CN113659283A - 电芯及其制备方法、锂离子电池 - Google Patents

电芯及其制备方法、锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电芯及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。该电芯包括极性相反的第一极片和第二极片，以及设置于第一极片与第二极片之间的绝缘隔离涂层。其中，绝缘隔离涂层的厚度为2～9μm，绝缘隔离涂层的材料包括绝缘填料和粘结剂。绝缘隔离涂层的厚度较薄，较薄的绝缘隔离涂层(2～9μm)就能够起到阻隔第一极片和第二极片的效果，能够提高电芯的能量密度。

Description

电芯及其制备方法、锂离子电池
技术领域
本申请涉及锂离子电池技术领域，且特别涉及一种电芯及其制备方法、锂离子电池。
背景技术
隔膜是指锂离子电池正极极片和负极极片之间夹设的一层很薄隔离膜，起到阻隔正极极片和负极极片直接接触的作用，并且可以允许离子通过。
图1为现有技术中的电芯的层结构示意图。请参阅图1，电芯包括负极极片10、正极极片20和隔离膜30，传统的隔离膜30包括绝缘基体31(例如：PP或PE基体)，以及涂覆在绝缘基体31上的陶瓷层32(陶瓷层32包括陶瓷粉末填料和粘结剂)。由于在电芯制备的过程中，需要进行放卷等工艺，为了保证隔离膜的机械强度，其整体厚度均大于12μm，隔离膜30的厚度越厚，不利于增大电池的能量密度。而隔离膜30的厚度越薄，在制备电芯的过程中，隔离膜30越容易打皱，从而会使加工难度增加，产品合格率随之降低，制造成本随之增加。
所以，目前锂电池隔离膜结构件的主要问题如下：为了降低隔离膜结构件的成本，将隔离膜的厚度减薄；但隔离膜的厚度减薄以后，隔离膜容易打皱，加工成本会增高，反而会增加电芯的制备成本。
为了解决上述问题，申请号为201611261837.7的专利文献中公开一种无隔膜锂离子电芯的制作工艺及电池，其是将陶瓷粉体浆料涂覆在正极片和/或负极片的表面形成厚度为10～40μm的陶瓷隔离涂层，然后将正、负极片装配成电芯。其中，陶瓷粉体浆料包括陶瓷粉和粘合剂。该电芯省略了PP或PE基体，形成了无传统隔离膜的锂离子电芯。
发明内容
申请号为201611261837.7的专利文献中，虽然省略了PP或PE基体，但是，陶瓷隔离涂层的厚度达到了10～40μm，其甚至可能比传统的隔膜的厚度更厚，反而可能会降低电芯的能量密度。
针对现有技术的不足，本申请实施例提供一种电芯及其制备方法、锂离子电池，绝缘隔离涂层的厚度较薄，增加电芯的能量密度。
第一方面，本申请实施例提供了一种电芯，包括极性相反的第一极片和第二极片，以及设置于第一极片与第二极片之间的绝缘隔离涂层。其中，绝缘隔离涂层的厚度为2～9μm，绝缘隔离涂层的材料包括绝缘填料和粘结剂。
绝缘隔离涂层包括绝缘填料和粘结剂，且绝缘隔离涂层的厚度较薄，能够提高电芯的能量密度。
在本申请的部分实施例中，绝缘隔离涂层通过转印的方式设置在第一极片和第二极片之间。通过转印的方式设置在第一极片和第二极片之间，从而起到阻隔第一极片和第二极片并能够保证离子通过的效果。同时，通过转印的方式进行绝缘隔离涂层的设置，可以使绝缘隔离涂层的厚度更加均匀，从而使较薄的绝缘隔离涂层就能够起到阻隔第一极片和第二极片的效果，能够提高电芯的能量密度。
在本申请的部分实施例中，绝缘填料和粘结剂的质量比为3:97～20:80，且粘结剂的重均分子量在30万～200万的范围内。
相较于传统的隔离膜，本申请中的绝缘隔离涂层省略了传统的隔离膜中的PP或PE基体，其强度会有一定程度上的降低。本申请中，选择上述重均分子量的粘结剂，粘结剂的重均分子量较高，可以使绝缘隔离涂层的强度较高；且粘结剂的量较多，能够使绝缘隔离涂层与第一极片和第二极片的结合效果更好，满足电芯制备的需求。
在本申请的部分实施例中，绝缘填料为陶瓷粉末；陶瓷粉末包括纳米微孔氧化铝陶瓷粉末、纳米微孔氧化硅陶瓷粉末、纳米微孔氧化镁陶瓷粉末和纳米微孔氮化铝陶瓷粉末中一种或多种。
在本申请的部分实施例中，粘结剂为常温有粘性粘结剂或常温无粘性粘结剂。
在本申请的部分实施例中，常温有粘性粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、丁基橡胶、环氧树脂、脲醛树脂和酚醛树脂中的一种或多种。
在本申请的部分实施例中，常温无粘性粘结剂包括聚偏二氟乙烯或/和聚四氟乙烯。
第二方面，本申请提供一种电芯的制备方法，包括如下步骤：在离型膜的表面涂覆混合料形成绝缘隔离涂层，其中，混合料包括绝缘填料和粘结剂。将绝缘隔离涂层转印至第一极片的表面。将第二极片复合在绝缘隔离涂层的背离第一极片的表面。
通过在离型膜上涂覆混合料的方式形成绝缘隔离涂层，可以得到厚度较为均匀，且较薄的绝缘隔离涂层。然后通过转印的方式设置在第一极片和第二极片之间，从而起到阻隔第一极片和第二极片并能够保证离子通过的效果。同时，使用较薄的绝缘隔离涂层(2～9μm)就能够起到阻隔第一极片和第二极片的效果，能够提高电芯的能量密度。
在本申请的部分实施例中，电芯为叠片电芯，制备方法还包括：绝缘隔离涂层连续涂覆在离型膜的表面；将第一极片卷料分切成多个间隔设置的第一极片，在多个间隔设置的第一极片的两个表面分别转印连续的绝缘隔离涂层，然后将在间隔设置的两个第一极片之间的间隙处切断绝缘隔离涂层形成多个第一单元，在一个第一单元上复合一个第二极片形成一个第二单元，将多个第二单元与一个第一单元复合形成叠片电芯。
在本申请的部分实施例中，电芯为卷绕电芯，制备方法还包括：绝缘隔离涂层连续涂覆在离型膜的表面；在第一极片的两个表面分别转印连续的绝缘隔离涂层，然后在其中一层绝缘隔离涂层的表面复合第二极片形成第三单元，卷绕第三单元形成卷绕电芯。
如果通过连续涂覆的方式形成绝缘隔离涂层，其不仅可以通过转印的方式进行叠片电芯的制备，还可以通过转印的方式进行卷绕电芯的制备，能够满足各种电芯的制备需求。
在本申请的部分实施例中，电芯为叠片电芯，制备方法还包括：绝缘隔离涂层间隔涂覆在离型膜的表面；将第一极片卷料分切成多个间隔设置的第一极片，在多个间隔设置的第一极片的两个表面分别转印间隔的绝缘隔离涂层形成多个第一单元，在一个第一单元上复合一个第二极片形成一个第二单元，将多个多的第二单元与一个第一单元复合形成叠片电芯。
如果通过间隔涂覆的方式形成间隔设置的绝缘隔离涂层，其可以通过转印的方式进行叠片电芯的制备，制备较为方便。
在本申请的部分实施例中，绝缘填料和粘结剂的质量比为3:97～20:80，且粘结剂的重均分子量在30万～200万的范围内。
本申请中，粘结剂的含量较多，且重均分子量较高，可以使绝缘隔离涂层的强度较高，并能够使绝缘隔离涂层与第一极片和第二极片的结合效果更好，满足电芯制备的需求。
在本申请的部分实施例中，绝缘填料为陶瓷粉末；陶瓷粉末包括纳米微孔氧化铝陶瓷粉末、纳米微孔氧化硅陶瓷粉末、纳米微孔氧化镁陶瓷粉末和纳米微孔氮化铝陶瓷粉末中一种或多种。
在本申请的部分实施例中，粘结剂为常温有粘性粘结剂；转印在常温，压力为0.05～1.00MPa的条件下进行。可以在常温条件下进行转印，转印更加方便。
在本申请的部分实施例中，常温有粘性粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、丁基橡胶、环氧树脂、脲醛树脂和酚醛树脂中的一种或多种；
在本申请的部分实施例中，粘结剂为常温无粘性粘结剂，转印在温度为50～100℃，压力为0.05～1.00MPa的条件下进行。可以在加热条件下进行转印，使粘结剂具有一定的软化，从而可以使转印后的绝缘隔离涂层与极片之间的结合效果更好。
在本申请的部分实施例中，常温无粘性粘结剂包括聚偏二氟乙烯或/和聚四氟乙烯。
在本申请的部分实施例中，混合料为胶粉状，通过熔喷装置在离型膜的表面熔喷混合料形成绝缘隔离涂层。或，混合料为胶液状，通过喷涂装置在离型膜的表面喷涂混合料形成绝缘隔离涂层。
通过粘结剂的选择，从而得到不同状态的混合料，不管是胶粉状还是胶液状的混合料，均能够通过涂覆的方式均匀形成在离型膜上，以便得到厚度较薄且较为均匀的绝缘隔离涂层。
在本申请的部分实施例中，离型膜选自聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜和聚酰亚胺膜中的一种；离型膜的厚度为100～250μm。
离型膜的厚度较厚，其能够对绝缘隔离涂层进行很好的支撑，以便转印的工艺顺利进行。
第三方面，本申请实施例提供了一种锂离子电池，包括上述电芯。省略了传统的隔离膜的基体，可以使通过较薄的绝缘隔离涂层(2～9μm)就能够起到阻隔第一极片和第二极片的效果，能够提高电芯的能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为现有技术中的电芯的层结构示意图；
图2为本申请中的电芯的层结构示意图；
图3为本申请中的叠片电芯的层结构示意图；
图4为本申请中的叠片电芯的第一制备流程图；
图5为本申请中的叠片电芯的第二制备流程图；
图6为本申请中的卷绕电芯的制备流程图。
图标：10-负极极片；20-正极极片；30-隔离膜；31-绝缘基体；32-陶瓷层；110-第一极片；120-第二极片；130-绝缘隔离涂层；111-负极极片；121-正极极片；140-第一单元；150-第二单元；160-离型膜；211-第一切断装置；212-第一夹送装置；213-第一辊压装置；214-第二切断装置；215-第二夹送装置；216-第二辊压装置；217-第三切断装置；218-第三夹送装置；219-第三辊压装置；221-第四切断装置；222-第四夹送装置；311-第五切断装置；312-第五夹送装置；313-第五辊压装置；314-第六夹送装置；315-第六辊压装置；316-第七夹送装置；317-第七辊压装置；318-第八切断装置；319-第八夹送装置；170-第三单元；411-第九切断装置；412-第九夹送装置；413-第九辊压装置；414-第十夹送装置；415-第十辊压装置；416-第十一夹送装置；417-第十一辊压装置；418-第十二切断装置；419-第十二夹送装置；421-第十三切断装置；422-卷绕装置。
具体实施方式
发明人研究发现，多层涂覆的过程中，容易使二次及其以上的涂覆层不均匀的现象，为了使涂覆的隔离陶瓷层对正极极片和负极极片进行阻隔，需要使隔离陶瓷层的厚度较厚，否则会容易存在涂覆不均而造成短路的问题。
为了解决上述问题，本申请中，通过转印的方式形成绝缘隔离涂层130，绝缘隔离涂层130的厚度较薄(2～9μm)的同时就能够起到阻隔正极极片121和负极极片111的效果，从而增加了电芯的能量密度。
图2为本申请实施例中的电芯的层结构示意图。请参阅图2，本申请中，电芯包括极性相反的第一极片110和第二极片120，以及设置于第一极片110与第二极片120之间的绝缘隔离涂层130。
需要说明的是：电芯中，可以第一极片110是正极极片，第二极片120是负极极片；或第一极片110是负极极片，第二极片120是正极极片，本申请不做限定。下面以第一极片110是负极极片，第二极片120是正极极片为例进行说明。
本申请中，绝缘隔离涂层130的厚度为2～9μm。其中，绝缘隔离涂层130通过转印的方式设置于负极极片与正极极片之间，绝缘隔离涂层130的材料包括绝缘填料和粘结剂。
绝缘隔离涂层130包括绝缘填料和粘结剂，且通过转印的方式设置在负极极片和正极极片之间，从而起到阻隔负极极片和正极极片(避免正极极片和负极极片接触短路)，并能够保证离子通过的效果。同时，通过转印的方式进行绝缘隔离涂层130的设置，可以使绝缘隔离涂层130的厚度更加均匀，从而使较薄的绝缘隔离涂层130(2～9μm)就能够起到阻隔负极极片和正极极片的效果，能够提高电芯的能量密度。
可选地，绝缘填料和粘结剂的质量比为3:97～20:80，且粘结剂的重均分子量在30万～200万的范围内。相较于传统的隔离膜，本申请中的绝缘隔离涂层130省略了传统的隔离膜中的PP或PE基体，其强度会有一定程度上的降低。本申请中，选择上述重均分子量的粘结剂，粘结剂的重均分子量较高，可以使绝缘隔离涂层130的强度较高；且粘结剂的量较多，能够使绝缘隔离涂层130与负极极片和正极极片的结合效果更好，满足电芯制备的需求。
作为示例性地，绝缘填料和粘结剂的质量比为3:97、5:95、7:93、10:90、15:85或20:80。粘结剂的重均分子量为30万～50万、50万～100万、100万～150万或150万～200万的范围内。
在一些实施方式中，绝缘填料为陶瓷粉末；陶瓷粉末包括纳米微孔氧化铝陶瓷粉末、纳米微孔氧化硅陶瓷粉末、纳米微孔氧化镁陶瓷粉末和纳米微孔氮化铝陶瓷粉末中一种或多种。在其他实施例中，绝缘填料也不限定为陶瓷粉末，还可以是其他绝缘填料，本申请不做限定。
在一些实施方式中，粘结剂为常温有粘性粘结剂或常温无粘性粘结剂。常温有粘性粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、丁基橡胶、环氧树脂、脲醛树脂和酚醛树脂中的一种或多种。常温无粘性粘结剂包括聚偏二氟乙烯或/和聚四氟乙烯。
上述电芯的制备方法包括如下步骤：在离型膜160的表面涂覆混合料形成厚度为2～9μm绝缘隔离涂层130，其中，混合料包括绝缘填料和粘结剂。将绝缘隔离涂层130转印至负极极片的表面。将正极极片复合在绝缘隔离涂层130的背离负极极片的表面。
通过在离型膜160上涂覆混合料的方式形成绝缘隔离涂层130，可以得到厚度较为均匀，且较薄的绝缘隔离涂层130(厚度为2～9μm)。然后通过转印的方式设置在负极极片和正极极片之间，从而起到阻隔负极极片和正极极片并能够保证离子通过的效果。同时，使用较薄的绝缘隔离涂层130就能够起到阻隔负极极片和正极极片的效果，能够提高电芯的能量密度。
如果电芯为叠片电芯，图3为本申请中的叠片电芯的层结构示意图，请参阅图3，则该电芯的结构可以是：叠片电芯包括一个第一单元140和多个第二单元150，第一单元140包括依次层叠设置的绝缘隔离涂层130、负极极片111和绝缘隔离涂层130；第二单元150包括依次层叠设置的绝缘隔离涂层130、负极极片111、绝缘隔离涂层130和正极极片121，多个第二单元150依次层叠设置于第一单元140，且第二单元150的正极极片121与第一单元140的所述绝缘隔离涂层130接触。
图4为本申请中的叠片电芯的第一制备流程图。请参阅图3和图4，在一个实施方式中，该叠片电芯的制备方法包括：绝缘隔离涂层130连续涂覆在离型膜160的表面；将负极极片卷料分切成多个间隔设置的负极极片111，在多个间隔设置的负极极片111的两个表面分别转印连续的绝缘隔离涂层130，然后将在间隔设置的两个负极极片111之间的间隙处切断绝缘隔离涂层130形成多个第一单元140，在一个第一单元140上复合一个正极极片121形成一个第二单元150，将多个第二单元150与一个第一单元140复合形成叠片电芯。
请继续参阅图4，制备叠片电芯的装置包括第一切断装置211、第一夹送装置212、第一辊压装置213、第二切断装置214、第二夹送装置215、第二辊压装置216、第三切断装置217、第三夹送装置218、第三辊压装置219、第四切断装置221和第四夹送装置222。
使用上述装置来制备叠片电芯的方法包括：
(1)、备料：四个卷料，第一卷料：负极极片卷料；第二卷料：连续涂覆有绝缘隔离涂层130的离型膜160。第三卷料：连续涂覆有绝缘隔离涂层130的离型膜160；第四卷料：正极极片卷料。其中，离型膜160选自聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜和聚酰亚胺膜中的一种；离型膜160的厚度为100～250μm，可以使离型膜160的强度较高，以便转印的实施。作为示例性地，离型膜160的厚度为100μm、150μm、200μm或250μm。
(2)、叠片电芯的制备：第一卷料放卷，通过第一切断装置211将其切割成多个分离的负极极片111，通过第一夹送装置212输送负极极片111至第一辊压装置213处，同时，第二卷料也放卷至第一辊压装置213处，使连续的绝缘隔离涂层130通过第一辊压装置213转印至负极极片111的一个表面上，并且将第二卷料上的离型膜160剥离；经过转印以后，负极极片111间隔设置在第二卷料放卷的绝缘隔离涂层130上，然后通过第二切断装置214在相邻的两个负极极片111之间的间隙处切断，并通过第二夹送装置215进行输送至第二辊压装置216处，同时，第三卷料也放卷至第二辊压装置216处，使连续的绝缘隔离涂层130通过第二辊压装置216转印至负极极片111的另一表面上，并且将第三卷料上的离型膜160剥离；经过转印以后，负极极片111间隔设置在第三卷料放卷的绝缘隔离涂层130上，然后通过第三切断装置217在相邻的两个负极极片111之间的间隙处切断，形成了两块绝缘隔离涂层130夹设一块负极极片111的结构，并通过第三夹送装置218进行输送至第三辊压装置219处，同时，第四卷料放卷，通过第四切断装置221将其切割成多个分离的正极极片121，通过第四夹送装置222输送正极极片121至第三辊压装置219处进行压合，以形成一个第一单元140和多个第二单元150，然后将多个第二单元150与一个第一单元140复合形成叠片电芯。
可选地，第一辊压装置213和第二辊压装置216均包括一个压辊一个剥离辊，以便将离型膜160剥离，并进行绝缘隔离涂层130的转印。
图5为本申请中的叠片电芯的第二制备流程图。请参阅图3和图5，在另一实施方式中，该叠片电芯的制备方法包括：绝缘隔离涂层130间隔涂覆在离型膜160的表面；将负极极片111卷料分切成多个间隔设置的负极极片111，在多个间隔设置的负极极片111的两个表面分别转印间隔的绝缘隔离涂层130形成多个第一单元140，在一个第一单元140上复合一个正极极片121形成一个第二单元150，将多个多的第二单元150与一个第一单元140复合形成叠片电芯。
请继续参阅图5，制备叠片电芯的装置包括第五切断装置311、第五夹送装置312、第五辊压装置313、第六夹送装置314、第六辊压装置315、第七夹送装置316、第七辊压装置317、第八切断装置318和第八夹送装置319。
使用上述装置来制备叠片电芯的方法包括：
(1)、备料：四个卷料，第一卷料：负极极片卷料；第二卷料：间隔涂覆有绝缘隔离涂层130的离型膜160。第三卷料：间隔涂覆有绝缘隔离涂层130的离型膜160；第四卷料：正极极片卷料。其中，绝缘隔离涂层130在离型膜160上形成间隔的块状结构，其尺寸与叠片电芯的尺寸适配即可。
(2)、叠片电芯的制备：第一卷料放卷，通过第五切断装置311将其切割成多个分离的负极极片111，通过第五夹送装置312输送负极极片111至第五辊压装置313处，同时，第二卷料也放卷至第五辊压装置313处，使间隔的绝缘隔离涂层130通过第五辊压装置313转印至负极极片111的一个表面上，并且将第二卷料上的离型膜160剥离；经过转印以后，负极极片111间隔设置在第二卷料放卷的绝缘隔离涂层130上，且一个负极极片111与一块绝缘隔离涂层130对应，然后通过第六夹送装置314进行输送至第六辊压装置315处，同时，第三卷料也放卷至第六辊压装置315处，使间隔的绝缘隔离涂层130通过第六辊压装置315转印至负极极片111的另一表面上，并且将第三卷料上的离型膜160剥离；经过转印以后，负极极片111间隔设置在第三卷料放卷的绝缘隔离涂层130上，且一个负极极片111与一块绝缘隔离涂层130对应，形成了两块绝缘隔离涂层130夹设一块负极极片111的结构，然后通过第七夹送装置316进行输送至第七辊压装置317处，同时，第四卷料放卷，通过第八切断装置318将其切割成多个分离的正极极片121，通过第八夹送装置319输送正极极片121至第七辊压装置317处进行压合，以形成一个第一单元140和多个第二单元150，然后将多个第二单元150与一个第一单元140复合形成叠片电芯。
可选地，第五辊压装置313和第六辊压装置315均包括一个压辊一个剥离辊，以便将离型膜160剥离，并进行绝缘隔离涂层130的转印。
图6为本申请中的卷绕电芯的制备流程图。请参阅图6，如果电芯为卷绕电芯，卷绕电芯由第三单元170卷绕而成，第三单元170为依次层叠设置的绝缘隔离涂层130、负极极片111、绝缘隔离涂层130和正极极片121。
该卷绕电芯的制备方法包括：绝缘隔离涂层130连续涂覆在离型膜160的表面；在负极极片111的两个表面分别转印连续的绝缘隔离涂层130，然后在其中一层绝缘隔离涂层130的表面复合正极极片121形成第三单元170，卷绕第三单元170形成卷绕电芯。
请继续参阅图6，制备卷绕电芯的装置包括第九切断装置411、第九夹送装置412、第九辊压装置413、第十夹送装置414、第十辊压装置415、第十一夹送装置416、第十一辊压装置417、第十二切断装置418、第十二夹送装置419、第十三切断装置421和卷绕装置422。
使用上述装置来制备卷绕电芯的方法包括：
(1)、备料：四个卷料，第一卷料：负极极片卷料；第二卷料：连续涂覆有绝缘隔离涂层130的离型膜160。第三卷料：连续涂覆有绝缘隔离涂层130的离型膜160；第四卷料：正极极片卷料。
(2)、卷绕电芯的制备：第一卷料放卷，通过第九切断装置411将其切割成多个分离的负极极片111，通过第九夹送装置412输送负极极片111至第九辊压装置413处，同时，第二卷料也放卷至第九辊压装置413处，使连续的绝缘隔离涂层130通过第九辊压装置413转印至负极极片111的一个表面上，并且将第二卷料上的离型膜160剥离；经过转印以后，负极极片111间隔设置在第二卷料放卷的绝缘隔离涂层130上，然后通过第十夹送装置414进行输送至第十辊压装置415处，同时，第三卷料也放卷至第十辊压装置415处，使间隔的绝缘隔离涂层130通过第十辊压装置415转印至负极极片111的另一表面上，并且将第三卷料上的离型膜160剥离；经过转印以后，负极极片111间隔设置在第三卷料放卷的绝缘隔离涂层130上，形成了两层绝缘隔离涂层130夹设一层负极极片111的结构，然后通过第十一夹送装置416进行输送至第十一辊压装置417处，同时，第四卷料放卷，通过第十二切断装置418将其切割成多个分离的正极极片121，通过第十二夹送装置419输送正极极片121至第十一辊压装置417处进行压合，并通过第十三切断装置421切断形成一个第三单元170，然后通过卷绕装置422将一个第三单元170卷绕成卷绕电芯。
可选地，第九辊压装置413和第十辊压装置415均包括一个压辊一个剥离辊，以便将离型膜160剥离，并进行绝缘隔离涂层130的转印。
本申请中，如果形成绝缘隔离涂层130的粘结剂为常温有粘性粘结剂；转印在常温，压力为0.05～1.00MPa的条件下进行。即上述的第一辊压装置213、第二辊压装置216、第五辊压装置313、第六辊压装置315、第九辊压装置413和第十辊压装置415的转印条件可以是：在常温、压力为0.05～1.00MPa的条件下进行。
作为示例性地，辊压装置的转印压力为0.05MPa、0.10MPa、0.20MPa、0.40MPa、0.60MPa、0.80MPa或1.00MPa。
本申请中，如果形成绝缘隔离涂层130的粘结剂为常温无粘性粘结剂，转印在温度为50～100℃，压力为0.05～1.00MPa的条件下进行。即上述的第一辊压装置213、第二辊压装置216、第五辊压装置313、第六辊压装置315、第九辊压装置413和第十辊压装置415的转印条件可以是：在温度为50～100℃、压力为0.05～1.00MPa的条件下进行。
作为示例性地，辊压装置的转印温度为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃；辊压装置的转印压力为0.05MPa、0.10MPa、0.20MPa、0.40MPa、0.60MPa、0.80MPa或1.00MPa。
本申请中，根据粘结剂的种类不同，可以对应得到不同状态的混合料，如果混合料为胶粉状，通过熔喷装置在离型膜160的表面熔喷混合料形成绝缘隔离涂层130。如果混合料为胶液状，通过喷涂装置在离型膜160的表面喷涂混合料形成绝缘隔离涂层130。
本申请还提供一种锂离子电池，包括上述电芯。该电芯省略了传统的隔离膜30的基体，可以使通过较薄的绝缘隔离涂层130(2～9μm)就能够起到阻隔负极极片111和正极极片121的效果，能够提高电芯的能量密度。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种叠片电芯的制备方法，包括：
1)将正极活性物质涂敷在铝箔上制备正电极，通过碾压、模切工序制备成正极卷；
2)将负极活性物质涂敷在铜箔上制备负电极，通过碾压、模切工序制备成负极卷；
3)将质量比为10:90的纳米微孔氧化铝陶瓷粉末和环氧树脂混合形成胶液状的混合料，然后通过喷涂装置在厚度为200μm的聚乙烯膜离型膜160的表面连续喷涂该混合料，并干燥形成厚度为3μm的陶瓷隔离涂层，并卷绕成卷。
4)通过图4提供的流程图进行制备。在常温，压力为0.50MPa的条件下将陶瓷隔离涂层转印复合到负极极片111的正反面上形成陶瓷隔离涂层的负极极片111，再将正极极片121与带有陶瓷隔离涂层的负极极片111粘合在一起形成正负极配对极片，形成一个第一单元140和多个第二单元150。
5)将一个第一单元140和多个第二单元150重叠形成一个完整的电芯，在电芯外表面包覆一层绝缘膜保护，形成一个叠片电芯。
实施例2
实施例2是在实施例1的基础上进行的改进，实施例2与实施例1的区别在于：通过喷涂装置在厚度为200μm的聚乙烯膜离型膜160的表面间隔喷涂该混合料，并通过图5提供的流程图进行制备。
实施例3
实施例3是在实施例1的基础上进行的改进，实施例3与实施例1的区别在于：制备的是卷绕电芯，并通过图6提供的流程图进行制备。
实施例4
实施例4是在实施例1的基础上进行的改进，实施例4与实施例1的区别在于：将质量比为10:90的纳米微孔氧化铝陶瓷粉末和聚偏二氟乙烯粉末混合形成胶粉状的混合料，然后通过熔喷装置在厚度为200μm的聚乙烯膜离型膜160的表面连续喷涂该混合料，并干燥形成厚度为4μm的陶瓷隔离涂层，并卷绕成卷。且转印在温度为70℃，压力为0.50MPa的条件下进行转印。
对比例1
本实施例提供一种叠片电芯的制备方法，包括：
1)将正极活性物质涂敷在铝箔上制备正电极，通过碾压、模切工序制备成正极卷；
2)将负极活性物质涂敷在铜箔上制备负电极，通过碾压、模切工序制备成负极卷；
3)将质量比为10:90的纳米微孔氧化铝陶瓷粉末和环氧树脂混合形成胶液状的混合料，然后通过喷涂装置将该混合料喷涂在负极极片的两个表面上，形成厚度为20μm的陶瓷隔离涂层，再将正极极片与带有陶瓷隔离涂层的负极极片粘合在一起形成正负极配对极片。
5)将正负极配对极片切割成小的单元，重叠形成一个完整的电芯，在电芯外表面包覆一层绝缘膜保护，形成一个叠片电芯。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括极性相反的第一极片和第二极片，以及设置于所述第一极片与所述第二极片之间的绝缘隔离涂层；
其中，所述绝缘隔离涂层的厚度为2～9μm，所述绝缘隔离涂层的材料包括绝缘填料和粘结剂。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述绝缘隔离涂层通过转印的方式设置于所述第一极片与所述第二极片之间；
或/和，所述绝缘填料和所述粘结剂的质量比为3:97～20:80，且所述粘结剂的重均分子量在30万～200万的范围内；
或/和，所述绝缘填料为陶瓷粉末；所述陶瓷粉末包括纳米微孔氧化铝陶瓷粉末、纳米微孔氧化硅陶瓷粉末、纳米微孔氧化镁陶瓷粉末和纳米微孔氮化铝陶瓷粉末中一种或多种；
或/和，所述粘结剂为常温有粘性粘结剂或常温无粘性粘结剂；
或/和，所述常温有粘性粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、丁基橡胶、环氧树脂、脲醛树脂和酚醛树脂中的一种或多种；
或/和，所述常温无粘性粘结剂包括聚偏二氟乙烯或/和聚四氟乙烯。
3.一种权利要求1或2所述的电芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在离型膜的表面涂覆混合料形成所述绝缘隔离涂层，其中，所述混合料包括绝缘填料和粘结剂；
将所述绝缘隔离涂层转印至所述第一极片的表面；
将所述第二极片复合在所述绝缘隔离涂层的背离所述第一极片的表面。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电芯为叠片电芯，所述制备方法还包括：所述绝缘隔离涂层连续涂覆在所述离型膜的表面；将第一极片卷料分切成多个间隔设置的第一极片，在多个间隔设置的所述第一极片的两个表面分别转印连续的所述绝缘隔离涂层，然后将在间隔设置的两个第一极片之间的间隙处切断所述绝缘隔离涂层形成多个第一单元，在一个所述第一单元上复合一个所述第二极片形成一个第二单元，将多个多的第二单元与一个所述第一单元复合形成所述叠片电芯；
或，所述电芯为卷绕电芯，所述制备方法还包括：所述绝缘隔离涂层连续涂覆在所述离型膜的表面；在所述第一极片的两个表面分别转印连续的所述绝缘隔离涂层，然后在其中一层所述绝缘隔离涂层的表面复合所述第二极片形成第三单元，卷绕所述第三单元形成卷绕电芯。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电芯为叠片电芯，所述制备方法还包括：所述绝缘隔离涂层间隔涂覆在所述离型膜的表面；将第一极片卷料分切成多个间隔设置的第一极片，在多个间隔设置的所述第一极片的两个表面分别转印间隔的所述绝缘隔离涂层形成多个第一单元，在一个所述第一单元上复合一个所述第二极片形成一个第二单元，将多个所述第二单元与一个所述第一单元复合形成所述叠片电芯。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘填料和所述粘结剂的质量比为3:97～20:80，且所述粘结剂的重均分子量在30万～200万的范围内；
或/和，所述绝缘填料为陶瓷粉末；所述陶瓷粉末包括纳米微孔氧化铝陶瓷粉末、纳米微孔氧化硅陶瓷粉末、纳米微孔氧化镁陶瓷粉末和纳米微孔氮化铝陶瓷粉末中一种或多种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为常温有粘性粘结剂；所述转印在常温，压力为0.05～1.00MPa的条件下进行；
或/和，所述常温有粘性粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、丁基橡胶、环氧树脂、脲醛树脂和酚醛树脂中的一种或多种；
或，所述粘结剂为常温无粘性粘结剂，所述转印在温度为50～100℃，压力为0.05～1.00MPa的条件下进行；
或/和，所述常温无粘性粘结剂包括聚偏二氟乙烯或/和聚四氟乙烯。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合料为胶粉状，通过熔喷装置在离型膜的表面熔喷所述混合料形成所述绝缘隔离涂层；
或，所述混合料为胶液状，通过喷涂装置在离型膜的表面喷涂所述混合料形成所述绝缘隔离涂层。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述离型膜选自聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜和聚酰亚胺膜中的一种；
或/和，所述离型膜的厚度为100～250μm。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的电芯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117096474A (zh) * 2023-10-19 2023-11-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 极片、制备方法、二次电池及用电装置
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