CN112993378A - 一种应用于锂二次电池的电极组件 - Google Patents

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Abstract

一种应用于锂二次电池的电极组件，包括若干正极片、若干负极片和若干隔膜，正极片、隔膜、负极片依次设置形成电极部，若干电极部组合形成一种应用于锂二次电池的电极组件；其中正极片包括集流体和涂覆部，其中涂覆部包括正极活性物质涂覆部、绝缘部，涂覆部至少设置在集流体的一个表面，且集流体延伸出正极活性物质涂覆部的部分作为正极接线片，以正视正极活性物质涂覆部的面作为第一维度，正极活性物质涂覆部在第一维度的上下两端均设有一个绝缘部，且在第一维度上，正极活性物质涂覆部和两端绝缘部加在一起的长度，与负极片的长度相同。本发明具有简化制备工艺、降低制造成本的同时具有优异热稳定性的优势。

Description

一种应用于锂二次电池的电极组件
技术领域
本发明属于锂二次电池领域，尤其是涉及一种应用于锂二次电池的电极组件。
背景技术
电极组件内置于电池壳体中，包含正极、隔板和负极的堆叠结构的能够充电和放电的发电元件。电极组件被划分为：包卷型，其中隔板插置在上面施加有活性材料的长片型正极和负极之间，然后将它们全部卷绕在一起；堆叠型，其中具有预定尺寸的多个正极和负极在隔板插置在二者之间的情况下顺序地堆叠；它们的组合，即堆叠、折叠型，其中将包括正极、负极和隔板的双电池或全电池卷绕成长片型隔离膜；和层压、堆叠型，其中将双电池或全电池顺序地层压和堆叠。
在目前应用的二次电池中，在20世纪90作电压和更高的能量密度的优势而引起注意。然而，这些锂离子电池具有安全性问题，诸如由使用有机电解质导致的着火、爆炸等问题，并且具有制造困难的缺点。
评估和确保上述电池的安全性非常重要。最重要的考虑因素是，电池在发生故障时不应对使用者造成损害，为此，通过电池安全标准严格地控制了电池的着火、产生烟气等。因此，为了解决安全问题，提出了许多解决方法。
例如当前的电芯设计中为了防止各种原因导致的正负极片错位或高温下隔膜收缩，从而造成的正负极片直接接触，引起着火的问题，通常将负极片尺寸要大于正极片，尤其是在堆叠方式制备的芯包中，正极片在平行正极接线片延伸方向和垂直正极接线片延伸方向上的尺寸均要小于负极尺寸，这种设计降低了装配电极组件过程中正负极对准度，并且增加了制造成本；使用凝胶隔膜和热压工艺，由于隔膜和极片之间紧密结合，因此可以固定极片和隔膜位置，减少隔膜热收缩，但是隔膜与极片紧密结合，也会降低电阻组件的浸润性，同时增大芯包内阻，提高材料成本。因此，迫切需要通过解决上述问题而开发一种简化制备工艺、降低制造成本的同时具有优异热稳定性的锂二次电池。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种应用于锂二次电池的电极组件，具有简化制备工艺、降低制造成本的同时具有优异热稳定性的优势。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种应用于锂二次电池的电极组件，包括若干正极片、若干负极片和若干隔膜，正极片、隔膜、负极片依次设置形成电极部，若干电极部组合形成一种应用于锂二次电池的电极组件；其中正极片包括集流体和涂覆部，其中涂覆部包括正极活性物质涂覆部、绝缘部，涂覆部至少设置在集流体的一个表面，且集流体延伸出正极活性物质涂覆部的部分作为正极接线片，以正视正极活性物质涂覆部的面作为第一维度，正极活性物质涂覆部在第一维度的上下两端均设有一个绝缘部，且在第一维度上，正极活性物质涂覆部和两端绝缘部加在一起的长度，与负极片的长度相同。
进一步的，正极活性物质涂覆部包括正极活性材料和第一粘结剂。
进一步的，绝缘部包括无机粒子、绝缘层和第一有机物涂层。
进一步的，绝缘部的厚度小于正极活性物质涂覆部的厚度，绝缘层的宽度为0.5mm-50mm，第一有机物涂层的宽度为2mm-100mm。
进一步的，隔膜在面向绝缘部和负极上下两端的位置均涂覆有能与第一有机物涂层在加热或电流激活条件下发生聚合反应或粘合效果的第二有机物涂层。
进一步的，第一有机物涂层和第二有机物涂层均为耐热有机物，氧化温度为150℃-400℃。
进一步的，隔膜上的第二有机物涂层也能够粘接负极片，且隔膜与负极粘接力弱于隔膜与正极片边缘的粘接力。
相对于现有技术，本发明所述的一种应用于锂二次电池的电极组件具有以下优势：
(1)本发明所述的一种应用于锂二次电池的电极组件，相较于传统的电极组件，正极活性物质涂覆部和两端绝缘部加在一起的长度，与负极片的长度相同；可以防止电芯由于极片错位或隔膜收缩导致的热稳定性下降，同时极大地提高极片对准度以及降低制造成本和材料成本。
(2)本发明所述的一种应用于锂二次电池的电极组件，具有简化制备工艺、降低制造成本的同时具有优异热稳定性的优势。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的正极片在第一维度的示意图；
图2为本发明实施例所述的正极片剖视图；
图3为本发明实施例所述的绝缘部放大图；
图4为本发明实施例所述的正极片和隔膜、第二有机物涂层关系图；
图5为本发明实施例所述的电极组件垂直截面图。
附图标记说明：
1、正极片；11、集流体；12、涂覆部；13、正极活性物质涂覆部；14、绝缘部；141、第一有机物涂层；15、正极接线片；2、负极片；3、隔膜；4、第二有机物涂层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种应用于锂二次电池的电极组件，如图1至图5所示包括若干正极片1、若干负极片2和若干隔膜3，正极片1、隔膜3、负极片2依次设置形成电极部，若干电极部组合形成一种应用于锂二次电池的电极组件；其中正极片1包括集流体11和涂覆部12，其中涂覆部12包括正极活性物质涂覆部1312、绝缘部14，涂覆部12至少设置在集流体11的一个表面，且集流体11延伸出正极活性物质涂覆部1312的部分作为正极接线片15，以正视正极活性物质涂覆部1312的面作为第一维度，正极活性物质涂覆部1312在第一维度的上下两端均设有一个绝缘部14，且在第一维度上，正极活性物质涂覆部1312和两端绝缘部14加在一起的长度，与负极片2的长度相同。
正极活性物质涂覆部1312包括正极活性材料和第一粘结剂。
绝缘部14包括无机粒子、绝缘层和第一有机物涂层141；绝缘层内设有第二粘结剂，第一粘结剂和第二粘结剂没有特殊要求，可以是相同种类的化合物或不同种类的化合物，只要是有助于活性材料与导电材料之间或无机粒子之间的结合的组分即可，通常以基于包含活性材料的混合物的总重量的1至50wt％添加粘合剂，粘结剂的实例可以包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化的EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶、各种共聚物和类似物。
绝缘部14的厚度小于正极活性物质涂覆部1312的厚度，绝缘层的宽度为0.5mm-50mm，第一有机物涂层141的宽度为2mm-100mm；
绝缘层的宽度相当于传统电芯中负极包覆正极的尺寸，绝缘层宽度小于0.5mm，电池的安全性得不到保证；绝缘层的宽度大于50mm，会影响电芯整体容量，绝缘层宽度优选的为1-5mm，更优选的为1.5-3mm；在此范围内，第一有机物涂层141既可以保证和隔膜3的第二有机物涂层4有一个很好的粘合效果，同时又不会增大粘结面积和内阻，也不会影响后序的焊接工序。
正极片1在正极接线片15方向的尺寸与负极片2在负极接线片方向的尺寸相同。
隔膜3在面向绝缘部14和负极上下两端的位置均涂覆有能与第一有机物涂层141在加热或电流激活条件下发生聚合反应或粘合效果的第二有机物涂层4。从而抑制了隔膜3的热收缩，第二有机物涂层4和正极极片的第一有机物涂层141共同作用，在加热或电流激活条件下发生聚合反应或粘合效果，从而抑制了隔膜3的热收缩。另外隔膜3上的第二有机物涂层4也可以粘接负极片2，但由于负极极片边缘部分没有有机物涂层，因此隔膜3与负极粘接力弱于隔膜3与正极边缘的粘接力，可以起到防止负极片2移动的效果。
第一有机物涂层141和第二有机物涂层4均为耐热有机物，氧化温度为150℃-400℃；这是电池的工作温度范围或电池在异常操作过程中产生的热量可以达到的温度范围。即使达到上述范围，由于正极片1包含的第一有机物涂层141和隔膜3包含的第二有机物涂层4为耐热有机物，两者也可以有粘合效果或聚合反应生成的共价键不会被破坏，因此可以防止隔膜3热收缩。
隔膜3上的第二有机物涂层4也能够粘接负极片2，且隔膜3与负极粘接力弱于隔膜3与正极边缘的粘接力。
实施例1：根据本发明的电极组件可以具有其中正极接线片15和负极接线片位于相对端的结构；详细地，正电极接线片可以朝向第一外周突出，该第一外周是电极组件的一端，负电极接线片可以朝向第二外周突出，该第二外周是与第一外周相反的一端。
实施例2：正电极接线片和负电极接线片可具有在一端处一起突出的结构。即正极接线片15和负极接线片可以具有这样的结构，其中，正极接线片15和负极接线片一起朝向作为电极组件的一端的第一外周突出。
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 (7)

1.一种应用于锂二次电池的电极组件，其特征在于：包括若干正极片、若干负极片和若干隔膜，正极片、隔膜、负极片依次设置形成电极部，若干电极部组合形成一种应用于锂二次电池的电极组件；其中正极片包括集流体和涂覆部，其中涂覆部包括正极活性物质涂覆部、绝缘部，涂覆部至少设置在集流体的一个表面，且集流体延伸出正极活性物质涂覆部的部分作为正极接线片，以正视正极活性物质涂覆部的面作为第一维度，正极活性物质涂覆部在第一维度的上下两端均设有一个绝缘部，且在第一维度上，正极活性物质涂覆部和两端绝缘部加在一起的长度，与负极片的长度相同。
2.根据权利要求1所述的一种应用于锂二次电池的电极组件，其特征在于：正极活性物质涂覆部包括正极活性材料和第一粘结剂。
3.根据权利要求1所述的一种应用于锂二次电池的电极组件，其特征在于：绝缘部包括无机粒子、绝缘层和第一有机物涂层。
4.根据权利要求3所述的一种应用于锂二次电池的电极组件，其特征在于：绝缘部的厚度小于正极活性物质涂覆部的厚度，绝缘层的宽度为0.5mm-50mm，第一有机物涂层的宽度为2mm-100mm。
5.根据权利要求3所述的一种应用于锂二次电池的电极组件，其特征在于：隔膜在面向绝缘部和负极上下两端的位置均涂覆有能与第一有机物涂层在加热或电流激活条件下发生聚合反应或粘合效果的第二有机物涂层。
6.根据权利要求5所述的一种应用于锂二次电池的电极组件，其特征在于：第一有机物涂层和第二有机物涂层均为耐热有机物，氧化温度为150℃-400℃。
7.根据权利要求6所述的一种应用于锂二次电池的电极组件，其特征在于：隔膜上的第二有机物涂层也能够粘接负极片。
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