CN220526992U - 一种安全型钠离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种安全型钠离子电池，包括外壳和设置在外壳内部的电芯，电芯包括正极片、负极片和隔膜，正极片与负极片之间由隔膜进行隔离，正极片与隔膜之间、负极片与隔膜之间均设置有Z轴异方性导电胶层，Z轴异方性导电胶层实现正极片、负极片与隔膜在界面的紧密贴合。本实用新型的安全型钠离子电池具有结合能力强、电池内阻小、加工便捷和隔膜收缩率小的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及钠离子电池技术领域，具体是指一种安全型钠离子电池。
背景技术
钠离子电池相比锂离子电池而言，具有钠资源丰富、安全性能高、使用寿命长的特点，成为新能源行业发展的热点。
在工艺结构上，钠离子电池采用与锂离子电池一样的电池极片结构，电池内阻高、大倍率工作时发热严重；隔膜与正负极极片之间结合力较弱，容易在电池组装过程中发生错位，进而带来安全隐患；同时，在后期循环使用过程中，极片与隔膜容易发生变形，影响循环寿命。
针对于此，中国实用新型专利CN211017288U公开了一种钠离子电池电芯，该钠离子电芯通过正极极片与隔膜的界面以及负极极片与隔膜的界面之间具有的通过热压形成的界面粘连结构，能够显著提高极片与隔膜的结合强度，缩短了正负极极片之间的距离，进而降低电池内阻，减少大倍率时的发热量；通过该结构还可防止电池在组装过程中的错位，防止电池在循环过程中发生变形，从而显著提高电池的安全性能和循环寿命。
但是，必须看到，其界面粘连结构采用热压成型方式形式，过高的热压温度会造成隔膜的过分收缩使正极片与负极片之间存在导通的安全风险，过低的热压温度会造成正极片、负极片与隔膜的粘结性较差无法有效结合实现其提高安全性的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种安全型钠离子电池，具有结合能力强、电池内阻小、加工便捷和隔膜收缩率小的特点。
本实用新型可以通过以下技术方案来实现：
本实用新型公开了一种安全型钠离子电池，包括外壳和设置在外壳内部的电芯，电芯包括正极片、负极片和隔膜，正极片与负极片之间由隔膜进行隔离，正极片与隔膜之间、负极片与隔膜之间均设置有Z轴异方性导电胶层，Z轴异方性导电胶层实现正极片、负极片与隔膜在界面的紧密贴合。Z轴异方性导电胶具有在Z轴（垂直于平面）方向上具有异方性（即电导率与方向有关）的特性。这种胶材料通常由聚合物基质中嵌入了导电粒子或纤维构成。相对于传统的导电胶材料在各个方向上的电导率基本相同，而Z轴异方性导电胶通过在聚合物基质中引入导电材料的有序结构，使得其在Z轴方向上具有较高的电导率，而在平面方向上则具有较低的电导率。通过控制导电胶在Z轴方向上的电导率，可以实现电信号的垂直传输和水平隔离，从而提高电路的可靠性和性能。
进一步地，Z轴异方性导电胶层设置在正极片表面、负极片表面和/或隔膜表面。在实际加工过程中，具有较好的加工灵活性，只需要极片或隔膜任一结合面或二个结合面设置该Z轴异方性导电胶层即可满足粘结需求，该Z轴异方性导电胶层既可以为连接区域分布，也可以为非连续区域分布，甚至可以点状分布，以上这几种方式均可满足粘结需求，唯一差异就是内阻降低的程度略有不同。
进一步地，Z轴异方性导电胶采用辊涂、刮涂和/或喷涂方式设置正极片、负极片或隔膜表面，以上方式均为常规的涂层分布方式，具有较为便捷的加工可操作性，降低加工成本。
进一步地，Z轴异方性导电胶层的导电胶为钠离子型Z轴异方性导电胶。钠离子型Z轴异方性导电胶是具有特殊电导性质的胶体材料，其中钠离子（Na+）在材料中起到导电的作用，胶体材料在Z轴方向上表现出异方性导电特性，即在沿Z轴方向的导电性能明显高于在其他方向上的导电性能。钠离子型Z轴异方性导电胶是由具有钠离子导电通道的聚合物基质和填充了钠离子的导电性固体颗粒组成的。聚合物基质可以提供材料的弹性和机械支撑，而填充的导电性固体颗粒则充当导电通道，使得电荷能够沿着Z轴方向快速传输。
进一步地，正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体双面的正极活性材料层，正极活性材料层为普鲁士蓝/白材料层、层状氧化物材料层和/或聚阴离子材料层。在实际中，可以满足不同类型正极片的使用需求。
进一步地，负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体双面的负极活性材料层，负极活性材料层为硬碳材料层和/软碳材料层。在实际中，可以满足不同类型负极片的使用需求。
进一步地，隔膜为微孔聚烯烃膜、无纺布膜、纳米纤维膜或纤维素隔膜。渣实际中，不同类型的隔膜均可以满足使用需求，可以结合应用场景灵活选择。
进一步地，正极集流体和负极集流体均为铝箔或铝网，铝箔为单面毛铝箔、双面毛铝箔、微孔铝箔、泡沫铝箔或涂层铝箔。
进一步地，隔膜的尺寸大于负极片，负极片的尺寸大于正极片，有效保证隔膜隔离正负极片，避免钠枝晶，提升安全性。
进一步地，外壳为铝塑膜、铝壳或钢壳，满足不同封装使用需求。
进一步地，Z轴异方性导电胶层设置在正极活性材料层和/或负极活性材料层表面，然后通过卷绕或层叠形成电芯。
本实用新型一种安全型钠离子电池，具有如下的有益效果：
第一、结合能力强，Z轴异方性导电胶作为粘结性材料，其粘接基质可以实现其两侧的极片和隔膜界面的充分粘接结合，其粘结程度不像热压成型方式受到热压温度的限制，具有较强的界面结合牢固度。
第二、电池内阻低，Z轴异方性导电胶具有在垂直于其平面方向上优异的导电性能。其在Z轴方向上较高的电导率有效降低极片之间的接触内阻，进而降低电池内阻；而且，由于粘接结合相对于热压成型其一致性、可靠性、结合强度均具有明显优势，其内阻相对于热压成型方式更低。
第三、加工便捷，采用Z轴异方性导电胶粘合的方式，极片与隔膜直接接触轻压即可实现界面结合，不受热压温度影响，有效简化压合成型过程。
第四、隔膜收缩率小，Z轴异方性导电在平面方向上表现出较高的绝缘性能，价值具有较低的电池内阻，即使在高倍率放电的情况下，热量在XY二维方向的传输相对缓慢，有效降低隔膜在XY方向的收缩，避免隔膜收缩造成的安全隐患。
附图说明
附图1为本实用新型一种安全型钠离子电池中电芯的结构示意图；
附图中的标记包括：100、隔膜；200、Z轴异方性导电胶层； 301、正极集流体；302、正极活性材料层；401、负极集流体；402、负极活性材料层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型产品作进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型公开了一种安全型钠离子电池，包括外壳和设置在外壳内部的电芯，电芯包括正极片、负极片和隔膜100，正极片与负极片之间由隔膜100进行隔离，正极片与隔膜100之间、负极片与隔膜100之间均设置有Z轴异方性导电胶层200，Z轴异方性导电胶层200实现正极片、负极片与隔膜在界面的紧密贴合。
如图1所示，Z轴异方性导电胶层200设置在正极片表面、负极片表面和/或隔膜表面。具体地，Z轴异方性导电胶层200设置在极片和隔膜之间，既可以仅在其一表面设置Z轴异方性导电胶层进行粘合，也可以在二者之间均设置Z轴异方性导电胶层进行粘合。
在本实用新型中，Z轴异方性导电胶采用辊涂、刮涂和/或喷涂方式设置正极片、负极片或隔膜表面。具体地，Z轴异方性导电胶层的导电胶为钠离子型Z轴异方性导电胶。
如图1所示，正极片包括正极集流体301和涂覆在正极集流体301双面的正极活性材料层302，正极活性材料层302为普鲁士蓝/白材料层、层状氧化物材料层和/或聚阴离子材料层。
如图1所示，负极片包括负极集流体401和涂覆在负极集流体401双面的负极活性材料层402，负极活性材料层402为硬碳材料层和/软碳材料层。
在本实用新型中，为满足不同电池的使用需要，隔膜为微孔聚烯烃膜、无纺布膜、纳米纤维膜或纤维素隔膜。
在本实用新型中，为满足不同机械强度几篇的 需求，正极集流体和负极集流体均为铝箔或铝网，铝箔为单面毛铝箔、双面毛铝箔、微孔铝箔、泡沫铝箔或涂层铝箔。
在本实用新型中，为保证安全性能，隔膜的尺寸大于负极片，负极片的尺寸大于正极片。
在本实用新型中，为保证粘合的一致性和贴合的紧密程度，Z轴异方性导电胶层设置在正极活性材料层和/或负极活性材料层表面。
在本实用新型中，外壳为铝塑膜、铝壳或钢壳。
上述实施例仅为本实用新型的具体实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种安全型钠离子电池，包括外壳和设置在外壳内部的电芯，所述电芯包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片与所述负极片之间由隔膜进行隔离，其特征在于：所述正极片与隔膜之间、负极片与隔膜之间均设置有Z轴异方性导电胶层，所述Z轴异方性导电胶层实现正极片、负极片与隔膜在界面的紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述Z轴异方性导电胶层设置在正极片表面、负极片表面和/或隔膜表面。
3.根据权利要求2所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述Z轴异方性导电胶采用辊涂、刮涂和/或喷涂方式设置正极片、负极片或隔膜表面。
4.根据权利要求3所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述Z轴异方性导电胶层的导电胶为钠离子型Z轴异方性导电胶。
5.根据权利要求4所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体双面的正极活性材料层，所述正极活性材料层为普鲁士蓝/白材料层、层状氧化物材料层和/或聚阴离子材料层。
6.根据权利要求5所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体双面的负极活性材料层，所述负极活性材料层为硬碳材料层和/软碳材料层。
7.根据权利要求6所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述隔膜为微孔聚烯烃膜、无纺布膜、纳米纤维膜或纤维素隔膜。
8.根据权利要求7所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述正极集流体和负极集流体均为铝箔或铝网，所述铝箔为单面毛铝箔、双面毛铝箔、微孔铝箔、泡沫铝箔或涂层铝箔。
9.根据权利要求8所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述隔膜的尺寸大于所述负极片，所述负极片的尺寸大于所述正极片。
10.根据权利要求9所述的安全型钠离子电池，其特征在于：所述Z轴异方性导电胶层设置在正极活性材料层和/或负极活性材料层表面。
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