CN115101709A - 一种电池极耳用涂胶及其制备方法、多极耳电芯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池极耳用涂胶及其制备方法、多极耳电芯，按重量百分比计，采用65～70％吸光碳材、8～15％聚烯烃材料、8～10％石油树脂、9～12％导电剂混合制成，通过在极耳的焊接端面涂覆本发明的涂胶，可有效提升极耳吸收光的能力，由此解决了多极耳与集流盘激光焊接过程中极耳焊接吸收率差的问题，从而大大改善了多极耳与集流盘间的漏焊问题，有效提升了两者间的连接可靠性，进而提升了电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池领域，具体涉及一种电池极耳用涂胶及其制备方法、多极耳电芯。
背景技术
锂电池具有重量轻、能量密度高、功率大和使用寿命长等优点，在两轮车、储能基站、新能源汽车等领域广泛应用。电芯是电池内部的储能单元，电芯的质量直接影响电池的电性能。
全极耳或多极耳电池相比于常规的单极耳电池，具有更低的电阻，且电芯内热的扩散速率也大大提升。目前的多极耳引出后一般是直接将其与集流盘激光焊接，通过集流盘将电性引出，但因极耳较多，极耳对于激光焊的吸收率差，极耳与集流盘的焊接极易出现漏焊的情形，连接可靠性低。
有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种电池极耳用涂胶，通过在极耳与集流盘的焊接处涂布本发明的涂胶，以解决目前多极耳与集流盘激光焊接过程中极耳焊接吸收率差的问题，从而大大改善了漏焊问题，有效提升了两者间的连接可靠性，进而提升了电池的安全性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池极耳用涂胶，按重量百分比计，包括65～70％吸光碳材、8～15％聚烯烃材料、8～10％石油树脂、9～12％导电剂。
优选的，按重量百分比计，包括68～70％吸光碳材、10～15％聚烯烃材料、8～10％石油树脂、9～10％导电剂。
优选的，按重量百分比计，包括68～70％吸光碳材、10～12％聚烯烃材料、9～10％石油树脂、9～10％导电剂。
优选的，所述吸光碳材为石墨和/或炭黑。
优选的，所述聚烯烃材料包括乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-1-丁烯聚合物中的一种或多种。
优选的，所述石油树脂为C9石油树脂和/或C5石油树脂。
优选的，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、导电石墨中的一种或多种。
本发明的目的之二在于，提供一种上述任一项所述的电池极耳用涂胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、将吸光碳材、聚烯烃材料和导电剂在50lx以下的环境中混合，得到预混合物；
S2、在步骤S1得到的预混合物中加入石油树脂搅拌混合定型，得到电池极耳用涂胶。
本发明的目的之三在于，提供一种多极耳电芯，包括主体部和沿所述主体部至少一端延伸的多个极耳，每个极耳远离所述主体部的一端涂覆有上述任一项所述的电池极耳用涂胶。
优选的，该电池极耳用涂胶在极耳上设置的形状为圆形和/或方形。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的电池极耳用涂胶，采用65～70％吸光碳材、8～15％聚烯烃材料、8～10％石油树脂、9～12％导电剂混合制成，通过在极耳的焊接端面涂覆本发明的涂胶，可有效提升极耳吸收光的能力，由此解决了多极耳与集流盘激光焊接过程中极耳焊接吸收率差的问题，从而大大改善了多极耳与集流盘间的漏焊问题，有效提升了两者间的连接可靠性，进而提升了电池的安全性能。
具体实施方式
本发明第一方面旨在提供一种电池极耳用涂胶，按重量百分比计，包括65～70％吸光碳材、8～15％聚烯烃材料、8～10％石油树脂、9～12％导电剂。
其中，该涂胶以吸光碳材为主体，包括65～70％的含量，可有效提高极耳对于光的吸收率，从而有效提高激光焊接的焊接率。此外，该涂胶中还添加有聚烯烃材料和石油树脂，聚烯烃材料具有一定的粘接性，可有效涂粘于极耳的焊接端表面，同步加入有石油树脂，其与聚烯烃材料一同混合，一方面可起到固化定型的作用，另一方面也能调节涂胶整体的粘性。在上述含量范围内的聚烯烃材料，主要可满足黏附于极耳焊接端面即可。另外该涂胶还含有导电剂，不同于吸光碳材，该导电剂主要起加强导电性能的作用，避免极耳到集流盘之间出现断流的情形。
具体的，按重量百分比计，吸光碳材的重量占比可为65～66％、66～67％、67～68％、68～69％或69～70％；而聚烯烃材料的重量占比可为8～9％、9～10％、10～11％、11～12％、12～13％、13～14％或14～15％；石油树脂的重量占比可为8～9％或9～10％；导电剂的重量占比可为9～10％、10～11％或11～12％。
优选的，按重量百分比计，包括68～70％吸光碳材、10～15％聚烯烃材料、8～10％石油树脂、9～10％导电剂。更优选的，按重量百分比计，包括68～70％吸光碳材、10～12％聚烯烃材料、9～10％石油树脂、9～10％导电剂。进一步优选的，按重量百分比计，包括70％吸光碳材、10％聚烯烃材料、10％石油树脂、10％导电剂。
控制在上述优选范围内，本发明人发现该涂胶的激光焊接吸收率更好，极耳与集流盘焊接的更紧密，焊接强度更高，两者间的最大焊接拉力更大；对于焊接的飞溅和温升也能显著降低，连接可靠性更高。此外，本发明得到的涂胶，还能粘接极耳裁切后以及与集流盘焊接的金属屑，防止其掉落进卷芯中，进一步提升了电芯的安全性能。另外，本发明的涂胶还可起到固化定型极耳端面的作用，一方面防止极耳外翻与壳壁短路的问题，另一方面可能防止极耳外翻刮伤壳体镀层引发壳体腐蚀的问题。
在一些实施例中，所述吸光碳材为石墨和/或炭黑。其中，该吸光碳材采用的炭黑为普通炭黑，该炭黑的表面覆盖有一层氧化物油状分子薄膜，相比现有经处理后的导电炭黑，具有更好的吸光性能，能有效改善极耳的吸光率，增强极耳与集流盘的焊接性能。而采用的石墨同样具有更好的吸光性能，能有效改善极耳的吸光率，增强极耳与集流盘的焊接性能。
在一些实施例中，所述聚烯烃材料包括乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-1-丁烯聚合物中的一种或多种。本发明涂胶中含有的聚烯烃材料不同于市面的胶水，其主要用于将该涂胶粘附于极耳的焊接端面，因此其含量较低。
在一些实施例中，所述石油树脂为C9石油树脂和/或C5石油树脂。本发明采用的石油树脂，为低聚物，一方面作为溶剂起到制胶的目的；另一方面其与聚烯烃材料混合所起到的固定定型作用更佳，能有效保证极耳的稳定，进一步提升极耳与集流盘间的焊接性能。
在一些实施例中，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、导电石墨中的一种或多种。其中，作为导电剂的导电炭黑表面是基本洁净的，表面没有覆盖有氧化物油状分子薄膜，其导电性能好，添加少量即可有效加强极耳与集流盘间的过流性能。
本发明第二方面旨在提供该电池极耳用涂胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、将吸光碳材、聚烯烃材料和导电剂在50lx以下的环境中混合，得到预混合物；
S2、在步骤S1得到的预混合物中加入石油树脂搅拌混合定型，得到电池极耳用涂胶。
本发明提供的制备方法，在50lx的弱光环境下，先将吸光碳材、聚烯烃材料和导电剂进行混合，再加入石油树脂混合进行固化定型，如此得到的涂胶在极耳焊接端面上的应用，其吸光率更强，所起到的焊接性能更好。
本发明第三方面旨在提供一种多极耳电芯，包括主体部和沿所述主体部至少一端延伸的多个极耳，每个极耳远离所述主体部的一端涂覆有上述所述的电池极耳用涂胶。
优选的，该电池极耳用涂胶在极耳上设置的形状为圆形和/或方形。设计为圆形状或方形状，可更有利于电解液的浸润。其中，在同一电芯中，不同极耳上的涂胶形状可完全相同也可部分相同，这里不做限定。
优选的，该涂胶在每个极耳上的涂胶的面积为极耳焊接面面积的50～80％，将其涂覆面积控制在该范围内，一方面更不容易溢胶致使发生内短路的问题，另一方面也更容易在极耳上成型。具体的涂胶面积可为50～55％、55～60％、60～65％、65～70％、70～75％或75～80％。
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种电池极耳用涂胶，按重量百分比计，包括68％吸光碳材、10％聚烯烃材料、10％石油树脂、12％导电剂。具体的，吸光碳材为石墨，聚烯烃材料为聚丙烯，石油树脂为C5石油树脂，导电剂为导电炭黑。
该电池极耳用涂胶的制备方法为：
S1、将石墨、聚丙烯和导电炭黑在50lx以下的弱光环境中混合，得到预混合物；
S2、在预混合物中加入C5石油树脂搅拌混合定型，得到电池极耳用涂胶。
参照实施例1的设计及制备方法制备实施例2～12和对比例1～3，各实施例的不同点如下表1所示，其余同实施例1，这里不再赘述。
表1
将上述实施例1～12和对比例1～3得到的涂胶涂布于极耳的焊接端面，涂布面积基本保持一致，然后再使其与集流盘进行激光焊接，得到含本发明涂胶的卷芯。其中对比例1即是没有在极耳的焊接端面涂胶，为极耳直接与集流盘激光焊接的方案。
测试得到的电芯的焊接拉力。
测试方法为：在室温条件下，将用激光焊接后的卷芯用万能试验机的测试夹具固定卷芯，一端夹持卷芯，一端夹持焊接后的集流盘，调节万能试验机的拉力速度为10mm/s，启动测试，将卷芯端面与集流盘的连接面拉断，记录万能试验机的最大拉力。
测试结果见下表2。
表2
| 最大焊接拉力/N | 最大焊接拉力/N | ||
| 实施例1 | 28 | 实施例2 | 35 |
| 实施例3 | 31 | 实施例4 | 32 |
| 实施例5 | 33 | 实施例6 | 28 |
| 实施例7 | 31 | 实施例8 | 25 |
| 实施例9 | 24 | 实施例10 | 34 |
| 实施例11 | 35 | 实施例12 | 34 |
| 对比例1 | 20 | 对比例2 | 21 |
| 对比例3 | 32 |
由上述的测试结果可知，本发明提供的电池极耳用涂胶，涂覆于极耳焊接的端面，相比于对比例1常规不涂覆的直接焊接的方案，可有效提升极耳与集流盘之间的最大拉力，进而提高了两者间的焊接强度。特别是对于在优选条件下制备得到的涂胶，能有效提升两者间的焊接强度。这主要是因为通过本发明涂胶涂覆后，能有效增强极耳的吸光率，可更有效捕捉到激光因子，进而提升了极耳与集流盘的焊接强度。
由实施例1-11与对比例1对比可知，当没有用这个胶时，最大焊接拉力小。由实施例1-11与对比例2、3对比可知，当吸光炭材含量大于70％时，存在过焊现象，导致最大焊接拉力小。实施例1-6：优选吸光炭材68-70％，这个阶段提升率比较明显，效果好
实施例6-8：优选聚烯烃材料10-15％，这个阶段提升率比较明显，效果好
实施例8-11：石油树脂优选9-10％，这个阶段提升率比较明显，效果好，且大于10％时，其发挥不了作用；聚烯烃作用：焊接时的高温保护；石油树脂作用：固化定型的作用能够使卷芯端面较平整，焊缝的连续性更好，因此焊接的拉力会更大。
此外，由实施例1～12和对比例2～3的对比中还可以看出，当缺少导电剂时，该涂胶也能起到较好的改善焊接强度的作用，但对应极耳与集流盘之间的过流能力也会减弱，也并不利于多极耳设置的初衷。而当缺少吸光碳材时，基本并不会改善极耳与集流盘间的焊接强度。
另外，由实施例1～12的对比中还可以看出，相同含量吸光碳材情形下，添加的石油树脂相对越多，导电剂相对越少，其对于提升极耳与集流盘之间的焊接拉力更好。而如果是添加的聚烯烃材料相对较多，而导电剂相对较少，在吸光碳材和石油树脂相同含量的情形下，对于改善极耳与集流盘之间的焊接拉力较低。由此也可见，添加的聚烯烃材料主要是用于粘覆于极耳，而非是粘覆极耳与集流盘，极耳与集流盘的连接主要在于焊接。
综上，本发明提供的涂胶涂布于极耳焊接端面，有效解决了目前多极耳与集流盘激光焊接过程中极耳焊接吸收率差的问题，从而大大改善了漏焊问题，有效提升了两者间的连接可靠性，进而提升了电池的安全性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种电池极耳用涂胶，其特征在于，按重量百分比计，包括65～70％吸光碳材、8～15％聚烯烃材料、8～10％石油树脂、7～14％导电剂。
2.根据权利要求1所述的电池极耳用涂胶，其特征在于，按重量百分比计，包括68～70％吸光碳材、10～15％聚烯烃材料、9～10％石油树脂、7～14％导电剂。
3.根据权利要求2所述的电池极耳用涂胶，其特征在于，按重量百分比计，包括68～70％吸光碳材、10～12％聚烯烃材料、9～10％石油树脂、9～10％导电剂。
4.根据权利要求1～3任一项所述的电池极耳用涂胶，其特征在于，所述吸光碳材为石墨和/或炭黑。
5.根据权利要求1～3任一项所述的电池极耳用涂胶，其特征在于，所述聚烯烃材料包括乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-1-丁烯聚合物中的一种或多种。
6.根据权利要求1～3任一项所述的电池极耳用涂胶，其特征在于，所述石油树脂为C9石油树脂和/或C5石油树脂。
7.根据权利要求1～3任一项所述的电池极耳用涂胶，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、导电石墨中的一种或多种。
8.一种权利要求1～7任一项所述的电池极耳用涂胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将吸光碳材、聚烯烃材料和导电剂在50lx以下的环境中混合，得到预混合物；
S2、在步骤S1得到的预混合物中加入石油树脂搅拌混合定型，得到电池极耳用涂胶。
9.一种多极耳电芯，其特征在于，包括主体部和沿所述主体部至少一端延伸的多个极耳，每个极耳远离所述主体部的一端涂覆有权利要求1～7任一项所述的电池极耳用涂胶。
10.根据权利要求9所述的多极耳电芯，其特征在于，该电池极耳用涂胶在极耳上设置的形状为圆形和/或方形。
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