一种叠片式锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种叠片式锂离子电池，包括叠片式芯包、外壳和电解液。在负极片上位于涂敷与未涂敷活性物的边缘涂敷粘结剂涂层，在正极片上位于涂敷与未涂敷活性物的边缘涂敷粘结剂涂层，经过热压使负极片、隔膜和正极片粘成一体，防止叠片式芯包的负极极片、隔膜和正极片之间的错位，从而使锂离子电池安全、可靠性高、成本低、使用寿命长和功率高。
【专利说明】
一种叠片式锂离子电池
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种锂离子电池技术领域，具体涉及一种叠片式锂离子电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池应用于电动汽车等领域，需要具备高功率、安全、使用寿命长、成本低的特性。
[0003]锂离子电池依照芯包结构可分为叠片式和卷绕式芯包。相比卷绕式芯包，叠片式芯包具有结构简单，芯包制造工艺简单，成本低的优点，但由于正极片与隔膜、负极片与隔膜之间没有挤压力，在重力或振动作用下极片容易滑动，极片与隔膜产生错位，正极片与负极片错位，使负极片不能覆盖正极片，导致负极集流体未涂敷区表面产生锂枝晶，电池循环性降低，甚至短路，电池燃烧或爆炸;正极片与负极片错位严重时，正极与负极片直接短路，导致电池燃烧或爆炸。另外，锂离子电池在充、放电使用过程中，正、负极片的材料发生体积变化，正、负极片发生体积变化，使得极片和隔膜分离;隔膜的自然收缩，也存在负极片无法覆盖正极片，甚至与正极片直接短路的风险。为防止芯包中的极片和隔膜错位，试图在隔膜表面涂敷粘结剂，使极片和隔膜粘结一体，但隔膜表面的粘结剂涂层阻塞了隔膜的锂离子导通孔，使电池内阻增加，大电流放电能力下降，功率低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是:针对叠片式芯包的锂离子电池存在的问题，提供一种新的叠片式芯包结构，在正极片和负极片活性物涂层边缘涂敷粘结剂涂层，经热压使芯包中的极片与隔膜粘结一起，避免叠片式锂离子电池极片与隔膜错位，从而提高叠片式锂离子电池安全性、可靠性和使用寿命，功率高。
[0005]根据本实用新型技术的实施方案，包括叠片式芯包、外壳和电解液。所述的叠片式锂离子电池是由负极片、隔膜、正极片、隔膜交错叠层成叠片式芯包，热压，而后入外壳，封口，注电解液，活化而成，其特征在于:所述的负极片上位于涂敷与未涂敷活性物的边缘有粘结剂涂层;所述的正极片上位于涂敷与未涂敷活性物的边缘有粘结剂涂层;所述的叠片式芯包的负极片、隔膜和正极片粘结成一体。
[0006]进一步地，上述叠片式锂离子电池的外壳材质选自铝塑膜、不锈钢、铝、铝合金、镀镍钢。
[0007]进一步地，上述叠片式锂离子电池的负极片粘结剂涂层，呈带状，位于极片极耳一侧正、反面，或在极片极耳一侧和对侧的正、反两面。
[0008]进一步地，上述叠片式锂离子电池的负极片粘结剂涂层厚度大于负极活性物涂层厚度O?0.5mm，宽度为I?5mm。
[0009]进一步地，上述叠片式锂离子电池的正极片粘结剂涂层，呈带状，位于极片极耳一侧和对侧的正、反两面。
[0010]进一步地，上述叠片式锂离子电池的正极片粘结剂涂层厚度大于正极活性物涂层厚度O?0.5mm，宽度为I?5mm。
[0011]进一步地，上述叠片式锂离子电池的正极片和负极片粘结剂为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸、丁苯橡胶中的至少一种，所述的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的偏氟乙烯和六氟丙烯的质量比例为75?90:10?25。
[0012]本实用新型的特点是:负极片上位于涂敷与未涂敷活性物的边缘涂敷的粘结剂、正极片上位于涂敷与未涂敷活性物的边缘涂敷的粘结剂和隔膜粘成一体，防止叠片式芯包的正极片、负极极片和隔膜错位，从而使锂离子电池安全、可靠性高、成本低、使用寿命长和功率高。
[0013]本实用新型的其它特征和优点在下述描述中更为充分呈现。
【附图说明】
[0014]图1、图2分别是涂敷粘结剂涂层的正极片示意图和截面图。
[0015]图3、图4分别是在极耳一侧和对侧涂敷粘结剂涂层的负极片示意图和截面图。
[0016]图5是在极耳一侧涂敷粘结剂涂层的负极片截面图。
[0017]图6、图7分别是正、负极极耳在同侧的叠片式芯包示意图和截面图。
[0018]图8、图9分别是正、负极极耳在异侧的全极耳叠片式芯包示意图和截面图。
[0019]图10是叠片式锂离子电池示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面通过实例并结合附图对本实用新型进行详细说明，同时通过对比说明本实用新型的效果。下面的实施例只是符合本实用新型技术内容的实例，并不说明本实用新型仅限于下述实例所述的内容，依照该权利要求项制造的产品均属本【实用新型内容】。
[0021]图1和图2分别是涂敷粘结剂涂层的正极片示意图和截面图，正极片101是在铝箔102正、反两面涂敷正极活性物层104，并在极片极耳106侧和对侧、位于涂敷与未涂敷活性物的边缘的铝箔102正、反两面上分别涂敷粘结剂涂层103和105，涂层宽al，厚度都比正极活性物层104厚，超过正极活性物层厚度bl。图3和图4分别是在极耳一侧和对侧涂敷粘结剂涂层的负极片示意图和截面图，负极片201是在铜箔或铝箔202正、反两面涂敷负极活性物层204，并在极耳206侧和对侧、位于涂敷与未涂敷活性物的边缘的铜箔或铝箔202正、反两面上分别涂敷粘结剂涂层203和205，涂层宽a2，厚度比负极活性物层204厚，超过负极活性物层厚度b2。图5是在极耳一侧涂敷粘结剂涂层的负极片截面图，负极片201仅在靠近极耳206位于涂敷与未涂敷活性物的边缘的铜箔或铝箔202区域正、反两面涂敷粘结剂涂层203，涂层宽a2，厚度比负极活性物层204厚，超过负极活性物层厚度b2。图6和图7分别是正、负极极耳在同侧的叠片式芯包示意图和截面图，两极耳同侧的叠片式芯包601由隔膜602、负极片201、隔膜602、正极片101次序交错叠层，并经过热压而成；负极片201的粘结剂涂层203和205分别与隔膜602在Al、A2、A3和A4区域粘结一起，正极片101的粘结剂涂层103和105分别与隔膜602在B1、B2、B3和B4区域粘结一起，通过隔膜602使负极片201和正极片101粘结一起，使芯包成为一体，避免正极片、负极片和隔膜之间的错位。图8和图9分别是正、负极极耳在异侧的全极耳叠片式芯包示意图和截面图，正、负极耳在芯包801对侧，两极耳异侧的叠片式芯包801由隔膜602、负极片201、隔膜602、正极片101次序交错叠层，并经过热压而成，负极片201的粘结剂涂层203和205分别与隔膜602在Al、A2、A3和A4区域粘结一起，正极片101的粘结剂涂层103和105分别与隔膜602在B1、B2、B3和B4区域粘结一起，通过隔膜602使负极片201和正极片101粘结一起，使芯包成为一体，避免正极片、负极片和隔膜之间的错位。图10是叠片式锂离子电池示意图，叠片式锂离子电池1001可见正极耳或柱1002、负极耳或柱1003组成、叠片式芯包601和外壳1004组成。
[0022]实施例1
[0023]为了说明本实用新型，本实施例制作22Ah 1492220长方体锂离子电池，如图10所示。锂离子电池正极材料通常采用LiFeP04、LiNiCoMn02、LiNiCoA102、LiMn204、LiCo02、或其中两种混合物，负极材料采用C、Li4Ti5012、Si或其化合物、Sn或其化合物，电解液采用
1.2MLiPF6+EC+EMC，隔膜采用PE膜、PP膜和PP/PE膜。
[0024]用聚偏氟乙烯作粘结剂。预先把聚偏氟乙烯按照固含量10%溶于N-甲基吡咯烷酮，配制成聚偏氟乙烯溶液。
[0025]采用LiFePO4和石墨C为正、负极材料。分别把LiFePO4和石墨C按照一定的比例配料，匀浆，按照设计的涂敷宽度，涂敷在铝箔102和铜箔202上，正极活性物层104和负极活性物层204的涂敷宽分别为192mm和196mm，碾压，而后在正、负极极片活性物涂层的两侧边缘涂敷粘结剂涂层103、105、203和205，正极片粘结剂涂层103和105宽都为2mm，且比正极活性物层104厚0.1mm;负极片粘结剂涂层203和205宽都为2mm，且比负极活性物层204厚0.1mm，烘干，整卷的正、负极片分别模切成长度为88mm和90mm、正极极耳106为20 X 30mm、负极极耳206为20 X 30mm的片，制成正极片101和负极极片201JE隔膜经过电晕预处理，切成宽198mm的隔膜卷，用作隔膜602。按照次序，把负极片201、隔膜602、正极片101、隔膜602交错叠成厚度13mm的芯包，经过热压制成正极和负极极耳同侧的芯包601，如图6所示。
[0026]把正、负极极耳分别与带密封胶的铝极耳和镍极耳，采用超声焊接一起，放入铝塑膜外壳，热顶封，烘干，注入1.2MLiPF6+EC+EMC电解液，热侧封，化成，去气和二次热侧封。以IIA电流充电至3.65V、恒压至0.5A，IIA电流放电至2.5V的容量为电池额定容量；以22A电流充电至3.65V、恒压至0.5A，以100A大电流放电至2.5V测试条件来测量电池大电流放电能力。电池测试结果:额定容量是22Ah; 100A放电容量为21.5Ah，是额定容量97.7 %。拆开电池可见，芯包的41^2^3^4、81』2、83和84粘结区正、负极片分别与隔膜粘结，极片与隔膜无错位现象。
[0027]实施例2
[0028]制作芯包正、负极耳在异侧的、全极耳25Ah 2614891三元正极方形铝壳锂离子电池。正极采用LiNivsCcn/sMm/sO〗，负极材料与实施例1相同，粘结剂采用偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(偏氟乙烯和六氟丙烯的质量比例为85:15)，正极活性物层104和负极活性物层204的涂敷宽分别为83mm和85mm，碾压，而后在正、负极极片活性物涂层的两侧边缘涂敷粘结剂涂层103、105、203和205，正极片粘结剂涂层103和105宽都为2mm，且比正极活性物层104厚
0.2mm;负极片粘结剂涂层203和205宽都为2mm，且比负极活性物层204厚0.2mm，烘干，整卷的正、负极片分别模切成长度为137mm和139mm、正极全极耳106长20mm、负极全极耳206长20mm的片，制成正极片101和负极极片201JE隔膜经过电晕预处理，切成宽141mm的隔膜卷，用作隔膜602。按照次序，把负极片201、隔膜602、正极片101、隔膜602交错叠成厚度25.5mm的芯包，经过热压制成正极和负极极耳异侧的芯包801，如图8所示。芯包801芯包的极耳分别与盖板的正、负极极柱采用激光焊接连接，芯包入铝壳，焊接盖板封口，电芯烘干，注1.2MLiPF6+EC+EMC电解液，化成，封注液孔，完成电池制作。以12A电流充电至4.15V、恒压至
0.5A，12A电流放电至2.85V的容量为电池额定容量；以25A电流充电至4.15V、恒压至0.5A，100A大电流放电至2.85V测试条件来测量电池大电流放电能力。电池测试结果:额定容量是25Ah ； 100A放电容量为24.6Ah，是额定容量98.4%。拆开电池可见，芯包的Al、A2、A3、A4、B1、B2、B3和B4粘结区正、负极片分别与隔膜粘结，极片与隔膜无错位现象。
[0029]对比例I
[0030]正极片和负极片没有涂敷粘结剂涂层，而是采用表面涂敷0.002mm厚聚偏氟乙烯粘结剂涂层的PE隔膜，制作类似芯包601、内部没有A和B粘结区的22Ah 1492220磷酸铁锂电池。电池原材料、极片尺寸、制作方法、额定容量和大电流放电能力的测量方法与实施例1相同。电池测试结果:额定容量是22Ah; 100A放电容量为14Ah，是额定容量56%。拆开电池可见，芯包的正、负极极片整个活性物涂层分别与隔膜粘结;A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3和B4区域极片与隔膜不粘结，极片与隔膜无错位现象。
[0031]对比例2
[0032]正极片和负极片没有涂敷粘结剂涂层，制作类似芯包601的22Ah1492220磷酸铁锂电池。电池原材料、极片尺寸、制作方法、额定容量和大电流放电能力的测量方法与实施例I相同。电池测试结果:额定容量是22Ah; 100A放电容量为21.4Ah，是额定容量97.2%。拆开电池可见，芯包的正、负极极片与隔膜不粘结，极片与隔膜有错位迹象。
【主权项】
1.一种叠片式锂离子电池，包括叠片式芯包、外壳和电解液，所述的叠片式锂离子电池是由负极片、隔膜、正极片、隔膜交错叠层成叠片式芯包，热压，而后入外壳，封口，注电解液，活化而成，其特征在于:所述的负极片上位于涂敷与未涂敷活性物的边缘有粘结剂涂层;所述的正极片上位于涂敷与未涂敷活性物的边缘有粘结剂涂层;所述的叠片式芯包的负极片、隔膜和正极片粘结成一体;所述的外壳材质选自铝塑膜、不锈钢、铝、铝合金、镀镍钢中的一种。2.根据权利要求1所述的一种叠片式锂离子电池，其特征在于:所述的负极片粘结剂涂层，呈带状，位于极片极耳一侧正、反两面，或在极片极耳一侧和对侧的正、反两面。3.根据权利要求2所述的一种叠片式锂离子电池，其特征在于:所述的负极片粘结剂涂层厚度大于负极活性物涂层厚度O?0.5mm，宽度为I?5mm。4.根据权利要求1所述的一种叠片式锂离子电池，其特征在于:所述的正极片粘结剂涂层，呈带状，位于极片极耳一侧和对侧的正、反两面。5.根据权利要求4所述的一种叠片式锂离子电池，其特征在于:所述的正极片粘结剂涂层厚度大于正极活性物涂层厚度O?0.5mm，宽度为I?5mm。6.根据权利要求1所述的一种叠片式锂离子电池，其特征在于:所述的粘结剂为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸、丁苯橡胶中的至少一种。
【文档编号】H01M10/058GK205646017SQ201620283849
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】庄新国
【申请人】庄新国