CN218996759U - 一种裸电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种裸电芯及电池，包括多个正极片、多个负极片和多个涂胶隔膜，多个所述正极片和多个所述负极片依次交叠设置，相邻所述正极片和负极片之间通过所述涂胶隔膜隔开，所述涂胶隔膜包括基膜和设置在所述基膜外的涂胶层，多片所述涂胶隔膜的涂胶层的软化温度不同，沿裸电芯外层到裸电芯内层的延伸方向设置所述涂胶隔膜的涂胶层的软化温度逐渐减低。本实用新型提供一种裸电芯及电池，设置位于裸电芯不同层处涂胶隔膜的涂胶层软化温度不同，使所有位置的涂胶隔膜在不同的温度条件下都能够达到良好的粘结效果，保证良好的热压整型效果，改善电芯的平整度、极片界面及电性能。

Description

一种裸电芯及电池

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其是指一种裸电芯及电池。

背景技术

随着新能源行业的发展，电动汽车应用越来越广泛，锂电池凭借其高能量密度、长寿命、技术成熟等优势成为电动汽车的首选；锂电池主要包括正极、负极、隔膜、电解质等几个部分。隔膜在隔开正负极、防止两者直接接触造成短路的同时为锂离子的自由传导提供通道，是锂电池中的重要组成部分。

目前，隔膜表面一般都带有涂层来改善电池的性能，其中，涂胶隔膜是一种常见的改善隔膜。涂胶隔膜，是在隔膜上引入涂胶层，通过热压整型后涂胶层将极片和隔膜粘结到一起，减少隔膜受热收缩引起的热变形，改善界面平整度，提高裸电芯的成型性能。

但是，现有技术中，裸电芯中所有涂胶隔膜的涂胶层软化温度是相同的，热压整型时，由于裸电芯有一定的厚度、且极片及隔膜传热能力比较差，裸电芯不同层之间存在较大的温度差异，外层温度高，内层温度低，并且裸电芯越厚，温度差异越大，从而导致软化程度差异，外层软化程度较大，内层软化程度较低。涂胶隔膜上的涂胶层需要受热软化后才能起到很好的粘结作用，裸电芯不同层之间的温度差异会导致涂胶层软化程度不同，热压整型效果不好。通过增加热压时间或者提高热压温度能改善内层粘结效果，但是外层受热、受压时间过长或者温度过高，胶层过分软化，会堵塞隔膜孔隙；而且会导致外层隔膜与极片的粘结力过大，粉料粘附于隔膜上，使粉料从集流上剥落。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中对裸电芯热压整型时，裸电芯内外层由于温度差异导致的涂胶隔膜粘结性能差异的问题，提供一种裸电芯及电池，设置位于裸电芯不同层处涂胶隔膜的涂胶层软化温度不同，使所有位置的涂胶隔膜在不同的温度条件下都能够达到良好的粘结效果，保证良好的热压整型效果，改善电芯的平整度、极片界面及电性能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种裸电芯，包括多个正极片、多个负极片和多个涂胶隔膜，多个所述正极片和多个所述负极片依次交叠设置，相邻所述正极片和负极片之间通过所述涂胶隔膜隔开；

所述涂胶隔膜包括基膜和设置在所述基膜外的涂胶层，多片所述涂胶隔膜的涂胶层的软化温度不同，沿裸电芯外层到裸电芯内层的延伸方向设置所述涂胶隔膜的涂胶层的软化温度逐渐减低。

在本实用新型的一个实施例中，所述涂胶隔膜与所述正极片和所述负极片接触，所述涂胶层至少设置在所述基膜与所述正极片和所述负极片对应的两个侧面。

在本实用新型的一个实施例中，所述涂胶层的厚度为2～7um。

在本实用新型的一个实施例中，所述涂胶层喷涂或辊涂覆盖在所述基膜的表面。

在本实用新型的一个实施例中，所述涂胶层通过热压与所述正极片和所述负极片粘结。

在本实用新型的一个实施例中，所述涂胶层的软化温度为80～130℃。

在本实用新型的一个实施例中，设置所述涂胶层的软化温度比所述涂胶隔膜热压时实际温度高5～20℃。

在本实用新型的一个实施例中，所述基膜为PE或PP材料制备而成的单层膜。

在本实用新型的一个实施例中，所述基膜为PE和PP复合制成的多层膜。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种电池，包括所述裸电芯。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的裸电芯沿其厚度延伸方向，设置裸电芯中处于不同位置的涂胶隔膜中涂胶层的软化温度不同，设置涂胶隔膜中涂胶层的软化温度从裸电芯外层到裸电芯内层逐渐减低，使所有位置的涂胶隔膜在不同的温度条件下都能够达到良好的粘结效果，在热压成型时，裸电芯内层对应的涂胶隔膜的涂胶层软化温度较低，在较低的温度下也能具有良好的粘结效果；裸电芯外层对应的涂胶隔膜的涂胶层软化温度较高，可保证在较高温度下也不会过分的软化，因此，能保证良好的热压整型效果，改善裸电芯的平整度、极片界面及电性能。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的涂胶隔膜的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例1的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例2的结构示意图；

说明书附图标记说明：1、正极片；2、涂胶隔膜；21、基膜；22、涂胶层；3、负极片；

10、第一区域；20、第二区域；30、第三区域；40、第四区域；50、第五区域。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如前所述，现有技术的裸电芯结构包括多个正极片1、多个负极片3和多个隔膜，多个所述正极片1和多个所述负极片3依次交叠设置，相邻所述正极片1和负极片3之间通过所述隔膜隔开；在制备裸电芯时，通常采用热压的处理方式将正极片1、隔膜和负极片3热压定型，隔膜在隔开正负极、防止两者直接接触造成短路的同时为锂离子的自由传导提供通道，是裸电芯中的重要组成部分；但是在热压的过程中，隔膜与极片粘结性不好，裸电芯松软，影响裸电芯的平整度；为了解决这一问题，本实用新型公开了一种裸电芯，设置隔膜为涂胶隔膜2，参照图1所示，所述涂胶隔膜2包括基膜21和设置在所述基膜21外的涂胶层22，在热压整形的时候，所述涂胶层22受热软化，从而将基膜21与所述正极片1和所述负极片3粘结到一起，改善界面平整度，提高裸电芯的成型性能。

由于本实施例中的涂胶隔膜2是设置在正极片1和负极片3之间，基膜21的两面分别需要与正极片1和负极片3粘结，因此，所述涂胶层22至少设置在所述基膜21与所述正极片1和所述负极片3对应的两个侧面；

在其他实施例中，设置所述涂胶层22也可以全包覆在所述基膜21外侧。

具体地，所述涂胶层22的厚度为2～7um,如果所述涂胶层22的厚度太薄，涂覆一致性难以控制，且会影响涂胶层与极片粘结力；如果所述涂胶层22的厚度太厚，会影响隔膜基膜的孔隙与透气度。

具体地，所述涂胶层22喷涂或辊涂覆盖在所述基膜21的表面。

具体地，在本实施例中，所述基膜21可以为PE或PP材料制备而成的单层膜结构、也可以是PE和PP复合制成的多层膜结构。

在对裸电芯实际的热压过程中，传统电芯热压装置是通过对上下热压板进行加热加压，将裸电芯放置在下热压板，然后上热压板下移，对裸电芯进行加热加压，由于单体裸电芯卷绕或者叠片层数越来越多，采用这种热传递方式热压裸电芯时，裸电芯内层温度明显低于裸电芯外层温度，这样就存在了一个新的问题，如何设置涂胶层22的软化温度，如果设置所述涂胶层22的软化温度为裸电芯内层的实际温度，那么位于裸电芯外层涂胶隔膜2中的涂胶层22就会因为受热温度过高，涂胶层22过分软化，会堵塞基膜21孔隙，如果设置所述涂胶层22的软化温度为裸电芯外层的实际温度，那么位于裸电芯内层涂胶隔膜2中的涂胶层22就会因为受热温度过低，无法达到软化粘结的效果；

涂胶层软化温度太高，热压时需要较高的温度才能保证较好的粘结效果，但热压温度过高对隔膜基膜有损伤；常规电池使用或保存的温度上限一般为60℃，涂胶层软化温度不能低于此温度，否则影响电池的正常使用。

为了解决上述问题，配合热压装置温度传递的实际情况，本实用新型公开了一种裸电芯，沿裸电芯外层到裸电芯内层的延伸方向设置所述涂胶隔膜2的涂胶层22的软化温度逐渐减低，热压时，热压装置一般采用上下两个热压板与裸电芯接触，远离热压板的称为裸电芯内层，距离热压板较近的区域称为裸电芯外层，所述裸电芯内层的实际温度要低于所述裸电芯外层的实际温度，设置所述裸电芯中不同位置的多片所述涂胶隔膜2的涂胶层22的软化温度不同，使所有位置的涂胶隔膜2在不同的温度条件下都能够达到良好的粘结效果，在热压成型时，裸电芯内层对应的涂胶隔膜2的涂胶层22软化温度较低，在较低的温度下也能具有良好的粘结效果；裸电芯内层对应的涂胶隔膜2的涂胶层22软化温度较高，可保证在较高温度下也不会过分的软化，因此，能保证良好的热压整型效果，改善裸电芯的平整度、极片界面及电性能。

实施例1

参照图2所示，在本实施例中，根据裸电芯层数及热压时裸电芯与热压装置的距离将所述裸电芯等分为三个区域，其中第一区域10和第三区域30靠近所述热压装置为裸电芯外层，第二区域20相对远离所述热压装置为裸电芯内层，设置所述第一区域10和第三区域30中涂胶隔膜2的涂胶层22的软化温度为105℃，设置所述第二区域20中涂胶隔膜2的涂胶层22的软化温度为85℃。

实施例2

参照图3所示，在本实施例中，根据裸电芯层数及热压时裸电芯与热压装置的距离将所述裸电芯等分为五个区域，其中第一区域10和第五区域50靠近所述热压装置为外裸电芯外层，第三区域30相对远离所述热压装置为裸电芯内层，第二区域20设置在第一区域10和第三区域30之间、第四区域40设置在第五区域50和第三区域30之间，所述第二区域20和第四区域40为裸电芯中层，设置所述第一区域10和第五区域50中涂胶隔膜2的涂胶层22的软化温度为105℃，设置所述第二区域20和第四区域40中涂胶隔膜2的涂胶层22的软化温度为95℃，设置所述第三区域30中涂胶隔膜2的涂胶层22的软化温度为85℃。

在上述两个实施例中，根据热压装置提供的热压温度，设置所述涂胶层22的软化温度区间，所述涂胶层22的软化温度设置在85～105℃之间。

具体地，在热压整型时，在一定热压工艺条件下，先测出裸电芯内外层的实际温度，设置所述涂胶层22的软化温度比所述涂胶隔膜2所在位置实际的热压温度高5～20℃，粘结效果比较好，且涂胶层22中粘结剂不会堵塞隔膜孔隙。

在上述两个实施例中，所述涂胶层22采用粘结剂与溶剂混合制备而成，所述涂胶层22的软化温度通过采用不同软化温度的粘结剂来控制；

具体地，所述粘结剂可采用P(VDF-HFP)(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PAN(聚丙烯腈)、PAA(聚丙烯酸)、PVA(聚乙烯醇)、SBR(丁苯橡胶)中的一种或多种；优选P(VDF-HFP)，可通过调整HFP共聚比例调整粘结剂的软化温度。

为了进一步验证采用本实用新型的裸电芯结构相比于现有裸电芯结构的热压效果，还设置了对比实验，对比实验采用上述实施例1、实施例2和现有技术的两种裸电芯结构作为对比例，具体的实验方案如下：

实验对象：

对比例1

设置涂胶隔膜2的基膜21为PE膜，涂胶层22软化温度为105℃；

对比例2

设置涂胶隔膜2的基膜21为PE膜，涂胶层22软化温度为85℃；

对比例3

上述实施例1，在此不重复赘述；

对比例4

上述实施例2，在此不重复赘述。

实验方法：

电池制作：分别采用对比例1、对比例2与实施例1、实施例2的涂层隔膜与正、负极片3采用卷绕的方式制成裸电芯；其中，负极片3活性材料为人造石墨(石墨、导电剂、粘结剂的质量比为96:2:2)；正极片1活性物质为811体系的NCM三元材料(NCM、导电剂、粘结剂的质量比为97:2:1)；电解液为1mol/L的LiPF6与EC/DMC/EMC(V/V＝1:1:1)混合而成；裸电芯热压参数为压力4000kg，热压板温度90℃，热压时间70s；裸电芯入壳封装后制成设计容量75Ah的方形铝壳动力电池。

测试项目：

裸电芯状态：热压整型后观察裸电芯表面是否平整，软硬程度；

容量：电池注液后45℃静置12h，然后0.02C充电至3.40V，0.1C充电至3.75V，补液密封后0.5C恒流恒压充电至4.25V，0.05C截止，然后0.5C放电至2.8V，得到放电容量；

IMP：采用内阻仪测量电池交流内阻；

DCR：25℃，电池调节至50％SOC，2C放电30s，采用放电前开路电压与放电第30s的电压差比上放电电流，计算DCR值；

循环：25℃，1C恒流恒压充电至4.25V，0.05C截止，静置30min，1C放电至2.8V，静置30min，重复上述步骤。

测试结果：

表1

参照表1所示，对比例1涂胶层22软化温度较高，热压时裸电芯内层隔膜与极片粘结效果较差，裸电芯松软、不平整；对比例2涂胶层22软化温度较低，热压时虽然内层隔膜与极片粘结效果较好，裸电芯硬、平整，但由于裸电芯外层隔膜涂胶层22过度软化，堵塞隔膜孔隙，导致电芯内阻、DCR最大，容量最低，循环最差；实施例1与实施例2采用本实用新型的涂层隔膜，裸电芯整型效果较好，电芯性能均优于对比例。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种裸电芯，包括多个正极片、多个负极片和多个涂胶隔膜，多个所述正极片和多个所述负极片依次交叠设置，相邻所述正极片和负极片之间通过所述涂胶隔膜隔开，其特征在于，

所述涂胶隔膜包括基膜和设置在所述基膜外的涂胶层，沿裸电芯外层到裸电芯内层的延伸方向设置所述涂胶隔膜的涂胶层的软化温度逐渐减低。

2.根据权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：所述涂胶层至少设置在所述基膜与所述正极片和所述负极片对应的两个侧面。

3.根据权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：所述涂胶层的厚度为2～7um。

4.根据权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：所述涂胶层通过热压与所述正极片和所述负极片粘结。

5.根据权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：所述涂胶层的软化温度为80～130℃。

6.根据权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：设置所述涂胶层的软化温度比所述涂胶隔膜热压时实际温度高5～20℃。

7.根据权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：所述基膜为PE或PP材料制备而成的单层膜。

8.根据权利要求1所述的裸电芯，其特征在于：所述基膜为PE和PP复合制成的多层复合膜。

9.一种电池，其特征在于：包括权利要求1～8任意一项所述的裸电芯。

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