一种锂离子电池电芯及锂离子电池的制作方法

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池电芯及锂离子电池。

背景技术：

1、由于锂离子电池具有高能量密度，高输出压力，高输出功率等优点被广泛应用。压力对锂离子电池的电芯的循环寿命具有较大的影响。传统锂电池电芯通常需要通过贴胶的方式进行内部正负极片的固定，但是贴胶的存在极易造成极片表面的受压不均，进而影响电芯的循环性能。此外，电芯进行贴胶处理既增加工艺成本，又增加了电芯的整体质量，不利于高性能、低成本的锂离子二次电池的制备。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种无需贴胶的锂离子电池电芯及锂离子二次电池，以解决电芯贴胶带来的负面效应。为达此目的，本发明采用以下技术方案：

2、第一方面，本发明提供了锂离子电池电芯，所述电芯包括正极片和用隔膜封装的负极片，将用隔膜封装的负极片和正极片依次层叠设置，并将隔膜边缘通过封装进行固定；其中，电芯顶层和底层均为用隔膜封装的负极片。

3、作为本发明的优选方案，所述正极片的个数n≥1，所述用隔膜封装的负极片的个数为n+1。

4、作为本发明的优选方案，所述正极片的材料包括复合含锂氧化物。

5、作为本发明的优选方案，所述复合含锂氧化物含有钴、锰或镍中任意一种元素或至少两种元素的组合。

6、作为本发明的优选方案，所述复合含锂氧化物包括钴酸锂(licoo2)、锂镍锰钴三元材料、锰酸锂(limn2o4)、镍锰酸锂(lini0.5mn1.5o4)、磷酸铁锂(lifepo4)中任意一种或至少两种的组合。

7、作为本发明的优选方案，所述负极片的材料包括石墨、硬碳、硅氧、硅碳、铜以及锂金属及其衍生物中任意一种或至少两种的组合。

8、作为本发明的优选方案，所述锂金属及其衍生物包括锂金属和/或锂合金。

9、作为本发明的优选方案，所述锂合金包括li-m，其中m元素包括zn、ag、cs、al、k、mg、ca、au、pb、ga、na、si、sn、ba、bi、ge或sb中任意一种或至少两种的组合。

10、作为本发明的优选方案，所述隔膜包括基膜和/或覆有涂层的基膜。

11、作为本发明的优选方案，所述基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯-聚丙烯双层膜、聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯三层膜、玻璃纤维素隔膜或无纺布膜中任意一种或至少两种的组合。

12、作为本发明的优选方案，所述涂层为高分子材料涂层和/或复合材料涂层。

13、作为本发明的优选方案，所述高分子材料涂层包括天然高分子材料涂层和/或合成高分子材料涂层。

14、作为本发明的优选方案，所述天然高分子材料包括纤维素、木质素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、丝蛋白及其衍生物、甲壳素及其衍生物、胶原及其衍生物、海藻酸及其衍生物、淀粉及其衍生物、糊精及其衍生物、卡拉胶、果胶、明胶或透明质酸中任意一种或至少两种的组合。

15、作为本发明的优选方案，所述合成高分子材料包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚酰胺、聚己内酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇或聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯中任意一种或至少两种的组合。

16、作为本发明的优选方案，所述复合材料涂层为高分子材料与无机填料组成的复合材料涂层。

17、作为本发明的优选方案，所述无机填料包括非离子导体填料和/或者离子导体填料。

18、作为本发明的优选方案，所述非离子导体填料包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中任意一种或至少两种的组合。

19、作为本发明的优选方案，所述离子导体填料包括锂磷氧氮及其改性衍生物(lipon)、锂镧锆氧及其改性衍生物(llzo)、锂镧锆钛氧及其改性衍生物(llzto)、磷酸钛铝锂及其改性衍生物(latp)或磷酸锗铝锂(lagp)及其改性衍生物中任意一种或至少两种的组合。

20、作为本发明的优选方案，所述复合材料涂层中的高分子材料包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中任意一种或至少两种的组合。

21、作为本发明的优选方案，所述用隔膜封装的负极片的制备方法包括：

22、将负极片置于上隔膜与下隔膜之间，在上隔膜与下隔膜未覆盖负极片和极耳处进行封装处理，得到用隔膜封装的负极片。

23、作为本发明的优选方案，所述封装包括手工热封、热板热封、脉冲热封法、红外线辐射热封或超声波热封中任意一种或至少两种的组合。

24、作为本发明的优选方案，所述在上隔膜与下隔膜未覆盖负极片和极耳处进行封装处理，包括：

25、在上隔膜与下隔膜距负极片极耳所在负极片短边0.1mm-5mm处(且极耳露出处不进行封装)，距负极片极耳所在短边的对边0-5mm处，分别距负极片两长边0.5mm-5mm处，进行封装。

26、作为本发明的优选方案，所述将隔膜边缘通过封装进行固定，包括：

27、将层叠后的隔膜未覆盖极片的区域通过封装进行固定；

28、作为本发明的优选方案，所述封装包括手工热封、热板热封、脉冲热封法、红外线辐射热封或超声波热封中任意一种或至少两种的组合。

29、作为本发明的优选方案，所述将层叠后的隔膜未覆盖极片的区域通过封装进行固定，包括：

30、在层叠后的隔膜，分别距负极片两长边0.1mm-5mm处进行封装；

31、或，在层叠后的隔膜的四角进行封装；

32、或，在层叠后的隔膜的长边进行分段式封装。

33、作为本发明的优选方案，所述在层叠后的隔膜的四角进行封装包括：在隔膜边缘拐角各自距负极片边缘0.1mm-5mm处进行封装，封装后的隔膜边缘距离负极极片边缘约0.1mm-5mm。

34、作为本发明的优选方案，所述在层叠后的隔膜的长边进行分段式封装包括：分段式封装过程中各段封装长度为2mm-5mm，且封装后的隔膜边缘距离负极极片边缘约0.1mm-5mm。

35、作为本发明的优选方案，分段式封装过程中分段数≥2。

36、第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池由前述锂离子电池电芯制备得到。

37、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

38、(1)本发明通过对电芯封装结构进行改进，利用隔膜间的封装接实现正负极的固定，在不贴胶的情况下达到贴胶的效果；

39、(2)本发明所述电芯不需要贴胶，进而降低了电芯整体质量，使电芯的能量密度提升0.1～2％；同时，因为不需要贴胶避免了贴胶引起的压力不均，减少锂枝晶的产生，使电芯循环寿命提升10％以上，并且提高了安全性能。

技术特征：

1.一种锂离子电池电芯，其特征在于，所述电芯包括正极片和用隔膜封装的负极片，将用隔膜封装的负极片和正极片依次层叠设置，并将隔膜边缘通过封装进行固定；其中，电芯顶层和底层均为用隔膜封装的负极片。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述正极片的个数n≥1，所述用隔膜封装的负极片的个数为n+1；

3.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述隔膜包括基膜和/或覆有涂层的基膜；

4.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述用隔膜封装的负极片的制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述在上隔膜与下隔膜未覆盖负极片和极耳处进行封装处理，包括：

6.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述将隔膜边缘通过封装进行固定，包括：

7.根据权利要求6所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述封装包括手工热封、热板热封、脉冲热封法、红外线辐射热封或超声波热封中任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述将层叠后未覆盖极片的区域通过封装进行固定，包括：

9.根据权利要求8所述的锂离子电池电芯，其特征在于，所述在层叠后的隔膜的四角进行封装包括：在隔膜边缘拐角各自距负极片边缘0.1mm-5mm处进行封装，封装后的隔膜边缘距离负极极片边缘约0.1mm-5mm；

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池由权利要求1-9任意一项所述的锂离子电池电芯制备得到。

技术总结
本发明提供了一种锂离子电池电芯及锂离子电池，所述电芯包括正极片和用隔膜封装的负极片，将用隔膜封装的负极片和正极片依次层叠设置，并将隔膜边缘通过封装进行固定；其中，电芯顶层和底层均为用隔膜封装的负极片。本发明通过对电芯封装结构进行改进，利用隔膜间的封装接实现正负极的固定，在不贴胶的情况下达到贴胶的效果；同时降低了电芯整体质量，提升电芯的能量密度；并且，因为不需要贴胶避免了贴胶引起的压力不均，减少锂枝晶的产生，提升电芯循环寿命，提高了安全性能。

技术研发人员：王晨,李静,姚猛,车勇
受保护的技术使用者：北京恩力动力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8