專利名稱：：一種電池極片及含有該極片的電池的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種電池極片及含有該極片的電池。
背景技術：
：電池作為高比能量化學電源已經廣泛應用于移動通訊、筆記本電腦、攝像機、照相機、便攜式儀器儀表等領域，也是各國大力研究的電動汽車、空間電源的首選配套電源，成為可替代能源的首選，因此人們對二次電池的性能要求越來越高。電池的極芯在充放電過程中會發熱，容易造成電池極片的掉料，很大程度上影響著電池的性能，是現在拭待解決的問題。現有針對大功率充放電電池采取極片兩端多極耳的方式來分散一部分熱量，從電子載流量上計算，這種電池在充放電時，電子分別從兩端進入流出，每一端分別分得原來單邊極耳的1/2電子載流量，同時極片靠近極耳端的集流體和活性材料上的電子載流量也為原來的1/2，實現了分散極片上部分熱量的目的，但采用這種方式的極片靠近極耳端的活性材料和集流體的電子載流量仍非常大，且隨著距離極耳的距離減小電子載流量增大，因此，采用這種方式并沒有解決極片內部電流傳輸的均一性，更沒有解決靠近極耳端的敷料極片由于受熱大，脫料造成整個電池報廢的問題，特別影響電池在充放電過程中整個極片發熱嚴重，且發熱不均，發熱量高處面積較大，同時發熱量高處極片上的電極材料副反應大，活性材料容易失效和掉料，嚴重影響電池的性能，特別是壽命；且極片上電子載流量不均一，造成極片上阻抗較大，并不能實現電流的及時傳輸。
發明內容本發明的目的在于克服現有電池極片在充放電時，極片上承載的電子載流量不均一，極片上阻抗較大，且發熱不均一，發熱量高活性材料失效、脫落處的面積較大，從而導致電池的容量、壽命、高倍率放電性能及安全性能降低的缺點，提供一種在電池充放電時承載電子載流量均一，阻抗小，發熱量高處面積較小，同時浸潤性強的電池極片。本發明同時提供了含有這種電池極片的具有較高容量、較長壽命、高倍率放電性能優異且較安全的電池。—種電池極片，包括至少一個集電部和與集電部相連的多個相互間隔的小極片，其中，小極片通過集電部相互導通。本發明同時提供了一種電池，包括極芯、電解液、電池殼體，所述極芯和電解液密封在電池殼體內，所述極芯由正極片、負極片以及位于正、負極片之間的隔膜依次疊置形成，其特征在于，所述正極片或負極片中至少之一為上述電池極片。本發明產生的有益效果為1、本發明提供的極片包括若干個相互導通的敷料小極片，每個小極片的電子流通過集電部導向極耳，引出電流。由于小極片較小，電流在小極片上傳導較均勻，且每個小極片上電子載流量較少，很大程度上降低了部分極片過熱，特別是解決了現有極片隨著距離3極耳的距離減小電子載流量增大，越靠近極耳端極片上的電子載流量越大，極片上發熱量高處的面積大、極片上發熱不均一的問題，本發明每個小極片上發熱較不明顯，提高了電池的熱穩定性，特別是最終電池產生的熱量分布較均勻，提高了電池的安全性能；同時極片上的活性材料不易發生副反應，降低了活性材料的脫料量和失效量，同時本發明優選在集電部電子載流量大處不敷活性材料，均延長了電池的使用壽命；2、本發明提供的極片包括多個小極片，極片更容易被電解液浸潤，更易在極片的材料表面形成較均勻穩定的SEI膜，提高了電池的性能；3、本發明提供的極片包括若干個相互導通的敷料小極片，每個小極片的電子流通過集電部導向極耳，引出電流，改變了極片上電子的流向，減少了極片上的阻抗，電池在充放電過程中，電流更容易傳輸到極片內部或外部，有利于大電流充放電，提高電池的大倍率充放電性能；同時鋰離子也能較快的進行擴散，實現快速充放電特性。4、本發明可減少發熱量高活性材料失效、脫落處的面積，提高極片敷料量，進而提高電池容量。附圖1為現有技術的疊片式極芯每個極片的結構示意圖；附圖2為本發明的疊片式極芯每個極片的一種優選結構示意圖；附圖3為本發明的疊片式極芯每個極片的另一種優選結構示意圖；1-小極片；2_集電部；3_極耳；4_極片；5_小極片間的間隔。具體實施方式本發明的目的在于克服現有電池極片在充放電時，極片上承載的電子載流量不均一，極片上阻抗較大，且發熱不均一，發熱量高活性材料失效、脫落處的面積較大，從而導致電池的容量、壽命、高倍率放電性能及安全性能降低的缺點，提供一種在電池充放電時承載電子載流量均一，阻抗小，發熱量高處面積較小，同時浸潤性強的電池極片。—種電池極片，包括至少一個集電部和與集電部相連的多個相互間隔的小極片，其中，小極片通過集電部相互導通。極片可以包括一個集電部，也可以包括多個集電部，本發明所述的集電部是指一個方向相對較獨立的一小部分，本發明所述的多個集電部的集合也可以統稱為一個大的集電部，目的是將多個相互間隔的小極片相互導通，引出電流，同時起到改變電流流向的作用。當極片包括多個集電部時，為實現較好改變電子流向的目的，本發明優選多個集電部間相互平行或垂直，其中，集電部的一側或兩側與小極片相連。本發明優選多個集電部，進一步分散極片上的電流，降低極片上電流場局部過大，發熱嚴重的發生。實際設計可根據極片所引出的極耳個數、極片上的敷料的情況、充放電時電流的大小等做相關的調整。集電部可以敷料也可以不敷料，可以根據極片所引出的極耳的相關情況，電流的分流情況等，適當在引出的極耳附近電流場較大的部分集電部不敷料，降低活性敷料的脫落、失效，提高電池的使用壽命。小極片可以統一分布在集電部的一側也可以分布在兩側，為了縮短電子的傳導路徑，進一步實現極片上電流場的均一化，本發明優選集電部每側的小極片相互平行。為了不降低敷料量，且縮短電子傳導路徑，本發明優選集電部為寬度是極片所設極耳寬度的11.5倍的長方形，進一步優選為寬度是極片所設極耳寬度的1.11.2倍的長方形。進一步縮短電子的傳導路徑，本發明優選集電部每側的小極片垂直于與其連接的集電部。同時本發明的極耳，可以采用本領域技術人員公知的各種方法設置極耳，例如焊接等，本發明優選集電部兩端延伸出未敷料區，其中未敷料區為極片極耳，也可以通過垂直于某些集電部引出極耳，本發明可優選極片設置多個極耳來進一步分散電子載流量，同時縮短電子傳導路徑。其中，本發明優選小極片上敷料，優選小極片為長方形，其中，小極片的寬度和長度可根據實際條件設置，為了更好的實現均一化，本發明優選小極片的寬度為0.52厘米，進一步優選為0.91.5厘米；長度小于電池極片長度的1/2，進一步優選小于極片長度的l/4。小極片的集流體沒有特別限制，可以為本領域技術人員公知的各種正負極片的集流體，如當極片為電池正極片可選用現有技術常用的鋁箔等，如當極片為電池負極片可選用現有技術常用的銅箔等。小極片間的間隔為不導電區域，將小極片分割開來，將電流劃分成多個小極片上的傳導，簡單的實現電流在充放電過程中電流場的路線的改變，使極片上電流場均一化，降低局部過熱的可能性，減少活性敷料失效、脫落的可能性，同時降低了極片上的阻抗。本發明可以通過本領域技術人員公知的各種方式實現此間隔，例如可以通過雕刻等在極片上刻出0.31毫米寬的狹縫，為了增加極片的強度，也可以在狹縫處設置不導電物質。本發明的極片在電池充放電過程中不僅電子傳導路徑短，阻抗小，電流更容易傳輸到極片內部或外部，可實現大功率充放電；而且本發明由于極片上電子載流量的均一化，減少了過熱區域的面積，減少了脫料區或不敷料區，增加了極片上的活性材料敷料區域，有利于改善極片敷料有效區的利用，進而提高電池容量；電池在充放電時，極片上產生的熱量分布均勻，溫度較低，散熱面較大，有利于及時散熱，也很好的提高了電池的安全性高；本發明的極片被分成多個小極片使極片更容易被電解液浸潤，在材料表面形成較均勻穩定的SEI膜，延長電池使用壽命；同時鋰離子能較快的進行擴散，實現快速充放電特性。本發明同時提供了含有上述電池極片的具有較高容量、較長壽命、高倍率放電性能優異且較安全的電池，電池包括極芯、電解液、電池殼體，所述極芯和電解液密封在電池殼體內，所述極芯由正極片、負極片以及位于正、負極片之間的隔膜依次疊置形成，其特征在于，所述正極片或負極片中至少之一為上述電池極片。其中，小極片包括活性物質、粘結劑和集流體，本發明的活性物質沒有特別限制，可以為本領域常見的正負極活性物質；粘合劑的種類和含量為本領域技術人員所公知；正負極集流體的種類已為本領域技術人員所公知。同時漿料的制作和涂敷方法已為本領域技術人員所公知。將正負極活性物質，導電劑，粘結劑按一定比例在溶劑中攪拌混合均勻得到正負極漿料，均勻涂敷在集流體上，加熱烘烤揮發除去溶劑，從而形成正、負極片。隔膜設置于正極片和負極片之間，具有電絕緣性能和液體保持性能。所述隔膜可以選自鋰離子電池中所用的各種隔膜，如聚烯烴微多孔膜、聚乙烯氈、玻璃纖維氈、或超細玻璃纖維紙。所述隔膜的位置、性質和種類為本領域技術人員所公知。極芯本發明可以通過以下方式來實現(1)常規方法制作正、負極片；5(2)將上步制備的負極片裁成齒輪型形狀的極片或成蜈蚣型形狀的極片，兩頭留出點焊極耳的未敷料的集流體；(3)將步(1)制備的正極片裁成蜈蚣型形狀的極片或齒輪型形狀的極片，兩頭留出點焊極耳的未敷料的集流體；(4)用隔膜包覆每一片正極片和負極片，留出點焊極耳端的集流體，并壓平整；(5)用兩片隔膜包覆的負極片和一片隔膜包覆的正極片制成負極片_正極片_負極片的三明治型極芯，兩片負極片相對地疊夾住正極片，即點焊極耳端的集流體分別在正極片的兩邊；(6)對齊疊好之后用隔膜包裹封住極芯并且壓平整；(7)把正極留出來的兩端的集流體分別固定在一起并點焊上正極極耳，得到兩端有極耳的正極組；(8)把負極留出來的兩端的集流體分別固定在一起并點焊上負極極耳，得到兩端有極耳的負極組；上述制作方法，一些制作工序是可以相互調整的，其中步驟的工序(5)，正極片和負極片的組合可以是負極片_正極片_負極片_正極片_負極片的組合，以此類推的多片組合。該電池的制備方法除了極芯按照本發明提供的方法制備之外，其它步驟為本領域技術人員所公知。下面結合附圖對本發明的疊片式每個極片做更進一步的描述。如附圖1為現有疊片式電池的每個極片的結構示意圖，每個極片4的兩端引出極耳2。如附圖2、附圖3為本發明兩種優選實施方式的結構示意圖，本發明的電池極芯為疊片式極芯，極芯的每個極片4包括集電部2和與集電部2相連的多個相互間隔的小極片1，小極片1通過集電部2相互導通，小極片間的間隔5為不導電區域，將極片4上的電流場分割成多個均勻的小電流場，集電部2兩端引出極耳3。下面結合實施例對本發明做更進一步的描述。實施例1(1)正極片的制備將正極活性物質LiCo(^、導電劑乙炔黑、粘結劑PVDF按照9:1:l的比例，加入適量的NMP均勻地混合成漿料，然后將其均勻地涂覆在厚度為0.02毫米的鋁箔上，經干燥、壓片、分切。每個極片的總長度為118.5123毫米，寬度為55毫米，厚為0.130毫米，把留出來點極耳的極片的料刮去，得到點極耳的集流體長15毫米，寬5毫米，極片敷料主體剪裁為10小極片，小極片長度25毫米，寬度為9毫米，小片之間的間隔0.31毫米，整個極片如圖2所示。將極片用隔膜延長度方向對折包裹和焊接封住，寬度方向留出點焊極耳的兩頭隔膜不焊接封住，隔膜采用的是聚丙烯膜。并壓平整。(2)負極片的制備將負極活性物質中間相碳微球、導電劑碳黑、粘結劑(CMC:SBR=1:1)按照io:i:l和適量的去離子水均勻混合成漿料，然后將其均勻地涂覆在厚度為o.oi2毫米的銅箔上，經干燥、壓片、分切，剪裁，每個極片的總長度為118.5123毫米，寬度為65毫米，厚為0.125毫米，把留出來點極耳的部分的料刮去，得到點極耳的集流體長15毫米，寬5毫米，極片敷料主體剪裁為10小極片，小極片長度25毫米，寬度為小片9毫米，小片之間的間隔0.5l毫米的負極片。剪裁為10小極片，小極片長度55毫米，寬度為9毫米，小片之間的間隔0.31毫米的負極片，整個極片如圖3所示。將極片用隔膜延長度方向對折包裹和焊接封住，寬度方向留出點焊極耳的兩頭的隔膜不焊接封住，隔膜采用的是聚丙烯膜。封裝好的極片壓平整。(3)電池極芯和電池的制備將制備好的正極片和負極片按照負極片/正極片/負極片依次對齊疊放，所疊放的極片負極片總比正極片多一片，且一個極芯至少兩個負極片和一個正極片，將疊放好的極片用隔膜包裹并焊接住，再分別把兩頭的正極片留出來集流體分別點焊連接在一起并點焊上極耳，以及負極片兩頭留出來的集流體分別點焊連接在一起并點焊上極耳，得到的極芯是帶有兩個正極極耳和四個負極極耳的極芯。將制備好的極芯在手套箱內使用足量的電解液lmol/L的LiPF6/ec:dec:dmc(i:i:i，vol)和使用鋁塑復合膜制作成軟包裝電池。對比例1按照與實施例1相同的方法制備正負極片、極芯和電池，不同的每個極片不裁剪，即為整個極片如附圖l所示。對比例2按照與實施例1相同的方法制備正負極片、極芯和電池，不同的是電極漿料的涂敷采用絲網印刷的方法，且每個極片不裁剪，即為整個極片如附圖1所示。性能測試1、循環性能將實施例1、對比例1、對比例2所制備的電池恒溫45°C陳化24小時，以0.5C恒流充電至4.0V后，恒溫45°C陳化48小時以上，再1C恒流恒壓充電至4.2V，截止電流為0.05C，之后電池再以1C的電流放電，終止電壓為3.0V，所得容量記為初始容量，之后電池以10C的電流循環300次后，記錄剩余容量，測試結果如表1;放電容量保持率=300次循環后剩余容量/初始放電容量X100%。2、倍率放電性能將實施例1、對比例1、對比例2所制備的電池按照循環性能測試的化成分容后，以1C恒流恒壓充電至4.2V，截止電流為0.05C，再以IOC恒流放電至3.OV，最后以1C恒流恒壓充電至4.2V，截止電流0.05C，再以10C的電流放電，循環300次記錄放電容量保持率，按照10C充電方法分別測試8C、5C、3C、1C不同倍率的放電容量保持率，測試結果如表2。3、安全性能將實施例1、對比例1、對比例2所制備的電池按照循環性能測試的化成分容后，常溫25t:下，以1C恒流恒壓充電至4.2V，截止電流0.05C，在再以IOC恒流放電至3.OV，測試電池充放電期間的電池表面最高溫度。測試結果如表3。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上述測試結果我們明顯可以看出本發明的極片制備的電池的循環性能明顯優于現有極片制備的電池，簡單的實現了延長電池的使用壽命；特別是電池可實現大倍率放電，進一步滿足現有電池的發展需求；電池的熱穩定性能增強，安全性能提高，進一步提高了電池的綜合性能。且本發明的技術方案簡單易實現。權利要求一種電池極片，其特征在于，所述極片包括至少一個集電部和與集電部相連的多個相互間隔的小極片，所述小極片通過集電部相互導通。2.根據權利要求1所述的電池極片，其特征在于，所述極片包括一個集電部，所述集電部的一側或兩側與小極片相連。3.根據權利要求1所述的電池極片，其特征在于，所述極片包括至少兩個集電部，所述集電部相互平行或垂直，所述集電部的至少一側與小極片相連。4.根據權利要求2或3所述的電池極片，其特征在于，所述小極片為長方形，所述集電部一側連接的小極片間相互平行。5.根據權利要求4所述的電池極片，其特征在于，所述集電部為長方形，集電部每側的小極片垂直于與其連接的集電部。6.根據權利要求1所述的電池極片，其特征在于，所述集電部兩端延伸出未輔料區，所述未輔料區為極耳，和/或垂直于集電部引出極耳。7.根據權利要求6所述的電池極片，其特征在于，所述集電部為長方形，寬度為極片所設極耳寬度的11.5倍；所述集電部為未輔料區。8.根據權利要求1所述的電池極片，其特征在于，所述小極片為長方形，寬度為0.52厘米，長度小于電池極片長度的1/2。9.根據權利要求1所述的電池極片，其特征在于，所述小極片間的間隔為寬0.31毫米的狹縫。10.—種電池，包括極芯、電解液、電池殼體，所述極芯和電解液密封在電池殼體內，所述極芯由正極片、負極片以及位于正、負極片之間的隔膜依次疊置形成，其特征在于，所述正極片或負極片中至少之一為權利要求1-9任意一項所述的電池極片。全文摘要本發明提供了一種電池極片，包括至少一個集電部和與集電部相連的多個相互間隔的小極片，其中，小極片通過集電部相互導通。本發明所提供的極片在電池充放電時承載電子載流量均一，阻抗小，發熱量高處面積較小，同時浸潤性強；同時本發明提供了含有這種電池極片的電池，本發明的電池具有較高容量、較長壽命及高倍率放電性能優異且安全性能高。且本發明簡單易實現。文檔編號H01M4/02GK101771143SQ20081024196公開日2010年7月7日申請日期2008年12月29日優先權日2008年12月29日發明者袁學遠,鄧奇思申請人:比亞迪股份有限公司