CN208127315U - 一种高安全性锂离子电池正极极片及集流体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高安全性锂离子电池正极极片及集流体。该高安全性锂离子电池正极极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的电极材料层，所述正极集流体包括间隔平行叠置的至少两层铝箔，相邻铝箔之间设有粘结剂层。本实用新型的高安全性锂离子电池正极极片，通过使用较薄厚度的铝箔并使用粘结剂层将相邻铝箔粘结在一起形成正极集流体，在满足正极集流体机械强度的基础上，减小单层铝箔的厚度，一方面，较薄厚度的铝箔在机械破坏时产生的毛刺较小，不容易刺穿隔膜，短路的风险会显著降低；另一方面，粘结剂层可以对挤压、撞击或刺穿等机械破坏产生一定的缓冲作用，减少集流体破坏时毛刺的产生量，进而进一步降低电池短路的风险。

Description

一种高安全性锂离子电池正极极片及集流体

技术领域

本实用新型属于锂离子电池的极片领域，具体涉及一种高安全性锂离子电池正极极片及集流体。

背景技术

锂离子电池以其高能量密度、长寿命的优势在消费电子产品、动力电池领域有着广泛的应用，然而相较于其他化学电源而言，锂离子电池也是化学电源中最危险的电池之一，在滥用的情况下，尤其是发生机械破坏时，如挤压、撞击或刺穿时，锂离子电池会发生危险的短路和放热反应，造成电池燃烧甚至发生爆炸事故。

研究表明：在电池遭到机械破坏时，最危险的短路方式是正极集流体铝箔被破坏时产生的毛刺与负极涂层的接触，这种接触会瞬间释放大量的热量使短路点温度急剧升高造成热失控。对正极极片进行改进以期提高其安全性能，是锂离子电池研究人员努力的方向之一。

公开号为CN1320282A的专利申请公开了一种包括PTC聚合物的复合电极，其通过在集流体上涂覆具有正温度系数(PTC)的聚合物导电层，以期在发生短路升温时，电池的内阻提高，从而减小短路电流，提高电池安全性能。但由于集流体铝箔的厚度通常在10μm以上，在发生挤压、撞击或刺穿等机械破坏时，铝箔会产生较长毛刺，从而增加了正极集流体与负极涂层的接触机会，锂离子电池的安全性能无法得到有效的保障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高安全性锂离子电池正极极片，从而解决现有锂离子电池正极极片在被机械破坏时会产生较长毛刺，容易引起电池内部短路的问题。

本实用新型的第二个目的在于提供一种高安全性锂离子电池正极集流体。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种高安全性锂离子电池正极极片，包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的电极材料层，所述正极集流体包括间隔平行叠置的至少两层铝箔，相邻铝箔之间设有粘结剂层。

本实用新型的高安全性锂离子电池正极极片，通过使用较薄厚度的铝箔并使用粘结剂层将相邻铝箔粘结在一起形成正极集流体，在满足正极集流体机械强度的基础上，减小单层铝箔的厚度，一方面，较薄厚度的铝箔在机械破坏时产生的毛刺较小，不容易刺穿隔膜，短路的风险会显著降低；另一方面，粘结剂层可以对挤压、撞击或刺穿等机械破坏产生一定的缓冲作用，减少集流体破坏时毛刺的产生量，进而进一步降低电池短路的风险。

铝箔有两层。两层铝箔结构的设置较为简单，且通过铝箔厚度的调整即可达到兼顾机械强度和安全性能的目的。

所述铝箔的厚度为2～10μm，所述粘结剂层的厚度为2～10μm。铝箔的厚度越薄，产生的毛刺越小，越不容易引起短路。铝箔的具体厚度和层数可依据电池能量密度和压实密度的设计灵活选择。粘结剂层所用粘结剂可选择常规粘结剂品种，优选的，可选择韧性较好的聚氨酯类、丙烯酸类粘结剂。

所述电极材料层的厚度为20～100μm。电极材料层可使用现有正极材料，如磷酸铁锂、三元材料等，电极材料层的厚度可以根据电池的设计需要进行灵活调整。

所述铝箔的一侧面上设有用于涂覆电极材料的电极材料涂覆区，另一侧面上相应设有用于涂覆粘结剂的粘结剂涂覆区，所述电极材料涂覆区不大于所述粘结剂涂覆区。通过在铝箔上粘结剂涂覆区的相应区域设置电极材料层，可避免任一铝箔的破坏对另一铝箔的影响，进一步减低短路风险，提高电池安全性能。进一步优选的，所述铝箔的两侧面上均设有用于极耳焊接的留白区。通过铝箔两侧留白区的设置，不影响集流体的焊接性能，可以方便的使用现有锂离子电池的生产工艺进行电池制作。

本实用新型的高安全性锂离子电池正极集流体所采用的技术方案是：

一种高安全性锂离子电池正极集流体，包括间隔平行叠置的至少两层铝箔，相邻铝箔之间设有粘结剂层。

正极集流体的优选技术方案可参考上述正极极片中正极集流体的优选技术方案，在此不再详述。

本实用新型的高安全性锂离子电池正极集流体，通过粘结剂层将至少两层较薄厚度的铝箔粘结成复合集流体，其可以在满足集流体机械强度的基础上，通过减小毛刺产生的数量和大小，显著降低短路风险，从而可以方便用于高安全性正极极片的制作，提高锂离子电池的安全性能。

附图说明

图1为本实用新型的高安全性锂离子电池正极极片的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型的高安全性锂离子电池正极集流体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的高安全性锂离子电池正极极片的具体实施例，如图1～图3所示，包括正极集流体1和涂覆在正极集流体1两侧的电极材料层2，正极集流体1包括间隔平行叠置的第一铝箔10和第二铝箔11，第一铝箔10、第二铝箔11之间设有粘结第一铝箔、第二铝箔的粘结剂层3，粘结剂层3为均匀涂布的胶面。第一铝箔10、第二铝箔11的厚度均为8μm，粘结剂层的厚度为3μm。

第一铝箔的一侧面上设有用于涂覆电极材料的电极材料涂覆区，另一侧面上相应设有用于涂覆粘结剂的粘结剂涂覆区，粘结剂涂覆区大于相应电极材料涂覆区以避免其中一个铝箔在受到机械破坏时对另一铝箔造成影响。第一铝箔上的两侧面上均留有用于极耳焊接的留白区4，以方便后续锂离子电池制作时集流体的焊接。留白区位于第一铝箔的一端，电极材料涂覆区、粘结剂涂覆区位于第一铝箔的另一端，留白区的宽度小于电极材料涂覆区、粘结剂涂覆区的宽度，两侧面上的留白区与相应的涂覆面、粘结面共同形成第一铝箔的两侧面。第二铝箔的结构与第一铝箔相同。电极材料层的厚度为100μm。电极材料层可使用现有磷酸铁锂、三元材料等常规正极材料。

在本实用新型的高安全性锂离子电池正极极片的其他实施例中，铝箔的数量可以为三个或更多，相应减小单层铝箔的厚度，以满足机械强度并获得更好的安全性能。位于最外侧的铝箔的两侧面上相应设置的粘结剂涂覆区和电极材料涂覆区可以具有相同大小。单层铝箔、粘结剂以及电极材料层的厚度，可以依据电池压实密度、能量密度等设计要求进行调整。

本实用新型的高安全性锂离子电池正极集流体的具体实施例，与上述高安全性锂离子电池正极极片中正极集流体的结构相同，在此不再详述。

Claims (6)

1.一种高安全性锂离子电池正极极片，包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的电极材料层，其特征在于，所述正极集流体包括间隔平行叠置的至少两层铝箔，相邻铝箔之间设有粘结剂层；所述铝箔的一侧面上设有用于涂覆电极材料的电极材料涂覆区，另一侧面上相应设有用于涂覆粘结剂的粘结剂涂覆区，所述电极材料涂覆区不大于所述粘结剂涂覆区；所述铝箔的两侧面上均设有用于极耳焊接的留白区。

2.如权利要求1所述的高安全性锂离子电池正极极片，其特征在于，铝箔有两层。

3.如权利要求1或2所述的高安全性锂离子电池正极极片，其特征在于，所述铝箔的厚度为2～10μm，所述粘结剂层的厚度为2～10μm。

4.如权利要求3所述的高安全性锂离子电池正极极片，其特征在于，所述电极材料层的厚度为20～100μm。

5.一种高安全性锂离子电池正极集流体，其特征在于，包括间隔平行叠置的至少两层铝箔，相邻铝箔之间设有粘结剂层；所述铝箔的一侧面上设有用于涂覆电极材料的电极材料涂覆区，另一侧面上相应设有用于涂覆粘结剂的粘结剂涂覆区，所述电极材料涂覆区不大于所述粘结剂涂覆区；所述铝箔的两侧面上均设有用于极耳焊接的留白区。

6.如权利要求5所述的高安全性锂离子电池正极集流体，其特征在于，铝箔有两层。