CN112234259B - 电芯制造方法及锂离子电池 - Google Patents

电芯制造方法及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电芯制造方法及锂离子电池，属于电池技术领域。所述方法包括：采用叠片方式制作电芯极组；在所述电芯极组的外表面包覆绝缘层；在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层；将卷绕有耐高温层的电芯极组进行绝缘处理。本发明采用叠片方式制作电芯极组，在叠片电芯极组外周卷绕耐高温层，使得叠片电芯在失效时从一维方向热扩散蔓延，减少电芯失效时对电池壳体的热冲击，通过耐高温层的保护降低热扩散速率及失效时的破环性，从而提高电芯安全性。

Description

电芯制造方法及锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体地涉及一种电芯制造方法以及一种锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、自放电小、循环性能好、使用寿命长、无记忆效应以及安全无污染等优点，目前广泛应用于混合动力汽车、纯电动汽车领域。随着市场的不断发展以及消费者需求的不断提高，对锂离子电池的安全性能以及热管理等方面提出了更高的要求。锂离子电池安全性包括：电芯***安全性、电芯模组安全性以及单体电芯安全性。关于单体电芯安全性提高，可通过改善电芯原材料、电芯结构等多方面来实现。原材料安全性提高包括正负极材料热稳定性、阻燃添加剂电解液、改善隔膜热收缩。电芯结构改善包括结构器件改善以及电芯极组的结构改善。
目前，电芯极组结构包括卷绕、叠片两种结构方式。卷绕式电芯的热量是一维方向扩散蔓延，对壳体冲击范围相对较小，安全性较高，结构稳定性好，但卷绕式电芯空间利用率不高。叠片式电芯在内阻、能量密度、厚度控制、循环性能等方面更有优势，但是在电芯发生热失效时，叠片式电芯的热量是二维方向热扩散蔓延，对壳体冲击较大，整体结构稳定性及热阻隔方面不如卷绕式电芯，不利于安全性改善。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种电芯制造方法，以改善电芯结构，提高电芯安全性。
为了实现上述目的，本发明提供一种电芯制造方法，所述方法包括：
采用叠片方式制作电芯极组；
在所述电芯极组的外表面包覆绝缘层；
在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层；
将卷绕有耐高温层的电芯极组进行绝缘处理。
进一步地，所述采用叠片方式制作电芯极组，包括：
制作正极片以及负极片；
将所述正极片、所述负极片以及隔离膜制成叠片单元，将多个所述叠片单元折叠并制成所述电芯极组。
进一步地，所述在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层，包括：
采用设定的收卷张力在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层，卷绕有所述耐高温层的所述电芯极组仅露出电芯极耳。
进一步地，所述耐高温层的材料由铜、氧化铝、云母、氧化镁中任意一种组成。
进一步地，所述耐高温层为铜箔。
进一步地，所述在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层，还包括：在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕铜箔，将所述铜箔的尾部和边缘与所述电芯极组进行固定，使所述铜箔与所述电芯极组贴合严密。
进一步地，所述制作正极片以及负极片，包括：
对正极材料和负极材料进行匀浆处理；
对匀浆处理后的正极材料和负极材料进行涂覆并辊压，制成极卷；
将所述极卷分切为规定尺寸的正极片及负极片。
进一步地，所述将所述正极片、所述负极片以及隔离膜制成叠片单元，包括：相对设置两张所述隔离膜，将所述正极片逐个***两张所述隔离膜之间，在两张所述隔离膜相背离的侧面布置所述负极片，将所述正极片、所述负极片以及两张所述隔离膜同时进行叠片，制成所述叠片单元。
进一步地，所述在所述电芯极组的外表面包覆绝缘层，包括：
将所述电芯极组的外表面划分为多个绝缘区，在多个所述绝缘区贴附所述绝缘层，贴附有所述绝缘层的所述电芯极组仅露出电芯极耳。
另一方面，本发明还提供一种锂离子电池，具有采用上述的电芯制造方法制造的电芯。
本发明实施方式提供的电芯制造方法，采用叠片方式制作电芯极组，在叠片电芯极组外周卷绕耐高温层，使得叠片电芯在失效时从一维方向热扩散蔓延，减少电芯失效时对电池壳体的热冲击，通过耐高温层的保护降低热扩散速率及失效时的破环性，从而提高电芯安全性。
本发明实施方式提供的电芯制造方法通过叠片方式结合卷绕方式改善电芯极组的结构，既保留叠片电芯的能量密度高、电芯内阻低、循环寿命长的优势，又兼顾卷绕电芯的热量扩散蔓延慢、结构稳定性好的优势；通过增加耐高温层，提高电芯发送热失效时的热阻燃率，提升了电芯失效后的结构完整性。当电芯发生热失效时，热蔓延时间大幅延长，即第一支电芯失效后引发第二支电芯失效的时间间隔增加至原有结构(叠片结构)的两倍以上，为电池管理***作出判断和处理争取了更多时间，可提高整个电池***的安全性。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是本发明一种实施方式提供的电芯制造方法的流程图；
图2是本发明一种实施方式提供的电芯制造方法的步骤S1的流程图；
图3是本发明一种实施方式提供的电芯制造方法中采用叠片方式制作的电芯极组的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一种实施方式提供的电芯制造方法的流程图；图2是本发明一种实施方式提供的电芯制造方法的步骤S1的流程图；图3是本发明一种实施方式提供的电芯制造方法中采用叠片方式制作的电芯极组的示意图。
如图1所示，本发明实施方式提供一种电芯制造方法，所述方法包括以下步骤：
S1、采用叠片方式制作电芯极组。
如图2所示，步骤S1包含以下子步骤：
S11、制作正极片以及负极片。
对正极材料和负极材料进行匀浆处理；
对匀浆处理后的正极材料和负极材料进行涂覆并辊压，制成极卷；
将所述极卷分切为规定尺寸的正极片及负极片。
S12、将所述正极片、所述负极片以及隔离膜制成叠片单元，将多个所述叠片单元折叠并制成所述电芯极组。
相对设置两张所述隔离膜，将所述正极片逐个***两张所述隔离膜之间，在两张所述隔离膜相背离的侧面布置所述负极片，将所述正极片、所述负极片以及两张所述隔离膜同时进行叠片，制成所述叠片单元。将多个所述叠片单元折叠制成如图3所示的电芯极组，图3所示的电芯极组包括Jellyroll1、Jellyroll2、Jellyroll3、Jellyroll4四个叠片单元。
S2、在所述电芯极组的外表面包覆绝缘层。
将所述电芯极组的外表面划分为多个绝缘区，在多个所述绝缘区贴附所述绝缘层，贴附有所述绝缘层的所述电芯极组仅露出电芯极耳。具体地，所述绝缘层可采用绝缘胶带。在图3所示的电芯极组的整个外表面都贴附上绝缘层，可避免电芯漏电或者发生短路，从而保证电芯的使用安全性，而且绝缘层将电芯极组包裹紧实，更好地保证电芯极组的平整性。
S3、在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层。
采用设定的收卷张力在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层，卷绕有所述耐高温层的所述电芯极组仅露出电芯极耳。所述耐高温层的材料由铜、氧化铝、云母、氧化镁中任意一种组成。
所述耐高温层优选为铜箔。在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕铜箔，将所述铜箔的尾部和边缘与所述电芯极组进行固定，使所述铜箔与所述电芯极组贴合严密，确保电芯极组卷绕整齐、稳定可靠。
S4、将卷绕有耐高温层的电芯极组进行绝缘处理。
由于耐高温层由非绝缘性材料组成，对卷绕有耐高温层的电芯极组进行绝缘处理(例如，在卷绕有耐高温层的电芯极组外表面再包覆一层绝缘胶带)，可进一步保证电芯极组的绝缘性。
完成绝缘处理后，对电芯极组进行绝缘性测试，测试合格后即可进行入壳、周边焊接等工序，制作成电芯。
本发明实施方式提供的电芯制造方法，采用叠片方式制作电芯极组，在叠片电芯极组外周卷绕耐高温层，使得叠片电芯在失效时从一维方向热扩散蔓延，减少电芯失效时对电池壳体的热冲击，通过耐高温层的保护降低热扩散速率及失效时的破环性，从而提高电芯安全性。
本发明实施方式提供的电芯制造方法通过叠片方式结合卷绕方式改善电芯极组的结构，既保留叠片电芯的能量密度高、电芯内阻低、循环寿命长的优势，又兼顾卷绕电芯的热量扩散蔓延慢、结构稳定性好的优势；通过增加耐高温层，提高电芯发送热失效时的热阻燃率，提升了电芯失效后的结构完整性。当电芯发生热失效时，热蔓延时间大幅延长，即第一支电芯失效后引发第二支电芯失效的时间间隔增加至原有结构(叠片结构)的两倍以上，为电池管理***作出判断和处理争取了更多时间，可提高整个电池***的安全性。
本发明实施方式还提供一种锂离子电池，具有采用上述的电芯制造方法制造的电芯。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (8)

1.一种电芯制造方法，其特征在于，所述方法包括：
采用叠片方式制作电芯极组；
在所述电芯极组的外表面包覆绝缘层；
在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层；
将卷绕有耐高温层的电芯极组进行绝缘处理；
所述在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层，包括：
采用设定的收卷张力在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层，卷绕有所述耐高温层的所述电芯极组仅露出电芯极耳。
2.根据权利要求1所述的电芯制造方法，其特征在于，所述采用叠片方式制作电芯极组，包括：
制作正极片以及负极片；
将所述正极片、所述负极片以及隔离膜制成叠片单元，将多个所述叠片单元折叠并制成所述电芯极组。
3.根据权利要求1所述的电芯制造方法，其特征在于，所述耐高温层为铜箔。
4.根据权利要求3所述的电芯制造方法，其特征在于，所述在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕耐高温层，还包括：
在包覆有绝缘层的电芯极组外表面卷绕铜箔，将所述铜箔的尾部和边缘与所述电芯极组进行固定，使所述铜箔与所述电芯极组贴合严密。
5.根据权利要求2所述的电芯制造方法，其特征在于，所述制作正极片以及负极片，包括：
对正极材料和负极材料进行匀浆处理；
对匀浆处理后的正极材料和负极材料进行涂覆并辊压，制成极卷；
将所述极卷分切为规定尺寸的正极片及负极片。
6.根据权利要求2所述的电芯制造方法，其特征在于，所述将所述正极片、所述负极片以及隔离膜制成叠片单元，包括：
相对设置两张所述隔离膜，将所述正极片逐个***两张所述隔离膜之间，在两张所述隔离膜相背离的侧面布置所述负极片，将所述正极片、所述负极片以及两张所述隔离膜同时进行叠片，制成所述叠片单元。
7.根据权利要求1所述的电芯制造方法，其特征在于，所述在所述电芯极组的外表面包覆绝缘层，包括：
将所述电芯极组的外表面划分为多个绝缘区，在多个所述绝缘区贴附所述绝缘层，贴附有所述绝缘层的所述电芯极组仅露出电芯极耳。
8.一种锂离子电池，其特征在于，具有采用权利要求1-7中任一项所述的电芯制造方法制造的电芯。
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