一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池及其製備方法
2023-10-08 22:17:49 1
專利名稱：一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種方型鋰離子電池，尤其涉及一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池及其製備方法。
背景技術：
在鋰離子二次電池中，正極和負極由隔膜隔離，其作用是將兩者電子絕緣的同時，又起到保持電解液的作用。在鋰離子二次電池中，隔膜主要是使用聚乙烯和聚丙烯的聚烯烴樹脂構成。近年來隨著鋰離子二次電池的高容量化，隔膜傾向於薄型化。在極組的卷繞過程中，由於極片的切斷部位不可避免的要產生毛刺，而在電池循環過程中由於極片的不斷膨脹，毛刺部位對隔膜的擠壓很大可能會刺穿隔膜引起內短路。特別是，正、負極的集流體彼此之間，更進一步的講是在正極集流體和負極活性物質層間或負極集流體和正極活性物質層之間發生內部短路的話，短路部位的電阻小，因此，更多的短路電流流過，引起電池的溫度上升的可能性增高。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術中的不足，提供一種能夠增強極組卷繞時極片切斷部位的抗內短路能力，具有高絕緣性能的方型鋰離子電池及其製備方法。
本發明是通過下述技術方案予以實現的一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池，包括外殼和設置在外殼內的極組，所述極組由正極片、負極片和隔膜疊加卷繞而成，所述正、負極片由集流體和分別設置在集流體上下表面的正、負極活性物質層構成，所述在集流體與活性物質層交界處設置有絕緣膠帶。
所述正、負極片的兩側端均設置有無活性物質層的集流體露出部，所述正、負極片露出部其中一側端上下兩面為寬度不相等。
所述正極片所設置的絕緣膠帶與活性物質層重疊0.2-m2m。
所述負極片所設置的絕緣膠帶，距離活性物質層0-2mm。
所述絕緣膠帶的寬度為5-15mm，厚度為20-60u。
本發明一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池的製備方法的製備方法是
1)製備正、負極活性物質漿料；2)將正、負極活性物質漿料分別塗敷在集流體的上下表面，構成正、負極片；所述在正、負極片的兩側端分別預留出無活性物質層的集流體露出部；所述正、負極片露出部其中一側端上下兩面為寬度不相等。
3)將正、負極片進行碾壓；4)對正、負極片進行分切；5)將分切後的極片放入烘箱中，抽真空，去除極片中的水分。
6)取烘乾後的正極片，在正極片上表面和下表面集流體露出部與活性物質層的交界處粘貼膠帶；取烘乾後的負極片，在負極片上表面和下表面集流體露出部與活性物質層的交接處粘貼膠帶；7)將上述正、負極片與隔膜疊加卷繞成極組。
8)最後將極組入殼、封裝。
所述步驟6)中正極片粘貼的絕緣膠帶與活性物質層重疊0.2-2mm。
所述步驟6)中負極片粘貼的絕緣膠帶距離活性物質層0-2mm。
所述步驟6)中絕緣膠帶的寬度為5-15mm，厚度為20-60u。
本發明的有益效果是由於本技術方案採用在正、負極集流體的一側設置有無活性物質層的露出部，在露出部與活性物質層的交界處粘貼上絕緣膠帶，在正極片粘貼的絕緣膠帶又與活性物質層重疊0.2-2mm又由於負極片粘貼的絕緣膠帶為距離活性物質層為0-2mm。因此，在卷繞時可以使正極切斷部位正好位於負極絕緣膠帶之間，而負極的切斷位置正好位於正極的絕緣膠帶之間。這樣，就可以有效的防止在卷繞的初始和結尾端由於正極的插入和負極的收尾處切斷時所產生的毛刺刺穿隔膜，避免了電池內部的短路，從而使電池的安全性能極大的提高。
圖1為本發明製備方法流程圖；圖2為本發明正極片結構示意圖；圖3為圖2的截面示意圖；圖4為本發明負極片結構示意圖；圖5為圖4的截面示意圖；圖6為本發明正、負極片與隔膜卷繞結構示意圖。
其中1正極片 2集流體 3正極活性物質層 4負極片5負極活性物質層 6絕緣膠帶
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明作進一步的描述如圖所示，本發明一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池，包括外殼和設置在外殼內的極組，所述極組由正極片1、負極片2和隔膜疊加卷繞而成(如圖4所示)，所述正極片1是由集流體2和分別塗敷在集流體2上下表面的正極活性物質層3構成，所述在集流體2的兩側端，均留有一定寬度的露出部，所述正極片露出部其一側上、下寬度相等，另一側為上下寬度不相等，該露出部即無需塗敷活性物質層。所述上下表面寬度相等一側的露出部，一般是根據電池型號的不同而設置與之適合的上下相等的寬度，本實施例上下寬度均為6mm所述上下表面寬度不相等一側的露出部，一般也是根據電池型號的不同，而設置與之相適應的上下不等的寬度，本實施例為上表面寬105mm，下表面寬38mm，(如圖3所示)，所述在集流體2與正極活性物質層3交界處粘貼有絕緣膠帶6，所述絕緣膠帶6與活性物質層為重疊設置，一般為0.2-2mm，本實施例重疊尺寸為1mm；所述絕緣膠帶6的尺寸通常選擇寬度5-15mm，厚度為20-60u，本實施例的寬度為9mm，厚度為30um的絕緣膠帶(如圖2所示)。所述負極片4由集流體2和分別設置在集流體2上下表面的負極活性物質層5構成，所述在集流體2的兩側端，均留有一定寬度的露出部，所述負極片露出部其一側上、下寬度相等，另一側為上下寬度不相等，該露出部即無需塗敷活性物質層，所述上下表面寬度相等一側的露出部，一般是根據電池型號的不同而設置與之適合的上下相等的寬度，本實施例上下寬度均為1mm；所述上下表面寬度不相等一側的露出部，一般也是根據電池型號的不同，而設置與之相適應的上下不等的寬度，本實施例為上表面寬19mm，下表面寬75mm(如圖5所示)，所述在集流體2距離負極活性物質層0-2mm處粘貼有絕緣膠帶6，本實施例的距離為1mm；所述絕緣膠帶6可以選擇寬度5-15mm，厚度為20-60u，本實施例是寬度9mm，厚度30um的絕緣膠帶(如圖4所示)。
本發明具有高絕緣性能的方型鋰離子電池製備方法為(如圖1所示)首先製備正、負極活性物質漿料；即將正極粉、負極粉、導電劑、黏結劑及溶劑按一定比例混合，勻製成一定黏度的漿料，黏度範圍根據塗敷設備塗敷能力確定；然後將正、負極活性物質漿料分別塗敷在集流體的上下表面，構成正、負極片；所述在正、負極片的上下表面的一側，分別預留出無活性物質層的集流體露出部；將正、負極片根據工藝要求進行碾壓到指定的厚度；對正、負極片進行分切。即根據具體型號的電池對極片寬度的要求，將極片分切成一定寬度的極片；將分切後的極片放入烘箱中，抽真空，去除極片中的水分，所述真空度約-0.1MPa下，選取80-140℃之間溫度範圍烘極片除去極片中的水分；取烘乾後的正極片，在正極片上表面和下表面集流體露出部與活性物質層的交界處粘貼膠帶，所述正極片上粘貼的膠帶要與活性物質重疊，重疊尺寸為1mm；再取烘乾後的負極片，在負極片上表面和下表面集流體露出部與活性物質層的交接處粘貼膠帶；所述負極片上粘貼的膠帶可根據各型號及極片尺寸的設計選擇寬度5-15mm，厚度為20-60u負極片上膠帶不與活性物質重疊，距離活性物質尺寸為1mm；將上述粘貼有絕緣膠帶的正、負極片與隔膜疊加卷繞成極組(如圖6)；最後將極組裝入外殼，將極組的正負極耳與電池的蓋體焊接，並將電池蓋扣在殼體上採用雷射焊接使殼體口部密封。從蓋體予留的注液孔處進行注液(注電解液成分和注液量根據各電池性能要求而定)。注液完畢後，採用焊接工藝或封球工藝將電池密封，即完成本發明電池的製備。
權利要求
1.一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池，包括外殼和設置在外殼內的極組，所述極組由正極片、負極片和隔膜疊加卷繞而成，其特徵是，所述正、負極片由集流體和分別設置在集流體上下表面的正、負極活性物質層構成，所述在集流體與活性物質層交界處設置有絕緣膠帶。
2.根據權利要求1所述的一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池，其特徵是，所述正、負極片的兩側端均設置有無活性物質層的集流體露出部，所述正、負極片露出部其中一側端上下兩面為寬度不相等。
3.根據權利要求1或2所述的一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池，其特徵是，所述正極片所設置的絕緣膠帶與活性物質層重疊0.2-2mm。
4.根據權利要求1所述的一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池，其特徵是，所述負極片所設置的絕緣膠帶，距離活性物質層0-2mm。
5.根據權利要求1所述的一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池，其特徵是，所述絕緣膠帶的寬度為5-15mm，厚度為20-60u。
6.一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池的製備方法，由下述步驟構成1)製備正、負極活性物質漿料；2)將正、負極活性物質漿料分別塗敷在集流體的上下表面，構成正、負極片；所述在正、負極片的兩側端分別預留出無活性物質層的集流體露出部；所述正、負極片露出部其中一側端上下兩面為寬度不相等。3)將正、負極片進行碾壓；4)對正、負極片進行分切；5)將分切後的極片放入烘箱中，抽真空，去除極片中的水分。在真空度約-0.1MPa下選取80-140℃之間溫度範圍烘極片除去極片中的水分。6)取烘乾後的正極片，在正極片上表面和下表面集流體露出部與活性物質層的交界處粘貼膠帶；取烘乾後的負極片，在負極片上表面和下表面集流體露出部與活性物質層的交接處粘貼膠帶；根據各型號及極片尺寸的設計選擇寬度5-15mm，厚度為20-60u的絕緣膠帶分別貼在極片活性物質和露出的集流體交界位置處。(注專利中具體實施舉例中使用的是寬度9mm，厚度30um的絕緣膠帶。負極片上膠帶不與活性物質重疊，距離活性物質尺寸為1mm。正極片上膠帶與活性物質重疊，重疊尺寸為1mm。)7)將上述正、負極片與隔膜疊加卷繞成極組。8)最後將極組入殼、封裝。
7.根據權利要求6所述的一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池的製備方法，其特徵是，所述步驟6)中正極片粘貼的絕緣膠帶與活性物質層重疊0.2-2mm。
8.根據權利要求6所述的一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池的製備方法，其特徵是，所述步驟6)中負極片粘貼的絕緣膠帶距離活性物質層0-2mm。
9.根據權利要求6所述的一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池的製備方法，其特徵是，所述絕緣膠帶的寬度為5-15mm，厚度為20-60u。
全文摘要
本發明公開了一種具有高絕緣性能的方型鋰離子電池及其製備方法，包括外殼和設置在外殼內的極組，所述極組由正極片、負極片和隔膜疊加卷繞而成，所述正、負極片由集流體和分別設置在集流體上下表面的正、負極活性物質層構成，在正、負極片上表面和下表面集流體露出部與活性物質層的交接處粘貼有用於絕緣的膠帶。本發明避免了電池內部的短路，從而使電池的安全性能極大的提高。
文檔編號H01M10/40GK1996643SQ200610130588
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月26日 優先權日2006年12月26日
發明者王榮, 高俊奎, 孫杰, 史亞鵬 申請人:天津力神電池股份有限公司