CN1787274A - 解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池，包括铝箔、焊接在其上的正极耳和涂于其上的含有正极活性物质的涂层，铜箔、焊接在其上的负极耳和涂于其上的含有负极活性物质的涂层，正负极耳的厚度远大于铜箔或铝箔的厚度。在焊接有负极耳的铜箔上靠近负极耳的位置垫有与负极耳厚度相当、膨胀系数相似的垫片；在原电解液中加有2％的亚硫酸丙烯酯(propylene sulfite，PS)和1％的乙烯基碳酸乙烯酯(4－vinyl－1，3－dioxolan－2－one，VEC)。本发明从电池结构和电液成分上采取的防止聚合物、软包装电池变形的技术有效地解决了这种电池变形的问题。而且这样的解决办法不增加工序，制造过程中很容易解决，所用的添加剂对单体电池的成本影响很小。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池，尤其是涉及软包装及聚合物锂离子电池。
背景技术
液态锂离子电池自1990年开发成功以来，由于它具有比能量高、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作袖珍贵重家用电器如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源，并已在航空、航天、航海、人造卫星、小型医疗仪器及军用通讯设备领域中逐步替代传统的电池。锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池，而软包装电池是介乎二者之间的电池，是集液态锂离子电池和聚合物锂离子电池部分优点一种电池。这些电池的极组制造技术分为卷绕式和叠片式。
卷绕式的方型锂离子电池有较硬的外壳(铝壳)，因此，方型锂离子电池在较小的极组膨胀下不会产生变形；聚合物和软包装锂离子电池由于采用的是铝塑封装袋包装，极组较小的膨胀和变形会带来较大的电池变形，这对电池的性能和安全会有很大的影响。
卷绕式聚合物、软包装电池极耳焊接在铜箔或铝箔上，极耳的厚度要比铜箔或铝箔的厚度大得多，这样造成电池在成型化成后，两个极耳在外观上特别突出，影响了电池的外观，而且在电池使用(充放电)过程中容易变形，变形之后直接影响到电池的循环性能、自放电等，而且这样结构的电池在变形之后会带来安全性问题，例如：软包装电池在变形之后很难通过热箱测试，这与极耳处的不均匀膨胀对电极的影响有很大的关系。另外，化成或循环时电解液产气，使电池内压加大，也会带来电池变形，这样的变形会对电池的厚度和安全具有不利的影响。
因此，解决软包装电池的变形和安全性问题必须从两方面入手：1)从电池结构上解决；2)从电解液方面解决。本发明基于以上思想开发了软包装电池变形和安全性问题的新技术。
发明内容
本发明主要解决卷绕式软包装的电池变形问题，提供一种锂离子电池及其制作方法。
实现本发明的锂离子电池的技术方案如下：
一种解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池，包括铝箔、焊接在其上的正极耳和涂于其上的含有正极活性物质的涂层，铜箔、焊接在其上的负极耳和涂于其上的含有负极活性物质的涂层，正负极耳的厚度远大于铜箔或铝箔的厚度。在焊接有负极耳的铜箔上靠近负极耳的位置垫有与负极耳厚度相当、膨胀系数相似的垫片；在原电解液中加有2％的亚硫酸丙烯酯(propylene sulfite，PS)和1％的乙烯基碳酸乙烯酯(4-vinyl-1，3-dioxolan-2-one，VEC)。
实现本发明的锂离子电池制作方法的技术方案是：一种解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池的制作方法，其中，锂离子电池包括铝箔、焊接在其上的正极耳和涂于其上的含有正极活性物质的涂层，铜箔和焊接在其上的负极耳和涂于其上的含有负极活性物质的涂层，正负极耳的厚度远大于铜箔或铝箔的厚度，电解液，其特征在于，在焊接有负极耳的铜箔上靠近负极耳的位置垫上与负极耳厚度相当、膨胀系数相似的垫片；在电解液中加入2％的亚硫酸丙烯酯和1％的乙烯基碳酸乙烯酯。
本发明的有益效果在于：
1.采取在负极耳焊接的铜箔上极耳以外的位置垫上相应厚度的铜箔，以弥补正负极耳焊接带来的极片厚度差别。这样的解决方法可以提高电池的安全性能，例如所垫铜片在一定程度上缓解了电池在滥用时的热失控，使电池通过针刺测试的比例有一定程度提高。
2.在此电液中加入亚硫酸丙烯酯(PS)以增强SEI膜的强度和稳定性，在电液中加入乙烯基碳酸乙烯酯以抑制电池的温度变化和产气，这样的电液在电池使用过程中使电池内压减小，减少了电池变形的可能性。
总之，本发明从电池结构和电液成分上采取的防止软包装电池变形的技术有效地解决了这种电池变形的问题。而且这样的解决办法不增加工序，制造过程中很容易解决，所用的添加剂对单体电池的成本影响很小。
附图说明
图1添加了铜箔垫片的卷绕式软包装锂离子电池
图2对未改进的软包装锂离子电池的热箱测试
图3对改进后的软包装锂离子电池的热箱测试
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
电池的极耳要直接焊接在铜箔或铝箔上，这相对于其它电极来说是最不规整的一部分，一般来说，极耳的厚度是0.1mm，而铜箔和铝箔的厚度却是10-20um，这样相差80-90um的厚度。参见图1，本发明在卷绕式极组3制作过程中，在焊接负极耳1的铜箔上靠近负极耳的位置垫上0.1mm的铜箔4以补充负极耳1和正极耳2的变形引起的极组变形。
此外，电解液在电池使用过程中的产气是软包装电池变形的又一个主要原因。本发明采用特殊的电液添加剂，抑制了电池的产气，与结构变化相配合而解决了软包装的变形问题。本发明所使用的基本电液可以是任意配方的锂离子电池电解液，以力神公司生产的软包装SP053759为模型电池，在基本电液(EC∶DMC∶EMC＝1∶1∶1-体积比、1MLiPF6有机电解液)中加入2％的PS和1％VEC，将此种电解液注入到SP053759的极组中，制得改进后的电池。关于加入VEC的含量问题，如果加入含量过高，则影响电池循环；加入含量过低，则对安全影响效果不明显。经过试验，确定VEC加入量1％较为合适。同样经过试验，确定PS的最佳加入量为2％。
经化成，循环100次后，改进后电池外观变形减小。根据安全标准，对锂离子电池进行热箱试验，要求在150℃恒温10min的条件下不起火，不爆炸，对锂离子电池的针刺试验，要求用Ф3mm针穿透电池，不会发生不爆炸。用这样的两种电池进行热箱和针刺的测试(热箱测试结果见图2和图3，针刺测试和电池外观的效果图无法在专利申请文件中体现出来，故略去)，前者均通过了测试，而后者都没有通过测试，说明改进后的电池安全性能大大提高。
本发明不仅是对软包装锂离子电池的生产工艺的改进，还可以应用在聚合物锂离子电池生产上。
Claims (4)
1、一种解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池，包括铝箔、焊接在其上的正极耳和涂于其上的含有正极活性物质的涂层，铜箔、焊接在其上的负极耳和涂于其上的含有负极活性物质的涂层，正负极耳的厚度远大于铜箔或铝箔的厚度，其中还含有电解液，其特征在于，在焊接有负极耳的铜箔上靠近负极耳的位置垫有与负极耳厚度相当、膨胀系数相似的垫片；在电解液中加有2％的亚硫酸丙烯酯和1％的乙烯基碳酸乙烯酯。
2、根据权利要求1所述的解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池，其特征在于，所述垫片为铜箔。
3、一种解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池制作方法，其中，锂离子电池包括铝箔、焊接在其上的正极耳和涂于其上的含有正极活性物质的涂层，铜箔、焊接在其上的负极耳和涂于其上的含有负极活性物质的涂层，正负极耳的厚度远大于铜箔或铝箔的厚度，其中还含有电解液，其特征在于，在焊接负极耳的铜箔上靠近负极耳的位置垫上与负极耳厚度相当、膨胀系数相似的垫片；在电解液中加入2％的亚硫酸丙烯酯和1％的乙烯基碳酸乙烯酯。
4、根据权利要求3所述的解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池制作方法，其特征在于，所垫的垫片为铜箔。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNA2005100154937A CN1787274A (zh) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | 解决了变形和安全问题的软包装锂离子电池及其制作方法 |
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Publications (1)
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| CN1787274A true CN1787274A (zh) | 2006-06-14 |
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| CN (1) | CN1787274A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185156A (zh) * | 2011-04-13 | 2011-09-14 | 北京理工大学 | 一种电解液 |
| CN105845880A (zh) * | 2015-01-15 | 2016-08-10 | 深圳市格瑞普电池有限公司 | 设置有定位防护装置的铝塑膜叠片锂离子电池 |
| US11764362B2 (en) | 2019-03-25 | 2023-09-19 | Ningde Amperex Technology Ltd. | Electrode plate and electrode assembly using the same |
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2005
- 2005-10-18 CN CNA2005100154937A patent/CN1787274A/zh active Pending
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