一种锂离子电池的制作方法

1.本发明涉及锂电池行业技术，尤其涉及一种锂离子电池。


背景技术：

2.随着锂电池技术的不断发展，人们对锂离子电池能量密度、快速充电能力以及充放电倍率提出了更高的要求。同时随着人们对电池能量密度和快充技术要求常规in-in卷绕式锂离子电池结构已经无法满足快速充电的需要，因此研发者开始将极耳移动到正负极片的3/4，1/3、1/2等处的位置，以此来降低电芯内阻，降低极化，优化充放电过程中极片上电流密度的分布，提高电池的快充能力。在锂电池的电池结构中，因极耳中置结构需要要满足负极片覆盖正极片，防止边缘析锂，需要裁切正极片满足负极片盖过正极片3～5mm,这导致卷芯在该位置留有缝隙，电芯内圈不平容易导致变形，使得极片受力不均匀，电芯容易导致变形，从而导致出现电芯表面平整度差的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供的一种锂离子电池，解决了现有技术中电芯表面平整度差的问题。
4.本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括负极片、正极片和柔性层，所述负极片和所述正极片依次层叠后卷绕形成卷绕结构；
5.在所述卷绕结构的最内圈，所述负极片的一侧上设置有单面涂膏段，所述负极片的另一侧上设置有所述柔性层，所述柔性层与所述单面涂膏段相对设置。
6.可选的，所述负极片包括双面涂膏段，所述双面涂膏段与所述单面涂膏段相邻设置，所述柔性层设置在所述负极片的头部延伸至与所述双面涂膏段接触。
7.可选的，在所述锂离子电池形成所述卷绕结构前，所述负极片上设置有双面涂膏段，所述双面涂膏段与所述单面涂膏段相邻设置，所述柔性层的一端设置于所述负极片的头部并向所述双面涂膏段延伸，且所述柔性层与所述双面涂膏段间隔设置。
8.可选的，所述柔性层包括金属锂颗粒和/或补锂剂。
9.可选的，在所述锂离子电池完成首次充放电的情况下，所述柔性层包括lixsi、sio、coo、co2o3、feo、fe2o3中的一种或者多种。
10.可选的，在所述锂离子电池未完成首次充放电的情况下，所述柔性层包括li2o2、和li3on、lixsi、li2o、co2o、li2o、fe2o、mn2o中的一种或者多种。
11.可选的，所述金属锂颗粒的尺寸位于预设范围内，所预设范围包括第一范围和第二范围，所述第一范围为10nm～100nm，所述第二范围为1μm～8μm；
12.所述补锂剂的尺寸位于所述预设范围内。
13.可选的，在所述锂离子电池形成所述卷绕结构后，所述柔性层的一端设置于所述负极片的头部并向所述双面涂膏段延伸，且所述柔性层的另一端与所述单面涂膏段相邻。
14.可选的，所述柔性层包括苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体和聚酰胺类热塑性弹性体中的至少一种。
15.可选的，所述柔性层为采用多孔弹性材料形成的柔性层，所述多孔弹性材料的孔隙率在30％～95％的范围内，所述多孔弹性材料的孔尺寸在5μm～60μ的范围内。
16.本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括负极片、正极片和柔性层，所述负极片和所述正极片依次层叠后卷绕形成卷绕结构；在所述卷绕结构的最内圈，所述负极片的一侧上设置有单面涂膏段，所述负极片的另一侧上设置有所述柔性层，所述柔性层与所述单面涂膏段相对设置。本发明提供的一种锂离子电池，通过在单面涂覆的负极片上设置柔性层，填充电芯最内圈不平整的部位，弥补正极涂膏带来的厚度差，解决了电芯表面平整度差的问题。
附图说明
17.图1为本发明提供的一种锂离子电池的结构示意图；
18.图2为本实施例中的锂离子电池的局部结构示意图之一；
19.图3为本实施例中的锂离子电池的局部结构示意图之二；
20.图4为本实施例中的锂离子电池的局部结构示意图之三；
21.图5为本实施例中的锂离子电池的循环示意图之一；
22.图6为本实施例中的锂离子电池的循环示意图之一。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
25.此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一速度差值为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
26.图1为本发明提供的一种锂离子电池的结构示意图，如图1所示，所述锂离子电池包括负极片100、正极片200和柔性层300，所述负极片100和所述正极片200依次层叠后卷绕形成卷绕结构；
27.在所述卷绕结构的最内圈，所述负极片100的一侧上设置有单面涂膏段，所述负极片100的另一侧上设置有所述柔性层300，所述柔性层300与所述单面涂膏段相对设置。所述柔性层包括金属锂颗粒和/或补锂剂。
28.在本实施例中，正极片200和负极片100依次层叠设置后进行卷绕形成如图1所示的卷绕结构，其中在卷绕结构的最内圈，由于负极片100会比正极片200较长，因此负极片100中较长的部分只覆盖有单面涂膏，即单面涂膏段，而在负极片100的其他区域上和正极片上均为双面涂膏。
29.可选的，在所述锂离子电池形成所述卷绕结构后，所述柔性层300的一端设置于所述负极片100的头部并向所述双面涂膏段延伸，且所述柔性层300的另一端与所述单面涂膏段相邻。
30.因此，为了解决卷芯卷绕起始头部正极退膏导致电芯内部厚度差的问题，在负极片100的单面涂膏段的相对面喷涂柔性层300，在本实施例中，柔性层300优选为为多孔弹性材料，最终柔性层300如图1所示的设置在卷芯中，需要进行说明的是，电芯在化成过程中受到外界压力的影响，同时多孔弹性体具有弹性形变；其可以填充电芯最内圈不平整的部位，弥补正极涂膏带来的厚度差，同时多孔弹性体在卷芯内部呈现处“l”状。同时多孔弹性体具有一定吸液功能；为提升锂电池循环寿命提供更多的电解液；同时多孔弹性体其还可以吸收锂电池充放电带来的体积膨胀问题。
31.需要进行说明的是，在本实施例中多孔弹性体的涂覆厚度不受限制，可以根据实际需求进行适应性的调整，例如当电芯结构紧密时可以适当减少涂覆厚度，而当电芯结构宽松时，可以适当增加涂覆厚度。
32.另外，在多孔弹性体中注入金属锂颗粒或补锂剂，可以在循环过程中为锂离子电池源源不断的提供锂源；缓解循环过程中金属锂消耗带来库伦效率降低的问题。
33.本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括负极片、正极片和柔性层，所述负极片和所述正极片依次层叠后卷绕形成卷绕结构；在所述卷绕结构的最内圈，所述负极片的一侧上设置有单面涂膏段，所述负极片的另一侧上设置有所述柔性层，所述柔性层与所述单面涂膏段相对设置。本发明提供的一种锂离子电池，通过在单面涂覆的负极片上设置柔性层，填充电芯最内圈不平整的部位，弥补正极涂膏带来的厚度差，解决了电芯表面平整度差的问题。
34.可选的，所述负极片100包括双面涂膏段，所述双面涂膏段120与所述单面涂膏段110相邻设置，所述柔性层300设置在所述负极片100的头部延伸至与所述双面涂膏段120接触。可选的，所述锂离子电池还包括极耳400，所述极耳400设置于所述负极片100和/或所述正极片200上，所述极耳400与所述柔性层300间隔设置。
35.在本实施例中，如图2和图3所示，图2为本实施例中的锂离子电池的局部结构示意图之一，图3为本实施例中的锂离子电池的局部结构示意图之二，在图2和图3中，柔性层300没有完全覆盖整个单面涂膏段110，而是覆盖其中一部分，例如1/2个非涂膏面，具体的覆盖范围可以根据实际情况进行适应性调整，在本实施例中不做具体限定，需要进行说明的是，柔性层300的范围需要超过至少1/2个非涂膏面。需要进行说明的是，在本实施例中，柔性层300的一端是由负极片100的头部开始，向双面涂膏段120延伸覆盖。
36.可选的，在所述锂离子电池形成所述卷绕结构前，所述负极片100上设置有双面涂
膏段120，所述双面涂膏段120与所述单面涂膏段110相邻设置，所述柔性层300的一端设置于所述负极片100的头部并向所述双面涂膏段120延伸，且所述柔性层300与所述双面涂膏段120间隔设置。
37.在本实施例中，如图4所示，图4为本实施例中的锂离子电池的局部结构示意图之三，在图4中，柔性层300完全覆盖整个单面涂膏段110，即柔性层300从负极片100的头部开始，一直延伸到双面涂膏段120并与双面涂膏段120接触。
38.可选的，在所述锂离子电池完成首次充放电的情况下，所述柔性层包括lixsi、sio、coo、co2o3、feo、fe2o3中的一种或者多种。
39.在本实施例中，锂离子电池完成首次充放电的情况下，补锂剂在充电后锂离子脱出，具体地，其剩余产物为lixsi，sio,coo,co2o3,feo,fe2o3,等相应的金属氧化物，其通过icp测试可以在多孔弹性体中检测出相应的金属元素。
40.可选的，在所述锂离子电池未完成首次充放电的情况下，所述柔性层包括li2o2、和li3on、lixsi、li2o、co2o、li2o、fe2o、mn2o中的一种或者多种。
41.在本实施例中，锂离子电池在没有完成首次充放电的情况下，柔性层包括li2o2、和li3on、lixsi、li2o、co2o、li2o、fe2o、mn2o中的一种或者多种。
42.可选的，所述金属锂颗粒的尺寸位于预设范围内，所预设范围包括第一范围和第二范围，所述第一范围为10nm～100nm，所述第二范围为1μm～8μm；
43.所述补锂剂的尺寸位于所述预设范围内。
44.在本实施例中，金属锂颗粒或补锂剂的尺寸可以是纳米级也可以是微米级；也可以是两者的混合，其中，第一范围为纳米级，第二范围为微米级。
45.可选的，所述柔性层包括苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体和聚酰胺类热塑性弹性体中的至少一种。
46.可选的，所述柔性层为采用多孔弹性材料形成的柔性层，所述多孔弹性材料的孔隙率在30％～95％的范围内，所述多孔弹性材料的孔尺寸在5μm～60μm的范围内。
47.在本实施例中，多孔弹性材料包括苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体中的至少其中一种。多孔弹性体的孔隙率为30％＜孔隙率＜95％，孔尺寸5μm～60μm；其载金属锂颗粒或补锂剂的量为孔隙率的10％～50％；同时多孔弹性体具有一定吸液功能；为提升锂电池循环寿命提供更多的电解液。
48.以下通过多组实施例和对比例进行说明：
49.实施例1：
50.配置多孔弹性材料浆料：取苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体，粘接剂丙烯酸、补锂剂li2o2,其质量比为85:14:1；随后加入nmp溶剂，配置出固含为30％的多孔弹性材料浆料；其中选取的补锂剂li2o2的粒径为d50＝100nm；
51.正极浆料的制备：
52.以钴酸锂为正极活性材料，然后和导电剂和聚偏氟乙烯按照97.2:1.5:1.3的质量比加入到搅拌罐中，加入nmp溶剂，按照公知的配料工艺进行充分搅拌，过200目的筛网，配成正极浆料，正极浆料固含量为70％～75％，
53.正极涂布：
54.将正极浆料采用涂布机涂敷在铝箔集流体上；每在120℃温度下烘干，制备得到初始正极极片；按照实际需求对上述初始极片进行裁切，制备得到正极片。
55.负极浆料的制备：
56.以人造石墨作为负极活性材料、导电碳炭黑作为导电剂、丁苯橡胶作为粘结剂以及羧甲基纤维素钠作为增稠剂，按照96.9:1.5:1.3:13的质量比加入到搅拌罐中，加入去离子水溶剂，按照现有技术的配料工艺进行充分搅拌，通过150目的筛网进行过滤，制备得到负极涂层浆料，负极浆料固含量为40％～45％
57.负极涂布，制片：
58.利用涂布机将上述负极浆料涂覆铜箔集流体，在100℃温度下烘干，制备得到初始负极极片；按照实际需求对上述初始极片进行裁切，制备得到负极片。
59.本专利负极片的制备：随后在负极片上涂覆多孔弹性材料浆料如图
②
所示,涂覆面积为单面空白区域的1/2；多孔弹性浆料的厚度为100μm,多孔弹性体的孔隙率为55％，孔尺寸15μm；其载补锂剂li2o2的量为孔隙率的10％；
60.本实施例中的锂离子电池：
61.将本专利的正极片，负极片，中间夹隔膜进行卷绕制备得到本专利的锂离子电池卷心，随后封装，注入电解液，进行化成，制备得到本专利发明的锂离子电池，其结构如图1所示；卷芯的中间为本发明的多孔弹性材料浆料层，化成被压的多孔弹性材料浆料层呈现“l”状。
62.对比例：
63.常规极耳中置结构；卷芯中间不存在多孔弹性体和补锂剂
64.如图5和图6，从循环数据看本专利技术充分解决因极耳中置卷芯卷绕起始头部正极退膏导致电芯内部厚度差；在电芯化成过程中导致极片承受的压力不均，界面粘接不良，电芯表面平整度差。在长循环过程中导致局部析锂，引发容量衰减、膨胀失效的问题，以及锂离子电池自身在长循环过程中随着活性锂的消耗导致锂电池库伦效率降低，最终导致循环寿命失效的问题。
65.本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括负极片、正极片和柔性层，所述负极片和所述正极片依次层叠后卷绕形成卷绕结构；在所述卷绕结构的最内圈，所述负极片的一侧上设置有单面涂膏段，所述负极片的另一侧上设置有所述柔性层，所述柔性层与所述单面涂膏段相对设置。本发明提供的一种锂离子电池，通过在单面涂覆的负极片上设置柔性层，填充电芯最内圈不平整的部位，弥补正极涂膏带来的厚度差，解决了电芯表面平整度差的问题。
66.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。