CN208622865U - 一种用于制备锂离子电池极片的磁铁片 - Google Patents

一种用于制备锂离子电池极片的磁铁片 Download PDF

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易四勇
陈民
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Abstract

本实用新型公开一种用于制备锂离子电池极片的磁铁片，包括磁粉层和热固性树脂复合物薄膜，所述热固性树脂复合物薄膜均匀包覆磁粉层，所述磁粉层分布均匀，所述磁铁片的厚度为5～15μm。本实用新型的磁铁片60～140℃温度下烘烤10～20min仍能保持磁性，且不会引起极耳焊接位涂布重量偏重的问题；涂布前将磁铁片贴在极耳预设位置，在双面涂布后，磁铁片可通过真空吸盘移除，不会残留在极片上，且涂布厚度一致性好，从而可提高生产效率和产品优良率，磁铁片可以反复使用，可以节省生产成本，同时也可以达到环保的目的。

Description

一种用于制备锂离子电池极片的磁铁片
技术领域
本实用新型属于锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种用于制备锂离子电池极片的磁铁片。
背景技术
随着消费类电子产品的快速发展，人们对锂离子电池提出了更高的能量密度需求。为了满足这一需求，可从电芯结构设计、材料、制备工艺等发面进行改善。目前消费类电芯大多采用卷绕结构，这种结构的电芯通常是在阴阳极极片头部留有空箔区用来焊接极耳。如果能将极耳焊接在涂膜区域，可省去两层箔材、一个极耳以及两层隔离膜的厚度，一方面可以提高电芯的能量密度，另一方面也可以减小电芯的内阻。
专利CN201510171828.8提供了一种锂离子电池极片制备方法，涂布前将发泡胶贴在极耳预设位置，涂布后，发泡胶经过高温发泡与集流体剥离，从而达到预留极耳焊接位的目的。此发明制备的极片不仅可以提高电芯的能量密度，同时也可以降低内阻。
但是此发明有以下缺陷：1)发泡胶的厚度为20～150μm，发泡胶太厚会导致发泡胶周围的涂布重量偏重，电芯经过长循环或者大倍率充电后，阴极极耳焊接位对面的阳极容易发生析锂，引起电芯超厚以及性能衰减。2)经过涂布的烘箱烘烤后，有的发泡胶发泡不完全，导致剥落不彻底，收卷时翻折的发泡胶易粘在涂膜区或基材上，放卷时表层涂覆物被粘掉，基材容易撕裂，由此降低生产效率和涂布优率。3)对于不同的涂布烘烤方式或不同类型的烘箱，达到极片烘干的烘箱温度是不一样的，而发泡胶的发泡剥离效率与烘箱温度是密切相关的，温度低，烘箱短，发泡剥离效率低；温度高，发泡胶会在涂层固结前过早发泡剥离，从而影响极片质量。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术采用发泡胶预留极耳焊接位置制备极片出现的发泡胶周围涂布重量偏重、发泡胶发泡不完全而引起的生产优良率低、影响极片质量的问题，拟采用一种磁铁片代替发泡胶进行预留极耳焊接位置。
本实用新型提供一种用于制备锂离子电池极片的磁铁片，包括磁粉层和热固性树脂复合物薄膜，所述热固性树脂复合物薄膜均匀包覆磁粉层。
进一步地，所述磁粉层分布均匀。
进一步地，所述磁铁片的厚度为5～15μm。
进一步地，所述磁铁片的其中一面设置有多条凹痕。
进一步地，所述多条凹痕为平行排布。
进一步地，所述凹痕为直线形、S形、弓形和锯齿形的一种或多种。
进一步地，所述磁铁片的整体形状为方形。
进一步地，所述磁铁片用于制备阴极极片时的宽度较极耳宽2～4mm，长度较极耳根部长1～2mm。
进一步地，所述磁铁片用于制备阳极极片时的宽度较极耳宽1～2mm，长度较极耳根部长0.5～1mm。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的磁铁片包括磁粉层和热固性树脂复合物薄膜，是耐高温的柔性磁铁片，在60～140℃温度下烘烤10～20min仍能保持磁性，烘烤过程中磁铁片不会脱落，以实现极耳焊接位置良好的预留效果。
磁铁片的厚度为5～15μm，不会引起极耳焊接位置涂布重量偏重的问题。
磁铁片的一面设有凹痕，可增强磁铁片的柔韧性，缓冲弯折应力，避免磁铁片在极片收卷及放卷时反复弯折产生的断裂。
磁铁片的宽度和长度尺寸，可以确保足够的极耳预设位置，涂布前将磁铁片贴在极耳预设位置，在双面涂布后，磁铁片可通过真空吸盘移除，不会残留在极片上，且涂布厚度一致性好，从而可提高生产效率和产品优良率。
磁铁片可以反复使用，可以节省生产成本，同时也可以达到环保的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型磁铁片的剖面图
图2为实施例1磁铁片凹痕面外观示意图
图3为实施例2磁铁片凹痕面外观示意图
图4为实施例1中阴极极片涂膜长面示意图
图5为实施例1中阴极极片涂膜短面示意图
图6为实施例1中阴极极片剖面图
图7为实施例1中阳极极片涂膜长面示意图
图8为实施例1中阳极极片涂膜短面示意图
图9为实施例1中阳极极片剖面图
图10为对比例2中阴极极片剖面图
图11为对比例2中阳极极片剖面图
图12为冷压前阴极和阳极极片激光扫描位置示意图
图13为实施例1、实施例2和对比例1中阴极极片冷压前膜片厚度对比图
图14为实施例1、实施例2和对比例1中阳极极片冷压前膜片厚度对比图
图15为实施例1、实施例2、对比例1和对比例2的电池在25℃的循环膨胀率图
上述图中的附图标记：
1、磁粉层，2、热固性树脂复合物薄膜，11、阴极极耳，12、阴极极耳焊接位，13、防毛刺保护胶，14、阴极活性物质涂层，15、阴极集流体，16、防析锂保护胶，21、阳极极耳，22、阳极极耳焊接位，23、阳极活性物质涂层，24、阳极集流体。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型进一步说明，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1，本实用新型提供一种用于制备锂离子电池极片的磁铁片，磁铁片包括磁粉层1和热固性树脂复合物薄膜2，所述热固性树脂复合物薄膜2均匀包覆磁粉层1，所述磁粉层1分布均匀；所述磁铁片是耐高温的柔性磁铁片，在60～140℃温度下烘烤10～20min仍能保持磁性。
基于上述实用新型内容进一步制作了两种带凹痕的磁铁片作为实施例1和实施例2。
实施例1
磁铁片包括磁粉层1和热固性树脂复合物薄膜2，所述热固性树脂复合物薄膜2均匀包覆磁粉层1，所述磁粉层1分布均匀；所述磁铁片的厚度为8μm，所述磁铁片的其中一面设置有弓形的平行排布的凹痕。阴极所用磁铁片为宽度9mm、长度20mm的方形，阳极所用磁铁片为宽度7mm、长度19mm，凹痕面外观示意如图2。磁铁片的厚度为8μm，不会引起极耳焊接位涂布重量偏重的问题。磁铁片的一面设有凹痕，可增强磁铁片的柔韧性，缓冲弯折应力，避免磁铁片在极片收卷及放卷时反复弯折产生的断裂。
制备极片：
阴极极耳11和阳极极耳21为5mm宽、根部18mm长，根据设计的涂布尺寸和极耳焊接位置，在集流体走带方向上以固定的间隙安放磁铁片，磁铁片可通过自身磁场相互吸引，紧贴在集流体的正反面，阳极集流体24为8μm厚铜箔，阴极集流体15为12μm厚铝箔。阴极的双面均采用间隙涂布，阳极的其中一面采用连续涂布，另一面采用间隙涂布。在集流体上涂布阴极活性物质涂层14、阳极活性物质涂层23，且磁铁片所在的区域也进行了无差别的涂布，涂布后膜片进入烤箱烘烤，阳极在70～110℃下进行干燥，阴极在70～140℃下进行干燥，如此完成双面挤压涂布后通过真空吸盘将集流体两面的磁铁片移除，两面均露出极耳焊接的空箔区，将膜片进行冷压、分条。在阴极极耳11和阳极极耳21焊接空箔区域焊接铝极耳和铜极耳，并在阴极极耳焊接位12的正反面各贴一条防毛刺保护胶13，卷绕后阳极焊接位22对应的阴极涂膜区贴一条防析锂保护胶16。最后根据设计的极片尺寸进行裁片，得到的阴极极片如图4、图5和图6，得到的阳极极片如图7、图8和图9。
实施例2
磁铁片包括磁粉层1和热固性树脂复合物薄膜2，所述热固性树脂复合物薄膜2均匀包覆磁粉层1，所述磁粉层1分布均匀；所述磁铁片的厚度为14μm，所述磁铁片的其中一面设置有锯齿形的平行排布的凹痕。阴极所用磁铁片为宽度9mm、长度20mm的方形，阳极所用磁铁片为宽度7mm、长度19mm，凹痕面外观示意如图3。磁铁片的厚度为14μm，不会引起极耳焊接位涂布重量偏重的问题。磁铁片的一面设有凹痕，可增强磁铁片的柔韧性，缓冲弯折应力，避免磁铁片在极片收卷及放卷时反复弯折产生的断裂。
使用实施例2的磁铁片按实施例1中制备极片的步骤制备出阴极极片和阳极极片。
对比例1
如专利申请CN201510171828.8所述的50μm厚的发泡胶。
使用对比例1的发泡胶按实施例1中制备极片的步骤制备出阴极极片和阳极极片。
对比例2
采用现有技术使用实施例1中制备极片的材料制备出制作头部留有空箔区的阴极极片和阳极极片。
制备极片过程如下：阴极和阳极双面均采用间隙涂布的方式，根据设计的涂布尺寸进行挤压涂布，涂布后膜片进入烤箱烘烤，阳极在70～110℃下进行干燥，阴极在70～140℃下进行干燥，并将膜片进行冷压、分条。最后在阴极空箔区焊接铝极耳，在阳极空箔区焊接铜极耳，并进行贴胶和裁切，得到的阴极极片如图10所示，阳极极片如图11所示。
以实施例1、实施例2和对比例1制得的冷压前的阴极极片和阳极极片用激光测厚仪进行两次线扫描，扫描区域如图12所示，扫描结果如图13、图14。可知，实施例1和实施例2的极片厚度一致性好，而对比例1采用发泡胶预留极耳焊接区域制备的极片厚度一致性差，空箔区两侧的极片厚度相比其他区域约厚10μm。
以实施例1、实施例2和对比例1制得的阴极极片和阳极极片，各取500米进行涂布产品优良率的统计，以极耳预留区域以及膜片的完整性作为优良与否的评判标准，优良率结果如表1所示。
表1
项目 实施例1 实施例2 对比例1
阳极 96％ 95％ 62％
阴极 94％ 97％ 74％
从表1可以看出，采用磁铁片可以大大提高涂布的生产优率。
对实施例1、实施例2和对比例1、对比例2制得的卷绕层数相同、厚度＜2.4mm，宽度＜97mm，长度＜130mm的软包电池进行测试，测得的容量、电芯厚度、体积能量密度和内阻如表2所示，测得的25℃循环膨胀率如图12所示。
表2
项目 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
容量(mAh) 3726 3728 3722 3745.0
厚度(mm) 1.963 1.967 1.978 2.126
能量密度(Wh/L) 593.5 592.6 588.4 550.8
内阻(mhom) 24.6 25.1 24.8 35.2
从表2可以看出，相比对比例1和对比例2，本发明实例1和实施例2的电芯厚度均低于对比例，能量密度均高于对比例，内阻相比于对比例2有明显降低。从图12可知，本发明实施例1和实施例2所制备的电芯循环膨胀率和对比例2在同一个水平，且相比于对比例1有明显的减小。
以上描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种用于制备锂离子电池极片的磁铁片，其特征在于，包括磁粉层和热固性树脂复合物薄膜，所述热固性树脂复合物薄膜均匀包覆磁粉层，所述磁铁片的厚度为5～15μm，且其中一面设置有多条凹痕。
2.根据权利要求1所述的用于制备锂离子电池极片的磁铁片，其特征在于，所述磁粉层分布均匀。
3.根据权利要求1所述的用于制备锂离子电池极片的磁铁片，其特征在于，所述多条凹痕为平行排布。
4.根据权利要求1所述的用于制备锂离子电池极片的磁铁片，其特征在于，所述凹痕为直线形、S形、弓形和锯齿形的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于制备锂离子电池极片的磁铁片，其特征在于，所述磁铁片的形状为方形。
6.根据权利要求1所述的用于制备锂离子电池极片的磁铁片，其特征在于，所述磁铁片用于制备阴极极片时的宽度较极耳宽2～4mm，长度较极耳根部长1～2mm。
7.根据权利要求1所述的用于制备锂离子电池极片的磁铁片，其特征在于，所述磁铁片用于制备阳极极片时的宽度较极耳宽1～2mm，长度较极耳根部长0.5～1mm。
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