CN117558996A - 一种全极耳电池及其制备方法 - Google Patents
一种全极耳电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117558996A CN117558996A CN202410039091.3A CN202410039091A CN117558996A CN 117558996 A CN117558996 A CN 117558996A CN 202410039091 A CN202410039091 A CN 202410039091A CN 117558996 A CN117558996 A CN 117558996A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- positive electrode
- negative electrode
- diaphragm
- positive
- tab
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 33
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 21
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 claims 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- OPHUWKNKFYBPDR-UHFFFAOYSA-N copper lithium Chemical compound [Li].[Cu] OPHUWKNKFYBPDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- GCICAPWZNUIIDV-UHFFFAOYSA-N lithium magnesium Chemical compound [Li].[Mg] GCICAPWZNUIIDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种全极耳电池及其制备方法，全极耳电池包括正极极片、隔膜、负极极片和正负极壳体，正极极片、隔膜和负极极片位于正负极壳体的内部；正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，沿正极集流体的长度方向单侧有连续的留白区域；留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的150%且大于0；隔膜沿宽度方向对折，包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合；负极极片沿宽度方向对折，包绕隔膜，负极极片折痕与隔膜折痕重合；负极极片与负极壳体电连接的区域形成负极全极耳，留白区域形成与正极壳体电连接的正极全极耳。本发明结构简洁、紧凑，工序简单，可提高空间利用率。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种全极耳电池及其制备方法。
背景技术
全极耳结构是减小电池内阻，提升电池倍率性能的有效手段。传统全极耳电池通常需要预留较大尺寸的留白集流体，并经过打孔、揉平、预留空槽、焊接汇流盘或设计其他复杂结构等方式制备全极耳，这样制备的电池存在极片涂覆区面积缩小、电池容量降低、注液效率低、短路风险升高、电芯结构复杂以及生产效率低等问题。
专利文献CN111244381A公开了一种全极耳型纽扣电池及其制造方法，该纽扣电池包括壳体，由正极片、隔膜、负极片卷绕形成的圆柱型卷芯；其制备方法包括：将正极、隔膜、负极依次叠放，正负极空白箔窄边分处于两边，以卷绕方式形成圆柱型卷芯；然后分别将卷芯两端空白箔窄边压实，形成正负极全极耳，能够允许大电流通过，并通过导电金属片焊接连接到纽扣电池的正负极壳盖上；在正负极壳体内填充绝缘密封胶，形成一个完善的纽扣电池。但是该纽扣电池设计需预留焊接空间，降低了空间利用率，同时难以实现锂金属负极焊接；压实焊接全极耳后注液导致电解液难以浸润，注液效率较低，并容易引起电解液损失；同时，还需预留冗余的隔膜宽度以包覆极片边缘，否则易出现微短路，降低了空间利用率和良品率。
专利文献CN111725552A公开了一种纽扣电池及其制造方法，所述纽扣电池包括卷绕体、集流盘和外壳，所述卷绕体和所述集流盘均位于所述外壳内，所述卷绕体与所述集流盘连接；所述卷绕体包括：正极极片、负极极片和隔膜；所述隔膜位于所述正极极片与所述负极极片之间，所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片卷绕形成所述卷绕体，所述正极极片的部分区域形成正极极耳，所述负极极片的部分区域形成负极极耳，所述正极极耳与所述负极极耳均为全极耳。所述纽扣电池的制造方法用于制造上述纽扣电池。所述纽扣电池能够实现在内阻相对较低的同时保持能量密度相对较高。但是该纽扣电池需预留焊接空间并增加集流盘，降低了空间利用率，增加了电池的重量和成本，同时难以实现锂金属负极焊接，进一步地，该电池需预留冗余的隔膜宽度以包覆极片边缘，否则易出现微短路，降低了空间利用率和良品率。
专利文献CN116154317A公开了一种全极耳圆柱锂电池，包括卷芯，所述卷芯的一端设有正极耳，所述卷芯的另一端设有负极耳；所述正极耳和/或所述负极耳的端面，包括：经揉平处理后的揉平区，以及未经揉平处理以提供电解液渗入间隙的非揉平区。与传统的将极耳端面全部揉平的方式相比较，该专利文献可利用非揉平区域内各叠层之间的间隙来形成电解液的流通通道，便于在后续的注液工序中电解液较为快速的渗入卷芯，缩短注液时间，大大提高生产效率。但是非揉平区的设计会增加电池内阻，尤其影响小直径规格电池的放电性能，增加制造难度。该电池需预留冗余的隔膜宽度以包覆极片边缘，否则易出现微短路，降低了空间利用率和良品率。
专利文献CN115602932A公开了一种全极耳卷芯及其锂离子电池，其包括卷芯本体，所述卷芯本体的两端面均向内凹陷形成有用于排气和渗液的导流空腔；锂离子电池包括如上所述的全极耳卷芯；导流空腔通过增大卷芯本体两端面的表面积，卷芯本体的排气面增大，从而提高卷芯本体的排气性能，使卷芯本体的排气过程更加通畅性，以提高使用的安全性，同时，导流空腔增加了卷芯本体和电解液之间的接触面积，电解液更加容易渗入至卷芯本体中，从而提高了注液效率。但是该电池导流空腔制造复杂，需额外开槽，减少了全极耳面积，增加了内阻；同时导流空腔设计将使极片涂覆区面积减小，引起电池容量降低。
综上所述，现有技术中全极耳结构电池存在制备工艺复杂，易短路的缺陷，且现有技术中极片的涂覆区面积较小，导致电池容量降低，注液效率低，生产效率低。
发明内容
为改善现有技术的不足，本发明提供一种全极耳电池及其制备方法。具体的，本发明提供如下技术方案：
一种全极耳电池，所述电池包括正极极片、隔膜、负极极片和正负极壳体，所述正极极片、隔膜和负极极片位于正负极壳体的内部；
所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，沿正极集流体的长度方向单侧有连续的留白区域、其余部分的上下表面分别为所述正极活性材料层；所述留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的150%且大于0；
所述隔膜沿宽度方向对折，包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合；
所述负极极片沿宽度方向对折，包绕所述隔膜，所述负极极片折痕与隔膜折痕重合；
所述负极极片与负极壳体电连接的区域形成负极全极耳，所述留白区域形成与正极壳体电连接的正极全极耳。
一种上述的全极耳电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1）准备正极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，沿正极集流体的长度方向单侧有连续的留白区域、其余部分的上下表面分别为所述正极活性材料层；所述留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的150%且大于0；
2）准备隔膜、负极极片、正极壳体和负极壳体；
3）组装正极隔膜负极复合结构，所述留白区域形成与正极壳体电连接的正极全极耳，所述负极极片与负极壳体电连接的区域形成负极全极耳，得到所述全极耳电池；
其中，组装正极隔膜负极复合结构的具体步骤包括：
3a）折叠所述隔膜，将隔膜包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合，得到正极隔膜复合结构；
3b）折叠所述负极极片，将负极极片包绕在隔膜上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合，辊压得到正极隔膜负极复合结构。
本发明的技术存在下述有益效果：
1. 本发明正极留白宽度小于等于正极材料层厚度的150%，且电芯入壳后正极极片高于负极壳边缘，正极极片外露高度不大于正极极片留白宽度；同时，负极极片利用单面覆着活性材料或使用金属作为负极，通过折叠负极极片形成与负极壳电连接的负极全极耳。因而，本发明中极片活性材料区域尽可能利用了电池壳内的高度空间，相比传统全极耳电池结构，能够有效提升电池容量。
本发明尤其适用于小微型尺寸规格的高容量型、高倍率型、低温型电池。本发明结构简洁、紧凑，工序简单，可提高空间利用率，降低电池内阻，改善电池散热，提高产品可靠性。
2. 本发明隔膜完全覆盖正极活性材料区域，负极极片相对于隔膜内缩，并通过辊压形成正极隔膜负极复合结构，从而防止出现极片移位，降低卷绕、叠片及封口过程中的短路风险。
3.本发明隔膜完全覆盖正极活性材料区域，正极留白宽度不大于正极材料层厚度的150%，负极极片相对于隔膜内缩，使负极无法在宽度方向上移位，从而降低正极全极耳压实过程中出现正极留白倒伏或弯折引起的短路风险，同时，本发明采用折叠隔膜包覆正极极片的结构，降低了正极毛刺和极片移位引起短路的风险。
4.本发明采用单面覆着负极活性材料的铜箔或金属负极结构，利用负极折痕及电芯四周的负极金属留白与负极壳接触形成负极全极耳，简化了负极全极耳揉平工序；本发明在电池封口的同时对正极全极耳进行压实成型，不需要额外增加揉平机构和揉平工序，提高电池生产效率，降低设备和人工投入；本发明在注液之后进行正极全极耳压实，注液效率高，无需预留电解液渗透孔、排气孔等，简化了极片设计，提高了空间利用率。
本发明电芯一端面为正极极片留白，其余端面为负极金属留白，负极极片与负极壳至少2面充分接触，增大了负极集流面积，有利于降低内阻，促进散热，提高电池倍率性能。
附图说明
图1为实施例1中全极耳电池中正极隔膜负极复合结构体的剖视图；
图2为实施例2中全极耳电池中正极隔膜负极复合结构体的剖视图；
图3为对比例1中全极耳电池中的正极隔膜负极叠层结构的剖视图。
图中，1—正极集流体，2—正极活性材料层，3—隔膜，4—金属极片（负极极片），4’-负极集流体，5—负极活性材料层，6—留白区域，7—留白部。
具体实施方式
[全极耳电池]
如前所述，本发明提供一种全极耳电池，所述电池包括正极极片、隔膜、负极极片和正负极壳体，所述正极极片、隔膜和负极极片位于正负极壳体的内部；
所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，沿正极集流体的长度方向单侧有连续的留白区域、其余部分的上下表面分别为所述正极活性材料层；所述留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的150%且大于0；
所述隔膜沿宽度方向对折，包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合；
所述负极极片沿宽度方向对折，包绕所述隔膜，所述负极极片折痕与隔膜折痕重合；
所述负极极片与负极壳体电连接的区域形成负极全极耳，所述留白区域形成与正极壳体电连接的正极全极耳。
根据本发明的实施方案，本发明采用折叠隔膜包覆正极极片的结构，降低了正极毛刺和极片移位引起短路的风险。
根据本发明的实施方案，所述负极极片的端部相对于隔膜端部内缩。本发明中，所述负极极片为折叠结构包覆所述隔膜，折叠负极极片相对所述隔膜内缩，使负极极片无法在宽度方向上移位，降低了全极耳压实过程中的短路风险。其次，本发明隔膜完全覆盖正极活性材料区域，正极留白区域宽度不大于正极活性材料层厚度的150%，负极极片相对于隔膜内缩，从而降低正极全极耳压实过程中出现正极留白倒伏或弯折引起的短路风险。
根据本发明的实施方案，所述留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的120%且大于0，优选所述留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的100%且大于0。
根据本发明的实施方案，所述负极极片为金属极片或者为包括负极集流体和负极活性材料层的极片；当为包括负极集流体和负极活性材料层的极片时，所述负极活性材料层位于负极集流体的一侧表面且与隔膜相连，负极集流体与负极壳体相连。
根据本发明的实施方案，所述正极极片、隔膜和负极极片为一种正极隔膜负极复合结构体，其中，所述隔膜沿宽度方向对折，包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合；所述负极极片沿宽度方向对折，包绕所述隔膜，负极极片折痕与隔膜折痕重合；所述复合结构体可直接作为电芯，或者经卷绕或折叠后形成电芯；所述电芯包括若干端面，其中一端面为正极极片的留白区域，即正极全极耳，其余端面为负极极片（若为金属极片，则端面为该极片；若为包括负极集流体和负极活性材料层的极片，则端面为负极集流体），即负极全极耳。本发明中，极片活性材料区域尽可能利用了电池壳内的高度空间，相比传统全极耳电池结构，本发明可有效提升电池容量。
根据本发明的实施方案，所述正极极片中，正极集流体的厚度为正极活性材料层厚度的2%~7%，优选所述正极集流体的厚度为正极活性材料层厚度的3%~6%。
根据本发明的实施方案，所述负极极片内缩的宽度小于正极留白区域的宽度，优选所述负极极片内缩的宽度为正极留白区域宽度的5%~50%。
根据本发明的实施方案，所述正极集流体选自泡沫铝、涂碳铝箔、铝网、铝箔中的任意一种，优选为铝箔，例如为涂碳铝箔。
根据本发明的实施方案，所述正极集流体的宽度为电池壳内高+(0.2mm~5mm)。本发明中，所述正极集流体的长度没有特别限制，能形成需要的电芯的尺寸要求即可；例如，对于0962型纽扣电池，其电芯的直径为8.8mm，高度为6mm时，正极集流体的长度一般为80mm~100mm。
根据本发明的实施方案，所述正极活性材料选自氟化碳、二氧化锰、磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂中的至少一种，例如为氟化碳。
根据本发明的实施方案，所述正极活性材料层的厚度为150~400μm。
根据本发明的实施方案，所述隔膜选自无纺布、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯复合聚乙烯、带有陶瓷涂层的无纺布、带有陶瓷涂层的聚丙烯中的任意一种，例如为带有陶瓷涂层的聚丙烯复合聚乙烯隔膜。
根据本发明的实施方案，所述隔膜的宽度为2*(正极涂布区宽度+正极活性材料层厚度+正极留白宽度/8+正极集流体厚度/2)~2*(正极涂布区宽度+正极活性材料层厚度+正极留白宽度/4+正极集流体厚度/2)，所述隔膜的厚度为5μm~15μm。
根据本发明的实施方案，所述负极极片选自金属极片，例如选自金属锂负极极片、锂镁合金负极极片、锂铜复合负极极片、锂铝合金负极极片、铜复合负极极片中的任意一种，优选为金属锂负极极片。
根据本发明的实施方案，所述金属极片的宽度为隔膜宽度-正极留白区域宽度*(5%~50%)，厚度为30μm~150μm。
根据本发明的实施方案，所述负极极片选自包括负极集流体和负极活性材料层的极片，为一种负极集流体单面覆着负极活性材料层的金属负极结构。
根据本发明的实施方案，所述负极集流体选自铜箔、泡沫铜、涂碳铜箔、铜网、泡沫镍、镍网中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述负极活性材料选自硅碳、石墨、钛酸锂中的一种。
根据本发明的实施方案，所述负极活性材料层的厚度为200μm~500μm，所述负极集流体的厚度为4.5μm~350μm。
[全极耳电池的制备]
如前所述，本发明还提供一种上述全极耳电池的制备方法，其包括如下步骤：
1）准备正极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，沿正极集流体的长度方向单侧有连续的留白区域、其余部分的上下表面分别为所述正极活性材料层；所述留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的150%且大于0；
2）准备隔膜、负极极片、正极壳体和负极壳体；
3）组装正极隔膜负极复合结构，所述留白区域形成与正极壳体电连接的正极全极耳，所述负极极片与负极壳体电连接的区域形成负极全极耳，得到所述全极耳电池。
根据本发明的实施方案，组装正极隔膜负极复合结构的具体步骤包括：
3a）折叠所述隔膜，将隔膜包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合，得到正极隔膜复合结构；
3b）折叠所述负极极片，将负极极片包绕在隔膜上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合，辊压得到正极隔膜负极复合结构。
还进一步的，所述步骤3）还包括：
3c）将正极隔膜负极复合结构经过卷绕或折叠得到电芯，所述电芯包括若干端面，其中，一端面为正极极片留白区域、即正极全极耳，其余端面为负极极片、即负极全极耳。
再进一步的，所述步骤3）还包括：
3d）将电芯放入负极壳体内，使正极极片高于负极壳体边缘；
3e）沿隔膜位置注液，静置，盖上正极壳体并压紧封口，得到全极耳电池。
根据本发明的实施方案，步骤3a）具体包括：
将隔膜沿宽度方向对折，所述隔膜投影与正极极片上正极材料区域重合，所述隔膜在正极留白区域上的投影宽度小于等于留白区域宽度的1/4，所述隔膜的折痕与正极极片折痕重合，得到正极隔膜复合结构。
根据本发明的实施方案，步骤3b）具体包括：将负极极片沿宽度方向对折，所述负极极片投影与隔膜投影区域重合并内缩，所述内缩的宽度小于等于留白区域的宽度，所述隔膜折痕与负极极片折痕重合，负极活性材料区域与隔膜重合，经过辊压得到正极隔膜负极复合结构。
根据本发明的实施方案，步骤3d）具体包括：将电芯放入负极壳内，使正极极片高于负极壳边缘，正极极片外露高度不大于正极极片留白宽度。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。
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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文将结合具体实施例对本发明的全极耳电池及其制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
本实施例提供一种内腔高度6mm，内腔直径8.8mm的全极耳电池的制备方法，包括如下步骤：参见图1所示，以宽度为6.3mm、厚度为15μm的涂碳铝箔作为正极集流体1，在正极集流体1上沿长度方向双面覆着宽度为5.9mm、厚度为300μm的正极活性材料2，正极活性材料2的具体选择根据实际需要设置，本实施例中选用氟化碳作为正极活性材料2，正极集流体1的长度方向一端存在留白区域6，留白区域6的宽度为0.4mm，包覆有正极活性材料2的正极集流体1形成正极极片；将宽度为12.6mm、厚度为12μm的隔膜3沿宽度方向对折，并将隔膜3包覆在正极活性材料2上，隔膜3的折痕与正极集流体1的非留白侧边缘重合；将宽度为12.3mm、厚度为60μm的负极极片4对折，包覆在隔膜3上，负极极片4折痕与隔膜折痕重合。负极极片4的具体选择根据实际需要设置，可以为金属材料或非金属材料，本实施例中选用金属锂作为负极极片4。
利用辊压定型得到正极隔膜负极复合结构，将复合结构经过卷绕得到外包络直径为8.8mm的电芯，将电芯放入负极壳中，注液北京化学试剂研究所012型电解液，常温真空静置10分钟，盖上正极壳并液压封口得到全极耳电池。
本实施例制备的全极耳纽扣电池的良品率为95%以上，相比传统全极耳电池，本实施例制备的全极耳纽扣电池的正极活性区域宽度（正极材料的宽度）提升20%以上。本实施例制备的全极耳纽扣电池平均内阻为5欧姆，常温1C放电容量大于等于50mAh，-20℃ 0.01C放电容量大于等于40mAh。
实施例2
本实施例提供一种内腔高度6mm，内腔直径8.8mm的全极耳电池的制备方法，包括如下步骤：参见图2所示，以宽度为6.3mm、厚度为15μm的涂碳铝箔作为正极集流体1，在正极集流体1上沿长度方向双面覆着宽度为5.9mm、厚度为200μm的正极活性材料2，正极活性材料2的具体选择根据实际需要设置，本实施例中选用镍钴锰酸锂，正极集流体1的长度方向存在留白区域6，留白区域6的宽度为0.4mm，包覆有正极活性材料2的正极集流体1形成正极极片；将宽度为12.6mm、厚度为12μm的隔膜3沿宽度方向对折，并将隔膜3包覆在正极活性材料2上，隔膜3的折痕与正极集流体1非留白侧边缘重合；在宽度为12.3mm、厚度为6μm的铜箔（即负极集流体4’）一侧表面涂覆厚度为400μm的负极活性材料层5，本实施例中，负极活性材料层5采用硅碳负极材料涂覆形成，设置有负极活性材料层5的铜箔（即负极集流体4’）作为负极极片；将负极极片对折包覆在隔膜3上，负极极片折痕与隔膜3的折痕重合。利用辊压定型得到正极隔膜负极复合结构，将复合结构经过卷绕得到外包络直径为8.8mm的电芯，将电芯放入负极壳中，注液商用硅碳电解液，常温真空静置10分钟，盖上正极壳并液压封口得到全极耳电池。
本实施例制备的全极耳纽扣电池的良品率为95%以上，相比传统全极耳电池，本实施例制备的全极耳纽扣电池的正极活性区域宽度提升20%以上。
实施例3
一种全极耳电池，包括正极集流体1、隔膜3、负极极片和正负极壳体，正极集流体1、隔膜3、负极极片位于正负极壳体的内部。
正极集流体1弯折呈折叠结构，正极集流体1的外表面设置有正极活性材料层2和留白区域6，留白区域6位于正极集流体1远离折痕的一端；留白区域6的宽度小于等于正极活性材料2厚度的150%；隔膜3折叠并包绕在正极活性材料2的外部，隔膜3的折痕与正极集流体1的折痕重叠，隔膜3的端部位于正极集流体1端部与正极活性材料2端部之间；负极极片包绕隔膜3，负极极片的折痕与隔膜3的折痕重叠，负极极片的端部相对于隔膜3的端部内缩，负极极片内缩的宽度小于留白区域6的宽度。
正极集流体1的留白区域6形成与正极壳体电连接的正极全极耳，负极极片折叠包绕所述隔膜3，折叠的所述负极极片形成与负极壳体电连接的负极全极耳。
本实施例中，负极极片4远离折痕的端部为留白部7，负极极片的折痕与负极极片的留白部7与负极壳体电连接的负极全极耳，折叠负极极片相对隔膜3内缩，使负极极片无法在宽度方向上移位，降低了全极耳压实过程中的短路风险。
正极集流体1、隔膜3、负极极片折叠后形成电芯，电芯包括若干端面，其中一端面为正极集流体1的留白区域6，其余端面为负极极片的折痕或留白部7，留白区域6的宽度小于等于正极活性材料2厚度的120%。
正极集流体1的厚度为正极活性材料层2厚度的2%~7%，正极集流体1选自泡沫铝、涂碳铝箔、铝网、铝箔中的任意一种，本实施例中为涂碳铝箔，正极集流体1的宽度为6.3mm，厚度为15μm；正极活性材料2的宽度为5.9mm、厚度为300μm；隔膜3的宽度为12.6mm、厚度为12μm；负极极片的宽度为12.3mm、厚度为60μm。
对比例1
本对比例提供一种内腔高度6mm，内腔直径8.8mm的传统全极耳电池的制备方法，包括如下步骤：参见图3所示，以宽度为5.4mm、厚度为15μm的涂碳铝箔作为正极集流体1，在正极集流体1上沿长度方向双面覆着宽度为4.9mm、厚度为300μm的正极活性材料2，本对比例中选用氟化碳作为正极活性材料，正极集流体的长度方向一端存在留白区域，留白区域的宽度为0.5mm，包覆有正极活性材料的正极集流体形成正极极片；将2层宽度为5.3mm、厚度为12μm的隔膜3分别包覆正极活性材料上，正极留白区域外露0.3mm；将宽度为5.5mm、厚度为120μm的负极极片4包覆在一侧隔膜上，在正极留白区域侧负极极片相对于隔膜内缩0.3mm。本对比例中选用金属锂作为负极极片。
将上述正极隔膜负极叠层结构以负极为卷芯内层，卷绕得到外包络直径为8.8mm的电芯，分别揉平正极和负极全极耳，将电芯放入负极壳中，注液北京化学试剂研究所012型电解液，常温真空静置10分钟，盖上正极壳并液压封口得到传统全极耳电池。
本对比例制备的全极耳纽扣电池的良品率为80%，本对比例制备的全极耳纽扣电池平均内阻为8欧姆，常温1C平均放电容量为38mAh，-20℃ 0.01C平均放电容量为29mAh。
以上通过实施例对本发明的具体实施方式进行了示例性的说明。但是，本发明的保护范围不拘囿于上述示例性的实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种全极耳电池，所述电池包括正极极片、隔膜、负极极片和正负极壳体，所述正极极片、隔膜和负极极片位于正负极壳体的内部；其特征在于，
所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，沿正极集流体的长度方向单侧有连续的留白区域、其余部分的上下表面分别为所述正极活性材料层；所述留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的150%且大于0；
所述隔膜沿宽度方向对折，包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合；
所述负极极片沿宽度方向对折，包绕所述隔膜，所述负极极片折痕与隔膜折痕重合；
所述负极极片与负极壳体电连接的区域形成负极全极耳，所述留白区域形成与正极壳体电连接的正极全极耳。
2.根据权利要求1所述的全极耳电池，其特征在于，所述负极极片的端部相对于隔膜端部内缩。
3.根据权利要求1所述的全极耳电池，其特征在于，所述负极极片为金属极片或者为包括负极集流体和负极活性材料层的极片；当为包括负极集流体和负极活性材料层的极片时，所述负极活性材料层位于负极集流体的一侧表面且与隔膜相连，负极集流体与负极壳体相连。
4.根据权利要求1-3任一项所述的全极耳电池，其特征在于，所述正极极片、隔膜和负极极片为一种正极隔膜负极复合结构体，其中，所述隔膜沿宽度方向对折，包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合；所述负极极片沿宽度方向对折，包绕所述隔膜，负极极片折痕与隔膜折痕重合；所述复合结构体可直接作为电芯，或者经卷绕或折叠后形成电芯；所述电芯包括若干端面，其中一端面为正极极片的留白区域，即正极全极耳，其余端面为负极极片，即负极全极耳。
5.一种权利要求1-4任一项所述的全极耳电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1）准备正极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，沿正极集流体的长度方向单侧有连续的留白区域、其余部分的上下表面分别为所述正极活性材料层；所述留白区域的宽度小于等于正极活性材料层厚度的150%且大于0；
2）准备隔膜、负极极片、正极壳体和负极壳体；
3）组装正极隔膜负极复合结构，所述留白区域形成与正极壳体电连接的正极全极耳，所述负极极片与负极壳体电连接的区域形成负极全极耳，得到所述全极耳电池；
其中，组装正极隔膜负极复合结构的具体步骤包括：
3a）折叠所述隔膜，将隔膜包绕在正极极片上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合，得到正极隔膜复合结构；
3b）折叠所述负极极片，将负极极片包绕在隔膜上，隔膜折痕与正极极片非留白侧边缘重合，辊压得到正极隔膜负极复合结构。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3）还包括：
3c）将正极隔膜负极复合结构经过卷绕或折叠得到电芯，所述电芯包括若干端面，其中，一端面为正极极片留白区域、即正极全极耳，其余端面为负极极片、即负极全极耳。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3）还包括：
3d）将电芯放入负极壳体内，使正极极片高于负极壳体边缘；
3e）沿隔膜位置注液，静置，盖上正极壳体并压紧封口，得到全极耳电池。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3a）具体包括：
将隔膜沿宽度方向对折，所述隔膜投影与正极极片上正极材料区域重合，所述隔膜在正极留白区域上的投影宽度小于等于留白区域宽度的1/4，所述隔膜的折痕与正极极片折痕重合，得到正极隔膜复合结构。
9.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3b）具体包括：将负极极片沿宽度方向对折，所述负极极片投影与隔膜投影区域重合并内缩，所述内缩的宽度小于等于留白区域的宽度，所述隔膜折痕与负极极片折痕重合，负极活性材料区域与隔膜重合，经过辊压得到正极隔膜负极复合结构。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3d）具体包括：将电芯放入负极壳内，使正极极片高于负极壳边缘，正极极片外露高度不大于正极极片留白宽度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410039091.3A CN117558996B (zh) | 2024-01-11 | 2024-01-11 | 一种全极耳电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410039091.3A CN117558996B (zh) | 2024-01-11 | 2024-01-11 | 一种全极耳电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117558996A true CN117558996A (zh) | 2024-02-13 |
| CN117558996B CN117558996B (zh) | 2024-05-17 |
Family
ID=89818959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410039091.3A Active CN117558996B (zh) | 2024-01-11 | 2024-01-11 | 一种全极耳电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117558996B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1767254A (zh) * | 2005-11-18 | 2006-05-03 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 薄型锂离子电池及制备方法 |
| CN104953171A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-30 | 深圳市博亿能科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
| US20160118644A1 (en) * | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Lithium-ion storage battery and fabricating method thereof |
| CN111244381A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-05 | 清华大学 | 一种全极耳型纽扣电池及其制造方法 |
| CN211320239U (zh) * | 2019-09-16 | 2020-08-21 | 惠州市禾信新能源科技有限公司 | 一种采用多重密封的柱状扣式锂电池 |
| CN112290077A (zh) * | 2020-12-05 | 2021-01-29 | 天津赢慧科技咨询服务有限公司 | 无极耳电池及制备方法 |
| CN213483820U (zh) * | 2020-12-02 | 2021-06-18 | 东莞凯德新能源有限公司 | 圆柱型负极无极耳锂离子电池 |
| CN215184427U (zh) * | 2021-06-25 | 2021-12-14 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种负极集流体以及电池 |
-
2024
- 2024-01-11 CN CN202410039091.3A patent/CN117558996B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1767254A (zh) * | 2005-11-18 | 2006-05-03 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 薄型锂离子电池及制备方法 |
| US20160118644A1 (en) * | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Lithium-ion storage battery and fabricating method thereof |
| CN104953171A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-30 | 深圳市博亿能科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
| CN211320239U (zh) * | 2019-09-16 | 2020-08-21 | 惠州市禾信新能源科技有限公司 | 一种采用多重密封的柱状扣式锂电池 |
| CN111244381A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-05 | 清华大学 | 一种全极耳型纽扣电池及其制造方法 |
| CN213483820U (zh) * | 2020-12-02 | 2021-06-18 | 东莞凯德新能源有限公司 | 圆柱型负极无极耳锂离子电池 |
| CN112290077A (zh) * | 2020-12-05 | 2021-01-29 | 天津赢慧科技咨询服务有限公司 | 无极耳电池及制备方法 |
| CN215184427U (zh) * | 2021-06-25 | 2021-12-14 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种负极集流体以及电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117558996B (zh) | 2024-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112542641B (zh) | 一种圆柱电池及其制造方法 | |
| EP2869387B1 (en) | Electrode assembly and method for manufacturing same | |
| JP4163368B2 (ja) | リチウムポリマー電池とその製造方法 | |
| EP2843732A1 (en) | High-capacity cylindrical lithium ion battery and production method thereof | |
| CN211654976U (zh) | 一种无极耳的扣式锂电池 | |
| JP2011165515A (ja) | 角形密閉二次電池及び角形密閉二次電池の製造方法 | |
| CN101656330A (zh) | 一种锂离子电池电芯制作方法 | |
| CN109687011A (zh) | 一种叠片锂离子电池及其制作方法 | |
| CN112290077A (zh) | 无极耳电池及制备方法 | |
| CN112054236A (zh) | 一种蓄电池及其制作方法 | |
| CN111509180B (zh) | 一种极耳导通的锂电池电芯 | |
| CN115693041A (zh) | 圆柱电池 | |
| CN216436083U (zh) | 卷芯及电池 | |
| CN114566614A (zh) | 锂电池极片及其制备方法、锂电池电芯及其制备方法 | |
| CN209822817U (zh) | 一种静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池 | |
| CN117558996B (zh) | 一种全极耳电池及其制备方法 | |
| JP3829080B2 (ja) | 角形電池およびこれの電極群の製造方法 | |
| CN212461784U (zh) | 一种固态豆式锂离子电池 | |
| CN115513607A (zh) | 低损耗、高空间利用率锂离子电池全极耳结构及其制备方法 | |
| WO2023092284A1 (zh) | 电极组件及其制造方法、电池单体、电池和用电装置 | |
| CN210576287U (zh) | 一种双对极耳的叠片锂电池 | |
| CN112072162A (zh) | 圆柱形电池并联式卷芯结构及其制造工艺 | |
| JP3849478B2 (ja) | アルカリ蓄電池およびその製造方法 | |
| CN201478402U (zh) | 锂系列二次电池卷芯及锂系列二次电池 | |
| CN221009018U (zh) | 多极耳电芯及电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |