CN202839841U - 一种锂离子电池正极极片 - Google Patents
一种锂离子电池正极极片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202839841U CN202839841U CN201220373126XU CN201220373126U CN202839841U CN 202839841 U CN202839841 U CN 202839841U CN 201220373126X U CN201220373126X U CN 201220373126XU CN 201220373126 U CN201220373126 U CN 201220373126U CN 202839841 U CN202839841 U CN 202839841U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- positive pole
- lithium ion
- collecting body
- plate current
- ion battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极极片,包括其边缘经气体等离子体刻蚀处理的正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极膜片，所述正极集流体的宽度小于所述正极膜片的宽度，所述正极集流体的边缘设置有氧化层。相对于现有技术，本实用新型的锂离子电池正极极片通过气体等离子体刻蚀处理的方法，形成集流体“缩进”的特殊的正极极片结构,在不影响正极极片整体形状且保持正极膜片涂层完整的情况下，一方面可以将正极集流体的切割毛刺去除，另一方面正极集流体的缩进结构和其外侧的氧化层的绝缘作用，可以避免未除尽的毛刺或由于刻蚀产生的粗糙表面伸出从而刺破隔离膜的风险，有效保证锂离子电池的安全。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极极片。
背景技术
随着现代社会的发展，各种移动设备，如摄像机、笔记本电脑、便携式DVD和数码相机等都有了越来越广泛的应用，因此，对高能电池的需求也越来越大。锂离子电池因具有重量轻、储能大、功率大、无污染、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛等许多突出的优点，逐渐受到人们的青睐，成为移动设备的最佳电源，甚至在航空、航天、航海、汽车、医疗设备等领域中也逐步取代了其他的传统电池。
锂离子电池内一般包括若干个依次叠加的电池单体，每个电池单体包括相互卷绕或叠加的正极极片、隔离膜和负极片，其中，隔离膜间隔于相邻的正、负极片之间，起到电子阻隔、离子导通的作用，同时用于保持电解液。正极极片包括一般采用铝箔制作的正极集流体和附着在正极集流体上、含有正极活性物质的正极膜片；负极片包括一般采用铜箔制作的负极集流体和附着在负极集流体上、含有负极活性物质的负极膜片；隔离膜则为采用塑化、萃取等工艺制成的微孔薄膜，这样的结构有利于隔离膜对含有锂盐的有机溶剂电解液的保持。制造锂离子电池时，只要将一个或多个上述的电池单体制成电池芯，并在电池芯的外面包裹上包装薄膜，之后向其内注入电解液，经过抽空、密封即可。由于目前锂离子电池所使用的电解液为易燃的有机电解液，所以二次锂离子电池对安全性要求很高。
锂离子电池的极片制备过程，通常包括制浆、涂膜、干燥、压型、切割等工序，虽然不同厂商或不同电池的制造工序可能会有所变化，但极片切割都是必不可少的工序。由于锂离子电池大都采用铝箔作为正极集流体，铝自身的特性决定其切割时容易在边缘处产生毛刺。如图1所示，正极极片200上作为正极集流体的铝箔220边缘与正极膜片240的边缘平齐或稍微突出于正极膜片240的边缘并且有一些切割产生的毛刺，因此将该正极极片200与隔离膜和负极片叠加后，铝箔220的切割毛刺就易于刺破隔离膜，以致与相邻的负极膜片接触而发生短路。短路的电池会迅速升温，从而导致易燃的有机电解液着火，甚至导致电池发生***。
为了去除正极极片边缘的毛刺，申请号为CN200910036707.7的中国专利申请公开了一种将正极极片卷料用碱液浸泡来去除毛刺的方法。该湿法处理虽然也可以将正极集流体切割边缘的毛刺去除，但是存在毛细现象以及工序实现困难等问题。而且，用碱液浸泡后的卷料边缘可能还会产生一定的毛刺，也就是说，在去毛刺的同时又会产生毛刺，还是有一定的安全隐患。
有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池正极极片，该正极极片的正极集流体的边缘毛刺大大减少甚至没有，从而大大提高使用该正极极片的电池的安全性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池正极极片，该正极极片的正极集流体的边缘毛刺大大减少甚至没有，从而大大提高使用该正极极片的电池的安全性。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种锂离子电池正极极片，包括其边缘经气体等离子体刻蚀处理的正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极膜片，所述正极集流体的宽度小于所述正极膜片的宽度，所述正极集流体的边缘设置有氧化层。
作为本实用新型锂离子电池正极极片的一种改进，所述氧化层的厚度为1~10μm。
作为本实用新型锂离子电池正极极片的一种改进，所述氧化层的厚度为1~3μm。
作为本实用新型锂离子电池正极极片的一种改进，所述氧化层的厚度为2μm。
作为本实用新型锂离子电池正极极片的一种改进，在宽度方向上，所述正极集流体的左边缘与所述正极膜片的左边缘之间的距离为0~50μm，所述正极集流体的右边缘与所述正极膜片的右边缘之间的距离为0~50μm，并且所述正极集流体的左边缘和右边缘均位于所述正极膜片的左边缘和右边缘之间。
作为本实用新型锂离子电池正极极片的一种改进，在宽度方向上，所述正极集流体的左边缘与所述正极膜片的左边缘之间的距离为10~45μm，所述正极集流体的右边缘与所述正极膜片的右边缘之间的距离为10~45μm。
作为本实用新型锂离子电池正极极片的一种改进，在宽度方向上，所述正极集流体的左边缘与所述正极膜片的左边缘之间的距离为30μm，所述正极集流体的右边缘与所述正极膜片的右边缘之间的距离为30μm。
相对于现有技术，本实用新型的锂离子电池正极极片通过气体等离子体刻蚀处理的方法，形成集流体“缩进”的特殊的正极极片结构（即正极集流体的宽度小于正极膜片的宽度），在不影响正极极片整体形状且保持正极膜片涂层完整的情况下，一方面可以将正极集流体的切割毛刺去除，另一方面正极集流体的缩进结构和其外侧的氧化层的绝缘作用，可以避免未除尽的毛刺或由于刻蚀产生的粗糙表面伸出从而刺破隔离膜的风险，有效保证锂离子电池的安全。
附图说明
下面结合附图和各个具体实施方式，对本实用新型及其有益技术效果进行详细说明。
图1为现有技术中的正极极片的结构示意图。
图2为本实用新型的俯视示意图。
图3为本实用新型的剖视示意图。
图4为本实用新型具体实施方式中去除正极集流体上的毛刺所采用的装置的结构示意图。
具体实施方式
如图2和图3所示，本实用新型提供的一种锂离子电池正极极片，包括其边缘经气体等离子体刻蚀处理的正极集流体10和设置于正极集流体10表面的正极膜片20，正极集流体10的宽度小于正极膜片20的宽度，正极集流体10的边缘设置有氧化层30。氧化层30的设置可以避免未除尽的毛刺或由于刻蚀产生的粗糙表面伸出从而刺破隔离膜的风险。
其中，氧化层30的厚度为1~10μm。若氧化层30的厚度太小，无法有效避免未除尽的毛刺或由于刻蚀产生的粗糙表面伸出从而刺破隔离膜的风险。而若氧化层30的厚度太大，又会造成不必要的材料的浪费。
氧化层30的厚度为1~3μm，这是优选的范围。
氧化层30的厚度为2μm，这是较佳的而选择。氧化层30可以通过喷溅、真空镀层或涂覆等方式设置在正极集流体10的边缘。
在宽度方向上，正极集流体10的左边缘与正极膜片20的左边缘之间的距离为0~50μm（即蚀刻深度），正极集流体10的右边缘与正极膜片20的右边缘之间的距离为0~50μm，并且正极集流体10的左边缘和右边缘均位于正极膜片20的左边缘和右边缘之间。刻蚀深度在0~50μm范围内。刻蚀深度的限定是为了既保证达到去除毛刺的目的，又不破坏正极极片。缩进距离越大，可能未被除尽的毛刺以及由气体刻蚀产生的粗糙凸起都会被外层的膜片包裹住，安全性能越好。但距离太大会导致膜片的边缘没有集流体支撑，出现脱落。而且刻蚀深度太大，会对正极集流体10上无正极活性物质的区域产生不应该的破坏，影响后续工序的极耳焊接。因此缩进的距离在0~ 50μm是较优的结果。
优选的，在宽度方向上，正极集流体10的左边缘与正极膜片20的左边缘之间的距离为10~45μm，正极集流体10的右边缘与正极膜片20的右边缘之间的距离为10~45μm。
更优选的，在宽度方向上，正极集流体10的左边缘与正极膜片20的左边缘之间的距离为30μm，正极集流体10的右边缘与正极膜片20的右边缘之间的距离为30μm。
具体操作时，通过气体电离产生等离子体高速轰击并与正极集流体10上的毛刺（毛刺为铝或铝的氧化物）发生化学反应以除去正极集流体10切割边缘的毛刺，同时产生正极集流体10缩进的结构且其外侧通过涂覆等方式设置有一层氧化层起绝缘作用。去除正极集流体10上的毛刺所采用的装置如图4所示，该装置包括真空腔体1、用于放置正极极片2的可旋转的托盘架3、气体分配***4、电离腔体5、等离子体发生器6、负偏压电源7和用于进行尾气处理的真空控制***8，可旋转的托盘架3设置于真空腔体1内，电离腔体5位于等离子体发生器6和真空腔体1之间并且与气体分配***4连接，负偏压电源7分别与电离腔体5和可旋转的托盘架3电连接，真空控制***8与真空腔体1连接。
其中，等离子体发生器6包括射频电源61和电极62，电极62与电离腔体5连接，电极62与射频电源61电连接。
实际使用时，先将经过刀模组件切割的正极极片的边缘置于电子扫描显微镜下观察，发现正极集流体10切痕边缘出现毛刺，毛刺长度范围在0~30μm之间。
再将正极极片卷绕放置在可以旋转的托盘架3上，此托盘置于密封的真空腔体1内，气体混合物（Cl2、BCl3、Ar和O2）由气体分配***4按照体积比例（1~5）:（1~5）:（0.5~2）:（5~15）流入电离腔体5内，等离子体发生器6的电极62在射频电源61的作用下产生足够强的磁场，将进入电离腔体5的气体混合物变成等离子体。
负偏压电源7在电离腔体5和正极极片间形成电场，电离腔体5内的等离子体在电场作用下进入真空腔体1，高速轰击正极极片，并与正极极片中裸露的正极集流体10切痕边缘的毛刺（毛刺成分为铝或铝的氧化物）发生反应，反应时间为20~60min，从而将正极极片上的毛刺除去。这些气体与毛刺发生化学反应的方程式分别为：Al2O3 + 3BCl3 → 2AlCl3 + 3BOCl （1）；2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 （2）；2Al + 3O2 → 2Al2O3 （3）。
反应后的产物由真空控制***8抽吸排出并经过尾气处理。由于上述气体物质并不与正极膜片20及其中的正极活性物质发生反应，因此去毛刺过程基本上不会对正极膜片20造成不良影响。最后在正极集流体10的外侧通过涂覆等方式形成一层起绝缘作用的氧化层30。
在处理后，如图3所示，正极集流体10上的切割边缘及其上的毛刺都被刻蚀去掉。将经过等离子气体处理后的正极极片的边缘再次置于电子扫描显微镜下观察，发现正极集流体10的切痕边缘已无毛刺，正极集流体10的边缘光滑，部分微锯齿状突起（由气体刻蚀导致），正极集流体10的缩进距离为0~50μm。
由于正极膜片20并不与处理气体反应，所以此时正极集流体10的宽度短于隔离膜，其边缘已缩入隔离膜内，而且由于正极集流体10上的毛刺也已经完全去除，并在正极集流体10的外侧钝化形成一层起绝缘作用的氧化层30，因此不可能再发生正极集流体10刺破隔离膜后与负极极片的负极膜片接触短路的安全事故。而且，即使隔离膜由于其他原因发生了破损，缩入正极膜片20内的正极集流体10也很难接触到负极膜片，因此本实用新型的正极极片能够有效保证锂离子电池的安全。
另外，上述气体物质与电池单体中的其他物质，如负极集流体、负极膜片、负极活性物质、正负极片间的隔离膜等，都不发生化学反应，或者是发生化学反应的活性很低。
综上所述，本实用新型通过等离子刻蚀处理的方法，在不影响正极极片边缘形状且保持正极膜片20涂层完整的情况下，将正极集流体10的切割边缘和毛刺同时去除，处理后作为正极集流体10的宽度比正极膜片20还短，无法暴露在正极极片边缘，因此不会再刺破隔离膜而与负极膜片发生短路，甚至在隔离膜由于其他原因破损的情况下，也不会与负极膜片接触，从而有效提高锂离子电池的安全性能。
需要说明的是，虽然本说明书仅仅以Cl2、BCl3、Ar、O2为例对本实用新型构思中的气体物质进行说明，但是本领域的技术人员根据本说明书的揭示，也可以采用不影响正极极片边缘外形和不影响正极膜片涂层完整的其他气体物质。另外，不排除采用相类似的干法处理方法对负极极片进行刻蚀处理去掉负极极片边缘集流体切割后的毛刺。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型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，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (7)
1.一种锂离子电池正极极片，包括其边缘经气体等离子体刻蚀处理的正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极膜片，其特征在于：所述正极集流体的宽度小于所述正极膜片的宽度，所述正极集流体的边缘设置有氧化层。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：所述氧化层的厚度为1~10μm。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：所述氧化层的厚度为1~3μm。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：所述氧化层的厚度为2μm。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：在宽度方向上，所述正极集流体的左边缘与所述正极膜片的左边缘之间的距离为0~50μm，所述正极集流体的右边缘与所述正极膜片的右边缘之间的距离为0~50μm，并且所述正极集流体的左边缘和右边缘均位于所述正极膜片的左边缘和右边缘之间。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：在宽度方向上，所述正极集流体的左边缘与所述正极膜片的左边缘之间的距离为10~45μm，所述正极集流体的右边缘与所述正极膜片的右边缘之间的距离为10~45μm。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池正极极片，其特征在于：在宽度方向上，所述正极集流体的左边缘与所述正极膜片的左边缘之间的距离为30μm，所述正极集流体的右边缘与所述正极膜片的右边缘之间的距离为30μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201220373126XU CN202839841U (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | 一种锂离子电池正极极片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201220373126XU CN202839841U (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | 一种锂离子电池正极极片 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202839841U true CN202839841U (zh) | 2013-03-27 |
Family
ID=47951471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201220373126XU Expired - Lifetime CN202839841U (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | 一种锂离子电池正极极片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202839841U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104282884A (zh) * | 2013-07-05 | 2015-01-14 | 深圳市大成精密设备有限公司 | 一种利用等离子去除锂电池电极片铝屑的处理工艺及装置 |
| CN106252665A (zh) * | 2016-09-07 | 2016-12-21 | 清华大学 | 锂离子电池集流体及其表面毛刺处理方法 |
| CN108352492A (zh) * | 2015-08-31 | 2018-07-31 | 宁德新能源科技有限公司 | 二次电池电芯及其卷绕成型*** |
| CN114094053A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-25 | 惠州锂威新能源科技有限公司 | 一种用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法 |
| US11923498B2 (en) | 2014-01-17 | 2024-03-05 | Ningde Amperex Technology Limited | Lithium-ion battery having desirable safety performance |
-
2012
- 2012-07-31 CN CN201220373126XU patent/CN202839841U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104282884A (zh) * | 2013-07-05 | 2015-01-14 | 深圳市大成精密设备有限公司 | 一种利用等离子去除锂电池电极片铝屑的处理工艺及装置 |
| US11923498B2 (en) | 2014-01-17 | 2024-03-05 | Ningde Amperex Technology Limited | Lithium-ion battery having desirable safety performance |
| CN108352492A (zh) * | 2015-08-31 | 2018-07-31 | 宁德新能源科技有限公司 | 二次电池电芯及其卷绕成型*** |
| CN108352492B (zh) * | 2015-08-31 | 2021-08-31 | 宁德新能源科技有限公司 | 二次电池电芯 |
| US11329352B2 (en) | 2015-08-31 | 2022-05-10 | Ningde Amperex Technology Limited | Secondary battery cell and winding formation system thereof |
| US12009483B2 (en) | 2015-08-31 | 2024-06-11 | Ningde Amperex Technology Limited | Secondary battery cell and winding formation system thereof |
| CN106252665A (zh) * | 2016-09-07 | 2016-12-21 | 清华大学 | 锂离子电池集流体及其表面毛刺处理方法 |
| CN106252665B (zh) * | 2016-09-07 | 2019-02-05 | 清华大学 | 锂离子电池集流体及其表面毛刺处理方法 |
| CN114094053A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-25 | 惠州锂威新能源科技有限公司 | 一种用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11355817B2 (en) | Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods | |
| CN202839841U (zh) | 一种锂离子电池正极极片 | |
| EP3320572B1 (en) | Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods | |
| CN107732293B (zh) | 类三明治结构固态聚合物电解质膜的制备方法及其在固态锂离子电池中的应用 | |
| US9755213B2 (en) | Cathode including insulation layer on cathode tab and secondary battery including the cathode | |
| CN101771168B (zh) | 微型锂电池的制备方法 | |
| CN101107746A (zh) | 锂二次电池用负极和使用其的锂二次电池及它们的制造方法 | |
| CN107394209A (zh) | 一种锂离子电池正极片及其制造方法 | |
| WO2008136177A1 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| CN105870457A (zh) | 一种表面改性的铝箔集流体及其应用 | |
| CN103094573A (zh) | 一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| US20190207187A1 (en) | Composite Separator, Preparation Method Of The Same, And Electrochemical Device Using The Same | |
| CN201340888Y (zh) | 锂离子电池 | |
| CN105514497B (zh) | 一种高效率锂离子电池及其制作方法 | |
| CN104362292B (zh) | 一种锂二次电池 | |
| Sauvage et al. | Factors affecting the electrochemical reactivity vs. lithium of carbon-free LiFePO4 thin films | |
| CN102694148A (zh) | 锂离子电池正极极片的干法去毛刺方法 | |
| US20230119014A1 (en) | Electrode assembly of secondary battery, and secondary battery | |
| CN212033170U (zh) | 一种单层隔膜的锂电池结构 | |
| CN113597696A (zh) | 负极极片、电化学装置和电子装置 | |
| CN108511680B (zh) | 正极片及其制备方法及储能装置 | |
| JP3247222U (ja) | リチウムイオン電池 | |
| WO2023280112A1 (en) | Lithium ion battery | |
| CN102763253B (zh) | 锂离子二次电池用正极集电体，锂离子二次电池用正极和锂离子二次电池用正极集电体的制造方法 | |
| CN101431169A (zh) | 锂离子电池及其电池单体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130327 |