绝缘层部分覆盖于正极涂料层上，覆盖的宽度为1mm；负极涂料层的两侧留有裁切边，裁切边的宽度L₄为1mm；负极涂料层的宽度L₂比绝缘层与正极涂料层的总宽度小1mm；绝缘层为氧化铝、碳化硅和热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过入壳、注液、化成、分容、组装制成所述锂离子电池。

实施例7：

一种高安全性大容量锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和石墨烯/金属复合集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；其中正极涂料层的宽度L₁比负极涂料层的宽度L₂小10mm，且辊压间隙比集流体的厚度小1mm；绝缘层的宽度L₃比正极涂料层的宽度L₁小10mm，且绝缘层部分覆盖于正极涂料层上，覆盖的宽度为1mm；负极涂料层的两侧留有裁切边，裁切边的宽度L₄为1mm；负极涂料层的宽度L₂比绝缘层与正极涂料层的总宽度小1mm；绝缘层为氧化铝、氮化硅、碳化硅和热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过入壳、注液、化成、分容、组装制成所述锂离子电池。

对比例1：

一种叠片锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和铝箔、铜箔备用；

S2、将涂有正极浆料的铝箔、负极浆料的铜箔分别进行裁切，切取标准大小的正极单片和负极单片；

S3、极片的制备：启动涂布机，铝箔在经过正极涂覆后，进入烘箱完成单面正极面涂覆；再在导向辊作用下，进行另一面的正极涂覆，经烘箱烘烤后完成双面正极涂覆；而铜箔在经过负极极涂覆后，进入烘箱完成单面负极面涂覆；再在导向辊作用下，进行另一面的负极涂覆，经烘箱烘烤后完成双面负极涂覆

S4、正、负极涂覆：正极涂覆采用间隙涂覆，纵向留有空白20mm，横向宽度较负极小10mm；负极涂覆采用连续涂覆，箔材边缘留有空白18mm。

S5、单片的制备：将已经完成涂覆的铜箔材和铝箔材分别进行裁边、辊压、冲切，制成正、负极单片；其中冲切正极极耳为17×25mm，负极极耳为15×25mm；

S6、按照负极单片-隔膜-正极单片-隔膜-负极单片-隔膜……正极单片-隔膜-负极单片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过外焊极耳、入壳、注液、化成、分容、组装制成叠片锂离子电池。

对比例2：

一种叠片锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和铝箔、铜箔备用；

S2、将涂有正极浆料的铝箔、负极浆料的铜箔分别进行裁切，切取标准大小的正极单片和负极单片；

S3、极片的制备：启动涂布机，铝箔在经过正极涂覆后，进入烘箱完成单面正极面涂覆；再在导向辊作用下，进行另一面的正极涂覆，经烘箱烘烤后完成双面正极涂覆；而铜箔在经过负极极涂覆后，进入烘箱完成单面负极面涂覆；再在导向辊作用下，进行另一面的负极涂覆，经烘箱烘烤后完成双面负极涂覆

S4、正、负极涂覆：正极涂覆采用间隙涂覆，纵向留有空白15mm，横向宽度较负极小8mm；负极涂覆采用连续涂覆，箔材边缘留有空白13mm。

S5、单片的制备：将已经完成涂覆的铜箔材和铝箔材分别进行裁边、辊压、冲切，制成正、负极单片；其中冲切正极极耳为12×11mm，负极极耳为10×11mm；

S6、按照负极单片-隔膜-正极单片-隔膜-负极单片-隔膜……正极单片-隔膜-负极单片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过外焊极耳、入壳、注液、化成、分容、组装制成叠片锂离子电池。

对比例3：

一种叠片锂离子电池，其制备方法包括如下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜和铝箔、铜箔备用；

S2、将涂有正极浆料的铝箔、负极浆料的铜箔分别进行裁切，切取标准大小的正极单片和负极单片；

S3、极片的制备：启动涂布机，铝箔在经过正极涂覆后，进入烘箱完成单面正极面涂覆；再在导向辊作用下，进行另一面的正极涂覆，经烘箱烘烤后完成双面正极涂覆；而铜箔在经过负极极涂覆后，进入烘箱完成单面负极面涂覆；再在导向辊作用下，进行另一面的负极涂覆，经烘箱烘烤后完成双面负极涂覆

S4、正、负极涂覆：正极涂覆采用间隙涂覆，纵向留有空白20mm，横向宽度与负极一致；负极涂覆采用连续涂覆，箔材边缘留有空白18mm。

S5、单片的制备：将已经完成涂覆的铜箔材和铝箔材分别进行裁边、辊压、冲切，制成正、负极单片；其中冲切正极极耳为17×25mm，负极极耳为15×25mm；

S6、按照负极单片-隔膜-正极单片-隔膜-负极单片-隔膜……正极单片-隔膜-负极单片的方式依次叠放，且排列方向一致，热合后制得所述叠片电芯；

S7、将上述叠片电芯经过外焊极耳、入壳、注液、化成、分容、组装制成叠片锂离子电池。

性能测试实验：

将实施例1～7和对比例1～3所制得的锂离子电池分别按照国标《GB/T 31485-2015》的方法测试能量密度、首次库伦效率以及循环300次后容量保持率，并进行常温短路及过充检测实验和钢针穿刺实验，结果见表1。

表1实施例1～7和对比例1～3所制得的锂离子电池性能测试结果

由表1可知，采用本发明的叠片电芯本所制得的锂离子电池相对于现有技术来说，能量密度高，首次库伦效率以及循环300次后容量保持率均优于现有技术的对比例1～3，由此可见本发明所制成的叠片电芯能够大幅度提高锂离子电池的安全性能和库伦容量。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其特征在于：包括正极片、负极片和N个复合极片；所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体的镀铝层上附着有正极涂料层，所述正极涂料层的两侧设置有绝缘层；所述复合极片包括复合集流体，所述复合极片集流体的镀铝层上附着有正极涂料层，所述正极涂料层的两侧设置有绝缘层，所述复合极片集流体的镀铜层上附着有负极涂料层；所述负极片包括负极集流体，所述负极集流体的镀铜层上附着有负极涂料层；所述正极片、N个复合极片和负极片依次叠放，且每两个相邻的极片之间设置有隔膜。

2.根据权利要求1所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其特征在于：所述N≥1。

3.根据权利要求1所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其特征在于：所述正极涂料层的宽度L₁比所述负极涂料层的宽度L₂小10～20mm。

4.根据权利要求3所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其特征在于：所述绝缘层的宽度L₃比所述正极涂料层的宽度L₁小10～15mm。

5.根据权利要求4所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其特征在于：所述绝缘层与正极涂料层之间没有间距；或所述绝缘层部分覆盖于所述正极涂料层上，覆盖的宽度为1～5mm。

6.根据权利要求3所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其特征在于：所述负极涂料层的两侧留有裁切边，所述裁切边的宽度L₄为1～5mm；所述负极涂料层的宽度L₂等于所述绝缘层与正极涂料层的总宽度或比所述绝缘层与正极涂料层的总宽度小1～2mm。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其特征在于：所述正极集流体、复合极片集流体和负极集流体为石墨烯/金属复合集流体、铜/铝复合集流体、碳-铜铝-碳复合集流体中的一种。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯，其特征在于：所述绝缘层为氧化铝、氮化硅、碳化硅的至少一种与热塑性陶瓷胶粘结剂的混合物。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的高安全性大容量锂离子电池叠片电芯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、制备正极浆料和负极浆料，取隔膜、正极集流体、负极集流体和复合极片集流体备用；

S2、将正极浆料和负极浆料加到涂覆系统中，调节涂覆宽度；

S3、复合极片的制备：启动涂布机，复合极片集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱完成正极面涂覆；在导向辊作用下，复合极片集流体翻转，使得镀铜层向上，进行负极涂覆，经烘箱烘烤后完成负极面涂覆；将完成双面涂覆的复合极片集流体进行裁边、辊压、冲切，制成复合极片；

S4、正极片的制备：启动涂布机，正极集流体的镀铝层在经过正极涂覆、喷涂绝缘层后，进入烘箱烘干，制得正极片；

S5、负极片的制备：启动涂布机，负极集流体的镀铜层进行负极涂覆，进入烘箱烘干，制得负极片；

S6、按照正极片-隔膜-复合极片-隔膜-复合极片……复合极片-隔膜-负极片的方式依次叠放并热合，制得所述叠片电芯。

10.一种高安全性大容量锂离子电池，其特征在于：包括如权利要求1～8中任一项所述的叠片电芯。

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