CN204303913U - 一种动力型锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种动力型锂离子电池，包括壳体、电芯和电解液；正极集流体和负极集流体分别在其宽度方向上延伸设置有若干个第一延伸部和第二延伸部；第一延伸部和正极集流体的交界区域预留有正极活性物质涂层，和/或第二延伸部和负极集流体的交界区域预留有负极活性物质涂层。相对于现有技术，通过切割涂覆有正极活性物质层或负极活性物质层的正极集流体或负极集流体，可以减小金属集流体因切割设备、切割刀具的装配间隙区而产生的变形，进而可以减小极片切割毛刺。此外由于正、负极活性物质层具备一定的厚度，切割时金属集流体产生的毛刺一般难以超出于正、负极活性物质层的表面，从而规避了毛刺带来的风险。

Description

一种动力型锂离子电池

技术领域

本实用新型属于动力型锂离子电池技术领域，尤其涉及一种能够减小极片切割毛刺、规避毛刺带来的风险的动力型锂离子电池。

背景技术

公开号为CN101867069A的中国专利申请公开了一种具有散热性能的动力型锂离子电池，其通过在集流体的宽度方向上延伸设置多个延伸部，正、负极集流体上设置的各延伸部分别组合在一起，分别形成正、负极极耳。具有这种结构的锂离子电池具有较低的内阻、较大的放电电压平台和放电电流，同时，该种结构可以降低电池的充放电温度，改善电池的电化学性能，增大输出功率，而且能够提高电池的散热性能。

但是，在切割正、负极集流体以形成延伸部的过程中，正、负极集流体的切割端面会产生毛刺。这是因为，用于切割集流体的切割设备、切割刀具存在装配间隙，直接切割6~20微米厚的金属集流体时，金属集流体容易在切割设备、切割刀具的装配间隙区产生变形，进而使得金属集流体的切割边缘产生毛刺。其中，大的毛刺会凸出于极片表面、并刺穿隔离膜，从而导致电池的正极极片与负极极片形成电接触，造成电池内短路，引起电池自放电，电池电压下降、容量降低、电池使用寿命降低；严重者，电池内短路后，毛刺区域导电流，引起电池局部发热，使得电池存在燃烧、爆炸的隐患。

目前预防毛刺的方法主要从两个方向着手进行：一是从根源上减小、减少毛刺，二是从应用上规避毛刺带来的风险。通过优化极片切割设备、切割刀具，可以减小、减少毛刺，但技术开发难度大、周期长、成本高。而从应用上规避毛刺带来的风险手段较多，如申请号为CN201220458456.9和CN201210470922.X的专利申请均采用在极片或隔离膜表层涂覆陶瓷绝缘层的方法来规避毛刺带来的风险，这两个专利申请提供的技术方案均可达到规避毛刺带来的风险的目的，因为：一则陶瓷绝缘层硬度大，毛刺难以刺穿，二则毛刺接触陶瓷绝缘层后电子不导通。但是，陶瓷绝缘层制浆工艺、涂覆工艺复杂，从而导致电池制造成本高。再如，申请号为CN200710027442.5和CN201020583670.8专利申请均介绍了用滚轮挤压极片边缘，避免毛刺带来的风险的技术方案。但是因为毛刺来源于集流体，毛刺的根部与集流体是连接在一起的，滚轮只能临时性的将超出电极极片表面的毛刺压得与极片表面一样平，滚压后毛刺并未消失，而是仍然存在，在将电极极片和隔离膜装配成电池的过程中，在震动的影响及毛刺自身重力的影响下，毛刺存在恢复成凸出极片表面的状态的机会，因此这种方法规避毛刺带来的风险的效果有限。

有鉴于此，确有必要提供一种能够减小极片切割毛刺、规避毛刺带来的风险的动力型锂离子电池，其成本低，易于实现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够减小极片切割毛刺、规避毛刺带来的风险的动力型锂离子电池，其成本低，易于实现。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种动力型锂离子电池，包括壳体、置于所述壳体内的电芯和容纳于所述壳体内的电解液；

所述电芯包括正极极片、负极极片和间隔设置于所述所述正极极片和所述负极极片之间的隔离膜；所述正极极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述负极极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体表面的负极活性物质层；

所述正极集流体在其宽度方向上延伸设置有若干个第一延伸部，所述负极集流体在其宽度方向上延伸设置有若干个第二延伸部；当所述正极极片、所述负极极片和所述隔离膜卷绕形成电芯后，所述第一延伸部组合在一起，形成正极极耳，所述第二延伸部组合在一起，形成负极极耳；所述第一延伸部和所述正极集流体的交界区域预留有正极活性物质涂层，和/或所述第二延伸部和所述负极集流体的交界区域预留有负极活性物质涂层。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述第一延伸部上正极活性物质涂层的宽度为1mm ~30mm，所述第二延伸部上负极活性物质涂层的宽度为1mm ~30mm。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述第一延伸部上正极活性物质涂层的宽度为2mm ~8mm，所述第二延伸部上负极活性物质涂层的宽度为2mm ~8mm。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述第二延伸部和所述负极集流体的交界区域预留有负极活性物质涂层，所述第一延伸部和所述正极集流体的交界区域预留有绝缘层。正极集流体的交界区域预留有绝缘层，以免该区域的锂离子富余，对应的负极区域产生析锂。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述第一延伸部和所述第二延伸部的形状均为梯形。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述第一延伸部和所述第二延伸部的形状均为等腰梯形。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述第一延伸部和所述第二延伸部的底角的角度均为75°～90°，优选为80°～84°。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述第一延伸部和所述第二延伸部的底部均设置有圆形倒角，所述圆形倒角的半径为0.5mm～20mm，优选为2mm～8mm。整个圆形倒角区域均预留有正极活性物质涂层（或负极活性物质涂层），从而可减小、减少圆形倒角区域的毛刺，并规避集流体被切割后产生的毛刺带来的风险。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述第一延伸部和所述第二延伸部的顶部均设置有圆形倒角，所述圆形倒角的半径为0.5mm～20mm，优选为2mm～8mm。顶部的圆形倒角可减少第一延伸部和第二延伸部的重量，改善第一延伸部和第二延伸部的角部翻折问题。

作为本实用新型动力型锂离子电池的一种改进，所述正极极耳和所述负极极耳形成于电池的同一端或者分别形成于电池的两端。

本实用新型的实现工艺包括以下步骤：

正极极片的制备：先在正极集流体上涂覆正极活性物质层，正极活性物质层的两侧预留有正极空白区域，且该正极空白区域沿着正极集流体的长度方向延伸，干燥后，辊压，分条，形成厚度为60μm~200μm的正极活性物质层，再用包括切割刀具的切割设备切割正极活性物质层所在的区域，以形成多个第一延伸部，并且第一延伸部和正极集流体的交界区域预留有正极活性物质涂层。

负极极片的制备与正极极片的制备工艺类似，只是负极活性物质层的组成和负极集流体与正极极片不同而已。

相对于现有技术，由于正极活性物质层和负极活性物质层的厚度一般大于集流体的厚度，因此通过切割涂覆有正极活性物质层或负极活性物质层的正极集流体或负极集流体，可以减小金属集流体因切割设备、切割刀具的装配间隙区而产生的变形，进而可以减小极片切割毛刺。此外，由于正极活性物质层和负极活性物质层具备一定的厚度，切割时金属集流体产生的毛刺一般难以超出于正极活性物质层和负极活性物质层的表面，从而规避了毛刺带来的风险，即规避了毛刺刺穿隔离膜而产生的电池内短路的风险。此外，本实用新型结构简单，易于实现，成本低。

综上所述，本实用新型能够减小毛刺、规避毛刺带来的风险，进而提高电池的电性能与安全性能。而且位于第一延伸部和正极集流体的交界区域的正极活性物质涂层和位于第二延伸部和负极集流体的交界区域的负极活性物质涂层可以增加活性物质的含量，提高电池的能量密度。

附图说明

图1为本实用新型实施例1和3的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中正极极片的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1中第一延伸部的结构示意图。

图4为本实用新型实施例1中负极极片的结构示意图。

图5为本实用新型实施例1中第二延伸部的结构示意图。

图6为本实用新型实施例1中未切割前的正极极片的结构示意图。

图7为本实用新型实施例1中未切割前的负极极片的结构示意图。

图8为本实用新型实施例1中第一延伸部的剖视结构示意图。

图9为本实用新型实施例2和4的结构示意图。

图10为本实用新型实施例2的第一延伸部和第二延伸部的结构示意图。

图11为本实用新型实施例3的第一延伸部和第二延伸部的结构示意图。

图12为本实用新型实施例4的第一延伸部和第二延伸部的结构示意图。

图13为本实用新型实施例5中正极极片的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-壳体；2-电芯；21-正极极片；211-正极集流体，212-正极活性物质层， 213-第一延伸部， 214-正极活性物质涂层，215-正极空白区域；216-绝缘层，22-负极极片，221-负极集流体，222-负极活性物质层，223-第二延伸部，224-负极活性物质涂层，225-负极空白区域；3-圆形倒角；4-毛刺。

具体实施方式

下面参照说明书附图对本实用新型及其有益效果做进一步详细的说明，但本实用新型的具体实施方式并不限于此。

实施例1，如图1所示，本实用新型提供的一种动力型锂离子电池，包括壳体1、置于壳体1内的电芯2和容纳于壳体1内的电解液。

如图2至图5所示，电芯2包括正极极片21、负极极片22和间隔设置于正极极片21和负极极片22之间的隔离膜（图未示）。

正极极片21包括正极集流体211和涂覆于正极集流体211表面的正极活性物质层212，负极极片22包括负极集流体221和涂覆于负极集流体221表面的负极活性物质层222；

正极集流体211在其宽度方向上延伸设置有若干个第一延伸部213，负极集流体221在其宽度方向上延伸设置有若干个第二延伸部223；

当正极极片21、负极极片22和隔离膜卷绕形成电芯后，第一延伸部213组合在一起，形成正极极耳210，第二延伸部223组合在一起，形成负极极耳220；本实施例中，正极极耳210和负极极耳220形成于电池的同一端。

本实施例中，第一延伸部213和正极集流体211的交界区域预留有正极活性物质涂层214，且第二延伸部223和负极集流体221的交界区域预留有负极活性物质涂层224。如此，就能够同时减小、减少正极集流体211和负极集流体221上的切割毛刺，提高电池的安全性能。

其中，正极活性物质涂层214的宽度为1~30mm，优选为2~8mm，此处的宽度是指正极活性物质涂层214在第一延伸部213上的与正极集流体211的长度方向平行的边缘所在边到正极集流体211的长度方向所在边的距离。负极活性物质涂层224的宽度为1~30mm，优选为2~8mm，此处的宽度是指负极活性物质涂层224在第二延伸部223上的与负极集流体221的长度方向平行的边缘所在边到负极集流体221的长度方向所在边的距离。宽度不能太小，否则起不到较好的减小毛刺、规避毛刺带来的风险的作用；宽度也不能太大，否则会造成活性物质的浪费。

正极活性物质涂层214为双面涂层，负极活性物质涂层224为双面涂层。双面涂层可以更好地减小毛刺、规避毛刺带来的风险。

如图3和图5所示，第一延伸部213和第二延伸部223的形状均为梯形，为了便于加工和后期的组装，避免电芯制备过程中传动辊等设备对第一延伸部213和第二延伸部223造成损坏，可将第一延伸部213和第二延伸部223制成等腰梯形，且底角的角度均为75°～90°，优选为80°～84°。

第一延伸部213和第二延伸部223的底部均设置有圆形倒角3，圆形倒角3的半径为0.5mm～20mm，优选为2mm～8mm。整个圆形倒角3区域均预留有正极活性物质涂层214（或负极活性物质涂层224），从而可减小、减少圆形倒角3区域的毛刺，并规避集流体被切割后产生的毛刺带来的风险。

第一延伸部213和第二延伸部223的顶部均设置有圆形倒角3，圆形倒角3的半径为0.5mm～20mm，优选为2mm～8mm。顶部的圆形倒角3可减少第一延伸部和第二延伸部的重量，改善第一延伸部和第二延伸部的角部翻折问题。

制备时，本实用新型包括以下步骤：

正极极片21的制备：如图6所示，先在正极集流体211上涂覆正极活性物质层212，正极活性物质层212的两侧预留有正极空白区域215，且该正极空白区域215沿着正极集流体211的长度方向延伸，干燥后，辊压，分条，形成厚度为60μm~200μm的正极活性物质层212，再用包括切割刀具的切割设备切割正极活性物质层212所在的区域，以形成多个第一延伸部213（如图2所示），并且第一延伸部213和正极集流体211的交界区域预留有正极活性物质涂层214。切割形成第一延伸部213的过程中容易产生毛刺4，如图8所示，毛刺4的根部与正极集流体211相连，通常毛刺4的头部朝向正极活性物质层212的厚度方向。较厚的正极活性物质层212将覆盖毛刺4，从而规避了毛刺4刺穿隔离膜而产生电池内短路的风险。

负极极片22的制备：与正极极片21的制备方法类似，如图7所示，先在负极集流体221上涂覆负极活性物质层222，负极活性物质层222的两侧预留有负极空白区域225，且该负极空白区域225沿着负极集流体221的长度方向延伸，干燥后，辊压，分条，形成厚度为60μm~200μm的负极活性物质层222，再用包括切割刀具的切割设备切割负极活性物质层222所在的区域，以形成多个第二延伸部223（如图4所示），并且第二延伸部223和负极集流体221的交界区域预留有负极活性物质涂层224。切割形成第二延伸部223过程中也容易产生毛刺4，毛刺4的根部与负极集流体221相连，通常毛刺4的头部朝向负极活性物质层222的厚度方向。较厚的负极活性物质层222将覆盖毛刺4，从而规避了毛刺4刺穿隔离膜而产生电池内短路的风险。

将正极极片21、负极极片22和隔离膜按照卷绕工艺卷绕形成电芯2，卷绕后，第一延伸部213组合在一起，形成正极极耳210，第二延伸部223组合在一起，形成负极极耳220，并且正极极耳210和负极极耳220形成于电池的同一端；然后将电芯2置于壳体1内，注入电解液，再经过后续的化成、容量等工序制得动力型锂离子电池。

实施例2，如图9和10所示，与实施例1不同的是：

1、正极极耳210和负极极耳220分别形成于电池的两端；

2、只在第一延伸部213和正极集流体211的交界区域预留正极活性物质涂层214，而在第二延伸部223和负极集流体221的交界区域则不预留负极活性物质涂层224；

3、第一延伸部213和第二延伸部223的顶部和底部均未设置圆形倒角3。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例3，如图11所示，与实施例1不同的是：

1、只在第二延伸部223和负极集流体221的交界区域预留负极活性物质涂层224，而在第一延伸部213和正极集流体211的交界区域则不预留正极活性物质涂层214；

2、第一延伸部213和第二延伸部223的底部均未设置圆形倒角3；

3、正极极耳210和负极极耳220分别形成于电池的两端。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4，如图12所示，与实施例1不同的是：

1、第一延伸部213和第二延伸部223的顶部均未设置圆形倒角3；

2、正极活性物质涂层214为双面涂层，负极活性物质涂层224为单面涂层。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例5，如图13所示，与实施例1不同的是：在第二延伸部223和负极集流体221的交界区域预留负极活性物质涂层224，而在第一延伸部213和正极集流体211的交界区域则预留绝缘层216。

其余同实施例1，这里不再赘述。

各实施例中的第一延伸部213和第二延伸部223可以通过选择具有不同形状的冲切刀具来实现。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型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，本实用新型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实用新型的基础上所做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。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，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种动力型锂离子电池，包括壳体、置于所述壳体内的电芯和容纳于所述壳体内的电解液；所述电芯包括正极极片、负极极片和间隔设置于所述所述正极极片和所述负极极片之间的隔离膜；所述正极极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述负极极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体表面的负极活性物质层；所述正极集流体在其宽度方向上延伸设置有若干个第一延伸部，所述负极集流体在其宽度方向上延伸设置有若干个第二延伸部；其特征在于：所述第一延伸部和所述正极集流体的交界区域预留有正极活性物质涂层，和/或所述第二延伸部和所述负极集流体的交界区域预留有负极活性物质涂层。

2.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述第一延伸部上正极活性物质涂层的宽度为1mm ~30mm，所述第二延伸部上负极活性物质涂层的宽度为1mm ~30mm。

3.根据权利要求2所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述第一延伸部上正极活性物质涂层的宽度为2mm~8mm，所述第二延伸部上负极活性物质涂层的宽度为2mm~8mm。

4.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述第二延伸部和所述负极集流体的交界区域预留有负极活性物质涂层，所述第一延伸部和所述正极集流体的交界区域预留有绝缘层。

5.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述第一延伸部和所述第二延伸部的形状均为梯形。

6.根据权利要求5所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述第一延伸部和所述第二延伸部的形状均为等腰梯形。

7.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述第一延伸部和所述第二延伸部的底角的角度均为75°～90°。

8.根据权利要求5、6或7所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述第一延伸部和所述第二延伸部的底部均设置有圆形倒角，所述圆形倒角的半径为0.5mm～20mm。

9.根据权利要求5、6或7所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述第一延伸部和所述第二延伸部的顶部均设置有圆形倒角，所述圆形倒角的半径为0.5mm～20mm。

10. 根据权利要求1所述的动力型锂离子电池，其特征在于：所述正极极耳和所述负极极耳形成于电池的同一端或者分别形成于电池的两端。