CN214280149U - 一种极耳及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开一种极耳及电池。该极耳包括金属带、极耳胶和导电聚合物涂层，所述极耳胶贴设于所述金属带上，所述金属带上未贴设所述极耳胶的表面设置有所述导电聚合物涂层。该极耳上未粘贴极耳胶的部分的表面均设置有导电聚合物涂层，使得金属带上任一位置的温度过高时都能以最快的速度形成正温度系数效应(PTC效应)，即电阻随温度的上升而呈阶跃式增大，使电池快速形成断路，从而有效地保护电池；且极耳与电芯内部的连接处或极耳与外部设备的连接处均能够以最快速度断开连接，从而保护起到保护电芯和外部设备的作用。该电池包括上述极耳，该电池的安全性较高。

Description

一种极耳及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种极耳及电池。

背景技术

随着锂离子电池的广泛运用，用户对锂离子电池安全性能的要求不断提高，尤其是小型电池的安全可靠性设计极为关键。

高能量密度的锂离子电池在短路测试时，电池温度快速升高，使得电解液气化，且极耳无法承受电池短路时的巨大电流，导致封装口处极耳温度过高而破口，气态电解液遇到高温极耳会导致电池失效起火。过充测试时，因为电池持续充电，电压不断升高，锂离子不断脱出并析出在负极表面形成锂晶枝，锂晶枝过多会刺穿隔膜，从而造成电池内部短路，温度随之上升并到达一定温度之后，电池热失控，电池起火失效。

因此，亟需一种能够提高锂离子电池安全性的极耳及电池，以避免电池起火失效。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种极耳及电池，该极耳能够在温度过高时使电池形成断路，提高电池使用安全性。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种极耳，包括金属带、极耳胶和导电聚合物涂层，所述极耳胶贴设于所述金属带上，所述金属带上未贴设所述极耳胶的表面设置有所述导电聚合物涂层。

作为一种极耳的优选方案，所述导电聚合物涂层的厚度为1μm-2μm。

作为一种极耳的优选方案，所述导电聚合物涂层的质量与所述金属带和所述极耳胶的质量和的比值范围为1:1000-5:1000。

作为一种极耳的优选方案，所述导电聚合物涂层由3,4-乙烯二氧噻吩制成。

作为一种极耳的优选方案，所述极耳胶由酸改性聚丙烯制成。

作为一种极耳的优选方案，所述极耳胶的质量占所述极耳胶和所述金属带的总质量的10％-20％。

作为一种极耳的优选方案，所述极耳胶的厚度范围为25μm-50μm。

作为一种极耳的优选方案，所述金属带为铝带、铜带或镍带。

作为一种极耳的优选方案，所述金属带的厚度范围为10μm-500μm。

一种电池，包括采用上述任一项技术方案所述的极耳。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种极耳，包括金属带、极耳胶和导电聚合物涂层，极耳胶贴设于金属带上，金属带上未贴设极耳胶的表面设置有导电聚合物涂层。电池发生短路后温度迅速升高，金属带上的导电聚合物涂层电阻阶跃式增大，无法导通电子，使得电池内部形成断路，降低了电池因过充或短路引起的安全失效风险。该极耳上未粘贴极耳胶的部分的表面均设置有导电聚合物涂层，使得金属带上任一位置的温度过高时都能以最快的速度形成正温度系数效应(PTC 效应)，即电阻随温度的上升而呈阶跃式增大，使电池快速形成断路，从而有效地保护电池；且极耳与电芯内部的连接处或极耳与外部设备的连接处均能够以最快速度断开连接，从而保护起到保护电芯和外部设备的作用。

本实用新型还提供一种电池，包括上述极耳，当电池短路时，极耳上的导电聚合物涂层能够迅速使得电池内部断路，从而有效地避免电池起火失效，保证电池的使用安全性。

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，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和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极耳的主视图；

图2是本实用新型实施例提供的极耳的侧视图。

图中：

1-金属带；

2-极耳胶；

3-导电聚合物涂层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本实施例提供一种极耳，该极耳包括金属带1、极耳胶 2和导电聚合物涂层3，极耳胶2贴设于金属带1上，金属带1上未贴设极耳胶 2的表面设置有导电聚合物涂层3。在电池发生短路后，温度迅速升高，金属带 1上的导电聚合物涂层3的电阻呈阶跃式增大，无法导通电子，使得电池内部形成断路，降低了电池因过充或短路引起的安全失效风险。

由于电池发生短路时，温度急速升高，此时极耳上的温度最高，内阻最大，所以将导电聚合物涂层3设置于极耳的金属带1上相较于设置于极片上更容易在温度升高时快速形成断路，从而提高安全性。且该极耳上未粘贴极耳胶2的部分的表面均设置有导电聚合物涂层3，电芯短路时，金属带1上任一位置的温度过高时都能以最快的速度形成正温度系数效应(PTC效应)，极耳以最快的速度停止导通，使电池形成断路，从而有效地保护电池；极耳与电芯内部的连接处或极耳与外部设备的连接处均能够以最快速度断开连接，从而保护起到保护电芯和外部设备的作用。相较于部分位置设置导电聚合物涂层而言，本实施例提供的极耳在电芯内部发生短路时，极耳上温度最高的地方的导电聚合物涂层3的电阻能以最快的速度增大，即无论极耳上何处温度最高，也能够使得电芯以最快的速度终止短路。

在本实施例中，极耳胶2为CPP聚合物黄胶，CPP胶层主要为酸改性聚丙烯。金属带1占金属带1和极耳胶2质量总和的80％-90％。导电聚合物涂层3 的质量与金属带1和极耳胶2的质量和的比值范围为1:1000-5:1000。

优选地，导电聚合物涂层由3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)制成。

优选地，导电聚合物涂层3的厚度为1μm-2μm，既能在电池短路时形成断路，也避免过厚而造成材料浪费。

优选地，极耳胶2的厚度取值范围为25μm-50μm，具体厚度根据实际情况设计。

可选地，金属带1可以为铜带、镍带或铝带。由于镍带的温度最高，优选地，本实施例金属带1采用镍带，能够在电池发生短路时，以最快速度形成断路，从而避免电池起火失效。

优选地，金属带1的厚度取值范围为10μm-500μm，具体厚度根据实际情况设计。

本实施例还提供一种电池，包括采用上述的极耳。具体地，将带有导电聚合物涂层3的极耳焊接在电池的集流体上，然后将电池正常的化成通电。该电池在常温下导电性优良，即电池在常温下能够正常工作，当电池在过充和短路测试时，温度快速升高，在电池温度达到100℃以上时，极耳上温度增长最迅速且最高的部分的导电聚合物涂层3会最快形成PTC效应，无法导通电子，从而以最快速度形成断路，终止电池短路，有效地保证电池的安全。

优选地，电池的正极耳和负极耳均采用上述的极耳的制备方法所制备的极耳，当其中一个极耳无法及时形成PTC效应而使电池内部断路时，另一个极耳也能形成PTC效应而使电池内部断路，从而使得电池的安全性更高。

本实施例提供的电池，其极耳表面设置有导电聚合物涂层3，在短路测试时，电池温度快速升高，使得电解液气化，此时极耳上通过巨大电流，极耳温度快速升高，极耳上的导电聚合物涂层3的电阻呈阶跃式增大，阻断电流的通过，即使得电池强行断路，从而避免了封装口处破口，电解液流出与极耳相遇发生起火爆炸。在过充测试时，电池持续充电，电压不断升高，锂离子不断脱出并析出在负极表面形成锂晶枝，锂晶枝过多会刺穿隔膜，从而造成电池内部短路，温度随之上升，到达一定温度之后，极耳上无论何处温度最高的部分的导电聚合物涂层3发生作用，强行以最快速度终止电池短路，避免电池起火失效。该电池解决了在过充和短路测试中的安全问题，以及避免了短路时间过长而导致电池起火爆炸的问题。且极耳与电芯内部极片的连接处以及极耳与外部使用设备或检测设备的连接处均设置有导电聚合物涂层3，当电流过载时，两处的连接处均能够阻止电流通过，即实现断开，以最快的速度终止短路以及保护外部设备，具备良好的保护效果。

本实施例提供的极耳的制备方法，主要包括以下步骤：

S0：将极耳胶2粘贴于金属带1上；

S1：在带有极耳胶2的金属带1表面涂覆导电聚合物液体；

S2：加热金属带1以使导电聚合物液体的溶剂蒸发，从而在金属带1表面形成导电聚合物涂层3；

S3：静置冷却金属带1，以使导电聚合物涂层3能够牢靠地吸附于金属带1 的表面，避免后续使用时脱落。

由于极耳胶2具有明确的边界，方便后续涂覆导电聚合物液体，所以，先将极耳胶2粘贴于金属带1上。当然，在其它实施例中，也可以先在金属带1 上涂覆导电聚合物液体，然后加热金属带1使得金属带1表面形成导电聚合物涂层3，最后在金属带1上粘贴极耳胶2。

具体地，在步骤S2中，加热金属带1采用鼓风干燥箱烘烤的方式，并设定鼓风干燥箱的预设烘烤时间和预设烘烤温度。可选地，鼓风干燥箱的预设烘烤时间可以为5min-10min；预设烘烤时间可以为80℃-100℃。

优选地，在步骤S3中，将金属带1放置于无尘空间中冷却，以防止冷却过程中灰尘等杂物落入未干的导电聚合物涂层3上，从而影响极耳的使用效果。

可选地，在步骤S3中，可以将金属带1放置于室温中自然冷却，也可以将金属带1放置于冷风环境中加速冷却。

本实施提供的极耳的制备方法可以降低高能量密度及高容量电池的短路和过充测试存储失效概率，即在温度达到100℃以上的情况下，极耳上涂覆形成的导电聚合物涂层3会迅速形成PTC效应，无法导通电子，从而有效地保证了电池的安全。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种极耳，其特征在于，包括金属带(1)、极耳胶(2)和导电聚合物涂层(3)，所述极耳胶(2)贴设于所述金属带(1)上，所述金属带(1)上未贴设所述极耳胶(2)的表面设置有所述导电聚合物涂层(3)。

2.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述导电聚合物涂层(3)的厚度为1μm-2μm。

3.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述导电聚合物涂层(3)的质量与所述金属带(1)和所述极耳胶(2)的质量和的比值范围为1:1000-5:1000。

4.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述导电聚合物涂层由3,4-乙烯二氧噻吩制成。

5.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳胶(2)由酸改性聚丙烯制成。

6.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳胶(2)的质量占所述极耳胶(2)和所述金属带(1)的总质量的10％-20％。

7.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳胶(2)的厚度范围为25μm-50μm。

8.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述金属带(1)为铝带、铜带或镍带。

9.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述金属带的厚度范围为10μm-500μm。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的极耳。

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