CN211789330U - 一种利于电解液浸润的锂离子电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种利于电解液浸润的锂离子电芯，包括方形卷芯，平行于极耳的为卷芯宽度方向，垂直于极耳的为卷芯长度方向；以及粘接在卷芯表面的多条胶带；胶带分别沿着卷芯长度方向和宽度方向相对的粘接在卷芯表面形成网格，其中每一条胶带和与其对应的胶带两端分别在卷芯的厚度方向重合并固定形成对卷芯的环抱；该实用新型通过网格粘接在卷芯表面的胶带对卷芯形成环抱式束缚，保证卷芯整体受到均匀压力，促进电解液在极片间的毛细作用，均匀浸润。

Description

一种利于电解液浸润的锂离子电芯

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种利于电解液浸润的锂离子电芯。

背景技术

锂离子电池可分为固态电池及液态电池，固态电池还处于研发阶段，现大规模生产及应用的多为液态锂离子电池。液态锂离子电池生产过程中，在注液工序完成后，需要将电池静置一段时间，以保证电解液在极片中充分浸润。浸润完成后才能进行化成工序。为追求高的能量密度，电芯设计时趋向于提升正负极压实密度，负极活性材料通常为石墨，硬度较小，增大极片压实密度会导致材料颗粒塑性形变，进而影响极片内部孔隙结构与分布，影响电解液浸润。

电解液在极片中浸润程度主要取决于电解液的流动性与毛细作用，受到多种因素的影响。其中最主要的影响因素包括温度、极片孔隙尺寸与分布、电解液表面张力。温度升高，电解液黏度下降，流动性增强，有利于浸润的进行。然而，对于毛细作用主导的小尺寸孔隙的浸润，高温环境是不利的。因为毛细作用与电解液表面张力成正比，而高温会导致电解液表面张力减小，从而减弱毛细作用。

经过多年的研发经验总结，锂电池拆解分析时，发现循环性能不太好的电池往往与电解液对极片的浸润效果不好有关。电解液浸润效果不好时，离子传输路径变远，阻碍了锂离子在正负极之间的穿梭，未接触电解液的极片无法参与电池电化学反应，同时电池界面电阻增大，影响锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。

故而电解液的浸润问题还需要配合工艺进一步提升。

现有电芯卷芯贴胶工艺为对卷芯四周贴胶，根据电芯尺寸，每个侧面贴1-5段不等，电芯中间位置无任何作用力使极片间距减小。胶带材质为亚克力胶系，长期耐温为120℃，耐溶剂性及耐酸碱性不佳，长期在电解液中浸泡后，胶带表面的胶膜失效，若电芯经过高温环境，胶膜失效加速，失效的胶带对电芯再无束缚作用。无胶带约束，极片膨胀等原因，导致极片间距离增加，电解液无法进行毛细管作用，极片出现浸液不均匀、浸液不良等情况。尤其在极片中间位置，是严重浸液不良区域。如果电解液浸润不良，导致一部分电极活性材料没有接触电解液从而无法有效利用，将造成电池寿命加速衰减等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种利于电解液浸润的锂离子电芯，该实用新型通过网格粘接在卷芯表面的胶带对卷芯形成环抱式束缚，保证卷芯整体受到均匀压力，促进电解液在极片间的毛细作用，均匀浸润。

为解决此技术问题，本实用新型的技术方案是：包括方形卷芯，平行于极耳的为卷芯宽度方向，垂直于极耳的为卷芯长度方向；以及粘接在卷芯表面的多条胶带；

胶带分别沿着卷芯长度方向和宽度方向相对的粘接在卷芯表面形成网格，其中每一条胶带和与其对应的胶带两端分别在卷芯的厚度方向重合并固定形成对卷芯的环抱。

进一步改进，位于卷芯两端的沿着其长度方向和宽度方向的四胶带分别沿着卷芯的边沿粘贴。本实用新型通过胶带在卷芯边缘贴胶的目的在于束缚极片边缘，保证极片边缘位置均匀吸液。

进一步改进，所述卷芯一侧面粘贴的胶带中，有n条沿长度方向粘贴，有m条沿宽度方向粘贴，其中n和m分别为大于等于3的奇数。本实用新型中将卷芯一侧面沿宽度和长度方向的胶带设置为奇数条，实现卷芯的中间部位有两条胶带十字交叉粘贴，配合边缘的束缚；中间十字交叉贴胶的目的在于卷芯中心部位定型，缓解四周贴胶对极片产生向内的应力，防止出现卷芯中间鼓包的现象，同时保持后续循环过程中，中间部位保持均匀受力，防止极片因产气、膨胀等问题造成极片中间部位间距增大，浸液不良的现象出现。其中根据电芯的尺寸大小，可在此基础上增加横、纵方向贴胶的数量。

进一步改进，相对的两胶带沿卷芯厚度方向重合的两端热烫固定连接。本实用新型中重合部分经热烫后，在材料层面充分融合，在后续电解液浸泡、高温等极端环境下，保证胶带两端不开胶，维持对电芯的束缚作用。

优选热烫区域在长度和宽度上小于胶带重合部分长度和宽度的2-4mm。热烫时通过控制热烫区域的长度和宽度防止烫伤卷芯。

优选所述胶带的基材由PVC或者PI或者PET制成。本实用新型优选胶带的基材提升耐温性、耐酸碱性以及耐溶剂性，提高环抱式绑胶带促进浸液的稳定性。

优选胶带长度大于卷芯长度1-50mm，胶带宽度在10-50mm之间。本实用新型胶带长度最优计算法则：贴胶长度等于贴胶一侧电芯长度+2*电芯厚度，本实用新型通用性好。

优选所述卷芯为叠片或者卷绕的一种。本实用新型通用性好。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过胶带在卷芯表面形成网格式粘贴的同时且胶带重合的两端固定，形成对卷芯环抱式捆绑，避免了胶带的连接处因后续电解液浸泡、高温等极端环境下发生开胶的问题，环抱式的胶带持续对电芯提供束缚作用，保持极片间贴紧的状态，促进电解液在极片中毛细作用的进行，促进电解液的浸润，均匀浸液，从而降低电芯内阻、提升循环寿命，从而提高电池的性能。

从而实现本实用新型的上述目的。

附图说明

图1是本实用新型涉及的一种利于电解液浸润的锂离子电芯的结构示意图。

图中：

卷芯1；极耳2；胶带3。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

实施例1

本实施例公开一种利于电解液浸润的锂离子电芯，如图1所示，包括方形卷芯1，平行于极耳2的为卷芯1宽度方向，垂直于极耳2的为卷芯1长度方向；以及粘接在卷芯1表面的多条胶带3；

胶带3相对的沿着卷芯1长度方向和宽度方向粘接在卷芯1表面形成网格，其中每一条胶带3和与其对应的胶带3两端分别在卷芯1的厚度方向重合并固定形成对卷芯1的环抱；

位于卷芯1同一侧的胶带3其在卷芯1的宽度方向和长度方向的间距相等。

本实施例通过胶带3在卷芯1表面形成网格式粘贴的同时且胶带3重合的两端固定，形成对卷芯1环抱式捆绑，避免了胶带3的连接处因后续电解液浸泡、高温等极端环境下发生开胶的问题，环抱式的胶带3持续对电芯提供束缚作用，保持极片间贴紧的状态，促进电解液在极片中毛细作用的进行，促进电解液的浸润，均匀浸液，从而降低电芯内阻、提升循环寿命，从而提高电池的性能。

进一步改进，位于卷芯1同一侧两端的沿着其宽度方向和宽度方向的四胶带3分别沿着卷芯1的边沿粘贴。配合同一侧面卷芯1沿长度方向贴在卷芯1两端的胶带3，保证卷芯1四周边缘各贴一道，进一步束缚极片边缘，保证极片边缘位置均匀吸液。

进一步改进，所述卷芯1一侧面粘贴的胶带3中，有n条沿长度方向粘贴，有m条沿宽度方向粘贴，其中n和m分别为大于等于3的奇数。本实施例中将卷芯1一侧面沿宽度和长度方向的胶带3设置为奇数条，实现卷芯1的中间部位有两条胶带3十字交叉粘贴，配合边缘的束缚；中间十字交叉贴胶的目的在于卷芯1中心部位定型，缓解四周贴胶对极片产生向内的应力，防止出现卷芯1中间鼓包的现象，同时保持后续循环过程中，中间部位保持均匀受力，防止极片因产气、膨胀等问题造成极片中间部位间距增大，浸液不良的现象出现。其中根据电芯的尺寸大小，可在此基础上增加横、纵方向贴胶的数量。

进一步改进，相对的两胶带3沿卷芯1厚度方向重合的两端热烫固定连接。本实施例中重合部分经热烫后，在材料层面充分融合，在后续电解液浸泡、高温等极端环境下，保证胶带3两端不开胶，维持对电芯的束缚作用。

优选热烫区域在长度和宽度上应小于胶带3重合部分长度和宽度的2-4mm。热烫时通过控制热烫区域的长度和宽度防止烫伤卷芯1。

优选所述胶带3的基材由PVC或者PI或者PET制成。本实施例优选胶带3的基材提升耐温性、耐酸碱性以及耐溶剂性，提高环抱式绑胶带3促进浸液的稳定性。

优选胶带3长度大于卷芯1长度1-50mm，胶带3宽度在10-50mm之间。本实施例胶带3长度最优计算法则：贴胶长度等于贴胶一侧电芯长度+2*电芯厚度，本实施例通用性好。

优选所述卷芯1为叠片或者卷绕的一种。本实施例通用性好。

本实施例贴胶步骤为：取制成的卷芯1，准备贴胶：截取两段胶带3，胶带3长度大于卷芯1长度1-50mm，贴胶长度优选为：贴胶一侧电芯长度+2*电芯厚度；胶带3宽度在1-50mm之间，胶带3截取好后，定位；胶带3定位原则：胶带3长度方向沿卷芯1长度方向，长于卷芯1尺寸的部分，两端均分；宽度方向上，一边对其卷芯1边缘。将定位好的胶带3平整的贴附于卷芯1的A、B两面，长度方向胶带3富于部分相互粘结；依据此法，在卷芯1四周及中间部位贴胶，中间部位需做十字交叉贴胶，保证电芯横向和纵向受力一致，防止胶带3约束力不均造成电芯不平整；针对胶带3重合部分，选用略小于重合面积的热烫头对胶带3重合部分进行热烫，使胶带3在材料层面上融合，防止后续过程中胶带3开胶。热烫后的胶带3经冷却后，进行整形，即将重合部分折叠到卷芯1四周，原则上胶带3重合部分不能影响电芯厚度，经过整形，得到贴胶完成的卷芯1。

本实施例以软包电池24015090为例，液态锂离子电池，正极为高镍材料622，负极搭配石墨，隔膜选用PE膜加单面陶瓷，将正极、负极制成极片后，经滚压、预分切、模切、分切后得到正负极极片，将正负极极片与隔膜卷绕后，得到卷芯1，

将上述卷芯1进行环抱式贴胶，选PI类胶带3，胶带3宽50mm，长度分别258mm与168mm，为四周各一道，中间部位横竖各一道，做十字交叉得到定型后，胶带3重合部分热烫，烫头面积6*48mm，热烫后冷却，胶带3重合部分折叠到电芯四周，得到定型好的卷芯1，将卷芯1经过一次封装、注液、静置、化成、二次封装、分容后，得到电芯，记作B。

实施例2

本实施例与实施例1的主要区别如下：将上述卷芯1进行环抱式贴胶，选PVC类胶带3，胶带3宽30mm，长度分别258mm与168mm，为四周各一道，中间部位横竖各两道，做十字交叉得到定型后，胶带3重合部分热烫，烫头面积6*28mm，热烫后冷却，胶带3重合部分折叠到电芯四周，得到定型好的卷芯1，将卷芯1经过一次封装、注液、静置、化成、二次封装、分容后，得到电芯，记作C。

实施例3

本实施例与实施例1的主要区别在于：将上述卷芯1进行环抱式贴胶，选PET类胶带3，胶带3宽10mm，长度分别258mm与168mm，为四周各一道，中间部位横竖各三道，做十字交叉得到定型后，胶带3重合部分热烫，烫头面积6*8mm，热烫后冷却，胶带3重合部分折叠到电芯四周，得到定型好的卷芯1，将卷芯1经过一次封装、注液、静置、化成、二次封装、分容后，得到电芯，记作D。

对比例

将上述卷芯进行四周U型贴胶，选PI类胶带，胶带宽10mm，长度截取30mm，在电芯无极耳侧，各贴5道胶带得到定型后的卷芯，将卷芯经过一次封装、注液、静置、化成、二次封装、分容后，得到电芯，记作A；

将上述制得的fresh电芯做拆解，观察极片电解液浸润情况；再各取三个，做0.5C充电，1C放电的循环，循环100周后，记录容量保持率后拆解，观察极片电解液浸润情况,上述对比情况详见表1和表2所示。

表

实施例1至3以及对比例循环前后电解液浸润情况

表

实施例1至3以及对比例循环100周后容量保持率情况

由上述实验数据可知，本实用新型可有效改善电芯浸液情况，尤其对循环后电芯的的浸液有显著提升，可保持极片间间距，电解液通过毛细作用均匀的存在于极片之间，并且由时间结果可知，相对而言，胶带3宽度越小，贴胶数目越多，越有利于极片浸液。如实施例1而言，胶带3过宽，影响了极片两端对电解液的吸收，而从卷芯1吸液效果不佳，造成循环后小面积析锂；在一定范围内，缩小胶带3宽度，提升贴胶数量可有效提升极片的浸液情况。极片浸液效果得到改善，可有效降低内阻，提升循环性能。

上述实施例和图式并非限定本实施例的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实施例的专利范畴。

Claims (8)

1.一种利于电解液浸润的锂离子电芯，其特征在于：包括方形卷芯，平行于极耳的为卷芯宽度方向，垂直于极耳的为卷芯长度方向；以及粘接在卷芯表面的多条胶带；

胶带分别沿着卷芯长度方向和宽度方向相对的粘接在卷芯表面形成网格，其中每一条胶带和与其对应的胶带两端分别在卷芯的厚度方向重合并固定形成对卷芯的环抱。

2.如权利要求1所述的一种利于电解液浸润的锂离子电芯，其特征在于：位于卷芯两端的沿着其长度方向和宽度方向的四胶带分别沿着卷芯的边沿粘贴。

3.权利要求1所述的一种利于电解液浸润的锂离子电芯，其特征在于：所述卷芯一侧面粘贴的胶带中，有n条沿长度方向粘贴，有m条沿宽度方向粘贴，其中n和m分别为大于等于3的奇数。

4.权利要求1所述的一种利于电解液浸润的锂离子电芯，其特征在于：相对的两胶带沿卷芯厚度方向重合的两端热烫固定连接。

5.权利要求4所述的一种利于电解液浸润的锂离子电芯，其特征在于：热烫区域在长度和宽度上小于胶带重合部分长度和宽度的2-4mm。

6.权利要求1至5任一项所述的一种利于电解液浸润的锂离子电芯，其特征在于：所述胶带的基材由PVC或者PI或者PET制成。

7.权利要求6所述的一种利于电解液浸润的锂离子电芯，其特征在于：胶带长度大于卷芯长度1-50mm，胶带宽度在10-50mm之间。

8.权利要求6所述的一种利于电解液浸润的锂离子电芯，其特征在于：所述卷芯为叠片或者卷绕的一种。

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