复合箔材、电极片及锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种复合箔材、电极片及锂离子电池。所述复合箔材包括：第一箔材料，设置有间隔排列的凹部；以及第二箔材料，嵌入第一箔材料的凹部中。所述电极片包括：集流体；以及活性材料层，设置在集流体的至少一个表面上；其中，所述集流体采用所述复合箔材，当所述复合箔材受到机械外力破坏时，第一箔材料断裂产生整齐的断面，第二箔材料在断裂之前产生比第一箔材料大的延伸，从而集流体与活性材料层发生脱离。所述锂离子电池包括：正极电极片；负极电极片；以及隔离膜，位于正极电极片和负极电极片之间；其中，所述负极电极片采用所述电极片。
【专利说明】复合箔材、电极片及锂离子电池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及储能器件领域，尤其涉及一种复合箔材、电极片及锂离子电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池具有环境友好、能量密度高、循环寿命长、不存在记忆效应等优点，被广泛用于各类电子产品中。但是锂离子电池在意外情况下，主体在受到外力(如棒压、穿钉、挤压)破坏时存在漏液，内部短路，燃烧等风险。
[0003]锂离子电池在受到机械外力破坏时，电极片的集流体容易产生针状毛刺，针状毛刺的电阻较大，短路时容易出现电池局部过热导致电池热失控，引起电池燃烧。传统的锂离子电池为了解决机械破坏电池容易燃烧的问题，通常在锂离子电池裸电芯外部多绕一部分空负极集流体，隔离膜，正极集流体，称为马甲。根据电池大小，容量的不同，马甲通常是0.5圈、0.75圈、I圈、1.5圈等。马甲的引入虽然能够一定程度上解决电池在机械破坏时容易燃烧的问题，但是也占了电池的主体厚度，降低电池的能量密度、降低电池的生产优率、同时也增加电池的材料成本。而且，马甲对于一些外力破坏，如穿钉有恶化作用。
实用新型内容
[0004]鉴于【背景技术】中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种复合箔材、电极片及锂离子电池，其能提高锂离子电池的安全性，同时不损失锂离子电池的能量密度。
[0005]为了实现上述目的，在第一方面，本实用新型提供了一种复合箔材，其包括:第一箔材料，设置有间隔排列的凹部；以及第二箔材料，嵌入第一箔材料的凹部中。
[0006]为了实现上述目的，在第二方面，本实用新型提供了一种电极片，其包括:集流体；以及活性材料层，设置在集流体的至少一个表面上；其中，所述集流体采用根据本实用新型第一方面所述的复合箔材，当所述复合箔材受到机械外力破坏时，第一箔材料断裂产生整齐的断面，第二箔材料在断裂之前产生比第一箔材料I大的延伸，从而集流体与活性材料层发生脱离。
[0007]为了实现上述目的，在第三方面，本实用新型提供了一种锂离子电池，其包括:正极极片；负极电极片；以及隔离膜，位于正极电极片和负极电极片之间；其中，所述负极极片采用根据本实用新型第二方面所述的电极片。
[0008]本实用新型的有益效果如下:
[0009]当本实用新型的复合箔材用于后文所述的电极片及锂离子电池时，拉伸强度大、延伸率小的第一箔材料能够保证锂离子二次电池的易加工性，如涂布，冷压时不容易发生电极片的断裂等。在含有该复合箔材的锂离子电池受到机械外力破坏时，拉伸强度大、延伸率小的第一箔材料断裂，消耗一部分能量，产生整齐的断面，而拉伸强度小、延伸率大的第二箔材料能够在锂离子电池在受到机械外力破坏时产生较大的延伸，产生的针状毛刺较少，从而使得锂离子电池内部短路电流较小，防止锂离子电池因短路导致局部过热造成热失控，避免锂离子电池的燃烧，提高锂离子电池的安全性。同时采用该复合箔材的锂离子电池不损失能量密度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为根据本实用新型的复合箔材的第一箔材料的一实施例的立体图；
[0011]图2为采用图1的第一箔材料的复合箔材立体图；
[0012]图3为根据本实用新型的复合箔材的第一箔材料的一实施例的立体图；
[0013]图4为采用图3的第一箔材料的复合箔材立体图；
[0014]图5为图2的替代实施例的立体图，其中为了便于说明，以透视图方式示出嵌入第一箔材料的凹部中的第二箔材料且一个凹部未嵌入第二箔材料；
[0015]图6为图2的另一替代实施例的立体图，其中为了便于说明，以透视图方式示出嵌入第一箔材料的凹部中的第二箔材料且一个凹部未嵌入第二箔材料；
[0016]图7为图2的又一替代实施例的立体图，其中为了便于说明，以透视图方式示出嵌入第一箔材料的凹部中的第二箔材料且一个凹部未嵌入第二箔材料。
[0017]其中，附图标记说明如下:
[0018]I第一箔材料16左侧外表面
[0019]Dl宽度17右侧外表面
[0020]11凹部2第二箔材料
[0021]12上侧外表面L2长度
[0022]13下侧外表面D2宽度
[0023]14前侧外表面S间隔
[0024]15后侧外表面
【具体实施方式】
[0025]下面参照附图来详细说明根据本实用新型的复合箔材、电极片及锂离子电池。
[0026]首先说明根据本实用新型第一方面的复合箔材。
[0027]参照图1至图7，根据本实用新型第一方面的复合箔材包括:第一箔材料1，设置有间隔排列的凹部11 ;以及第二箔材料2，嵌入第一箔材料I的凹部11中。其中，当所述复合箔材受到机械外力破坏时，第二箔材料2产生比第一箔材料I大的延伸且第一箔材料I断裂产生整齐的断面。
[0028]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，第一箔材料I的拉伸强度大于第二箔材料2的拉伸强度，第一箔材料I的延伸率小于第二箔材料2的延伸率。
[0029]当本实用新型的复合箔材用于后文所述的电极片及锂离子电池时，拉伸强度大、延伸率小的第一箔材料I能够保证锂离子二次电池的易加工性，如涂布，冷压时不容易发生电极片的断裂等。在含有该复合箔材的锂离子电池受到机械外力破坏时，拉伸强度大、延伸率小的第一箔材料I断裂，消耗一部分能量，产生整齐的断面，而拉伸强度小、延伸率大的第二箔材料2能够在锂离子电池在受到机械外力破坏时第二箔材料2整体产生较大的延伸，产生的针状毛刺较少，从而使得锂离子电池内部短路电流较小，防止锂离子电池因短路导致局部过热造成热失控，避免锂离子电池的燃烧，提高锂离子电池的安全性。同时采用该复合箔材的锂离子电池不损失能量密度。
[0030]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，第一箔材料I的拉伸强度可为245MPa?700MPa，延伸率为O %?2 %;第二箔材料2的拉伸强度可为50MPa?200MPa，延伸率为7.5%~ 25%。
[0031]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，第二箔材料2露出或不露出第一箔材料I的外表面。例如，在图2和图4中，第二箔材料2露出于第一箔材料I的上侧外表面12。当然不限于此,第二箔材料2也可设置于并露出于第一箔材料I的下侧外表面13 (此时凹部11设置于第一箔材料I的下侧外表面11);或者由于在第一箔材料I的上侧外表面12和下侧外表面13均可设置凹部11,所以设置于第一箔材料I的上侧外表面12上的对应第二箔材料2露出于上侧外表面12而设置于第一箔材料I的下侧外表面13上的对应第二箔材料2露出于下侧外表面13。当然，至于在其他侧外表面是否露出，可以视具体情况而定；在图2，第二箔材料2在第一箔材料I的后侧外表面15也露出；在图4中，第二箔材料2在第一箔材料I的前侧外表面14和后侧外表面15均露出。在图5中，第二箔材料2不露出第一箔材料I的外表面，换句话说，完全包覆在第一箔材料I内。在图6中，第二箔材料2包覆在第一箔材料I内但在第一箔材料I的前侧外表面14露出；在图7中，第二箔材料2包覆在第一箔材料I内但在第一箔材料I的前侧外表面14和后侧外表面15均露出。对于在左侧外表面16和右侧外表面17是否露出的情况，因为涉及的是左右边缘部分，可以视具体情况确定。
[0032]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，第一箔材料I的厚度可为6 μ m-20 μ m ;第二箔材料2的厚度可为第一箔材料I的厚度的3/5?1/5。
[0033]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，参照图2和图4，第二箔材料2的宽度D2为第一箔材料I的宽度Dl的1/2?I。
[0034]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，参照图2和图4，相邻的两个第二箔材料2之间的间隔S为第二箔材料2的长度L2的1/2?3/4。
[0035]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，参照图1和图3，第一箔材料I上形成的间隔排列的凹部11可为等间隔排列的凹部11。
[0036]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，凹部11的深度为大于或等于第二箔材料2的厚度。
[0037]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，第二箔材料2的形状可为长条形、波浪形、锯齿形中的一种。当第二箔材料2的形状为波浪形或锯齿形时，可以增加第二箔材料2与第一箔材料I的结合强度。
[0038]在根据本实用新型第一方面的复合箔材的一实施例中，第一箔材料I和第二箔材料2可分别选自铜、铁、铝、镍、不锈钢、钢材料中的一种。
[0039]接下来说明根据本实用新型第二方面的电极片。
[0040]根据本实用新型第二方面的电极片包括:集流体；以及活性材料层，设置在集流体的至少一个表面上；其中，所述集流体采用根据本实用新型第一方面所述的复合箔材，当所述复合箔材受到机械外力破坏时，第一箔材料I断裂产生整齐的断面，第二箔材料2在断裂之前产生比第一箔材料I大的延伸，从而集流体与活性材料层发生脱离。集流体与活性材料层发生脱离起到如下作用:增加使用该电极片的锂离子电池的极化，增加电能转化为热能的阻力，降低局部过热导致热失控的风险。在此需要说明的是，对于在集流体上设置活性材料层可以依据实际情况来确定，例如，集流体(即复合箔材)可以仅在一个表面上全部设置活性材料层，如果复合箔材在这个表面上设置有相应的露出于上侧外表面12的第二箔材料2，即活性材料层同样覆盖第二箔材料2 ;或者例如，集流体(即复合箔材)可仅在两个表面上全部设置活性材料层，此时无论在那个表面设置露出于该表面的第二箔材料2，相应面上的活性材料层同样覆盖相应的第二箔材料2。当然，有时活性材料层也可不覆盖第二箔材料2，例如，上侧外表面12未设置活性材料层，而下侧外表面13设置有活性材料层。对于第二箔材料2不露出第一箔材料I的外表面的情况而言，在集流体上设置活性材料层可以同样依据实际情况来确定。
[0041]接下来说明根据本实用新型第三方面的锂离子电池。
[0042]根据本实用新型第三方面的锂离子电池包括:正极电极片；负极电极片；以及隔离膜，位于正极电极片和负极电极片之间；其中，所述负极电极片采用根据本实用新型第二方面所述的电极片。
[0043]当所述复合箔材受到机械外力破坏时，第一箔材料I断裂产生整齐的断面，第二箔材料2在断裂之前产生比第一箔材料I大的延伸，从而集流体与活性材料层发生脱离。集流体与活性材料层发生脱离起到除了起到前面所述的作用(增加使用该电极片的锂离子电池的极化，增加电能转化为热能的阻力，降低局部过热导致热失控的风险)之外还起到如下作用:负极电极片的集流体与活性材料层脱离使得负极电极片的集流体形成空箔材料部分(即集流体无活性材料层的部分)，空箔材料部分与与之极性相反的电极片(即正极电极片)的短路达到马甲短路的效果，使锂离子电池内部热量分布较为均匀，不会局部过热引起热失控，从而避免锂离子电池的燃烧。
[0044]在根据本实用新型第三方面的锂离子电池中，在一实施例中，所述正极电极片采用本实用新型第二方面的电极片。
【权利要求】
1.一种复合箔材，其特征在于，包括: 第一箔材料(I)，设置有间隔排列的凹部(11);以及 第二箔材料(2)，嵌入第一箔材料(I)的凹部(11)中。
2.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，第二箔材料(2)露出或不露出第一箔材料⑴的外表面。
3.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于， 第一箔材料⑴的厚度为6 μ m-20 μ m ； 第二箔材料(2)的厚度为第一箔材料(I)的厚度的3/5?1/5。
4.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，第二箔材料(2)的宽度(D2)为第一箔材料⑴的宽度(Dl)的1/2?I。
5.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于， 相邻的两个第二箔材料(2)之间的间隔(S)为第二箔材料(2)的长度(L2)的1/2?3/4。
6.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，凹部(11)的深度为大于或等于第二箔材料(2)的厚度。
7.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，第二箔材料(2)的形状为长条形、波浪形、锯齿形中的一种。
8.—种电极片,包括: 集流体；以及 活性材料层，设置在集流体的至少一个表面上； 其特征在于， 所述集流体采用根据权利要求1-7中任一项所述的复合箔材，当所述复合箔材受到机械外力破坏时，第一箔材料(I)断裂产生整齐的断面，第二箔材料(2)在断裂之前产生比第一箔材料(I)大的延伸，从而集流体与活性材料层发生脱离。
9.一种锂离子电池，包括: 正极电极片； 负极电极片；以及 隔离膜，位于正极电极片和负极电极片之间； 其特征在于，所述负极电极片采用根据权利要求8所述的电极片。
10.一种锂离子电池，包括: 正极电极片； 负极电极片；以及 隔离膜，位于正极电极片和负极电极片之间； 其特征在于，所述负极电极片和所述正极电极片采用根据权利要求8所述的电极片。
【文档编号】H01M10/0525GK204156014SQ201420536158
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】伍永彬, 张晓磊, 李明, 陈宏浩 申请人:东莞新能源科技有限公司, 宁德新能源科技有限公司