CN209461573U - 一种带极耳的正极片及含该正极片的聚合物锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带极耳的正极片及含该正极片的聚合物锂离子电池。所述正极片包括铝箔、PTC导电层、极耳和胶带，所述铝箔的表面涂覆正极活性物质层以及留白区域；所述留白区域位于正极极片中间，由下到上依次为PTC导电层、胶带以及极耳；所述留白区域不含极耳一侧表面也贴有胶带。本实用新型的聚合物锂离子电池一方面在发生外部短路和过充电时，由于过热，PTC导电层的电阻就会急剧增加，使电流中断，从而阻止温度进一步提升，防止起火或爆炸，提高了电池的安全性；另一方面，降低了电池的内阻，提高了倍率性能。

Description

一种带极耳的正极片及含该正极片的聚合物锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池生产领域，具体涉及一种带极耳的正极片及含该正极片的聚合物锂离子电池。

背景技术

聚合物软包锂离子电池因其较大的能量密度和体积密度，在日常生活中被广泛使用。目前市场上广泛应用的聚合物锂离子电池，由极组和铝塑外壳组成。其中，极组为活性部件，一般由正极极片、负极极片以及设置在正极极片和负极极片之间的隔膜卷绕而成。正极极片一般采用铝箔作为集流体，表面涂覆正极活性物质，负极极片一般采用铜箔作为集流体，表面涂覆负极活性物质。正极耳、负极耳分别焊接在铝箔和铜箔上。隔膜采用多孔聚合物膜，有机电解液可以浸润在隔离膜的微孔中，形成锂离子导电回路。

随着聚合物电池商业化的发展，聚合物锂离子电池的容量越来越高，一旦电池发生外部短路和过充电时，其剧烈释放的能量会造成很高的危害。同时对于卷绕式聚合物电池来说，在高度不变的情况下，容量越高，极片越长，倍率性能越差。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种带极耳的正极极片及包含该正极极片的卷绕式聚合物锂离子电池。本实用新型的卷绕式聚合物锂离子电池能在由于外部短路或者过充电的原因导致电池温度升高时中断电流，防止温度进一步升高导致起火和爆炸。另一方面，降低了电池的内阻，提高了倍率性能。

本实用新型提供的技术方案是：

一种带极耳的正极极片，所述正极极片包括铝箔、极耳、PTC导电层和胶带；所述铝箔的表面设有正极浆料层以及留白区域；所述留白区域内由下到上依次为PTC导电层、极耳以及胶带，所述极耳的边缘和留白区域不直接接触；所述铝箔上不含极耳一侧表面也贴有胶带。

所述铝箔的不含极耳一侧表面贴有胶带的具体位置为与含极耳的一侧表面的胶带相对应的位置。

所述铝箔的厚度为10μm～15μm，所述极耳为铝带或者铝带转焊镍带，所述极耳的长度为50mm～80mm、宽度为4mm～8mm、厚度为0.06mm～0.2mm。

所述留白区域的长度和宽度均对应地大于PTC导电层的长度和宽度；所述PTC导电层的长度和宽度均对应地大于极耳与留白区域重叠区域的长度和宽度；所述极耳在长度方向的一侧边缘位于PTC导电层内部，另一侧边缘位于铝箔外侧。

所述留白区域位于所述铝箔的中间位置；所述PTC导电层涂覆在留白区域，和极耳通过焊接固定，所述焊接为超声焊或电阻焊中的任意一种；所述PTC导电层的长度和宽度方向的边缘距极耳固定边缘处的距离均在1mm以上。

所述PTC导电层的厚度为2μm～20μm。

所述胶带为耐高温胶带，所述胶带完全覆盖留白区域且位于留白区域、PTC导电层和极耳的正上方。

本发明还公布一种聚合物锂离子电池，包含上述的带极耳的正极极片。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

本实用新型的正极极片一方面，可以提高包含该极片的聚合物锂离子电池的安全性能，在电池发生外部短路或者过充电时，由于过热，PTC导电层内阻急剧上升，使电流中断，从而避免温度进一步上升而引起电池起火或者爆炸；另一方面，这种极片结构可以降低正极极耳与正极铝箔之间的内阻，提高倍率性能。

附图说明

图1为实施例1提供的锂离子电池正极极片的结构示意图。

图2为实施例1提供的锂离子电池正极极片的结构分解图。

图中：1-铝箔、11-留白区域、2-极耳、3-PTC导电层、4-胶带、5正极浆料层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1和图2所示，本实用新型提供一种聚合物锂离子电池的正极极片结构，具体是一种带极耳的正积极片，包括铝箔1，极耳2，PTC导电层3，胶带4，所述铝箔1的表面设有正极浆料层5以及留白区域11；

所述PTC导电层3优选为由聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯其中的一种或者多种溶于氯仿，加入碳粉、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种组合，球磨制成PTC浆料，一面涂覆在铝箔1中的留白区域11也即露箔区域；另一面与极耳2焊接固定，这样可以在由于外部短路或者过充电导致极耳过热时电阻急剧上升，中断电流，阻止温度进一步上升，提高电池的安全性能；同时在正常温度范围内提高铝箔1与极耳2之间的电子电导；所述的PTC导电层3的长度、宽度必须大于极耳2与铝箔1重叠区域的长度、宽度。

铝箔优选为铝箔，厚度为10-15μm；极耳优选为铝带或者铝带转镍带，宽度为4～8mm，长度为50～80mm，厚度为0.06～0.2mm；所述胶带4的宽度必须完全覆盖露箔区；所述正极涂层5为镍钴锰三元正极材料、钴酸锂正极材料、锰酸锂正极材料、磷酸铁锂正极材料中的一种或至少两种组合的浆料，经涂布、烘干、辊压等工序制备而来；所述PTC导电层3的弹性导电胶带厚度优选为5～20μm。

实施例1

本实施例所述正极极片的结构包括：

铝箔1、带有孔位31的应力缓冲导电层3、极耳2以及胶带4，所述铝箔1的表面设有正极浆料层5以及留白区域11；

所述留白区域11内由下到上依次设有所述PTC导电层3、极耳2以及胶带4，所述极耳2边缘和留白区域11不直接接触；

所述铝箔1的不含极耳2一侧表面，与极耳2上的胶带相对应的位置也贴有胶带4；

所述留白区域11的长度和宽度均对应地大于PTC导电层3的长度和宽度；

所述PTC导电层3的长度和宽度均对应地大于极耳2与留白区域11重叠区域的长度和宽度；

所述极耳2的长度方向，一侧边缘位于PTC导电层3内部，另一侧位于铝箔1外侧。

制备方法包括以下步骤：

(a)将523三元正极浆料涂覆在铝箔1铝箔上，在中间预留一段留白区域11也即露箔区为连接极耳区域，接着进行烘干、辊压，涂覆的三元正极浆料形成正极浆料层5，分切制得预加工的正极极片；

(b)聚甲基丙烯酸甲酯溶于氯仿，加入石墨烯，球磨4h制成PTC浆料；

(c)将PTC浆料涂覆于留白区域(11)铝箔露箔区内；

(d)将极耳2放置于PTC导电层上，进行焊接；

(e)留白区域11、PTC导电层3和极耳2的正上方贴胶带4，其是一种耐高温的胶带，露箔区反面也贴一层高温胶带4；获得最终所需的正极极片。

其中，PTC导电层的长度宽度必须大于极耳2焊接边缘处1mm以上，留白区域11的长度和宽度必须大于PTC导电层3的长度和宽度，高温胶带必须覆盖露箔区；

本实施例铝箔厚度为15μm，PTC导电层3厚度为20μm。

图1是实施例1提供的锂离子电池正极极片的结构示意图，其中，1-铝箔，11-留白区域，2-极耳，3-PTC导电层，4-胶带，5正极浆料层；

图2是实施例1提供的锂离子电池正极极片的结构分解图，其中，1-铝箔，11-留白区域，2-极耳，3-PTC导电层，4-胶带，5正极浆料层。

对比例1

采用传统技术，除了没有PTC导电层，其他内容与实施例1相同。

将以上各实施例的正极极片分别与同一类型的负极极片装配成聚合物1465C5电池，随机选取各组的合格电池进行外部短路、过充电测试，统计各组电池起火燃烧的比例，其结果如表1所示(备注：以上正极的设计容量均为20Ah)；

表1短路和过充电测试情况

从表1的结果可以看出，对比例1采用传统技术，上述安全测试的起火燃烧比例很高；实施例1采用本实用新型正极片的聚合物锂离子电池通过上述安全测试的几率很大，大大提高了聚合物锂离子电池受到外部短路和过充电时的安全性能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带极耳的正极极片，其特征在于：所述正极极片包括铝箔(1)、极耳(2)、PTC导电层(3)和胶带(4)；所述铝箔(1)的表面设有正极浆料层(5)以及留白区域(11)；所述留白区域(11)内由下到上依次为PTC导电层(3)、极耳(2)以及胶带(4)，所述极耳(2)的边缘和留白区域(11)不直接接触；所述铝箔(1)上不含极耳(2)一侧表面也贴有胶带(4)。

2.根据权利要求1所述的带极耳的正极极片，其特征在于：所述铝箔(1)的不含极耳一侧表面贴有胶带的具体位置为与含极耳(2)的一侧表面的胶带(4)相对应的位置。

3.根据权利要求1所述的带极耳的正极极片，其特征在于：所述铝箔(1)的厚度为10μm～15μm，所述极耳(2)为铝带或者铝带转焊镍带，所述极耳(2)的长度为50mm～80mm、宽度为4mm～8mm、厚度为0.06mm～0.2mm。

4.根据权利要求1所述的带极耳的正极极片，其特征在于：所述留白区域(11)的长度和宽度均对应地大于PTC导电层(3)的长度和宽度；所述PTC导电层(3)的长度和宽度均对应地大于极耳(2)与留白区域(11)重叠区域的长度和宽度；所述极耳(2)在长度方向的一侧边缘位于PTC导电层(3)内部，另一侧边缘位于铝箔(1)外侧。

5.根据权利要求1所述的带极耳的正极极片，其特征在于：所述留白区域(11)位于所述铝箔(1)的中间位置；所述PTC导电层(3)涂覆在留白区域(11)，和极耳(2)通过焊接固定，所述焊接为超声焊或电阻焊中的任意一种；所述PTC导电层(3)的长度和宽度方向的边缘距极耳(2)固定边缘处的距离均在1mm以上。

6.根据权利要求1所述的带极耳的正极极片，其特征在于：所述PTC导电层(3)的厚度为2μm～20μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的带极耳的正极极片，其特征在于：所述胶带(4)为耐高温胶带，所述胶带(4)完全覆盖留白区域(11)且位于留白区域(11)、PTC导电层(3)和极耳(2)的正上方。

8.一种聚合物锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池包含权利要求1-7任一项所述的带极耳的正极极片。