CN108461679A - 锂离子电池夹具、加压锂离子电池和加压锂离子电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池夹具、加压锂离子电池和加压锂离子电池组，涉及电池技术领域，锂离子电池夹具包括第一夹板、第二夹板和脊背板，第一夹板和第二夹板通过脊背板固定连接，第一夹板和第二夹板相对设置，第一夹板和第二夹板用于夹制锂离子电池；加压锂离子电池包括锂离子电池和锂离子电池夹具，锂离子电池设置于第一夹板和第二夹板之间，缓解了现有锂离子电池在多次循环使用过程中，循环性能差的技术问题，通过锂离子电池夹具对锂离子电池夹制加压，以使得锂离子电池在多次循环过程中，正极片与电解液及负极片与电解液之间的界面更加紧凑，避免胀气和锂枝晶现象的出现，提高循环性能。

Description

锂离子电池夹具、加压锂离子电池和加压锂离子电池组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池夹具、加压锂离子电池和加压锂离子电池组。
背景技术
随着能源和环境问题的日益突出，锂离子电池作为一种清洁高效的能源储存与转换媒介，得到了越来越多人的研究与重视。锂离子电池应用于手机、笔记本电脑和照相机等便携式移动设备，尤其是在车用市场应用更广泛。但是锂离子电池在多次循环使用过程中，会出现胀气和锂枝晶析出等问题，导致锂离子电池的循环性能变差。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池夹具，以改善现有的锂离子电池在多次循环使用过程中，会出现胀气和锂枝晶析出的技术问题。
本发明提供的锂离子电池夹具包括第一夹板、第二夹板和脊背板，所述第一夹板和所述第二夹板通过所述脊背板固定连接，所述第一夹板和所述第二夹板相对设置，所述第一夹板和所述第二夹板用于夹制锂离子电池。
进一步的，所述第一夹板远离所述脊背板的一端设置有第一卷边，所述第二夹板远离所述脊背板的一端设置有第二卷边。
本发明的目的之二在于提供一种加压锂离子电池，包括锂离子电池和本发明提供的锂离子电池夹具，所述锂离子电池设置于所述第一夹板和所述第二夹板之间。
进一步的，所述加压锂离子电池还包括第一垫板和第二垫板，所述第一垫板、所述锂离子电池和所述第二垫板依次设置于所述第一夹板和第二夹板之间。
进一步的，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液。
进一步的，所述正极片包括正极材料和正极集流体，所述正极材料涂覆于正极集流体上；
优选地，所述负极片包括负极材料和负极集流体，所述负极材料涂覆于负极集流体上。
进一步的，所述正极材料包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂；
优选地，所述正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物和镍钴铝锂氧化物中的至少一种；
优选地，所述正极粘结剂选自聚丙烯酸、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖或壳聚糖衍生物中的至少一种；
优选地，所述正极导电剂选自石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的至少一种。
进一步的，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂。
优选地，所述负极活性材料选自人造石墨、天然石墨、硅碳、钛酸锂、石墨烯、锡氧化物、锡基复合氧化物、锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金中的至少一种；
优选地，所述负极导电剂选自石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的至少一种；
优选地，所述负极粘结剂选自聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚偏氯乙烯、可溶性聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的至少一种。
进一步的，所述隔膜选自多孔聚合物薄膜和/或无机多孔薄膜；
优选地，所述多孔聚合物薄膜包括聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜和聚酰胺薄膜中的一种。
本发明的目的之三在于提供一种加压锂离子电池组，包括多个本发明提供的加压锂离子电池，多个加压锂离子电池串联或并联连接。
本发明提供的锂离子电池夹具，用于夹制锂离子电池，以对锂离子电池进行夹制加压，使得锂离子电池在多次循环过程中，正极片与电解液及负极片与电解液之间的界面更加紧凑，从而避免胀气和锂枝晶现象的出现，提高锂离子电池的循环性能。
本发明提供的加压锂离子电池，通过锂离子电池夹具对锂离子电池夹制加压，以使得锂离子电池在多次循环过程中，正极片与电解液及负极片与电解液之间的界面更加紧凑，避免胀气和锂枝晶现象的出现，提高循环性能。
本发明提供的加压锂离子电池组，过采用多个加压锂离子电池串联或并联而成，多个锂离子电池在多次循环过程中，正极片与电解液及负极片与电解液之间的界面更加紧凑，避免胀气和锂枝晶现象的出现，提高循环性能，从而使得加压锂离子电池组的循环性能显著提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的锂离子电池夹具的结构示意图；
图2本发明实施例2提供的加压锂离子电池的结构示意图。
图标：101-第一夹板；102-第二夹板；103-脊背板；104-第一卷边；105-第二卷边；106-第一垫板；107-第二垫板；108-锂离子电池。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本发明实施例提供了一种锂离子电池108夹具，图1为本发明实施例1提供的锂离子电池夹具的结构示意图；如图1所示，包括第一夹板101、第二夹板102和脊背板103，第一夹板101和第二夹板102通过脊背板103固定连接，第一夹板101和第二夹板102相对设置，第一夹板101和第二夹板102用于夹制锂离子电池108。
本发明实施例提供的锂离子电池夹具，用于夹制锂离子电池108，以对锂离子电池108进行夹制加压，使得锂离子电池108在多次循环过程中，正极片与电解液及负极片与电解液之间的界面更加紧凑，从而避免胀气和锂枝晶现象的出现，提高锂离子电池108的循环性能。
如图1所示，在本发明实施例的一种优选实施方式中，第一夹板101远离脊背板103的一端设置有第一卷边104，第二夹板102远离脊背板103的一端设置有第二卷边105。
通过在第一夹板101和第二夹板102上分别设置有第一卷边104和第二卷边105，以进一步增大第一夹板101和第二夹板102对锂离子电池108的夹制稳定性。
实施例2
本发明实施例提供了一种加压锂离子电池，图2本发明实施例2提供的加压锂离子电池的结构示意图；如图2所示，本发明提供的加压锂离子电池包括锂离子电池108和本发明实施例1提供的锂离子电池夹具，锂离子电池108设置于第一夹板101和第二夹板102之间。
本发明实施例提供的加压锂离子电池，通过第一夹板101和第二夹板102对锂离子电池108进行夹制加压，以使得锂离子电池108在多次循环过程中，正极片与电解液及负极片与电解液之间的界面更加紧凑，避免胀气和锂枝晶现象的出现，提高循环性能。
如图2所示，在本发明实施例的一种优选实施方式中，加压锂离子电池还包括第一垫板106和第二垫板107，第一垫板106、锂离子电池108和第二垫板107依次设置于第一夹板101和第二夹板102之间。
通过在锂离子电池108的上下两个表面分别设置第一垫板106和第二垫板107，以使得锂离子电池夹具对锂离子电池108的夹制力分散的更均匀，使得锂离子电池108各区域均能够稳定加压。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，第一垫板106和第二垫板107均由钢化玻璃板制成。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，锂离子电池108包括正极片、负极片、隔膜和电解液。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，锂离子电池108按照如下步骤制备而成：将正极片、隔膜和负极片进行组装，制成电芯，将电芯放入壳体中，注入电解液，即制得锂离子电池108。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，正极片包括正极材料和正极集流体，正极材料涂覆于正极集流体上。
正极片按照如下步骤制备而成：
将正极材料溶解于溶剂中，制成正极浆料，将正极浆料涂覆于正极集流体上，干燥后得到正极片。
其中，溶剂为水或有机溶剂，有机溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，负极片包括负极材料和负极集流体，负极材料涂覆于负极集流体上。
负极片按照如下步骤制备而成：
将负极材料溶解于溶剂中，制成负极浆料，将负极浆料涂覆于负极集流体上，干燥后得到负极片。
其中，溶剂为水或有机溶剂，有机溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮；负极集流体为铜箔；正极集流体为铝箔。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，正极材料包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘合剂。
在本发明实施例进一步优选实施方式中，正极活性材料选自磷酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物和镍钴铝锂氧化物中一种或几种的组合物。
在本发明实施例的典型但非限制性的实施方式中，正极活性材料可以为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物或镍钴铝锂氧化物，也可以为上述任意两种物质或三种以上物质的组合物。
在本发明实施例的进一步优选实施方式中，正极粘结剂选自聚丙烯酸、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖或壳聚糖衍生物中一种或几种的组合物。
在本发明实施例的优选实施方式中，丙烯腈共聚物包括LA132、LA133和LA135等；壳聚糖衍生物包括氨基修饰壳聚糖和羧基修饰壳聚糖等。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，正极粘结剂占负极材料的1.5-2.5wt％。
在本发明实施例的典型但非限制性的实施方式中，正极粘结剂在正极材料中的占比为1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％或2.5wt％。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，正极导电剂选自石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维和碳纳米管中一种或几种的组合物。
在本发明实施例的典型但非限制性的实施方式方式中，正极导电剂可以为石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维或碳纳米管，也可以为上述任意两种的混合物，如石墨和碳黑的混合物，或碳黑和乙炔黑的混合物，碳纤维和碳纳米管的混合物等，还可以为上述任意三种的混合物，如石墨、碳黑和乙炔黑的混合物，或碳黑、乙炔黑和石墨烯的混合物等，也还可以为上述任意四种及四种以上的混合物，如石墨、碳黑、乙炔黑和石墨烯的混合物等。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂。
在本发明实施例的进一步优选实施方式中，负极活性材料选自人造石墨、天然石墨、硅碳、钛酸锂、石墨烯、锡氧化物、锡基复合氧化物、锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金中的一种或几种的组合。
其中，锡基合金包括SnSb、Cu6Sn5、Ni3Sn2、SnCa和Mg2Sn等，硅基合金包括Mg2Si等，铝基合金包括Al6Mn、Al4Mn、Al2Cu、AlNi、Fe2Al5等，锑基合金包括InSb、Cu2Sb、MnSb、Ag3Sb、Zn4Sb3、CoSb3、NiSb2、CoFe3Sb12、TiSb2、VSb2等。
在本发明实施例的典型但非限制性的实施方式中，负极活性物质可以为人造石墨、天然石墨、硅碳、钛酸锂、石墨烯、锡氧化物、锡基复合氧化物、锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金中的任意一种，也可以上述任意两种或三种以上物质的组合物。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，负极导电剂选自石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的一种或几种的组合物。
在本发明实施例的典型但非限制性的实施方式方式中，负极导电剂可以为石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维或碳纳米管，也可以为上述任意两种的混合物，如石墨和碳黑的混合物，或碳黑和乙炔黑的混合物，碳纤维和碳纳米管的混合物等，还可以为上述任意三种的混合物，如石墨、碳黑和乙炔黑的混合物，或碳黑、乙炔黑和石墨烯的混合物等，也还可以为上述任意四种及四种以上的混合物，如石墨、碳黑、乙炔黑和石墨烯的混合物等。
在本发明实施例一种优选实施方式中，负极粘结剂选自聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚偏氯乙烯、可溶性聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的一种或几种的组合物。
在本实施例的一种优选实施方式中，负极粘结剂占负极材料的1.5-2.5wt％。
在本实施例的典型但非限制性的实施方式中，负极粘结剂在负极材料中的占比为1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％或2.5wt％。
在本发明实施例的一种优选实施方式中，隔膜选自多孔聚合物薄膜和/或无机多孔薄膜。
多孔聚合物薄膜选自聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜和聚酰胺薄膜中的一种。
在本发明实施例的进一步优选实施方式中，无机多孔薄膜优选为陶瓷多孔薄膜。
实施例3
本实施例提供了一种加压锂离子电池组，本实施例是在实施例2基础上的改进，实施例2描述的技术方案也属于本实施例，在此不再赘述。
本实施例提供的加压锂离子电池组，包括多个实施例2提供的加压锂离子电池，多个加压锂离子电池串联或并联连接。
本发明提供的加压锂离子电池组，通过采用多个加压锂离子电池串联或并联而成，多个加压锂离子电池在多次循环过程中，正极片与电解液及负极片与电解液之间的界面更加紧凑，避免胀气和锂枝晶现象的出现，提高循环性能，从而使得加压锂离子电池组的循环性能显著提高。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池夹具，其特征在于，包括第一夹板、第二夹板和脊背板，所述第一夹板和所述第二夹板通过所述脊背板固定连接，所述第一夹板和所述第二夹板相对设置，所述第一夹板和所述第二夹板用于夹制锂离子电池。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池夹具，其特征在于，所述第一夹板远离所述脊背板的一端设置有第一卷边，所述第二夹板远离所述脊背板的一端设置有第二卷边。
3.一种加压锂离子电池，其特征在于，包括锂离子电池和权利要求1或2所述的锂离子电池夹具，所述锂离子电池设置于所述第一夹板和所述第二夹板之间。
4.根据权利要求3所述的加压锂离子电池，其特征在于，还包括第一垫板和第二垫板，所述第一垫板、所述锂离子电池和所述第二垫板依次设置于所述第一夹板和所述第二夹板之间。
5.根据权利要求3所述的加压锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液。
6.根据权利要求5所述的加压锂离子电池，其特征在于，所述正极片包括正极材料和正极集流体，所述正极材料涂覆于所述正极集流体上；
优选地，所述负极片包括负极材料和负极集流体，所述负极材料涂覆于所述负极集流体上。
7.根据权利要求6所述的加压锂离子电池，其特征在于，所述正极材料包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂；
优选地，所述正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物和镍钴铝锂氧化物中的至少一种；
优选地，所述正极粘结剂选自聚丙烯酸、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖或壳聚糖衍生物中的至少一种；
优选地，所述正极导电剂选自石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的加压锂离子电池，其特征在于，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂；
优选地，所述负极活性材料选自人造石墨、天然石墨、硅碳、钛酸锂、石墨烯、锡氧化物、锡基复合氧化物、锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金中的至少一种；
优选地，所述负极导电剂选自石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维和碳纳米管中的至少一种；
优选地，所述负极粘结剂选自聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚偏氯乙烯、可溶性聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的加压锂离子电池，其特征在于，所述隔膜选自多孔聚合物薄膜和/或无机多孔薄膜；
优选地，所述多孔聚合物薄膜包括聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜和聚酰胺薄膜中的一种。
10.一种加压锂离子电池组，其特征在于，包括多个权利要求5-9任一项所述的加压锂离子电池，多个所述加压锂离子电池串联或并联连接。
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