一種疊片式鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種疊片式鋰離子電池，包括疊片式芯包、外殼和電解液。在負極片上位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣涂敷粘結劑涂層，在正極片上位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣涂敷粘結劑涂層，經過熱壓使負極片、隔膜和正極片粘成一體，防止疊片式芯包的負極極片、隔膜和正極片之間的錯位，從而使鋰離子電池安全、可靠性高、成本低、使用壽命長和功率高。
【專利說明】
一種疊片式鋰離子電池
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種鋰離子電池技術領域，具體涉及一種疊片式鋰離子電池。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池應用于電動汽車等領域，需要具備高功率、安全、使用壽命長、成本低的特性。
[0003]鋰離子電池依照芯包結構可分為疊片式和卷繞式芯包。相比卷繞式芯包，疊片式芯包具有結構簡單，芯包制造工藝簡單，成本低的優點，但由于正極片與隔膜、負極片與隔膜之間沒有擠壓力，在重力或振動作用下極片容易滑動，極片與隔膜產生錯位，正極片與負極片錯位，使負極片不能覆蓋正極片，導致負極集流體未涂敷區表面產生鋰枝晶，電池循環性降低，甚至短路，電池燃燒或爆炸;正極片與負極片錯位嚴重時，正極與負極片直接短路，導致電池燃燒或爆炸。另外，鋰離子電池在充、放電使用過程中，正、負極片的材料發生體積變化，正、負極片發生體積變化，使得極片和隔膜分離;隔膜的自然收縮，也存在負極片無法覆蓋正極片，甚至與正極片直接短路的風險。為防止芯包中的極片和隔膜錯位，試圖在隔膜表面涂敷粘結劑，使極片和隔膜粘結一體，但隔膜表面的粘結劑涂層阻塞了隔膜的鋰離子導通孔，使電池內阻增加，大電流放電能力下降，功率低。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是:針對疊片式芯包的鋰離子電池存在的問題，提供一種新的疊片式芯包結構，在正極片和負極片活性物涂層邊緣涂敷粘結劑涂層，經熱壓使芯包中的極片與隔膜粘結一起，避免疊片式鋰離子電池極片與隔膜錯位，從而提高疊片式鋰離子電池安全性、可靠性和使用壽命，功率高。
[0005]根據本實用新型技術的實施方案，包括疊片式芯包、外殼和電解液。所述的疊片式鋰離子電池是由負極片、隔膜、正極片、隔膜交錯疊層成疊片式芯包，熱壓，而后入外殼，封口，注電解液，活化而成，其特征在于:所述的負極片上位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣有粘結劑涂層;所述的正極片上位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣有粘結劑涂層;所述的疊片式芯包的負極片、隔膜和正極片粘結成一體。
[0006]進一步地，上述疊片式鋰離子電池的外殼材質選自鋁塑膜、不銹鋼、鋁、鋁合金、鍍鎳鋼。
[0007]進一步地，上述疊片式鋰離子電池的負極片粘結劑涂層，呈帶狀，位于極片極耳一側正、反面，或在極片極耳一側和對側的正、反兩面。
[0008]進一步地，上述疊片式鋰離子電池的負極片粘結劑涂層厚度大于負極活性物涂層厚度O?0.5mm，寬度為I?5mm。
[0009]進一步地，上述疊片式鋰離子電池的正極片粘結劑涂層，呈帶狀，位于極片極耳一側和對側的正、反兩面。
[0010]進一步地，上述疊片式鋰離子電池的正極片粘結劑涂層厚度大于正極活性物涂層厚度O?0.5mm，寬度為I?5mm。
[0011]進一步地，上述疊片式鋰離子電池的正極片和負極片粘結劑為偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚酰亞胺、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鋰、聚丙烯酸、丁苯橡膠中的至少一種，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質量比例為75?90:10?25。
[0012]本實用新型的特點是:負極片上位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣涂敷的粘結劑、正極片上位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣涂敷的粘結劑和隔膜粘成一體，防止疊片式芯包的正極片、負極極片和隔膜錯位，從而使鋰離子電池安全、可靠性高、成本低、使用壽命長和功率高。
[0013]本實用新型的其它特征和優點在下述描述中更為充分呈現。
【附圖說明】
[0014]圖1、圖2分別是涂敷粘結劑涂層的正極片示意圖和截面圖。
[0015]圖3、圖4分別是在極耳一側和對側涂敷粘結劑涂層的負極片示意圖和截面圖。
[0016]圖5是在極耳一側涂敷粘結劑涂層的負極片截面圖。
[0017]圖6、圖7分別是正、負極極耳在同側的疊片式芯包示意圖和截面圖。
[0018]圖8、圖9分別是正、負極極耳在異側的全極耳疊片式芯包示意圖和截面圖。
[0019]圖10是疊片式鋰離子電池示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面通過實例并結合附圖對本實用新型進行詳細說明，同時通過對比說明本實用新型的效果。下面的實施例只是符合本實用新型技術內容的實例，并不說明本實用新型僅限于下述實例所述的內容，依照該權利要求項制造的產品均屬本【實用新型內容】。
[0021]圖1和圖2分別是涂敷粘結劑涂層的正極片示意圖和截面圖，正極片101是在鋁箔102正、反兩面涂敷正極活性物層104，并在極片極耳106側和對側、位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣的鋁箔102正、反兩面上分別涂敷粘結劑涂層103和105，涂層寬al，厚度都比正極活性物層104厚，超過正極活性物層厚度bl。圖3和圖4分別是在極耳一側和對側涂敷粘結劑涂層的負極片示意圖和截面圖，負極片201是在銅箔或鋁箔202正、反兩面涂敷負極活性物層204，并在極耳206側和對側、位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣的銅箔或鋁箔202正、反兩面上分別涂敷粘結劑涂層203和205，涂層寬a2，厚度比負極活性物層204厚，超過負極活性物層厚度b2。圖5是在極耳一側涂敷粘結劑涂層的負極片截面圖，負極片201僅在靠近極耳206位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣的銅箔或鋁箔202區域正、反兩面涂敷粘結劑涂層203，涂層寬a2，厚度比負極活性物層204厚，超過負極活性物層厚度b2。圖6和圖7分別是正、負極極耳在同側的疊片式芯包示意圖和截面圖，兩極耳同側的疊片式芯包601由隔膜602、負極片201、隔膜602、正極片101次序交錯疊層，并經過熱壓而成；負極片201的粘結劑涂層203和205分別與隔膜602在Al、A2、A3和A4區域粘結一起，正極片101的粘結劑涂層103和105分別與隔膜602在B1、B2、B3和B4區域粘結一起，通過隔膜602使負極片201和正極片101粘結一起，使芯包成為一體，避免正極片、負極片和隔膜之間的錯位。圖8和圖9分別是正、負極極耳在異側的全極耳疊片式芯包示意圖和截面圖，正、負極耳在芯包801對側，兩極耳異側的疊片式芯包801由隔膜602、負極片201、隔膜602、正極片101次序交錯疊層，并經過熱壓而成，負極片201的粘結劑涂層203和205分別與隔膜602在Al、A2、A3和A4區域粘結一起，正極片101的粘結劑涂層103和105分別與隔膜602在B1、B2、B3和B4區域粘結一起，通過隔膜602使負極片201和正極片101粘結一起，使芯包成為一體，避免正極片、負極片和隔膜之間的錯位。圖10是疊片式鋰離子電池示意圖，疊片式鋰離子電池1001可見正極耳或柱1002、負極耳或柱1003組成、疊片式芯包601和外殼1004組成。
[0022]實施例1
[0023]為了說明本實用新型，本實施例制作22Ah 1492220長方體鋰離子電池，如圖10所示。鋰離子電池正極材料通常采用LiFeP04、LiNiCoMn02、LiNiCoA102、LiMn204、LiCo02、或其中兩種混合物，負極材料采用C、Li4Ti5012、Si或其化合物、Sn或其化合物，電解液采用
1.2MLiPF6+EC+EMC，隔膜采用PE膜、PP膜和PP/PE膜。
[0024]用聚偏氟乙烯作粘結劑。預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為正、負極材料。分別把LiFePO4和石墨C按照一定的比例配料，勻漿，按照設計的涂敷寬度，涂敷在鋁箔102和銅箔202上，正極活性物層104和負極活性物層204的涂敷寬分別為192mm和196mm，碾壓，而后在正、負極極片活性物涂層的兩側邊緣涂敷粘結劑涂層103、105、203和205，正極片粘結劑涂層103和105寬都為2mm，且比正極活性物層104厚0.1mm;負極片粘結劑涂層203和205寬都為2mm，且比負極活性物層204厚0.1mm，烘干，整卷的正、負極片分別模切成長度為88mm和90mm、正極極耳106為20 X 30mm、負極極耳206為20 X 30mm的片，制成正極片101和負極極片201JE隔膜經過電暈預處理，切成寬198mm的隔膜卷，用作隔膜602。按照次序，把負極片201、隔膜602、正極片101、隔膜602交錯疊成厚度13mm的芯包，經過熱壓制成正極和負極極耳同側的芯包601，如圖6所示。
[0026]把正、負極極耳分別與帶密封膠的鋁極耳和鎳極耳，采用超聲焊接一起，放入鋁塑膜外殼，熱頂封，烘干，注入1.2MLiPF6+EC+EMC電解液，熱側封，化成，去氣和二次熱側封。以IIA電流充電至3.65V、恒壓至0.5A，IIA電流放電至2.5V的容量為電池額定容量；以22A電流充電至3.65V、恒壓至0.5A，以100A大電流放電至2.5V測試條件來測量電池大電流放電能力。電池測試結果:額定容量是22Ah; 100A放電容量為21.5Ah，是額定容量97.7 %。拆開電池可見，芯包的41^2^3^4、81』2、83和84粘結區正、負極片分別與隔膜粘結，極片與隔膜無錯位現象。
[0027]實施例2
[0028]制作芯包正、負極耳在異側的、全極耳25Ah 2614891三元正極方形鋁殼鋰離子電池。正極采用LiNivsCcn/sMm/sO〗，負極材料與實施例1相同，粘結劑采用偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(偏氟乙烯和六氟丙烯的質量比例為85:15)，正極活性物層104和負極活性物層204的涂敷寬分別為83mm和85mm，碾壓，而后在正、負極極片活性物涂層的兩側邊緣涂敷粘結劑涂層103、105、203和205，正極片粘結劑涂層103和105寬都為2mm，且比正極活性物層104厚
0.2mm;負極片粘結劑涂層203和205寬都為2mm，且比負極活性物層204厚0.2mm，烘干，整卷的正、負極片分別模切成長度為137mm和139mm、正極全極耳106長20mm、負極全極耳206長20mm的片，制成正極片101和負極極片201JE隔膜經過電暈預處理，切成寬141mm的隔膜卷，用作隔膜602。按照次序，把負極片201、隔膜602、正極片101、隔膜602交錯疊成厚度25.5mm的芯包，經過熱壓制成正極和負極極耳異側的芯包801，如圖8所示。芯包801芯包的極耳分別與蓋板的正、負極極柱采用激光焊接連接，芯包入鋁殼，焊接蓋板封口，電芯烘干，注1.2MLiPF6+EC+EMC電解液，化成，封注液孔，完成電池制作。以12A電流充電至4.15V、恒壓至
0.5A，12A電流放電至2.85V的容量為電池額定容量；以25A電流充電至4.15V、恒壓至0.5A，100A大電流放電至2.85V測試條件來測量電池大電流放電能力。電池測試結果:額定容量是25Ah ； 100A放電容量為24.6Ah，是額定容量98.4%。拆開電池可見，芯包的Al、A2、A3、A4、B1、B2、B3和B4粘結區正、負極片分別與隔膜粘結，極片與隔膜無錯位現象。
[0029]對比例I
[0030]正極片和負極片沒有涂敷粘結劑涂層，而是采用表面涂敷0.002mm厚聚偏氟乙烯粘結劑涂層的PE隔膜，制作類似芯包601、內部沒有A和B粘結區的22Ah 1492220磷酸鐵鋰電池。電池原材料、極片尺寸、制作方法、額定容量和大電流放電能力的測量方法與實施例1相同。電池測試結果:額定容量是22Ah; 100A放電容量為14Ah，是額定容量56%。拆開電池可見，芯包的正、負極極片整個活性物涂層分別與隔膜粘結;A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3和B4區域極片與隔膜不粘結，極片與隔膜無錯位現象。
[0031]對比例2
[0032]正極片和負極片沒有涂敷粘結劑涂層，制作類似芯包601的22Ah1492220磷酸鐵鋰電池。電池原材料、極片尺寸、制作方法、額定容量和大電流放電能力的測量方法與實施例I相同。電池測試結果:額定容量是22Ah; 100A放電容量為21.4Ah，是額定容量97.2%。拆開電池可見，芯包的正、負極極片與隔膜不粘結，極片與隔膜有錯位跡象。
【主權項】
1.一種疊片式鋰離子電池，包括疊片式芯包、外殼和電解液，所述的疊片式鋰離子電池是由負極片、隔膜、正極片、隔膜交錯疊層成疊片式芯包，熱壓，而后入外殼，封口，注電解液，活化而成，其特征在于:所述的負極片上位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣有粘結劑涂層;所述的正極片上位于涂敷與未涂敷活性物的邊緣有粘結劑涂層;所述的疊片式芯包的負極片、隔膜和正極片粘結成一體;所述的外殼材質選自鋁塑膜、不銹鋼、鋁、鋁合金、鍍鎳鋼中的一種。2.根據權利要求1所述的一種疊片式鋰離子電池，其特征在于:所述的負極片粘結劑涂層，呈帶狀，位于極片極耳一側正、反兩面，或在極片極耳一側和對側的正、反兩面。3.根據權利要求2所述的一種疊片式鋰離子電池，其特征在于:所述的負極片粘結劑涂層厚度大于負極活性物涂層厚度O?0.5mm，寬度為I?5mm。4.根據權利要求1所述的一種疊片式鋰離子電池，其特征在于:所述的正極片粘結劑涂層，呈帶狀，位于極片極耳一側和對側的正、反兩面。5.根據權利要求4所述的一種疊片式鋰離子電池，其特征在于:所述的正極片粘結劑涂層厚度大于正極活性物涂層厚度O?0.5mm，寬度為I?5mm。6.根據權利要求1所述的一種疊片式鋰離子電池，其特征在于:所述的粘結劑為偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚酰亞胺、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鋰、聚丙烯酸、丁苯橡膠中的至少一種。
【文檔編號】H01M10/058GK205646017SQ201620283849
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】莊新國
【申請人】莊新國