極耳及其製造方法和包括該極耳的鋰離子電池的製作方法
2023-05-15 15:11:16
專利名稱：極耳及其製造方法和包括該極耳的鋰離子電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種極耳及其製造方法和包括該極耳的鋰離子電池。
背景技術：
目前用作鋰離子電池極耳的絕緣裝置主要是膠布。但是膠布本身存有兩點缺陷1、韌性不夠，極易被極耳邊緣的毛刺劃破，造成極耳和外殼接觸發生短路；2、電解液長期浸泡膠布，造成膠布從極耳上脫落，造成極耳和外殼接觸發生短路。由此引起電池出現發熱、發鼓，甚至爆炸等安全問題。
CN1540785A公開了一種軟包裝的鋰離子電池極耳的製作方法，在鋁塑複合膜熱封位置的金屬極片上用粘結劑貼一圈外帶熱熔膠膜的鋁箔，製造成外帶熱熔膠膜的極耳，由於極耳的外層為熱熔膠膜與鋁塑複合膜的熱熔膠膜緊緊的熱合在一起，而達到保證電池的密封而不發生電解液洩漏事故。CN1540785A的發明目的在於防止軟包裝的鋰離子電池在製造時由於正、負極金屬極耳與鋁塑複合膜熱合時粘結性不好的問題，而造成的電池電解液外漏，而並非把熱熔膠膜直接熱合在極耳上保護極耳絕緣，並且用粘結劑粘結也存在粘結度的問題。而對於鋰離子電池的極耳來說，存在的問題是極耳易於與外殼接觸而發生短路，存在安全隱患。
發明內容
本發明針對現有的鋰離子電池用膠布包裹極耳易造成短路的缺點，提供一種防止短路、安全性能好、絕緣性好的極耳及其製造方法和包括該極耳的鋰離子電池。
本發明提供了一種極耳，所述極耳包括極耳片，其中，該極耳還包括熱熔膠膜，熱熔膠膜直接熱壓在該極耳片的外表面。
本發明還提供了一種極耳的製造方法，其中，所述方法包括以下步驟根據極耳片的尺寸截取熱熔膠膜的尺寸；將兩片熱熔膠膜夾住極耳片；用加熱模塊對夾住極耳片的熱熔膠膜進行上下熱壓；冷卻熱壓後的極耳片。
本發明還提供了一種鋰離子電池，包括蓋帽組合件、正極、隔膜、負極、電池芯、有機電解液和電池殼；其中，所述的正極和負極通過極耳與電池端子連接，所述極耳為本發明提供的極耳。
本發明所採用的熱熔膠膜是一種在受熱熔融狀態下進行粘合的膠粘劑，其特點是不含溶劑，在室溫下呈固態，且沒有黏性；加熱到其熔點左右則呈液態，具有流動性，並顯出優異的粘接性能，能很快地與其他物體粘接在一起，待冷卻後即形成高強度的粘接，可以完全替代硬包裝鋰離子電池內部所有的膠布，起到絕緣、粘接的效果。採用本發明提供的電池極耳，由於熱熔膠膜受熱後呈液態，與極耳片接觸的部分冷卻後可以牢固地粘接在一起，相互接觸的兩層熱熔膠膜熱熔後融為一體，冷卻後形成一層密合的塑料片，此種粘接可以保證極耳受到良好的保護和絕緣，有效地避免了原先的膠布破損、脫落造成的短路，而引發電池出現的發熱、發鼓，甚至爆炸的問題，大大提高鋰離子電池的安全性能。
圖1為本發明所提供的電池的極耳示意圖；圖2是熱熔膠膜的熱壓示意圖；圖3是鋰離子電池內部結構剖面圖；圖4是熱熔膠膜與極耳片疊放位置示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖作進一步的說明。
如圖1所示，本發明提供了一種極耳，所述極耳包括極耳片2，其中，該極耳還包括熱熔膠膜1，熱熔膠膜1直接熱壓在該極耳片2的外表面。
其中，所述極耳片2為本領域技術人員所公知，本發明對其沒有特別的限制，其一般為金屬箔，如鋼、鋁、銅，優選為鎳，因為鎳可以降低電阻，具有很好的導電性。
所述熱溶膠膜1的材料為本領域技術人員所公知，本發明對其沒有特別的限制，其一般是以熱塑性樹脂為基料並含有少量改性劑(石蠟、松香)、增塑劑、填充劑、防老劑等加工而成。按其化學組成可分為以下幾類EVA類、聚酯類、聚氨酯類、SBS、SIS類，優選為聚醯胺類，因為聚醯胺類為高分子材料，黏附性好，能與極耳片2更好地結合，不易脫落，從而起到更好的保護效果。
其中在極耳片2上用於與電池端子的連接片7和電極片9固定連接的連接部分不具有所述熱熔膠膜1。
如圖2所示，本發明提供了一種極耳的製造方法，其中，所述方法包括以下步驟根據極耳片2的尺寸截取熱熔膠膜1的尺寸；將兩個熱熔膠膜1夾住極耳片2；用加熱模塊5對夾住極耳片2的熱熔膠膜1進行上下熱壓；冷卻熱壓後的極耳片2。
所述熱熔膠膜1的寬度優選為比極耳片2的寬度寬6-8毫米。
所述根據極耳片2的尺寸截取熱熔膠膜1的尺寸為根據極耳片2的長度截取熱熔膠膜1的長度。
所述熱熔膠膜1的長度L為極耳片2的長度H與極耳片2兩端用於固定連接的連接部的長度的差值。其中，如圖3和圖4所示，所述極耳片2的一端與電極片9固定連接時的連接部的長度為A，另一端與電池端子的連接片7固定連接時的連接部的長度為D，則截取熱熔膠膜1的長度尺寸為L＝H-A-D。如圖3中的3所示，熱熔膠膜1包住極耳片2的部分是易於與電池外殼接觸而發生短路部分，這樣更為安全。
所述D優選為1.8-2.5毫米，為本領域技術人員所共知。
所述用加熱模塊5對夾住極耳片2的熱熔膠膜1進行上下熱壓的步驟，如圖2中所示，所述加熱模塊5的熱壓的溫度為100攝氏度-150攝氏度，優選為140攝氏度-150攝氏度，熱壓的時間為10秒-20秒，優選為10秒-15秒，熱壓的壓力為0.01兆帕-0.12兆帕，優選為0.08兆帕-0.10兆帕。
所述加熱模塊5為本領域的技術人員所公知，如普通的電熱絲加熱模塊。
所述冷卻熱壓後的極耳2優選為暴露在空氣中，自然冷卻。
本發明提供的一種鋰離子電池，該電池包括包括蓋帽組合件、正極、隔膜、負極、電池芯、有機電解液和電池殼；其中，所述的正極和負極通過極耳與電池端子連接，所述極耳為本發明提供的極耳。
本發明所提供的鋰離子電池其改進在於極耳，所採用的其它材料和組裝過程為本領域的技術人員所公知，本發明對其沒有特別的限制，在此不作詳細說明。
下面通過具體實例來舉例說明。
對比例1本對比例1用於說明現有的鋰離子電池的極耳的製造方法。
採用比亞迪公司生產的型號為LP-043450A3的極片，在常溫下，用黃膠膠布將為鎳帶的極耳片除與電極片和電池端子的連接片固定連接時所需連接部分以外的極耳片包裹住。其中膠布為兩塊，分別位於極耳片的需保護部分的上下兩面，用貼膠布機的機械的擠壓力把黃膠膠布包裹在極耳片的保護部分上。其中，所述黃膠膠布為市面上常見的一般膠布，為本領域的技術人員所公知的。
對比例2本對比例2用於現有的鋰離子電池的極耳的製造方法。
按將對比例1中的方法把膠布包裹在極耳片的保護部分上，所不同的是在包裹的膠布上用毫米尺量出3毫米，用貼膠布機擠壓時，所述3毫米的膠布部分不被擠壓，露在包住膠布的極耳片保護部分的外面。為本領域的技術人員所公知的。
實例1本實例用於說明本發明所提供的鋰離子電池的極耳的製造方法。
採用對比例1中的極片，所不同的是按照本發明所提供的極耳製造方法，如圖2所示極耳片2的寬度為3毫米，長度H為24毫米，與電極片9連接的連接部的長度A為12毫米，與電池端子的連接片7連接的連接部的D為2.5毫米。熱熔膠膜1的寬度為9毫米，長度為9.5毫米。將兩個這樣的熱熔膠膜1放在極耳片2非連接部的部分的上下兩面，夾住極耳片2，然後用加壓模塊5在溫度為150攝氏度、壓力0.08兆帕的條件下對熱熔膠膜1上下熱壓10秒鐘，然後取出熱熔膠膜1包住的極耳片2，讓其暴露在空氣中自然冷卻。
實例2本實例用於說明本發明所提供鋰離子電池的極耳的製造方法。
按實例1中所述的方法將熱熔膠膜1包在極耳片2上，所不同的是在熱壓時，先把用毫米尺量好的兩側分別多出的寬度為3毫米的熱熔膠膜1放置於加熱模塊5的外面。所述多出的熱熔膠膜1的部分不被熱壓。
以下實例用於說明本發明所述熱熔膠膜的特點。
實例3將實例1和對比例1中分別製得的熱熔膠膜熱壓的極耳和膠布包住的極耳分別浸泡在相同的鋰離子電池電解液中。密封后分別置於常溫和50攝氏度溫度下，10個月後觀察其耐腐蝕和脫落情況，並比較它們之間的差別。其中，所述電解液為本領域常用的電解液，是電解質鋰鹽和非水溶劑的混合溶液。其中，電解質鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、六氟砷酸鋰、滷化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰；有機溶劑為鏈狀酸酯和環狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)，環狀酸酯為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、γ-丁內酯(γ-BL)、。所述電解液中，電解質鋰鹽的濃度一般為0.1-2摩爾/升，優選為0.8-1.2摩爾/升。具體對比如表1所示。
表1示出了膠布包住的極耳和熱熔膠膜熱壓的極耳，在相同的電解液和時間的條件下，在不同溫度下膠布和熱熔膠膜的變化。
表1
從表1中，可明顯看出熱熔膠膜具有更好得耐腐蝕性，不易變形，黏附力強且受環境影響小的特點。
實例4將實例2和對比例2中分別製得的熱熔膠膜熱壓的極耳和膠布包住的極耳，在未儲存、25攝氏度與實例3相同的電解液中儲存10個月和50攝氏度與實例3相同的電解液中儲存10個月三種不同的條件下，用相同的剝離速度為100毫米/分鐘、剝離角度為180度的剝離強度測試儀，對其分別進行剝離度測試，分別測出三種不同條件下的膠布和熱熔膠膜的黏附力大小，所測結果如表2所示。
表2示出了膠布包的極耳中的膠布和熱熔膠膜熱壓的極耳中的熱熔膠膜在不同條件下的黏附力的大小和變化。
表2
從表2可明顯看出熱熔膠膜的黏附力極強，而且受溫度和電解液的腐蝕影響較小。
實例5用千分尺分別測出實例1中熱壓後受保護極耳處厚度和對比例1中包有膠布的極耳處厚度。所測結果如表3所示。
表3示出了兩種保護方法下保護極耳處厚度的大小。
表3
從表3可明顯看出熱熔膠膜熱壓的極耳僅比貼膠布的極耳厚0.038毫米，但卻使極耳得到了很好的保護，提高了電池的安全性。
從表1、表2、表3可明顯看出與現有的膠布對比，熱熔膠膜對於極耳的保護具有黏附力強、耐溶劑腐蝕性、熱穩定性高、剝離強度大的特點，而且厚度很薄，不會對鋰離子電池的製造和形狀有所影響，卻能很好的提高鋰離子電池的安全性優點。
權利要求
1.一種極耳，所述極耳包括極耳片(2)，其中，該極耳還包括熱熔膠膜(1)，熱熔膠膜(1)直接熱壓在該極耳片(2)的外表面。
2.根據權利要求1所述的極耳，其中，所述極耳片(2)為鎳帶。
3.根據權利要求1所述的極耳，其中，所述熱熔膠膜(1)為聚醯胺類熱熔膠膜。
4.根據權利要求1所述的極耳，其中，在極耳片(2)上用於與電池端子的連接片(7)和電極片(9)固定連接的連接部分不具有所述熱熔膠膜(1)。
5.一種極耳的製造方法，其中，所述方法包括以下步驟根據極耳的極耳片(2)的尺寸截取熱熔膠膜(1)的尺寸；將兩片熱熔膠膜(1)夾住極耳片(2)；用加熱模塊(5)對夾住極耳片(2)的熱熔膠膜(1)進行上下熱壓；冷卻熱壓後的極耳片(2)。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述熱熔膠膜(1)的寬度為比極耳片(2)的寬度寬6-8毫米。
7.根據權利要求5所述的方法，其中，所述熱熔膠膜(1)的長度為極耳片(2)的長度和極耳片(2)兩端用於與電池端子的連接片(7)和電極片(9)固定連接時的連接部的長度之間的差值。
8.根據權利要求5所述的方法，其中，所述加熱模塊(5)的熱壓的溫度為140攝氏度-150攝氏度，熱壓時間為10秒-15秒，熱壓的壓力為0.08兆帕-0.10兆帕。
9.一種鋰離子電池，包括蓋帽組合件、正極、隔膜、負極、電池芯、有機電解液和電池殼；所述的正極和負極通過極耳與電池端子連接，其特徵在於，所述極耳為權利要求1-4所述的極耳。
全文摘要
一種極耳及其製造方法和包括該極耳的鋰離子電池。其中，所述極耳包括極耳片，其中，該極耳還包括熱熔膠膜，熱熔膠膜直接熱壓在該極耳片的外表面。其中，所述電池極耳的製造方法包括以下步驟根據極耳片的尺寸截取熱熔膠膜的尺寸；將兩片熱熔膠膜夾住極耳片；用加熱模塊對夾住極耳片的熱熔膠膜進行上下熱壓；冷卻熱壓後的極耳片。採用本發明提供的極耳，由於熱熔膠膜可以與極耳片牢固地粘接在一起，且兩片熱熔膠膜熱熔後融為一體，冷卻後形成一層密合的塑料片，保證了極耳片的絕緣，有效地避免了原先的膠布破損、脫落造成的短路，而引發電池出現的發熱、發鼓，甚至爆炸的問題，大大提高鋰離子電池的安全性能。
文檔編號H01M4/00GK1992391SQ20051013539
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者王建軍, 肖偉 申請人:比亞迪股份有限公司