CN214898757U - 一种高安全性的叠片式锂离子电池 - Google Patents

一种高安全性的叠片式锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高安全性的叠片式锂离子电池，包括若干正极片、若干负极片和若干隔膜，隔膜设置于正极片和负极片之间，负极片的宽度大于正极片的宽度，隔膜的至少一表面间隔设置至少一粘结层；粘结层用于粘结隔膜的端部和正极片的端部，和/或粘结层用于粘结隔膜的端部和负极片的端部。本实用新型在隔膜的表面间隔设置粘结层，能够将隔膜的端部与极片的端部紧密粘结，进一步防止隔膜、正极片和负极片发生错位，避免由于正负极片接触短路而导致的电池起火或***，进而提高了叠片式锂离子电池的安全性能。

Description

一种高安全性的叠片式锂离子电池
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高安全性的叠片式锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于比能量大、工作电压高、循环寿命长、环境友好等优点被广泛应用于消费类电子产品以及需要提供动力和储能的产品中。随着锂离子电池的大规模应用，电池的安全问题日益凸显。
现有技术中普遍使用卷绕电池，为了提高隔膜的粘结效果，公开号为CN107316968A的中国专利中公开了一种粘性隔膜，其实施例中公开了将聚甲基丙烯酸甲酯、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸酯作为水性丙烯酸聚合物涂层浆料，涂覆在隔膜的一个表面上，粘结剂能够提高隔膜与极片的粘结效果，提高电池的安全性能。为了进一步提高电池的安全性能，公开号为CN105958000A的中国专利中公开了一种复合隔膜，其在隔膜的表面涂覆复合涂层，其中，复合涂层包括无机粒子和粘结剂，保证电池的安全性能。然而，上述现有技术中的隔膜均应用在卷绕式锂离子电池中，一般不适用于叠片式锂离子电池，尤其是长度远大于宽度的叠片式锂离子电池。
在叠片式锂离子电池生产技术领域，裸电芯的制备主要通过叠片机采用叠片的方式进行加工制造，其加工过程一般为：将正极片和负极片交替送到往复移动的叠片台上，隔膜放卷成Z字型绕行将正极片和负极片分开，切断隔膜后贴胶，完成多层叠片裸电芯的制备。叠片工艺中裸电芯的结构是隔膜、负极片、隔膜、正极片、隔膜、负极片、隔膜。其中，为了防止析锂，要求负极片的尺寸要大于正极片的尺寸；为了防止隔膜在发生热收缩时导致正负极接触短路，要求隔膜的尺寸大于负极片的尺寸。也就是说，叠片电池的正极片和负极片是错开设置的。
然而，由于正极片的尺寸小于负极片的尺寸，负极片的尺寸又小于隔膜的尺寸，在电池实际工作中，可能会出现正极片和负极片发生位移的情况，若正极片和负极片发生位移，同时隔膜发生热收缩，更容易导致正负极接触短路，进而引起电池的起火甚至***，具有很大的安全风险。
鉴于此，确有必要提供一种技术方案以解决上述技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种高安全性的叠片式锂离子电池，能够防止隔膜、正极片和负极片发生错位，避免由于正负极片接触短路而导致的电池起火或***。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种高安全性的叠片式锂离子电池，包括若干正极片、若干负极片和若干隔膜，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间，所述负极片的宽度大于所述正极片的宽度，所述隔膜的至少一表面间隔设置至少一粘结层；所述粘结层用于粘结所述隔膜的端部和所述正极片的端部，和/或所述粘结层用于粘结所述隔膜的端部和所述负极片的端部。
需要说明的是，本实用新型尤其适用于电池长度远大于电池宽度的叠片式锂离子电池，由于极片的长度远大于极片的宽度，相对于卷绕工艺，叠片工艺的效果更好。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述负极片的至少一表面设置有负极活性物质层，所述正极片的至少一表面设置有正极活性物质层，所述负极活性物质层覆盖所述正极活性物质层。为了防止析锂，要求正极活性物质中的锂离子能够嵌入到负极活性物质中去，因此，设置负极活性物质层覆盖正极物质层。进一步优选的，负极活性物质层的长度大于正极活性物质层的长度，负极活性物质层的宽度大于正极活性物质层的宽度。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述负极片的长度大于所述正极片的长度。如此设置能够进一步防止析锂。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述隔膜呈Z字型折叠设置。根据正极片和负极片的长度，预先在隔膜的至少一表面间隔涂覆粘结层，再将正极片和负极片交替送到往复移动的叠片台上，隔膜放卷成Z字型绕行将正极片和负极片分开，切断隔膜后贴胶，完成多层叠片裸电芯的制备。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述隔膜设置为片式结构，所述正极片和所述负极片的总数量为M，所述隔膜的总数量为N，N＝M+1。进一步优选的，在隔膜的两端涂覆粘结层后，分切隔膜为单片结构，依次按照隔膜、负极片、隔膜、正极片、隔膜、负极片、隔膜的方法叠片，完成电池的制备。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述粘结层包括粘结剂和无机陶瓷颗粒。相对于卷绕工艺，叠片工艺由于每个正极片和每个负极片都是切断的单片，即每个极片都具有四个切面，由于在加工过程中切割边缘过多，极片产生断面、毛刺的概率大大增加。在粘结层中加入无机陶瓷颗粒，还能够避免极片上的毛刺刺破隔膜造成的内部短路。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、羧甲基纤维素钠或聚丙烯酸酯。上述物质均属于本领域常用的粘结剂。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述无机陶瓷颗粒包括氧化钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、二氧化铈、三氧化二铝、碳酸钙或钛酸钡。上述物质均不与电解液和极片发生化学反应。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述粘结层设置在所述隔膜至少一表面的端部和/或侧部。为了加强隔膜与极片的粘结效果，每个极片的每条边均能够通过粘结层与隔膜粘结，防止极片发生错位。
作为本实用新型所述的高安全性的叠片式锂离子电池的一种改进，所述正极片连接有正极耳，所述负极片连接有负极耳，所述正极耳和所述负极耳设置在所述电池的同一端，或者，所述正极耳和所述负极耳分别设置在所述电池的两端。
相比于现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型提供了一种高安全性的叠片式锂离子电池，包括若干正极片、若干负极片和若干隔膜，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间，所述负极片的宽度大于所述正极片的宽度，所述隔膜的至少一表面间隔设置至少一粘结层；所述粘结层用于粘结所述隔膜的端部和所述正极片的端部，和/或所述粘结层用于粘结所述隔膜的端部和所述负极片的端部。
由于当叠片式锂离子电池的长度远大于宽度时，正极片和负极片在长度方向上不容易发生错位，在宽度方向上更加容易发生错位，因此本实用新型设置负极片的宽度大于正极片的宽度，而且，如此设置还能使得正极活性物质中的锂离子能够嵌入到负极活性物质中去，进一步防止析锂。
本实用新型在隔膜的表面间隔设置粘结层，能够将隔膜的端部与极片的端部紧密粘结，进一步防止隔膜、正极片和负极片发生错位，避免由于正负极片接触短路而导致的电池起火或***，进而提高了叠片式锂离子电池的安全性能。
另外，相对于现有技术中在隔膜的两表面全部涂覆粘结层的技术方案，本实用新型还能够节省部分粘结层的原料，降低了企业的生产成本。
附图说明
图1是本申请实施例1中的叠片式锂离子电池的剖视图。
图2是本申请实施例1中的叠片式锂离子电池局部剖视图。
图3是本申请实施例2中的叠片式锂离子电池的剖视图。
其中，1-正极片，10-正极活性物质层，2-负极片，20-负极活性物质层，3-隔膜，31-粘结层。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
实施例1
一种高安全性的叠片式锂离子电池，包括若干正极片1、若干负极片2和若干隔膜3，隔膜3设置于正极片1和负极片2之间，负极片2的宽度大于正极片1的宽度，隔膜3的至少一表面间隔设置至少一粘结层31；粘结层31用于粘结隔膜3的端部和正极片1的端部，而且，粘结层31用于粘结隔膜3的端部和负极片2的端部。
需要说明的是，本实用新型尤其适用于电池长度远大于电池宽度的叠片式锂离子电池，由于极片的长度远大于极片的宽度，相对于卷绕工艺，叠片工艺的效果更好。
由于当叠片式锂离子电池的长度远大于宽度时，正极片1和负极片2在长度方向上不容易发生错位，在宽度方向上更加容易发生错位，因此本实用新型设置负极片2的宽度大于正极片1的宽度，而且，如此设置还能使得正极活性物质中的锂离子能够嵌入到负极活性物质中去，进一步防止析锂。
本实用新型在隔膜3的表面间隔设置粘结层31，能够将隔膜3的端部与极片的端部紧密粘结，进一步防止隔膜3、正极片1和负极片2发生错位，避免由于正负极片2接触短路而导致的电池起火或***，进而提高了叠片式锂离子电池的安全性能。
另外，相对于现有技术中在隔膜3的两表面全部涂覆粘结层31的技术方案，本实用新型还能够节省部分粘结层31的原料，降低了企业的生产成本。
进一步的，负极片2的至少一表面设置有负极活性物质层20，正极片1的至少一表面设置有正极活性物质层10，负极活性物质层20覆盖正极活性物质层10。为了防止析锂，要求正极活性物质中的锂离子能够嵌入到负极活性物质中去，因此，设置负极活性物质层20覆盖正极物质层。进一步优选的，负极活性物质层20的长度大于正极活性物质层10的长度，负极活性物质层20的宽度大于正极活性物质层10的宽度。
进一步的，负极片2的长度大于正极片1的长度。如此设置能够进一步防止析锂。
进一步的，隔膜3呈Z字型折叠设置。根据正极片1和负极片2的长度，预先在隔膜3的至少一表面间隔涂覆粘结层31，再将正极片1和负极片2交替送到往复移动的叠片台上，隔膜3放卷成Z字型绕行将正极片1和负极片2分开，切断隔膜3后贴胶，完成多层叠片裸电芯的制备。
进一步的，粘结层31包括粘结剂和无机陶瓷颗粒。相对于卷绕工艺，叠片工艺由于每个正极片1和每个负极片2都是切断的单片，即每个极片都具有四个切面，由于在加工过程中切割边缘过多，极片产生断面、毛刺的概率大大增加。在粘结层31中加入无机陶瓷颗粒，还能够避免极片上的毛刺刺破隔膜3造成的内部短路。
进一步的，粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯、羧甲基纤维素钠或聚丙烯酸酯。上述物质均具有粘结功能。
进一步的，无机陶瓷颗粒包括氧化钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、二氧化铈、三氧化二铝、碳酸钙或钛酸钡。上述物质均不与电解液和极片发生化学反应。
进一步的，粘结层31设置在隔膜3至少一表面的端部。
进一步的，正极片1连接有正极耳，负极片2连接有负极耳，正极耳和负极耳分别设置在电池的两端。
实施例2
与实施例1不同的是：
隔膜3设置为片式结构，正极片1和负极片2的总数量为M，隔膜3的总数量为N，N＝M+1。进一步优选的，在隔膜3的两端涂覆粘结层31后，分切隔膜3为单片结构，依次按照隔膜3、负极片2、隔膜3、正极片1、隔膜3、负极片2、隔膜3的方法叠片，完成电池的制备。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3
与实施例1不同的是：
进一步的，粘结层31设置在隔膜3至少一表面的端部和侧部。为了加强隔膜3与极片的粘结效果，每个极片的每条边均能够通过粘结层31与隔膜3粘结，防止极片发生错位。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
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能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。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)

1.一种高安全性的叠片式锂离子电池，其特征在于，包括若干正极片、若干负极片和若干隔膜，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间，所述负极片的宽度大于所述正极片的宽度，所述隔膜的至少一表面间隔设置至少一粘结层；所述粘结层用于粘结所述隔膜的端部和所述正极片的端部，和/或所述粘结层用于粘结所述隔膜的端部和所述负极片的端部。
2.根据权利要求1所述的高安全性的叠片式锂离子电池，其特征在于，所述负极片的至少一表面设置有负极活性物质层，所述正极片的至少一表面设置有正极活性物质层，所述负极活性物质层覆盖所述正极活性物质层。
3.根据权利要求1所述的高安全性的叠片式锂离子电池，其特征在于，所述负极片的长度大于所述正极片的长度。
4.根据权利要求1所述的高安全性的叠片式锂离子电池，其特征在于，所述隔膜呈Z字型折叠设置。
5.根据权利要求1所述的高安全性的叠片式锂离子电池，其特征在于，所述隔膜设置为片式结构，所述正极片和所述负极片的总数量为M，所述隔膜的总数量为N，N＝M+1。
6.根据权利要求1所述的高安全性的叠片式锂离子电池，其特征在于，所述粘结层设置在所述隔膜至少一表面的端部和/或侧部。
7.根据权利要求1所述的高安全性的叠片式锂离子电池，其特征在于，所述正极片连接有正极耳，所述负极片连接有负极耳，所述正极耳和所述负极耳设置在所述电池的同一端；或者，所述正极耳和所述负极耳分别设置在所述电池的两端。
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