CN113328134A - 一种电池 - Google Patents

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张保海
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李俊义
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Abstract

本发明提供一种电池，所述电池包括电芯和外壳，所述电芯由正极片和负极片依次循环层叠而成，任意相邻的一个正极片和一个负极片之间设有隔膜片；所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极集流体包括第一基材和导电涂层，所述第一基材包括聚合物层；所述负极片包括负极集流体和负极涂层。所述正极片区别于现有技术中以铝箔作为正极片的正极集流体，能够降低内部短路的风险，提高电池的安全性能。

Description

一种电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池。
背景技术
随着社会的不断发展与进步，各种功能的电子设备得到了迅猛的发展。锂电池因具有电池电压高、能量密度高、循环性能好等优点，其在各类电子设备上的应用需求也越来越大。
锂电池在不正确使用、遇到尖锐物撞击或者刺穿，通常会造成电池内部正极铝箔和负极接触，导致电池内部短路，严重时还有可能发生电池起火甚至爆炸，危及使用者的人身安全。可见，现有的锂电池存在短路风险较大的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电池，解决了现有技术中锂电池存在短路风险较大的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例提供一种电池，包括电芯和外壳，所述电芯设置于所述外壳内，所述电芯由正极片和负极片依次循环层叠而成，任意相邻的一个正极片和一个负极片之间设有隔膜片；
其中，所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极集流体包括第一基材和导电涂层，所述导电涂层设置于所述第一基材的相背的两个侧面上，所述第一基材包括聚合物层；所述正极集流体包括相背对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一者上设置有所述正极涂层；
所述负极片包括负极集流体和负极涂层，所述负极集流体包括相背对的第三侧面和第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面中的至少一个侧面上设置有所述负极涂层。
可选地，所述第一基材还包括陶瓷涂层，所述陶瓷涂层设置于所述聚合物层的相背的两个侧面上，所述导电涂层设置于所述陶瓷涂层背对所述聚合物层的一侧上。
可选地，所述正极片还包括正极耳，所述正极耳位于所述正极集流体的周缘，所述正极集流体的周缘向远离所述正极集流体的中心的方向凸出形成所述正极耳；所述负极片还包括负极耳，所述负极耳位于所述负极集流体的周缘，所述负极集流体的周缘向远离所述负极集流体的中心的方向凸出形成所述负极耳。
可选地，所述负极集流体的等效直径大于所述正极集流体的等效直径。
可选地，所述负极集流体包括箔材基材。
可选地，所述电芯包括N个所述负极片，N个所述负极片的负极耳电连接形成所述电芯的负极端；所述电芯包括M个所述正极片，M个所述正极片的正极耳电连接形成所述电芯的正极端，N、M为大于1的正整数。
可选地，所述电芯包括相邻的第一正极片和第一负极片，所述第一正极片的正极耳的中线与所述第一负极片的负极耳的中线之间呈预设角度；
其中，所述第一正极片的正极耳的中线沿所述第一正极片的径向延伸，所述第一负极片的负极耳的中线沿所述第一负极片的径向延伸。
可选地，所述预设角度为45°至90°。
可选地，所述外壳由第一壳体和第二壳体盖合而成，所述负极端与所述第一壳体电连接，所述正极端与所述第二壳体电连接；
所述电芯包括靠近所述第一壳体的第二负极片和靠近所述第二壳体的第二正极片，所述第二负极片朝向所述第一壳体的侧面上未设置所述负极涂层，所述第二正极片朝向所述第二壳体的侧面上未设置所述正极涂层。
可选地，所述第一壳体朝向所述第二负极片的侧面上设置有导电胶，所述第二壳体朝向所述第二正极片的侧面上设置有导电胶。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提供了一种电池，所述电池包括正极片，所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极集流体包括第一基材和导电涂层，所述导电涂层设置于所述第一基材的相背的两个侧面上，所述第一基材包括聚合物层。所述正极片区别于现有技术中以铝箔作为正极片的正极集流体，将涂覆有导电涂层的聚合物层作为正极片的正极集流体。导电涂层可以保证正极涂层中的正极颗粒之间的导电性，且减少了正极铝箔的使用，能够降低内部短路的风险，提高电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电池的截面示意图；
图2为本发明实施例提供的一种正极片的截面图之一；
图3为本发明实施例提供的一种正极集流体的截面图；
图4为本发明实施例提供的一种负极片的截面图之一；
图5为本发明实施例提供的一种正极片的截面图之二；
图6为本发明实施例提供的一种负极片的截面图之二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参见图1至图6，本发明实施例提供了一种电池。
如图1所示，包括电芯和外壳300，所述电芯设置于所述外壳300内，所述电芯由正极片100和负极片200依次循环层叠而成，任意相邻的一个正极片100和一个负极片200之间设有隔膜片(图中未示出)；
其中，如图2和图3所示，正极片100包括正极集流体110和正极涂层120，正极集流体110包括第一基材和导电涂层111，导电涂层111设置于所述第一基材的相背的两个侧面上，所述第一基材包括聚合物层112；正极集流体110包括相背对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一者上设置有正极涂层120；
如图4所示，负极片200包括负极集流体210和负极涂层220，负极集流体210包括相背对的第三侧面和第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面中的至少一个侧面上设置有负极涂层220。
本发明实施例中，聚合物层112可以包括聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜和聚乙烯与聚丙烯多层复合膜中的一种或多种。而且，聚合物层112具有孔道，所述孔道可以导通聚合物层112的第一侧和第二侧，在所述第一侧面和所述第二侧面均设有所述正极涂层的情况下，所述第一侧面上的正极涂层中的锂离子可以通过所述孔道移动至所述第二侧面上的正极涂层中，或者，所述第二侧面上的正极涂层中的锂离子可以通过所述孔道移动至所述第一侧面上的正极涂层中，使得所述正极片整体锂离子更加均衡，降低极化，从而提高锂离子的循环寿命。需要说明的是，在设置导电涂层111之后，所述孔道仍然导通所述正极集流体的第一侧和第二侧。
具体实现时，所述孔道可以为直通孔，也可以为曲通孔，具体可根据实际情况决定，在此不作限定。可选地，聚合物层112的孔隙率为35％至60％，所述正极集流体，即聚合物层112涂覆有导电涂层111后的孔隙率为30％至50％，其中，所述孔隙率为所述孔道的体积占整体体积的百分比。可选地，聚合物层112的拉伸率为75％至210％，正极集流体110，即聚合物层112涂覆有导电涂层111后的拉伸率为90％至230％。
本发明实施例中，区别于现有技术中以铝箔作为正极片的正极集流体，将涂覆有导电涂层111的聚合物层112作为正极片100的正极集流体110。一方面，由于聚合物层112外涂覆有导电涂层111，导电涂层111与正极涂层120中的活性物质可以充分接触，进而可以保证正极涂层120中水平方向上的正极颗粒之间的导电性，将正极涂层120中的正极颗粒产生的电流汇集起来以形成电流对外输出。另一方面，在电池短路时，能够降低内部短路的风险，且基于聚合物层112的孔道结构，能够使正极片100整体的锂离子更加均衡，提高锂离子的循环寿命。此外，聚合物层112有很好的机械强度和柔性，可以有效防止电池组装时因操作不当引起的极片弯折导致的掉粉现象。
可选地，如图3所示，所述第一基材还包括陶瓷涂层113，陶瓷涂层113设置于聚合物层112的相背的两个侧面上，导电涂层111设置于陶瓷涂层113背对聚合物层112的一侧上。
本实施方式中，实际应用中，在正极涂层120的浆料涂覆于正极集流体110的至少一个侧面后，需要在高温下对浆料进行烘干。由于正极集流体110采用聚合物层112作为基材，其遇热可能会出现收缩的情况。具体地，可选地，未涂覆陶瓷涂层113之前，聚合物层112在90℃至105℃的热收缩率为2％至5％，高于130℃时热收缩率可以达到70％至93％，所述正极集流体，即聚合物层112涂覆有导电涂层111后在125℃至145℃的热收缩率为10％至18％。
本实施方式中，在聚合物层112相背对的两个侧面上可以涂覆一层陶瓷涂层113，陶瓷涂层113的存在可以有效增加聚合物层112的抗热收缩性能，防止在高温烘烤过程中，聚合物层112出现热缩现象。
具体实现时，在陶瓷涂层113上涂覆导电浆料形成涂层111时，导电浆料会通过陶瓷涂层113中陶瓷颗粒之间的缝隙进行渗透，使得陶瓷颗粒和导电浆料在陶瓷涂层113中相互连接呈网状编织，这样可以提高导电涂层111和陶瓷涂层113之间的粘结性，以及陶瓷涂层113垂直方向上的导电性。可以理解的是，所述导电浆料在陶瓷涂层113中的渗透由陶瓷涂层113的表层向底层依次减少。
可选地，所述第一基材，即聚合物层112涂覆有陶瓷涂层113之后在125℃至145℃的热收缩率为3％至6％，所述正极集流体，即聚合物层112涂覆有陶瓷涂层113和导电涂层111后在125℃至145℃的热收缩率为2％至7％。需要说明的是，可选地，所述第一基材，即聚合物层112涂覆陶瓷涂层113之后的孔隙率为40％至65％，所述正极集流体，即聚合物层112涂覆有陶瓷涂层113和导电涂层111后的孔隙率为33％至57％。可选地，所述第一基材，即聚合物层112涂覆陶瓷涂层113之后的拉伸率为60％至130％，所述正极集流体，即聚合物层112涂覆有陶瓷涂层113和导电涂层111后的拉伸率为85％至140％。
可选地，如图5所示，正极片100还包括正极耳130，正极耳130位于正极集流体110的周缘，正极集流体110的周缘向远离正极集流体110的中心的方向凸出形成正极耳130；如图6所示，负极片200还包括负极耳230，负极耳230位于负极集流体210的周缘，负极集流体210的周缘向远离负极集流体210的中心的方向凸出形成负极耳230。本实施方式中，可选地，正极集流体110和负极集流体210均冲型为圆形，可以适用于纽扣电池。此外，正极耳130与正极集流体110一体成型，如图5所示，正极集流体110的周缘向远离正极集流体110的中心的方向凸出形成正极耳130，正极耳130的相背的两个侧面上未设置正极涂层120，但可以设置导电涂层。在一种实现形式中，正极耳130可以冲型为矩形。
以及，负极耳230与负极集流体210一体成型，如图6所示，负极集流体210的周缘向远离负极集流体210的中心的方向凸出形成负极耳230，负极耳230的相背的两个侧面上未设置负极涂层220，且由于负极涂层220本身具有导电性，也可以不设置导电涂层。在一种实现形式中，负极耳230可以冲型为矩形。
可选地，负极集流体210的等效直径大于正极集流体110的等效直径。
本实施方式中，负极集流体210的等效直径是指与负极集流体210的截面面积相等的圆形的直径，正极集流体110的等效直径是指与正极集流体110的截面面积相等的圆形的直径。具体实现时，正极集流体110和负极集流体210的等效直径可以根据电芯型号而定，例如，正极集流体110的等效直径可以为1cm、2cm、3cm、4cm、5cm等，负极集流体210的等效直径稍大于正极集流体110的等效直径，例如可以为1.2cm、2.2cm、3.2cm、4.2cm、5.2cm等。
本实施方式中，在一种实现形式中，负极集流体210包括箔材基材。
在另一种实现形式中，负极集流体210的基材也可以为聚合物层112，聚合物层112具有孔道，其材质与聚合物层112相同或者不同。
可选地，如图1所示，所述电芯包括N个负极片200，N个负极片200的负极耳230电连接形成所述电芯的负极端；所述电芯包括M个正极片100，M个正极片100的正极耳130电连接形成所述电芯的正极端，N、M为大于1的正整数。
进一步地，可选地，如图1所示，所述电芯包括相邻的第一正极片和第一负极片，所述第一正极片的正极耳130的中线与所述第一负极片的负极耳230的中线之间呈预设角度；
其中，第一正极片和第一负极片可以理解为所述电芯中任意相邻的正极片100和负极片200，所述第一正极片的正极耳130的中线沿所述第一正极片的径向延伸，所述第一负极片的负极耳230的中线沿所述第一负极片的径向延伸。
本实施方式中，由于正极耳130由正极集流体110延伸形成，且位于正极集流体110的周缘，负极耳230由负极集流体210延伸形成，且位于负极集流体210的周缘，为了避免正负极接触短路，将相邻设置的正极片100和负极片200的正极耳130与负极耳230之间岔开一定角度。
在一种实现形式中，相邻设置的正极片100和负极片200的正极耳130与负极耳230之间的夹角为45°至90°。
可选地，所述外壳300由第一壳体310和第二壳体320盖合而成，所述负极端与第一壳体310电连接，所述正极端与第二壳体320电连接；
所述电芯包括靠近第一壳体310的第二负极片和靠近第二壳体320的第二正极片，所述第二负极片朝向第一壳体310的侧面上未设置负极涂层210，所述第二正极片朝向第二壳体320的侧面上未设置正极涂层110。
本实施方式中，如图1所示，由于所述第二正极片靠近第二壳体320，所述第二正极片朝向第二壳体320的一侧没有负极片200，若所述第二正极片朝向第二壳体320的侧面上设置有正极涂层120，那么从该正极涂层120脱出的锂离子不能到达负极片200而造成析锂。因而，所述第二正极片朝向第二壳体320的侧面上未设置正极涂层120。
同理，由于所述第二负极片靠近第一壳体310，所述第二负极片朝向第一壳体310的一侧没有正极片100，若所述第二负极片朝向第一壳体310的侧面上设置有负极涂层220，那么从该负极涂层220脱出的锂离子不能到达正极片100而造成析锂。因而，所述第二负极片朝向第一壳体310的侧面上未设置负极涂层210。
进一步地，可选地，第一壳体310朝向所述第二负极片的侧面上设置有导电胶，第二壳体320朝向所述第二正极片的侧面上设置有导电胶。导电胶可以进一步提高极片与壳体之间的导电性。
本发明实施例还提供了一种正极片的制备方法，包括：
步骤一、形成第一基材，所述第一基材包括聚合物层；
步骤二、将导电涂层浆料涂覆于所述第一基材相背对的两个侧面上并烘干，得到正极集流体，所述导电涂层浆料由导电剂和溶剂混合而成；
步骤三、将正极涂层浆料涂覆于所述正极集流体的至少一个侧面上并烘干，得到正极片，所述正极涂层浆料由正极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合而成。
下面介绍本发明实施例中的所述第一基材。
本发明实施例中，所述第一基材包括聚合物层，所述聚合物层形成有孔道，所述孔道可参照上述实施例中的说明，在此不再赘述，所述聚合物层厚度为4μm至16μm，优选为4μm至8μm，在此不作任何限定。
下面介绍所述导电涂层的制备：
所述导电涂层的导电涂层浆料可以由导电剂和溶剂混合而成。进一步地，所述导电涂层浆料还可以包括但不限于粘结剂、增粘剂、热稳定剂、固化剂、分散剂和溶剂，在此不作限定。其中，通过添加热稳定剂，可以增强导电涂层的热稳定性。
其中，所述导电剂可以包括炭黑颗粒、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、纳米碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber，VGCF)、导电玻璃纤维中的一种或的多种。
所述固化剂可以包括异氰酸酯、甲基咪唑、3至氨丙基咪唑、2至乙基至4至甲基咪唑、二甲基苯胺、甲基四氢苯酐、十二烷基顺丁烯二酸酐、甲基四氢苯酐、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯基至二甲脲、2一乙基咪唑、2一苯基咪唑、二聚氰胺、三乙胺、1至氰乙基至2至乙基至4至甲基咪唑、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐、308桐油酸酐、甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、间苯二胺、651低分子量聚酰胺、T31酚醛改性胺中的一种或多种。
所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯至三氟乙烯、聚偏氟乙烯至四氟乙烯、聚偏氟乙烯至六氟乙烯、聚偏氟乙烯至六氟丙烯、苯丙乳液、丙烯酸乳液、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇、乙烯至醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯中的一种或多种。
所述增粘剂可以包括树脂类粘结剂，包括酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂。其中，所述环氧树脂可以包括以下任意一种：双酚A缩水甘油醚型、双酚F型环氧树脂、缩水甘油环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂肪族环氧树脂。
所述热稳定剂可以包括2，6至叔丁基至4至甲基苯酚，亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯一种或多种。
所述溶剂可以包括甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮NMP和水中的一种或多种。
具体实现时，可以按照预设配比将上述组分进行融合得到导电涂层浆料中的上述组分。其中，所述预设配比可以为导电剂10份至45份、分散剂1份至5份、粘结剂5份至15份、热稳定剂0.5份至3份、增粘剂30份至70份、固化剂1份至7份、溶剂100份。优选地，所述预设配比可以为导电剂10份至30份、分散剂1份至3份、粘结剂5份至10份、热稳定剂0.5份至1.5份、增粘剂40份至55份、固化剂1份至4份、溶剂100份。优选地，导电剂10份至30份、分散剂1份至3份、粘结剂5份至10份、热稳定剂0.5份至1.5份、增粘剂40份至55份、固化剂1份至4份、溶剂100份。
具体实现时，可以按照以下步骤制备所述导电涂层浆料：
1)取50％的溶剂加入导电剂、分散剂进行充分搅拌，并同时进行超声分散。之后，向上述溶液中加入粘结剂进行充分搅拌，并同时进行超声分散。之后，将上述溶液加热到30℃至60℃，得到A溶液。
2)取剩余的50％的溶剂加入增粘剂、热稳定剂，在60℃至90℃下进行充分搅拌，并同时进行超声分散。待溶液中的各组分均匀分散后，将所述溶液温度降至30℃至60℃，得到B溶液。
3)将所述A溶液加入到所述B溶液中，进行充分搅拌，并同时进行超声分散。在整个过程中，将温度保持在30℃至60℃，得到C溶液。
4)向所述C溶液中加入固化剂，随后进行充分搅拌得到所述导电涂层浆料。
具体实现时，可以按照以下步骤制备所述正极集流体：
使用挤压涂布机首先将所述导电涂层浆料涂覆在所述聚合物层相背对的两个侧面上，涂覆厚度可以为1μm至10μm，优选为1μm至5μm，之后在70℃下干燥0.5小时至3小时，制备得到所述正极集流体。
下面介绍本发明实施例中的所述正极涂层。
本发明实施例中，所述正极涂层的正极涂层浆料可以由正极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合而成。其中，所述正极活性材料可以为钴酸锂，所述导电剂、所述粘结剂和所述溶剂可以参照上述对导电剂、粘结剂和溶剂的说明确定，在此不再赘述。优选地，所述导电剂可以为导电碳纳米管，所述粘结剂聚偏氟乙烯，所述溶剂可以为N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂。
具体实现时，可以按照以下步骤制备所述正极片：
1)以钴酸锂为正极活性材料，导电碳纳米管为导电剂，以及聚偏氟乙烯为粘接剂，并按照97.2:1.5:1.3的质量比加入到搅拌罐中，之后加入N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂，按照现有技术中的配料工艺进行充分搅拌，通过200目的筛网进行过滤，配成正极浆料，正极浆料固含量为70％至75％。
2)利用涂布机将浆料涂覆到所述正极集流体上。之后在120℃温度下烘干，可以得到所述正极片。
可选地，所述形成第一基材，包括：
形成聚合物层；
将陶瓷涂层浆料涂覆于所述聚合物层的相背对的两个侧面上并烘干，得到所述第一基材，所述陶瓷涂层浆料由陶瓷和溶剂混合而成；
所述将导电涂层浆料涂覆于所述第一基材相背对的两个侧面上并烘干，得到正极集流体，包括：
将所述导电涂层浆料涂覆于所述陶瓷涂层背向所述聚合物层的侧面上并烘干，得到所述正极集流体。
本实施例中，在所述正极集流体的制备中，首先在所述聚合物层相背对的两个侧面上可以涂覆一层陶瓷涂层浆料，烘干后形成陶瓷涂层。陶瓷涂层的存在可以有效增加聚合物层的抗热收缩性能，防止在高温烘烤过程中，聚合物层出现热缩现象。之后，再在所述陶瓷涂层上涂覆所述导电涂层浆料，得到所述正极集流体。
下面介绍本发明实施例中的所述陶瓷涂层。
本发明实施例中，所述陶瓷涂层的陶瓷涂层浆料可以由陶瓷颗粒、粘结剂、增稠剂、分散剂等和溶剂混合而成。其中，所述陶瓷颗粒可以包括氧化铝、氧化镁、氧化硅、、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌、硫酸钡、氮化硼、氮化铝、氮化镁、二氧化锡、氢氧化镁、勃姆石或碳酸钙中的一种或多种。所述陶瓷颗粒的中位径D50可以为0.1μm至11μm，优选为0.5μm至3μm。
所述粘结剂可以包括选自丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、苯丙乳液、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯中的一种或多种。
所述分散剂可以包括氟代烷基甲氧基醇醚、聚氧乙烯烷基胺、丁基萘磺酸钠、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、多偏磷酸钠、硅酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
所述增稠剂可以为羧甲基纤维素钠和/或羧甲基纤维素锂。
具体实现时，可以取一定量的去离子水，加入一定量的分散剂，同时加入一定量陶瓷颗粒，配置成含陶瓷的浆料，其中，分散剂的质量占比可以为0.2％至10％，陶瓷颗粒的质量占比可以为30％至70％；之后，向上述含陶瓷的浆料中加入质量为1％至10％的粘结剂和质量为1％至10％的增稠剂，得到固含量为32.2％至60％的陶瓷浆料。
之后，可以按照以下步骤制备所述正极集流体：
1)使用挤压涂布机首先将所述陶瓷涂层浆料涂覆在所述聚合物层相背对的两个侧面上，涂覆厚度可以为1μm至10μm，优选为1μm至5μm，烘干。
2)在陶瓷涂层的表面涂覆所述导电涂层浆料，涂覆厚度可以为1μm至10μm，优选为1μm至5μm，之后在70℃下干燥0.5小时至3小时，制备得到所述正极集流体。
以下介绍本发明实施例提供的电池的3种具体的实施例和1种对比例。
实施例1
步骤一、制备陶瓷涂层浆料。
具体的，取一定量的去离子水，加入一定量的聚丙烯酸钠作为分散剂，所述分散剂占比质量1％。同时，加入一定量陶瓷(氧化铝)，陶瓷占比质量45％，配置成含陶瓷的浆料。之后，向上述含陶瓷的浆料中加入质量5％的聚偏氟乙烯作为粘结剂和质量8％的甲基纤维素钠作为增稠剂，得到固含量为59％的陶瓷涂层浆料。
步骤二、制备导电涂层浆料。
具体的，按照预设配比分别称取各组分备用，其中，所述于设配比为导电剂(碳纳米管)30份、分散剂(聚丙烯酸钠)1.5份、粘结剂(丙烯酸乳液)5份、热稳定(2，6-叔丁基-4-甲基苯酚)剂1份、增粘剂(聚丙烯酸树脂)50份、固化剂(二苯基甲烷二异氰酸酯)1份、溶剂(丙酮)100份。
1)取50％的溶剂加入导电剂、分散剂进行充分搅拌，并同时进行超声分散。之后，向上述溶液中加入粘结剂进行充分搅拌，并同时进行超声分散。之后，将上述溶液加热到45℃，得到A溶液。
2)取剩余的50％的溶剂加入增粘剂、热稳定剂，在80℃下进行充分搅拌，并同时进行超声分散。待溶液中的各组分均匀分散后，将所述溶液温度降至45℃，得到B溶液。
3)将所述A溶液加入到所述B溶液中，进行充分搅拌，并同时进行超声分散。在整个过程中，将温度保持在45℃，得到C溶液。
4)向所述C溶液中加入固化剂，随后进行充分搅拌得到所述导电涂层浆料。所述导电涂层浆料在25℃下的粘度为4700cps，固含量为47.3％。
步骤三、制备正极集流体。
具体的，使用挤压涂布机首先将步骤一中制备得到的陶瓷涂层浆料，以涂覆厚度为2μm，涂覆在聚乙烯单层基膜(厚度为5μm)相背对的两侧面上，烘干。之后，在陶瓷涂层的表面涂覆步骤二中制备得到的导电涂层浆料，涂覆厚度2μm。最后，在70℃下干燥0.5小时至3小时,制备得到正极集流体。
其中，由陶瓷涂层表面向内20％的厚度内，单位面积内导电浆料中导电剂的质量占陶瓷浆料中陶瓷质量的35％(＝Q导电剂质量/Q陶瓷质量)；由陶瓷涂层表面向内50％的厚度内，单位面积内导电浆料中导电剂的质量占陶瓷浆料中陶瓷质量的15％(＝Q导电剂质量/Q陶瓷质量)；由陶瓷涂层表面向内80％的厚度内，单位面积内导电浆料中导电剂的质量占陶瓷浆料中陶瓷质量的8％(＝Q导电剂质量/Q陶瓷质量)；由陶瓷层表面向内100％的厚度内单位面积内导电浆料中导电剂的质量占陶瓷浆料中陶瓷质量的2％(＝Q导电剂质量/Q陶瓷质量)。
步骤四、制备正极涂层浆料。
具体的，以钴酸锂为正极活性材料，导电碳纳米管为导电剂、聚偏氟乙烯为粘结剂，按照97.2:1.5:1.3的质量比加入到搅拌罐中，加入N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂，按照现有技术中的配料工艺进行充分搅拌，通过200目的筛网进行过滤，配成正极浆料，正极浆料固含量为70％至75％。
步骤五、制备正极片。
具体的，利用涂布机将步骤四中制备得到的正极涂层浆料涂覆到步骤三中制备得到的正极集流体上。之后在120℃温度下烘干，可以得到正极片。
如图4所示，本实施例中，所述正极集流体的直径为1.5cm，所述正极耳的大小固定为长8mm*宽5mm，其正反两面没有涂膏，但是有导电涂层。
步骤六、制备负极涂层浆料。
具体的，以人造石墨作为负极活性材料、导电碳炭黑作为导电剂、丁苯橡胶作为粘结剂以及羧甲基纤维素钠作为增稠剂，按照96.9:1.5:1.3:13的质量比加入到搅拌罐中，加入去离子水溶剂，按照现有技术的配料工艺进行充分搅拌，通过150目的筛网进行过滤，制备得到负极涂层浆料，负极浆料固含量为40％～45％。
步骤七、制备负极片
将步骤六中制备得到的负极涂层浆料，利用涂布机将浆料涂覆到铜箔上，在100℃温度下烘干，得到负极片。
如图6所示，本实施例中，所述负极集流体的直径为1.7cm，所述负极耳的大小固定为长8mm*宽5mm，其正反两面没有涂膏。
步骤八、组装电池。
1)取纽扣电池金属外壳，在金属壳体的内部均匀涂覆上述导电涂层浆料，并在70℃下干燥0.5小时至3小时。
2)将步骤五中制备得到的正极片和步骤七中制备得到的负极片与隔膜片一起叠片形成叠芯。如图1所示，叠芯的靠近负极壳(上壳)的为负极片，且负极片靠近所述负极壳的一侧无涂膏，靠近正极壳(下壳)的为正极片，且正极片靠近所述正极壳的一侧无涂膏。
3)将叠芯的正极耳和负极耳岔开约90°，多个正极耳使用步骤二中制备的导电胶粘结在一起并与所述正极壳相连；多个负极耳使用步骤二中制备的导电胶粘结在一起并与所述负极壳相连，注入电解液，最终组装成纽扣型锂离子电池。所述电解液可以按照以下步骤进行制备：在碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC按照约为1:1:0.5:1的重量比混合而成的溶剂中，加入六氟磷酸锂LiPF6混合均匀，其中六氟磷酸锂LiPF6的浓度约为1mol/L，这样混合均匀可以得到电解液。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，在步骤三中，将所述陶瓷涂层的单层涂覆厚度控制为2μm，导电涂层的单层涂覆厚度控制在3μm。
其他步骤可以参考实施例1中的具体说明，为避免重复，在此不再赘述。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，在步骤三中，将所述陶瓷涂层的单层涂覆厚度控制为2μm，导电涂层的单层涂覆厚度控制在3μm。而且，由陶瓷涂层表面向内20％的厚度内，单位面积内导电浆料中导电剂的质量占陶瓷浆料中陶瓷质量的40％(＝Q导电剂质量/Q陶瓷质量)；由陶瓷涂层表面向内50％的厚度内，单位面积内导电浆料中导电剂的质量占陶瓷浆料中陶瓷质量的17％(＝Q导电剂质量/Q陶瓷质量)；由陶瓷涂层表面向内80％的厚度内，单位面积内导电浆料中导电剂的质量占陶瓷浆料中陶瓷质量的9％(＝Q导电剂质量/Q陶瓷质量)；由陶瓷层表面向内100％的厚度内单位面积内导电浆料中导电剂的质量占陶瓷浆料中陶瓷质量的2.5％(＝Q导电剂质量/Q陶瓷质量)。
其他步骤可以参考实施例1中的具体说明，为避免重复，在此不再赘述。
对比例1
步骤一、制备正极浆料及正极片。
具体的，以钴酸锂为正极活性材料，导电碳纳米管为导电剂、聚偏氟乙烯为粘结剂，按照97.2:1.5:1.3的质量比加入到搅拌罐中，加入N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂，按照现有技术中的配料工艺进行充分搅拌，通过200目的筛网进行过滤，配成正极浆料，正极浆料固含量为70％～75％。利用涂布机将正极涂层浆料涂覆到铝箔集流体上。之后在120℃温度下烘干，可以得到常规正极片。
所述常规正极片冲型为一个“圆形”+一个“长方型”，本实施例中，所述“圆形”的直径为1.5cm，所述“长方型”作为正极耳，其大小固定为长8mm*宽5mm，其正反两面没有涂膏。
步骤二、制备负极浆料及正极片。
具体的，以人造石墨作为负极活性材料、导电碳炭黑作为导电剂、丁苯橡胶作为粘结剂以及羧甲基纤维素钠作为增稠剂，按照96.9:1.5:1.3:13的质量比加入到搅拌罐中，加入去离子水溶剂，按照现有技术的配料工艺进行充分搅拌，通过150目的筛网进行过滤，制备得到负极涂层浆料，负极浆料固含量为40％～45％。利用涂布机将浆料涂覆到铜箔上，在100℃温度下烘干，得到负极片。
所述常规负极片冲型为一个“圆形”+一个“长方型”，本实施例中，所述“圆形”的直径为1.7cm，所述“长方型”作为负极耳，其大小固定为长8mm*宽5mm，其正反两面没有涂膏。
步骤三、组装电池。
1)取纽扣电池金属外壳，在金属壳体的内部均匀涂覆上述导电涂层浆料，并在70℃下干燥0.5小时至3小时。
2)将步骤五中制备得到的正极片和步骤七中制备得到的负极片与隔膜片一起叠片形成叠芯。如图1所示，叠芯的靠近负极壳(上壳)的为负极片，且负极片靠近所述负极壳的一侧无涂膏，靠近正极壳(下壳)的为正极片，且正极片靠近所述正极壳的一侧无涂膏。
3)将叠芯的正极耳和负极耳岔开约90°，多个正极耳使用步骤二中制备的导电胶粘结在一起并与所述正极壳相连；多个负极耳使用步骤二中制备的导电胶粘结在一起并与所述负极壳相连，注入电解液，最终组装成纽扣型锂离子电池。所述电解液可以按照以下步骤进行制备：在碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC按照约为1:1:0.5:1的重量比混合而成的溶剂中，加入六氟磷酸锂LiPF6混合均匀，其中六氟磷酸锂LiPF6的浓度约为1mol/L，这样混合均匀可以得到电解液。
将上述实施例1至3以及对比例1的电池分别进行穿钉测试和循环寿命测试。其中，所述穿钉测试方法：将电池置于常温环境下，以1C恒流充电至电压为4.45V，然后恒压充电至电流降为0.025C，停止充电。用直径为4mm的钢钉，以30mm/s的速度垂直穿过电池的中心位置，保持300s。若电池不起火不爆炸，则可以记为通过。每次测试10只锂离子电池，以穿钉测试通过率作为评价电池安全性的指标。
所述循环寿命测试方法：将电池置于常温环境下，以1C恒流充电至电压为4.45V，然后恒压充电至电流降为0.05C，停止充电，随后1C放电至3.0V进行循环。
最后，安全测试的结果汇总如表1所示。其中，相比于对比例1，实施例1-3中的针刺通过率较高，基本全部通过，明显提高了电池的安全性能。同时，循环寿命基本相当，没有衰减。此外，充电速度明显增加。
表1不同实施例对比例测试结果
样品 针刺通过率 1000T容量保持率
实施例1 10/10 67.58％
实施例2 10/10 68.78％
实施例3 10/10 69.43％
对比例1 0/15 67.32％
需要说明的是，本发明实施例中介绍的多种可选地实施方式，彼此可以相互结合实现，也可以单独实现，对此本发明实施例不作限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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、以及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且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。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。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”等应做广义理解，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连接，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上述实施例是参考附图来描述的，其他不同的形式和实施例也是可行而不偏离本发明的原理，因此，本发明不应被建构成为在此所提出实施例的限制。更确切地说，这些实施例被提供以使得本发明会是完善又完整，且会将本发明范围传达给本领域技术人员。在附图中，组件尺寸及相对尺寸也许基于清晰起见而被夸大。在此所使用的术语只是基于描述特定实施例目的，并无意成为限制用。术语“包含”及/或“包括”在使用于本说明书时，表示所述特征、整数、构件及/或组件的存在，但不排除一或更多其它特征、整数、构件、组件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陈述时，一值范围包含该范围的上下限及其间的任何子范围。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括电芯和外壳，所述电芯设置于所述外壳内，所述电芯由正极片和负极片依次循环层叠而成，任意相邻的一个正极片和一个负极片之间设有隔膜片；
其中，所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极集流体包括第一基材和导电涂层，所述导电涂层设置于所述第一基材的相背的两个侧面上，所述第一基材包括聚合物层；所述正极集流体包括相背对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一者上设置有所述正极涂层；
所述负极片包括负极集流体和负极涂层，所述负极集流体包括相背对的第三侧面和第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面中的至少一个侧面上设置有所述负极涂层。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一基材还包括陶瓷涂层，所述陶瓷涂层设置于所述聚合物层的相背的两个侧面上，所述导电涂层设置于所述陶瓷涂层背对所述聚合物层的一侧上。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极片还包括正极耳，所述正极耳位于所述正极集流体的周缘，所述正极集流体的周缘向远离所述正极集流体的中心的方向凸出形成所述正极耳；所述负极片还包括负极耳，所述负极耳位于所述负极集流体的周缘，所述负极集流体的周缘向远离所述负极集流体的中心的方向凸出形成所述负极耳。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述负极集流体的等效直径大于所述正极集流体的等效直径。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述负极集流体包括箔材基材。
6.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述电芯包括N个所述负极片，N个所述负极片的负极耳电连接形成所述电芯的负极端；所述电芯包括M个所述正极片，M个所述正极片的正极耳电连接形成所述电芯的正极端，N、M为大于1的正整数。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电芯包括相邻的第一正极片和第一负极片，所述第一正极片的正极耳的中线与所述第一负极片的负极耳的中线之间呈预设角度；
其中，所述第一正极片的正极耳的中线沿所述第一正极片的径向延伸，所述第一负极片的负极耳的中线沿所述第一负极片的径向延伸。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述预设角度为45°至90°。
9.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述外壳由第一壳体和第二壳体盖合而成，所述负极端与所述第一壳体电连接，所述正极端与所述第二壳体电连接；
所述电芯包括靠近所述第一壳体的第二负极片和靠近所述第二壳体的第二正极片，所述第二负极片朝向所述第一壳体的侧面上未设置所述负极涂层，所述第二正极片朝向所述第二壳体的侧面上未设置所述正极涂层。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述第一壳体朝向所述第二负极片的侧面上设置有导电胶，所述第二壳体朝向所述第二正极片的侧面上设置有导电胶。
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