CN2760776Y - 锂离子二次电池 - Google Patents

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宋殿权
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Abstract

一种锂离子二次电池，包括正极、负极、电解液、隔膜和金属外壳。该电池由正极、负极和隔膜经卷绕或叠合制电极芯，然后装入金属外壳，正、负极分别以软性金属箔片做为电流集电极与电池正、负极相联，其特征在于集电极金属片从电极芯探出部分以含有粘结剂的绝缘膜进行粘贴保护，膜的高度以集电极金属片从电极芯探出部分高度减0.5－2.0mm为宜。

Description

锂离子二次电池
[技术领域]
本实用新型适用于锂离子二次电池，特别是方型和圆柱型金属壳电池。
[背景技术]
锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等特点，近年来备受青睐。随着移动电话、笔记本电脑、数码产品的快速发展，对锂离子电池的需求量日益增大。锂离子电池的结构为由正极、隔膜、负极卷绕为电极芯，装入金属壳中，然后封装、注液、化成、分容检测后成为产品。正、负极通过软性金属箔片做为传导电流的集电极与电池正、负极相联，由于软性金属箔片的柔性，使得正、负极的集电极在振动、冲击、跌落等剧烈动作下会使集电极碰到反向电极造成电池内短路，使电池报废或发生危险。本实用新型就是针对这种情况，在正、负极集电极探出电极芯部分附着含粘结剂的绝缘膜，这种膜耐有机溶剂、耐氧化、绝缘性好。高度以集电极从电极芯探出部分高度减0.5-2.0mm为宜，未粘贴部分用来与电池正、负极焊接。
[实用新型内容]
本实用新型的目的在于提供一种耐振动、耐冲击、耐跌落的锂离子二次电池，
本实用新型的目的是通过下列技术方案实现的。将锂离子电池正极片和负极片分别焊或铆上软性金属箔集电极，在焊或铆之前在软性金属箔集电极的预计探出电极芯部分粘贴上带粘结剂的绝缘膜，上部露出0.5-2.0mm的金属用于与电池正、负极焊接。然后将正极、隔膜、负极卷成电极芯，经入壳、封口、注液、化成、分容后成为锂离子电池产品。
本实用新型的优点为：软性金属箔以带粘结剂的绝缘膜进行粘贴保护后，降低振动、冲击、跌落、剧烈运动情况下的短路率，提高了电池安全性。在金属箔集电极与正、负极片焊或铆接之前进行对金属箔集电极进行绝缘保护，对正常生产工序没有影响，不影响产率。
[附图说明]
图1是软性金属箔集电极粘贴带粘结剂绝缘膜的平面图；
图2是正极片焊或铆接集电极后平面图；
图3是负极片焊或铆接集电极后平面图；
图4是带粘结剂绝缘膜保护的电极芯立体图。
[具体实施方式]
请参考图1，可以设计一种专门的机械，将带粘结剂的绝缘膜粘贴到软性金属箔集电极上。将粘贴有带粘结剂的绝缘膜的软性金属箔集电极焊或铆到正、负极上(参考图2、图3)，然后将带有集电极的负极、隔膜、正极卷绕成方型电极芯，装入金属壳，将集电极与电池金属壳的正、负极焊在一起，经封口、注液、化成、分容制成锂离子电池。
本实用新型中，带粘结剂的绝缘膜性能非常关键，需要耐有机溶剂，不能因电解液的存在而丧失粘接强度；耐氧化，耐高温，这些性能决定了其是否能在电池中使用。
本实用新型的正极活性物质为：含有一种锂与过渡金属的复合氧化物或混合物，如LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2、LiCoxNi1-xO2、LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2、LiMn2-xNixO4等。
本实用新型的负极活性物质为：含有一种能使锂离子反复嵌入和脱嵌的碳素材料，该碳素材料包括天然石墨、包覆修饰天然石墨、人造石墨、MCMB、MCF、VGCF等。
本实用新型的电解液为：电解液由有机溶剂和无机盐组成，有机溶剂包括链状酸酯(如DMC、DEC、EMC、MPC、DPC、MA、EA、PA、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类)和环状酸酯(如EC、PC、VC、CHB、γ-BL、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类)，可以使用其中之一或几种混合。无机盐包括：LiCLO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6，三氟甲基磺酸锂LiBOB等。
本实用新型的外壳为：电池壳材质为金属铝，不锈钢或不锈钢镀镍。电池壳形状可以是立方型或圆柱型。
正极片的制备过程：将一定量的PVDF以一定比例溶解于NMP中，将LiCoO2和乙炔黑加入该溶液中，充分搅拌混合制成浆料。其组成为LiCoO2∶乙炔黑∶PVDF＝93∶3.5∶3.5。将该浆料均匀地涂布在15-20μm的铝箔上，于120℃干燥。压延后得到厚度约为125μm的正极片，正、反面间歇涂布，留出一定间隔的未涂敷金属。
负极片的制备过程：将一定量的PVDF以一定比例溶解在NMP中，将MCMB加入该溶液中，充分混合制成浆料，其组成为MCMB∶乙炔黑∶PVDF＝92∶2∶6，再将该浆料均匀地涂布在15-20μm铜箔上，于120℃干燥。压延后得到厚度约为125μm的负极片，正、反面间歇涂布，留出一定间隔的未涂敷金属。
将带粘接剂的绝缘膜粘贴到软性金属箔集电极上，金属材质为镍和铝。
将贴有保护膜的集电极焊或铆在正、负极上，正极用铝片，负极用镍片。
将焊或铆完带保护膜集电极的正极、负极片与16μm厚的聚乙烯微孔性隔膜卷绕成一个锂离子二次电池的电极芯，装入电池壳，集电极与电池壳正、负极焊接后，经封口、注液、化成、分容制成锂离子二次电池。
[比较例]
使用实施例相同的制造锂离子电池的方法，就是软性金属箔集电极未粘贴带粘结剂的绝缘膜。
1、跌落实验：取软性金属箔集电极未粘贴带有粘结剂的绝缘膜和粘贴带有粘结剂的绝缘膜的锂离子电池各1000只，电池以1C电流恒流充电，充电终止电压为4.2V，然后4.2V恒压充电，终止电流20mA。之后测量每只电池的初始电压，1小时内开始自由跌落试验，电池从1.9m高处自由跌落至水泥地面，6个面各着地一次为一个跌落循环，跌落循环3次，跌落完成后，测量电池的最终电压。
实验标准：电池电压变化≤0.5％
                  表1电池跌落实验比较表
电池状态   电池实验只数   电压变化不合格只数   电压变化不合格比例
    比较例   1000   29   2.9％
    实施例   1000   2   0.2％
2、振动实验：取软性金属箔集电极未粘贴带有粘结剂的绝缘膜和粘贴带有粘结剂的绝缘膜的锂离子电池各1000只，电池以1C电流充电，充电终止电压为4.2V，然后4.2V恒压充电，终止电流20mA，之后测量每只电池的初始电压。1小时内将电池固定在振动台上，进行振动试验，电池经受频率为10～60Hz，振幅为1.6mm，扫频速率为1oct/min的扫频振动，在X、Y、Z三个方向上分别扫频30min；扫频结束后，测量电池的最终电压
实验标准：电池电压变化≤0.5％
                  表2电池振动实验比较表
电池状态   电池实验只数   电压变化不合格只数   电压变化不合格比例
    比较例   1000   33   3.3％
    实施例   1000   1   0.1％
从表1和表2的实验结果看，本实用新型效果明显。

Claims (7)

1.一种锂离子二次电池，由正极片、隔膜和负极片卷绕成电池芯并收纳于金属电池壳中，正、负极分别以软性金属箔片做为电流集电极与电池正、负极相联，其特征在于集电极金属片从电极探出的部分以含有粘结剂的绝缘膜进行粘贴保护。
2.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：集电极探出电芯部分金属片进行粘贴保护的含粘结剂的绝缘膜的高度以集电极金属片从电极芯探出部分高度减0.5-2.0mm为宜。
3.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：用作正、负极集电极的软性金属箔片可以是镍片、铝片、铜片、锌片、钢片、铁片中的一种。
4.根据权利要求1的锂离子电池，其特征在于：所述正极含有一种锂与过渡金属的复合氧化物或混合物，如LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2、LiCoxNi1-xO2、LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2、LiMn2-xNixO4等。
5.根据权利要求1的锂离子电池，其特征在于：所述负极含有一种能使锂离子反复嵌入和脱嵌的碳素材料，该碳素材料包括天然石墨、包覆修饰天然石墨、人造石墨、MCMB、MCF、VGCF等。
6.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：所述电解液由有机溶剂和无机盐组成，有机溶剂包括链状酸酯：如DMC、DEC、EMC、MPC、DPC、MA、EA、PA、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类和环状酸酯：如EC、PC、VC、CHB、γ-BL、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类，可以使用其中之一或几种混合，无机盐包括：LiCLO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6，三氟甲基磺酸锂LiBOB等。
7.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：电池壳为金属铝，不锈钢或不锈钢镀镍，电池壳形状可以是立方型或圆柱型。
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