CN113451553B - 一种二次电池、卷芯、正极片及相应的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次电池、卷芯、正极片及相应的制作方法，所述二次电池正极片包括正极片基体、正极片活性物质和延展性胶纸；所述延展性胶纸对贴于所述正极片基体的尾部，所述正极片活性物质结合于所述正极片基体未对贴所述延展性胶纸的部位。通过在二次电池正极片基体的尾部对贴延展性胶纸，可相应解决尾部毛刺刺破二次电池的隔膜的问题，并利用胶纸的延展性有效避免二次电池正极片基体在软化时尾部断裂以及断裂造成的毛刺问题。

Description

一种二次电池、卷芯、正极片及相应的制作方法

技术领域

本发明涉及二次电池及制作技术领域，尤其涉及一种二次电池、卷芯、正极片及相应的制作方法。

背景技术

二次电池的安全性和电池容量是个最为关键的核心技术问题，其中最突出、最普遍也最难解决的是电池正极片毛刺刺破隔膜、降低装配松紧度问题，导致要么电池的安全性没有保障，要么需要牺牲一定的电池容量。

现有技术有采用在正极片尾部贴纤维胶纸覆盖毛刺从而防止毛刺刺穿隔膜的方式，但付出了牺牲活性物质的代价，损失了电池的容量，很多情况下是不可接受的方案。对此，有现有技术针对高容量电池正极片倒角(磨边)来防止卷绕负极尾部断片和降低装配松紧度，倒角生产过程容易起尘并严重影响产品的生产效率，对人体及环境不友好，且会造成浪费。而且，倒角方式也仍然存在毛刺刺穿隔膜的风险，主要是卷绕后会产生毛刺。

发明内容

为克服前述现有技术的缺陷，本发明提供一种二次电池正极片，包括正极片基体、正极片活性物质和延展性胶纸；所述延展性胶纸对贴于所述正极片基体的尾部，所述正极片活性物质结合于所述正极片基体未对贴所述延展性胶纸的部位。

本发明还可采用如下可选/优选方案：

所述延展性胶纸是美纹胶纸或经过磺化处理的美纹胶纸。

所述正极片基体对贴所述延展性胶纸部位的厚度小于所述二次电池正极片其他部位的厚度。

所述正极片基体对贴所述延展性胶纸部位的厚度配置为所述二次电池正极片其他部位厚度的50％～60％。

对贴有所述延展性胶纸的所述正极片基体的尾部的整体厚度逐渐变薄，末端部位最薄。

本发明还提供一种二次电池正极片的制作方法，先在正极片基体的尾部对贴延展性胶纸，然后在所述正极片未对贴所述延展性胶纸的部位附着正极片活性物质。

优选的，在对贴所述延展性胶纸前还对所述延展性胶纸进行磺化处理。

进一步优选的，还在对贴所述延展性胶纸后对所述延展性胶纸进行定型处理，定型处理后的对贴有所述延展性胶纸的所述正极片基体部位的厚度为所述二次电池正极片其他部位厚度的50％～60％。

本发明还提供一种二次电池卷芯，包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片是如上文任一项所述的二次电池正极片。

本发明还提供一种二次电池卷芯的制作方法，包括二次电池正极片的制作，所述二次电池正极片的制作采用如权利要求6-8任一项所述的制作方法。

本发明还提供一种二次电池，包括外壳和卷芯，所述卷芯为如上文所述的二次电池卷芯

本发明还提供一种二次电池的制作方法，包括卷芯的制作，所述卷芯的制作采用如上文所述的二次电池卷芯的制作方法。

本发明的有益效果包括：通过在二次电池正极片基体的尾部对贴延展性胶纸，可相应解决尾部毛刺刺破二次电池的隔膜的问题，并利用胶纸的延展性有效避免二次电池正极片基体在软化时尾部断裂以及断裂造成的毛刺问题。

所述延展性胶纸采用经过磺化处理的美纹胶纸，既能兼顾二次电池的安全性和电池容量，又能方便加工该二次电池正极片且不影响环境。而且，还具备了类似隔膜材料的作用，可使得电离子能够穿透游离。

通采用对贴有所述延展性胶纸的所述正极片基体的尾部的整体厚度逐渐变薄的结构，本发明的二次电池正极片还能有效保护二次电池负极片，避免其尾部在卷绕时断裂，同时还起到减少椭圆度的作用，有利于卷芯顺利套入钢壳中。

附图说明

图1是一个实施例的二次电池正极片的局部结构示意图。

图2是一个实施例的二次电池卷芯结构示意图。

具体实施方式

传统正极片的制作方法采用尾端先上粉(即附着正极活性物质)再贴纤维胶纸的做法，使得正极片的贴胶部位厚度增厚，从而导致不能实现有效的正基片软化，正极片的软化度不够，这会导致卷绕过程中易产生毛刺，毛刺会刺穿隔膜而导致短路报废的严重后果。软化度不够，则正极片偏硬，还会导致卷绕装配比过紧，套不进钢壳(或者换个角度说，就是套进钢壳后必然会降低容量)，或者装配过紧会导致化成时漏液的风险。此外，由于贴胶部位在正极片的尾端，贴胶后增加了正极片尾端的厚度，导致卷绕到最后一圈时厚度落差大，处于外层的负极片容易在对应贴胶部位发生断裂。再者，采用在正极片尾部贴纤维胶纸覆盖毛刺从而防止毛刺刺穿隔膜的方式，不但付出了牺牲活性物质的代价，还损失了电池的容量。为解决这一长期困扰本技术领域的技术问题，本发明提供一种能够避免二次正极片尾部毛刺刺穿隔膜而导致短路报废问题，同时，还不会损失二次电池的容量的二次电池及其制作方法。

磺化处理(也叫磺化方法)是有机化合物直接与磺化剂作用而引入磺酸基(-SO3H)的有机合成方法。主要的磺化剂有浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫和氯磺酸等。通过磺化处理，能让美纹胶纸起到隔膜作用，即电离子可以穿透磺化处理后的美纹胶纸进行游离。

对贴延展性胶纸，本发明中是指将延展性胶纸对折粘贴，或者说是在正极片基体的边缘处进行转折贴合，使所述延展性胶纸形成两个相对的部分。

下面结合附图1-2和具体的实施方式对本发明作进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。

实施例一

如图1所示，本实施例的二次电池正极片可用于镍氢电池等，其包括正极片基体1、正极片活性物质2和延展性胶纸3。

所述延展性胶纸3对贴于所述正极片基体1的尾部，所述正极片活性物质2结合于所述正极片基体1未对贴所述延展性胶纸3的部位。所述正极片基体1加工过程中是泡沫状，正极片活性物质2被刷进或压入所述正极片基体1，然后经过滚压融为一体，因此，成品二次电池正极片中，所述活性物质2与所述正极片基体1融为一体。该结构中，所述正极片基体1的尾部对贴有所述延展性胶纸3的部位没有结合所述正极片活性物质2或仅有少量所述正极片活性物质2渗入，所以不会过度增加该部位的厚度。所述延展性胶纸3优选采用美纹胶纸，所述正极片基体1对贴所述延展性胶纸3部位的厚度小于所述二次电池正极片其他部位的厚度，优选为所述正极片基体1对贴所述延展性胶纸3部位的厚度配置为所述二次电池正极片其他部位厚度的50％～60％，例如，当所述正极片厚度为0.7mm时(基体厚度未上粉前通常是极片)，所述延展性胶纸3与所述正极片基体1的厚度则是由尾部0.2mm～0.7mm逐渐上增的坡度(这个坡度就是极片尾部对贴的延展性胶纸，其长度为2mm或在2～2.5mm之间选择)。所述延展性胶纸3的宽度与所述正极片基体1相同或大体相当均可，通常可在4～5mm范围内进行选择，长度为2mm或在2～2.5mm范围内进行选择。

此外，所述延展性胶纸3如是经过磺化处理的美纹胶纸，则具有更进一步的优势，因为磺化处理后所述延展性胶纸3具备了类似隔膜材料的作用，可使得电离子能够穿透游离。

为卷绕考虑，对贴有所述延展性胶纸3的所述正极片基体1的尾部采用整体厚度逐渐变薄的结构，末端部位最薄，以便形成一个斜坡台阶，从而在卷绕过程中可以缓冲卷绕最后一圈时所述正极片的厚度落差，使处于外层的覆盖所述正极片基体1尾部的负极片不易断裂，且得到的卷芯圆度更圆，更有利于装配入钢壳中。

实施例二

一种二次电池正极片的制作方法，用于制作前文实施例一所述的二次电池正极片，该制作方法是：先在所述正极片基体的尾部对贴所述延展性胶纸，然后在所述正极片基体未对贴所述延展性胶纸的部位结合正极片活性物质。由于是在附着正极片活性物质之前把所述延展性胶纸对贴到所述二次电池极片厚度的尾部，所以所述正极片与所述延展性胶纸之间没有附着正极片活性物质或仅有少量所述正极片活性物质2渗入，不会增加对贴所述延展性胶纸部位的厚度。

优选的是，所述延展性胶纸采用美纹胶纸，还在对贴所述延展性胶纸前对所述延展性胶纸进行磺化处理，使得所述延展性胶纸具备类似隔膜材料的作用，可使得电离子能够穿透游离。这样，即便有少量的正极片活性物质进入所述正极片与所述延展性胶纸之间，也可发挥其应有的作用，从而不会影响二次电池的容量。

进一步优选的是，还在对贴所述延展性胶纸后附着正极片活性物质前对所述延展性胶纸进行定型处理，定型处理后的所述延展性胶纸的厚度为所述正极片基体厚度的50％～60％，并优选形成所述正极片基体的尾部呈整体厚度逐渐变薄的斜坡台阶结构。所述定型处理可以是滚压或挤压定型等。

实施例三

一种二次电池卷芯，如图2所示，包括正极片4、负极片3和隔膜2，所述正极片4是如前文实施例一所述的二次电池正极片，其余部件可采用现有技术的相应部件即可。所述正极片4是所述正极片基体1结合所述正极片活性物质2后形成。

所述正极片4和所述负极片3被所述隔膜2分隔开，互不接触，所述延展性胶纸1对贴于所述正极片4的尾部，并且优选呈逐渐变薄的斜坡台阶结构，端部最薄。

实施例四

一种二次电池卷芯的制作方法，包括二次电池正极片的制作，所述二次电池正极片的制作采用如上文实施例二所述的二次电池正极片的制作方法，其余制作步骤可采用现有技术的做法即可。

具体而言，二次电池卷芯的制作方法主要包括如下步骤：

对贴延展性胶纸到二次电池正极片的尾部。

将所述二次电池正极片的尾部连同所述延展性胶纸一起滚压定型，得到尾部整体厚度呈逐渐变薄的斜坡台阶结构，或者，滚压定型后使得对贴有所述延展性胶纸的所述正极片基体部位的厚度优选为所述二次电池正极片其他部位厚度的50％～60％。

附着正极片活性物质到所述二次电池正极片表面。

然后是辊压、裁切、点焊极耳、贴极耳胶布和软化等。

其中，所述延展性胶纸优选采用经过磺化处理的美纹胶纸。

实施例五

一种二次电池，如镍氢电池，包括外壳和卷芯，所述卷芯为上文实施例四所述二次电池卷芯。

实施例六

一种二次电池的制作方法，如镍氢电池的制作方法，包括卷芯的制作。所述卷芯的制作采用上文实施例4所述的二次电池卷芯的制作方法。

对比例1

正极片尾部贴纤维胶纸覆盖，纤维胶纸宽度为5mm，与美纹胶一样的宽度，其余同现有方法获得负极片、隔膜及其它部件制成电池。

对比例2

正极片尾部倒角，宽度2.5mm，与美纹胶纸对贴后一样的宽度，其余同现有方法获得负极片、隔膜及其它部件制成电池。

上述实施例和对比例负极合金粉采用AB5合金，球镍采用锌4球形氢氧化镍，隔膜采用PP材质，电解液浓度为9.2moL/L氢氧化钾溶液(自制),将负极片、隔膜、正极片进行卷绕，入壳，注入电解液，然后封口，获得电池，将电池放入45℃高温环境中搁置12小时，0.1C充电3小时，再45℃高温环境中搁置24小时，清余电至1.0V，0.1C充16小时。上述二次镍氢电池设计为AAA1000mAh容量。

分别将实施例与对比例1方法获得的电池进行性能测试，测试项包含：

测试内阻；

测试0.2C容量。

得到数据如下表1所示。

分别将实施例与对比例2方法进行各10000支批量生产对比(尾部毛刺原因导致)，对比项包含：

软化报废率；

卷绕0CV报废率；

活化(包含化成、分容)漏液率；

常温28天搁置低压率。

得到数据如下表2所示。

表1：

表2：

从上述表1的数据可以看出，本发明采用正极片尾部贴美纹胶纸相比于纤维胶纸克容量高3.08mAh/g，内阻低0.91mΩ，可以表明贴美纹胶纸优于贴纤维胶纸。从表2的数据可以看出正极尾部贴美纹胶因尾部原因导致的软化、卷绕0CV、活化(包含化成、分容)及常温28天搁置低压报废率低于倒角(磨边)，贴美纹胶合格率比倒角合格率高2.88％，明显优于倒角工艺。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种二次电池正极片，其特征在于，包括正极片基体、正极片活性物质和延展性胶纸；

所述延展性胶纸对贴于所述正极片基体的尾部，所述正极片活性物质结合于所述正极片基体未对贴所述延展性胶纸的部位；

所述延展性胶纸是经过磺化处理的可使得电离子能够穿透游离的美纹胶纸。

2.如权利要求1所述的二次电池正极片，其特征在于，所述正极片基体对贴所述延展性胶纸部位的厚度小于所述二次电池正极片其他部位的厚度。

3.如权利要求1或2所述的二次电池正极片，其特征在于，所述正极片基体对贴所述延展性胶纸部位的厚度配置为所述二次电池正极片其他部位厚度的50％～60％。

4.如权利要求1或2所述的二次电池正极片，其特征在于，对贴有所述延展性胶纸的所述正极片基体的尾部的整体厚度逐渐变薄，末端部位最薄。

5.一种二次电池正极片的制作方法，其特征在于，先在正极片基体的尾部对贴延展性胶纸，然后在所述正极片未对贴所述延展性胶纸的部位附着正极片活性物质；

在对贴所述延展性胶纸前还对所述延展性胶纸进行磺化处理，让美纹胶纸起到隔膜作用，即电离子可以穿透磺化处理后的美纹胶纸进行游离。

6.如权利要求5所述的二次电池正极片的制作方法，其特征在于，还在对贴所述延展性胶纸后对所述延展性胶纸进行定型处理，定型处理后的对贴有所述延展性胶纸的所述正极片基体部位的厚度为所述二次电池正极片其他部位厚度的50％～60％。

7.一种二次电池卷芯，其特征在于，包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片是如权利要求1-4任一项所述的二次电池正极片。

8.一种二次电池卷芯的制作方法，其特征在于，包括二次电池正极片的制作，所述二次电池正极片的制作采用如权利要求5或6所述的制作方法。

9.一种二次电池，包括外壳和卷芯，其特征在于，所述卷芯为如权利要求7所述的二次电池卷芯。

10.一种二次电池的制作方法，其特征在于，包括卷芯的制作，所述卷芯的制作采用如权利要求8所述的二次电池卷芯的制作方法。

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