CN101626094B - 锂离子电池及其电池芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池，其包括电池芯、包裹电池芯的包装薄膜，以及充入包装薄膜内的电解质。电池芯设有间隔叠加的若干片阴极极片和若干片阳极极片，相邻的阴极极片和阳极极片之间设有隔膜，隔膜包括带有粘合剂的隔膜和不带粘合剂的隔膜，两种隔膜在电池芯中按一定规律交替排布，以在阴极极片和阳极极片之间形成按一定规律分布的粘合界面和非粘合界面。由于粘合界面能提高电池芯的机械强度，非粘合界面具有较好的离子导电性能，所以本发明锂离子电池可同时满足机械强度和循环性能的要求。

Description

锂离子电池及其电池芯

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术，尤其是一种具有新型结构的锂离子电池及其电池芯。

背景技术

随着电子技术的快速发展，电子产品的功能不断增加，用电量也随之增大。但是，为了便于携带，电子产品又不断向小型化方向发展，希望尽量减小电池的体积，因此电子产品的电池通常需要具有较高的能量密度。锂离子电池是一种具备高能量密度的电池，因而被广泛应用于各种便携式电子产品中。

锂离子电池通常包括电池芯、包裹电池芯的包装薄膜及充入包装薄膜内的电解质。电池芯由若干片阴极极片、若干片阳极极片和若干层隔膜间隔叠加形成。电池芯的阴/阳极极片包括阴/阳极集流体，阴/阳极集流体的两面分别设有含活性物质的膜片。阴极极片和阳极极片之间的隔膜通常会单一采用带有粘合剂且有微孔的薄膜，或是单一采用不带有粘合剂而有微孔的薄膜。

当电池中单一采用带有粘合剂的隔膜时，隔膜在阴极极片和阳极极片之间形成粘合界面，从而使电池具有较高的机械强度，同时，粘合剂能保证阴极极片和阳极极片的位置相对固定，增加电池的安全性能。但是，这种隔膜上的粘合剂会使隔膜的电导率降低、孔隙率变小，从而降低电池的循环性能。

当电池中单一采用不带有粘合剂的隔膜时，电池可以保持较好的电导率和较大的孔隙率。但是，不带有粘合剂的隔膜在阴极极片和阳极极片之间形成的接触界面不是粘合界面，因此无法固定阴极极片和阳极极片之间的相对位置，阴极极片和阳极极片易于错位，电池很容易出现安全问题。此外，没有粘合界面的电池机械强度较差，电池芯发软，也会影响电池的正常使用。

综上所述，现有技术的电池芯中无论选择哪种隔膜，都无法同时满足电池机械强度和循环性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能同时满足电池机械强度和循环性能的锂离子电池及其电池芯。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池芯，其包括间隔叠加的若干片阴极极片和若干片阳极极片，相邻的阴极极片和阳极极片之间设有隔膜，隔膜包括带有粘合剂的隔膜和不带粘合剂的隔膜，两种隔膜在电池芯中按一定规律交替排布，以在阴极极片和阳极极片之间形成按一定规律分布的粘合界面和非粘合界面。

作为本发明的一种改进，阴极极片和阳极极片之间的两种界面的分布规律可以是：从阴、阳极极片间的第一个界面开始，粘合界面和非粘合界面按周期出现。

作为本发明的一种改进，根据粘合界面和非粘合界面的分布周期，粘合界面和非粘合界面的出现次数为固定比例。

作为本发明的一种改进，粘合界面和非粘合界面的出现次数比为1∶1。

作为本发明的一种改进，根据所述电池芯的阴、阳极极片总数，电池芯中出现两种界面的界面周期数可以不是整数，粘合界面和非粘合界面出现次数的比例可以偏离固定比例。

作为本发明的一种改进，不带粘合剂的隔膜或带有粘合剂的隔膜从电池芯的一端到另一端、以特定规律对阴极极片和阳极极片进行“弓”字形缠绕，在部分阴、阳极极片之间形成非粘合界面或粘合界面，另一种隔膜则对其他的阴、阳极极片进行间隔，以在这些极片之间形成另一种界面。

作为本发明的一种改进，另一种隔膜可以是单片的间隔于其他阴、阳极极片之间，也可以用与前一种隔膜近似的方式对所述其他阴、阳极极片进行“弓”字形缠绕，以在这些阴、阳极极片之间形成另一种界面。

作为本发明的一种改进，带有粘合剂的隔膜须经过含有粘合剂或可聚合成分子链的有机溶液处理。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种锂离子电池，其包括电池芯、包裹电池芯的包装薄膜，以及充入包装薄膜内的电解质，其中，锂离子电池的电池芯为以上段落中描述的电池芯。

相对于现有技术，本发明锂离子电池至少具有以下有益技术效果：锂离子电池的电池芯中按一定规律同时使用带有粘合剂的隔膜和不带粘合剂的隔膜，从而在电池芯的阴、阳极极片之间形成以一定规律交替排布的粘合界面和非粘合界面。由于粘合界面能加强电池芯的机械强度，非粘合界面则具有较好的离子导电性能，所以粘合界面和非粘合界面在电池芯中的交替排布可以同时满足电池机械强度和循环性能的要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明，其中：

图1为本发明电池芯的第一实施方式的结构示意图。

图2为本发明电池芯的第二实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明锂离子电池包括电池芯、包裹电池芯的包装薄膜，以及充入包装薄膜内的电解质。电池芯设有间隔叠加的若干片阴极极片和若干片阳极极片，相邻的阴极极片和阳极极片之间设有微孔薄膜作为隔膜。电池芯的阴/阳极极片包括阴/阳极集流体，阴极集流体采用铝箔制作，阳极集流体采用铜箔制作，阴/阳极集流体的两面则分别设有含活性物质的膜片。电池芯中阴极极片和阳极极片之间的隔膜包括带有粘合剂的微孔薄膜和不带粘合剂的微孔薄膜两种，其中，带有粘合剂的隔膜须经过含有粘合剂或可聚合成分子链的有机溶液处理，能够在阴、阳极极片之间形成粘合界面，以加强电池芯的机械强度，并保证两种极片不会错位；不带有粘合剂的隔膜具有较好的电导率和较大的孔隙率，因此能够在阴、阳极极片之间形成具有较好离子导电性能的非粘合界面，以保证电池芯的循环性能。

本发明的电池芯中按一定规律交替使用带有粘合剂的隔膜和不带粘合剂的隔膜，从而在阴、阳极极片之间形成粘合界面和非粘合界面两种不同界面，以满足电池对机械强度和循环性能的不同要求。

以下结合附图对本发明电池芯的结构进行详细说明，在所有附图所示的实施方式中，电池芯的第一片极片和最后一片极片都是单面设有活性膜片的单面极片，其他的极片则都是双面设有活性膜片的双面极片。但是，为了便于说明，本说明书并未对单面极片和双面极片进行专门区分，只是根据极片的极性将其命名为阴极极片和阳极极片。

请参阅图1，其为本发明电池芯的第一实施方式的结构示意图。在本实施方式中，不带粘合剂的隔膜5的首端从第一片阳极极片3的上方开始，以每两片阴、阳极极片2、3为一组(最后一片阳极极片3单独为一组)，对所有极片组进行“弓”字型缠绕，从而在不同的极片组之间形成非粘合界面。带有粘合剂的隔膜6则对每一组的两片阴、阳极极片2、3进行间隔，从而在同组的两片阴、阳极极片2、3之间形成粘合界面。

从图1中可以看出，隔膜5、6在阴、阳极极片2、3之间形成的非粘合界面和粘合界面是一对一交替出现的，也就是说，两种不同界面的出现次数比为1∶1。

请参阅图2，其为本发明电池芯的第二实施方式的结构示意图。在本实施方式中，不带粘合剂的隔膜5′的首端从第一片阳极极片3′的上方开始，从上到下对部分阴、阳极极片2′、3′进行“弓”字形缠绕，缠绕的结果是将所有的阴、阳极极片2′、3′分隔为交替出现的三极片组和单极片组，并在不同的极片组之间形成了非粘合界面。带有粘合剂的隔膜6′则从第一片阴极极片2′的上方开始，以与隔膜5′相似的方式，从上到下对另一部分阴、阳极极片2′、3′进行“弓”字形缠绕，缠绕的结果是在上述三极片组的相邻极片2′、3′之间***了隔膜5′，从而在同组极片的相邻阴、阳极极片2′、3′之间形成粘合界面。

从图2中可以看出，隔膜5′、6′在阴、阳极极片2′、3′之间形成的非粘合界面和粘合界面的出现顺序是按周期分布的，每一界面周期中两种界面分别出现两次，即两种界面的出现次数比为1∶1。

需要说明的是，在将第二实施方式中隔膜5′、6′的缠绕方式用于其他电池芯中时，随着电池芯中阴、阳极极片2′、3′总数的变化，电池芯中出现两种界面的界面周期数可能不是整数。例如，当某一电池芯的极片总数比图2所示实施方式中的极片少两片时，减少的两个界面全都是非粘合界面，这将会使整个电池芯中粘合界面和非粘合界面出现次数的比例稍微偏离1∶1。但是，界面出现次数的比例偏离并不会影响整个电池芯中两种界面的出现顺序，也就是说，电池芯中其他部分的界面排布仍是遵循周期规律的，所以这样的变化并不会对整个电池的循环性能和机械强度造成影响。

需要指出的是，在本发明的其他实施方式中，电池芯中的两种隔膜5、5′、6、6′还可以以其他规律缠绕于阴、阳极极片2、2′、3、3′上，从而在阴、阳极极片2、2′、3、3′之间形成以其他规律或周期排布的粘合界面和非粘合界面。根据对电池机械强度和循环性能实际需求的不同，粘合界面和非粘合界面出现次数的比例可以是任意固定比例，也可以不成比例。此外，在以上列举的本发明的各个实施方式中，电池芯的第一片极片和最后一片极片虽然都是单面阳极极片3、3′，但是根据实际需要，电池芯的第一片极片和最后一片极片也可以是单面阴极极片。

需要说明的是，根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种锂离子电池芯，其包括间隔叠加的若干片阴极极片和若干片阳极极片，相邻的阴极极片和阳极极片之间设有隔膜，其特征在于：所述隔膜包括带有粘合剂的隔膜和不带粘合剂的隔膜，两种隔膜在电池芯中按一定规律交替排布，以在阴极极片和阳极极片之间形成按一定规律分布的粘合界面和非粘合界面。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池芯，其特征在于：所述阴极极片和阳极极片之间的粘合界面和非粘合界面的分布规律是：从阴、阳极极片间的第一个界面开始，粘合界面和非粘合界面按周期出现。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池芯，其特征在于：根据粘合界面和非粘合界面的分布周期，所述粘合界面和非粘合界面的出现次数比为固定比例。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池芯，其特征在于：所述粘合界面和非粘合界面的出现次数比为1：1。

5.根据权利要求2所述的锂离子电池芯，其特征在于：根据所述电池芯的阴、阳极极片总数，电池芯中出现两种界面的界面周期数不是整数，使得粘合界面和非粘合界面的出现次数比偏离固定比例。

6.根据权利要求2所述的锂离子电池芯，其特征在于：所述不带粘合剂的隔膜或带有粘合剂的隔膜从电池芯的一端到另一端、以特定规律对阴极极片和阳极极片进行“弓”字形缠绕，而在部分阴、阳极极片之间形成非粘合界面或粘合界面，另一种隔膜则对其他的阴、阳极极片进行间隔，以在这些极片之间形成另一种界面。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池芯，其特征在于：所述另一种隔膜可以是单片的间隔于其他阴、阳极极片之间，也可以用与前一种隔膜近似的方式对其他阴、阳极极片进行“弓”字形缠绕，以在阴、阳极极片之间形成所述另一种界面。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池芯，其特征在于：所述带有粘合剂的隔膜须经过含有粘合剂或可聚合成分子链的有机溶液处理。

9.一种锂离子电池，其包括电池芯、包裹电池芯的包装薄膜，以及充入包装薄膜内的电解质，其特征在于：所述电池芯为权利要求1至8中任意一项所述的电池芯。