一种电芯负极陶瓷锁边胶、制备方法及叠片电池与流程

本公开涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种电芯负极陶瓷锁边胶、制备方法及叠片电池。

背景技术：

1、锂离子叠片电池是基于高速叠片工艺制作而成的方形硬壳电池，这种新型的叠片工艺应用于方形动力锂电之上，不仅可以提供电动汽车长效、高续航里程、高瞬间输出的稳定动力来源，并能有效提高车用动力电池的安全性。在锂离子叠片电池的制作过程中，电芯锁边技术是关键而又重要的一个环节，可以影响成品锂离子电池的安全性能和电化学性能。

2、本公开主要解决叠片电池加工过程中，叠片完成后，转移套壳造成极片错位、隔膜打皱等加工问题，规避电池在使用过程中振动所带来的极芯在电池内部松动、错位造成的短路风险。

3、传统锂离子叠片电池，存在着极芯松动、错位短路等相关的制造及使用问题，因此，本领域亟需一种具有热压粘结功能的电芯陶瓷锁边胶，以解决锂离子叠片电池的加工稳定性、使用抗振性的问题，特别是类似刀片这种长叠片电池结构。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种解决叠片电池加工制造转移错位的解决方案的陶瓷浆料。

2、为了实现上述目的，本公开的第一方面提供了一种电芯负极陶瓷锁边胶，所述电芯负极陶瓷锁边胶含有热熔性高分子聚合物和陶瓷填料；

3、所述热熔性高分子聚合物选自聚偏氟乙烯、聚醋酸乙烯、乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯酸乙烯共聚树脂、乙烯-甲基丙烯酸的共聚物、聚乙烯马来酸共聚树脂、聚丙烯马来酸共聚物、聚丙烯丙烯酸共聚物、丙烯酸或马来酸改性的高密度聚乙烯、有机硅改性的高密度聚乙烯和有机硅改性的高密度聚丙烯中的至少一种；

4、以所述电芯负极陶瓷锁边胶的总重量计，所述热熔性高分子聚合物的质量分数为20-60wt％，所述陶瓷填料的质量分数为20-70wt％。

5、可选地，以所述电芯负极陶瓷锁边胶的总重量计，所述热熔性高分子聚合物的质量分数为30-50wt％，所述陶瓷填料的质量分数为30-60wt％。

6、可选地，所述陶瓷填料的粒径为0.5-10μm；所述陶瓷填料选自勃姆石、 al2o3中的至少一种或两种混合物，优选为勃姆石。

7、可选地，所述电芯负极锁边胶中含有的热熔性高分子聚合物含有聚乙烯马来酸共聚树脂、有机硅改性的高密度聚乙烯和有机硅改性的高密度聚丙烯；优选地，以所述热熔性高分子聚合物的总重量为基准，所述热熔性高分子聚合物含有50-99wt％的聚乙烯马来酸共聚树脂、0.01-5wt％的有机硅改性的高密度聚乙烯和0.01-5wt％的有机硅改性的高密度聚丙烯。

8、可选地，所述电芯负极锁边胶还含有分散剂、增稠剂和负极溶剂；其中，以所述电芯负极陶瓷锁边胶的总重量计，所述分散剂的质量分数为0.1-5wt％，所述增稠剂的质量分数为0.1-10wt％，所述负极溶剂的质量分数为20-90wt％；优选地，以所述电芯负极陶瓷锁边胶的总重量计，所述分散剂的质量分数为 0.1-2wt％，所述增稠剂的质量分数为0.1-2wt％，所述负极溶剂的质量分数为 40-70wt％。

9、可选地，所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺和甲基戊醇中的至少一种，优选为聚乙烯吡咯烷酮；所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚阴离子纤维素和聚丙烯酸钠中的至少一种，优选为羧甲基纤维素钠；所述负极溶剂选自水、甲醇和乙醇中的至少一种，优选为水。

10、本公开的第二方面提供了一种电芯负极陶瓷锁边胶的制备方法，所述方法包括：

11、将热熔性高分子聚合物与氨水和碱性物质混合溶解后得到第一物料，在所述第一物料中加入负极溶剂进行胶化和乳化，得到热熔性高分子聚合物的纳米胶液；在所述热熔性高分子聚合物的纳米胶液中加入分散剂和增稠剂并进行混合处理，得到第二物料；在所述第二物料中加入陶瓷填料并进行高速分散，得到均匀的分散液。

12、可选地，以所述热熔性高分子聚合物的纳米胶液的重质量为基准，所述热熔性高分子聚合物的质量分数为10-30wt％，氨水的质量分数为0.01-5wt％，所述碱性物质的质量分数为0.003-20wt％，所述负极溶剂的质量分数为40- 80wt％。

13、可选地，所述碱性物质选自naoh粉末、lioh粉末和koh粉末中的至少一种；优选地，所述碱性物质为naoh粉末、lioh粉末和koh粉末的混合物；进一步优选地，以所述热熔性高分子聚合物的纳米胶液的重质量为基准，所述naoh粉末的质量分数为0.001-10wt％，所述lioh粉末的质量分数为0.001-5wt％，所述koh粉末的质量分数为0.001-5wt％。

14、可选地，所述胶化包括将所述第一物料和所述负极溶剂的混合物升温后搅拌溶解并控温，得到热熔性高分子聚合物的胶液；所述胶化的条件包括：温度为120-160℃，时间为300-480min，搅拌速度为0.6-3m/s；所述乳化包括将所述热熔性高分子聚合物的胶液搅拌并降温，得到热熔性高分子聚合物的纳米胶液；所述乳化的条件包括：温度为60-90℃，时间为180-240min，搅拌速度为0.6-3m/s；所述混合处理的条件包括：搅拌的线速度为2-24m/s，优选为3.14-10m/s；搅拌时间为120-360min，优选为240-300min；所述高速分散的条件包括：分散搅拌的线速度为1-24m/s。

15、本公开的第三方面提供了一种叠片电池，所述叠片电池包括正极、负极、隔膜、正极锁边胶和负极锁边胶；所述正极包括正极集流体，所述正极集流体包括涂覆正极活性材料的区域和未涂覆正极活性材料的留箔处，所述正极锁边胶涂覆于所述未涂覆正极活性材料的留箔处表面；所述负极包括负极集流体，所述负极集流体包括涂覆负极活性材料的区域和未涂覆负极活性材料的留箔处，所述负极锁边胶涂覆于所述未涂覆负极活性材料的留箔处表面；其中，所述负极锁边胶为电芯负极陶瓷锁边胶。

16、通过上述技术方案，本公开锁边胶通过负极锁边胶的热熔粘结的特性，对叠片电池电芯负极进行热压粘结定型，使叠片电池实现电芯负极的锁边，可以解决叠片电池加工过程中，叠片完成后，转移套壳造成极片错位、隔膜打皱等加工问题，并且能够有效规避电池在使用过程中振动所带来的极芯在电池内部松动、错位造成的短路风险。

17、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种电芯负极陶瓷锁边胶，其特征在于，所述电芯负极陶瓷锁边胶含有热熔性高分子聚合物和陶瓷填料；

2.根据权利要求1所述的电芯负极陶瓷锁边胶，其中，以所述电芯负极陶瓷锁边胶的总重量计，所述热熔性高分子聚合物的质量分数为30-50wt％，所述陶瓷填料的质量分数为30-60wt％。

3.根据权利要求1所述的电芯负极陶瓷锁边胶，其中，所述陶瓷填料的粒径为0.5-10μm；所述陶瓷填料选自勃姆石、al2o3中的至少一种或两种混合物，优选为勃姆石。

4.根据权利要求1所述的电芯负极陶瓷锁边胶，其中，所述热熔性高分子聚合物含有聚乙烯马来酸共聚树脂、有机硅改性的高密度聚乙烯和有机硅改性的高密度聚丙烯；

5.根据权利要求1所述的电芯负极陶瓷锁边胶，其中，所述电芯负极锁边胶还含有分散剂、增稠剂和负极溶剂；

6.根据权利要求5所述的电芯负极陶瓷锁边胶，其中，

7.一种电芯负极陶瓷锁边胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，以所述热熔性高分子聚合物的纳米胶液的重质量为基准，所述热熔性高分子聚合物的质量分数为10-30wt％，氨水的质量分数为0.01-5wt％，所述碱性物质的质量分数为0.003-20wt％，所述负极溶剂的质量分数为40-80wt％。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述碱性物质选自naoh粉末、lioh粉末和koh粉末中的至少一种；

10.根据权利要求7所述的制备方法，其中，

11.一种叠片电池，其特征在于，所述叠片电池包括正极、负极、隔膜、正极锁边胶和负极锁边胶；所述正极包括正极集流体，所述正极集流体包括涂覆正极活性材料的区域和未涂覆正极活性材料的留箔处，所述正极锁边胶涂覆于所述未涂覆正极活性材料的留箔处表面；所述负极包括负极集流体，所述负极集流体包括涂覆负极活性材料的区域和未涂覆负极活性材料的留箔处，所述负极锁边胶涂覆于所述未涂覆负极活性材料的留箔处表面；

技术总结
本公开涉及一种电芯负极陶瓷锁边胶，该锁边胶含有热熔性高分子聚合物和陶瓷填料；热熔性高分子聚合物选自聚偏氟乙烯、聚醋酸乙烯、乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯酸乙烯共聚树脂、乙烯‑甲基丙烯酸的共聚物、聚乙烯马来酸共聚树脂、聚丙烯马来酸共聚物、聚丙烯丙烯酸共聚物、丙烯酸或马来酸改性的高密度聚乙烯、有机硅改性的高密度聚乙烯和有机硅改性的高密度聚丙烯中的至少一种；以电芯负极陶瓷锁边胶的总重量计，热熔性高分子聚合物的质量分数为20‑60wt％，陶瓷填料的质量分数为20‑70wt％。本公开的电芯负极陶瓷锁边胶既解决了电池负极极耳短路引起的安全风险，又解决了电池在实际使用中振动所带来的松动、错位而引起的电池故障，甚至短路等电池安全风险。

技术研发人员：张晓辉
受保护的技术使用者：上海道赢实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12