CN213071175U - 一种锂离子电池叠片电芯体和锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池叠片电芯体和锂离子电池 Download PDF

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赵元宇
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Abstract

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，公开了一种锂离子电池叠片电芯体和锂离子电池，所述锂离子电池叠片电芯体包括多个交替叠放的正极片和负极片，所述正极片和所述负极片之间设有隔膜，所述叠片电芯体的两个相对最外层的极片为减薄极片。本实用新型实施例提供的锂离子电池叠片电芯体，最外层采用特制的减薄极片，降低了本质上为非活性物质的最外层极片正极或负极材料的重量，达到了提升电池能量密度的目的。

Description

一种锂离子电池叠片电芯体和锂离子电池
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池叠片电芯体和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于具有许多突出优点而广泛应用于诸多领域，随着应用领域的不断扩展，对电池的质量能量密度的要求也逐渐提高。为了提高电池的质量能量密度，降低电池中非活性物质的重量是最直接的手段，包括采用更薄的集流体、隔膜、铝塑膜等。
目前，能够实现工业化生产的锂离子电池依照芯包结构可分为叠片式电池和卷绕式电池。卷绕式电池是将正负极片做成连续的长片型，中间用隔膜隔开，通过卷绕的方法制成电芯体。叠片式电池是将制得的正极片和负极片的极卷进行裁切，制成所需大小的极片，然后将裁切后的正极片、隔膜和负极片按照一定次序叠放制成电芯体。
现有的叠片式电池其电芯体都使用的双面极片，这样最外层的正极或负极材料层其实不参与反应，实质上为非活性物质，降低了电池的质量能量密度。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种锂离子电池叠片电芯体和锂离子电池，用以解决现有技术中电池质量能量密度不够高的缺陷。
本实用新型实施例提供一种锂离子电池叠片电芯体，包括多个交替叠放的正极片和负极片，所述正极片和所述负极片之间设有隔膜，所述叠片电芯体的两个相对最外层的极片为减薄极片。
根据本实用新型实施例提供的锂离子电池叠片电芯体，所述减薄极片由集流体和设置在所述集流体两侧的电极材料涂层组成，其中外侧涂层厚度小于内侧涂层厚度。
根据本实用新型实施例提供的锂离子电池叠片电芯体，所述减薄极片均为减薄正极片或均为减薄负极片。
根据本实用新型实施例提供的锂离子电池叠片电芯体，所述减薄正极片由正极集流体和设置在所述正极集流体两侧的正极涂层组成，其中外侧正极涂层的厚度为内侧正极涂层的厚度的25～75％。
根据本实用新型实施例提供的锂离子电池叠片电芯体，所述外侧正极涂层与所述内侧正极涂层的材质相同。
根据本实用新型实施例提供的锂离子电池叠片电芯体，所述减薄负极片由负极集流体和设置在所述负极集流体两侧的负极涂层组成，其中外侧负极涂层的厚度为内侧负极涂层的厚度的25～75％。
根据本实用新型实施例提供的锂离子电池叠片电芯体，所述外侧负极涂层与所述内侧负极涂层的材质相同。
本实用新型实施例还提供一种锂离子电池，包括上述任一锂离子电池叠片电芯体。
本实用新型实施例提供的锂离子电池叠片电芯体，最外层采用特制的减薄极片，降低了本质上为非活性物质的正极或负极材料的重量，达到了提升电池能量密度的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本实用新型实施例提供的一种最外层为减薄正极片的锂离子电池叠片电芯体；
图2是本实用新型实施例提供的一种最外层为减薄负极片的锂离子电池叠片电芯体；
附图标记：
1：正极片；2：负极片；3：隔膜；4：减薄正极片；5：减薄负极片；101：正极涂层；102：减薄正极涂层；201：正极箔材；301：负极涂层；302：减薄负极涂层；401：负极箔材。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供一种锂离子电池叠片电芯体，包括多个交替叠放的正极片和负极片，所述正极片和所述负极片之间设有隔膜，所述叠片电芯体的两个相对最外层的极片为减薄极片。
为了提高电池的能量密度，本领域研究人员不断开发更薄的集流体、隔膜、铝塑膜等，却忽视了常规的双面极片其最外层的正极或负极材料层其实不参与反应，实质上为非活性物质，降低了电池的质量能量密度。
有研究人员为了解决上述问题，通过在极片外侧涂覆轻质材料涂层，达到了降低电芯体重量，提升电池能量密度的目的。但是，一方面，由于最外层的极片两面涂层不同，因此整个电芯工艺包括混料、涂布工序变得更复杂；另一方面，锂离子电池处于含高反应活性的含LiPF6的电化学环境中，最外层的涂覆轻质材料有可能在电池中发生化学反应或电化学反应，并由此可能导致电池的寿命问题。
本实用新型通过最外层采用特制的减薄极片，降低了本质上为非活性物质的正极或负极材料的重量，达到了提升电池能量密度的目的。
基于上述实施例，所述减薄极片由集流体和设置在所述集流体两侧的电极材料涂层组成，其中外侧涂层厚度小于内侧涂层厚度。在组成叠片电芯体后，这里的外侧涂层位于所述叠片电芯体这个整体的最外侧。
基于上述实施例，所述减薄极片均为减薄正极片或均为减薄负极片。即所述叠片电芯体的两个相对最外层的极片均为减薄正极片，或均为减薄负极片。
在本实用新型一个实施例中，所述减薄正极片由正极集流体和设置在所述正极集流体两侧的正极涂层组成，其中外侧正极涂层的厚度为内侧正极涂层的厚度的25～75％。
这样使得整个电池减少了50～150％的单层料重量，达到了提升电池能量密度的目的。
基于上述实施例，所述外侧正极涂层与所述内侧正极涂层的材质相同。
两侧涂层材质相同，使工艺更为简单，一方面不用单独配制特制浆料；另一方面制备减薄极片只需在涂覆时直接降低转移式涂布的刀高或者挤压式涂布的泵速即可。
所述减薄正极片的制备方法可以为：正常涂覆A面极卷，B面涂覆时，对于转移式涂布方式直接通过降低逗号刀刀高实现目标涂覆量，对于挤压式涂布方式通过降低泵速来实现目标涂覆量，后续工序同正常电池，叠片时，正常涂覆量的A面朝内，减薄涂覆量B面朝外。
在本实用新型一个实施例中，所述减薄负极片由负极集流体和设置在所述负极集流体两侧的负极涂层组成，其中外侧负极涂层的厚度为内侧负极涂层的厚度的25～75％。
基于上述实施例，所述外侧负极涂层与所述内侧负极涂层的材质相同。
所述减薄负极片的制备同所述减薄正极片。
本实用新型实施例还提供一种锂离子电池，包括上述任一锂离子电池叠片电芯体，其余结构及连接同常规电池。
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池叠片电芯体，其结构示意图如图1所示，包括多个交替叠放的正极片1和负极片2，正极片1和负极片2之间设有隔膜3，该叠片电芯体的两个相对最外层的极片均为减薄正极片4；
其中减薄正极片4由正极箔材201和涂覆在正极箔材201内侧的正极涂层101、以及涂覆在正极箔材201外侧的减薄正极涂层102组成，减薄正极涂层102的厚度为正极涂层101厚度的50％；其中内外侧为相对而言，具体如图中所示；
其中正极片1由正极箔材201和涂覆在正极箔材201两侧的厚度相同的正极涂层101组成；负极片2由负极箔材401和涂覆在负极箔材401两侧的厚度相同的负极涂层301组成。
上述叠片电芯体的制备方法如下：
1)正极片：将正极活性物质、导电剂、粘接剂按比例搅拌得到混合均匀的浆料，采用挤压式涂布机，控制泵速度、涂布速度、干燥速度、涂布张力等工艺参数，正极涂布面密度控制为20mg/cm2，分别进行AB面涂布，得到AB面面密度均匀的正极极卷；
2)负极片：将负极活性物质、导电剂、粘接剂按比例搅拌得到混合均匀的浆料，采用挤压式涂布机，控制泵速度、涂布速度、干燥速度、涂布张力等工艺参数，负极涂布面密度控制为10mg/cm2，分别进行AB面涂布，得到AB面面密度均匀的负极极卷；
3)减薄正极片：采用1)相同的浆料和相同的涂布参数进行正极A面涂布，完成A面涂布后将挤压涂布机的泵速降低至原速度的1/2进行B面涂布，得到B面面密度为10mg/cm2的减薄正极片；
4)按行业公知进行辊压、制片流程，叠片时，最外层的减薄正极片A面朝内，B面朝外，得到目标叠片电芯体。
进一步可以得到含减薄正极片的叠片型锂离子电池，该锂离子电池较正常电池轻20mg/cm2*单面极片面积。
实施例2
本实施例提供一种锂离子电池叠片电芯体，其结构示意图如图2所示，包括多个交替叠放的正极片1和负极片2，正极片1和负极片2之间设有隔膜3，该叠片电芯体的两个相对最外层的极片均为减薄负极片5；
其中减薄负极片5由负极箔材401和涂覆在负极箔材401内侧的负极涂层301、以及涂覆在负极箔材401外侧的减薄负极涂层302组成，减薄负极涂层302的厚度为负极涂层301厚度的50％；其中内外侧为相对而言，具体如图中所示；
其中正极片1由正极箔材201和涂覆在正极箔材201两侧的厚度相同的正极涂层101组成；负极片2由负极箔材401和涂覆在负极箔材401两侧的厚度相同的负极涂层301组成。
其制备方法可参照实施例1。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种锂离子电池叠片电芯体，包括多个交替叠放的正极片和负极片，所述正极片和所述负极片之间设有隔膜，其特征在于，所述叠片电芯体的两个相对最外层的极片为减薄极片。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池叠片电芯体，其特征在于，所述减薄极片由集流体和设置在所述集流体两侧的电极材料涂层组成，其中外侧涂层厚度小于内侧涂层厚度。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池叠片电芯体，其特征在于，所述减薄极片均为减薄正极片或均为减薄负极片。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池叠片电芯体，其特征在于，所述减薄正极片由正极集流体和设置在所述正极集流体两侧的正极涂层组成，其中外侧正极涂层的厚度为内侧正极涂层的厚度的25～75％。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池叠片电芯体，其特征在于，所述外侧正极涂层与所述内侧正极涂层的材质相同。
6.根据权利要求3所述的锂离子电池叠片电芯体，其特征在于，所述减薄负极片由负极集流体和设置在所述负极集流体两侧的负极涂层组成，其中外侧负极涂层的厚度为内侧负极涂层的厚度的25～75％。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池叠片电芯体，其特征在于，所述外侧负极涂层与所述内侧负极涂层的材质相同。
8.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的锂离子电池叠片电芯体。
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