[發(fā)明專利]備有絕緣層的鋰離子電池正負(fù)極極卷

在審

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• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105680053A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫全;司曉影;程傳捷;王麗芳;徐斌
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇富朗特新能源有限公司;雙登集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池配件，具體地講，本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正負(fù)極極卷，特別是一種備有絕緣層的鋰離子電池正負(fù)極極卷。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)鋰離子電池主要由正極極卷、負(fù)極極卷、隔膜、電解液和外殼組成。結(jié)構(gòu)中，絕緣材質(zhì)的隔膜介于正極極卷和負(fù)極極卷之間主要有二個方面的作用，一是作層間絕緣，二是便于讓電解液析出的離子通過。本行業(yè)制作隔膜通常使用聚烯烴材料，該塑料具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的絕緣性能，完全能滿足常態(tài)下運行的鋰離子電池配套要求。現(xiàn)實中使用的鋰離子電池存在偶發(fā)事故，例如內(nèi)部短路、外部過充或短路，這些事故都產(chǎn)生高溫。因聚烯烴材料熱收縮大、熔點相對較低，其中最常用的PE材質(zhì)熔點溫度僅130～140℃，PP材質(zhì)熔點溫度為130℃。一旦鋰離子電池因故障構(gòu)成內(nèi)部熱失控，首先損壞的是聚烯烴材質(zhì)隔膜，過熱消融的隔膜易造成層疊的正極極卷接觸負(fù)極極卷而發(fā)生短路，發(fā)生此種事故可能引明火，甚至引起爆炸。本行業(yè)為了克服塑料質(zhì)隔膜熱穩(wěn)定性差的問題，不少制造商有針對性地開展專項研究，目前最具有代表性的技術(shù)方案是在隔膜表面涂覆陶瓷層。陶瓷是公認(rèn)的絕緣性能極好材料之一，在隔膜表面涂覆陶瓷層能夠大大提高層間絕緣等級。但是，該方案仍然沒有從根本上解決隔膜基材熱性能差的問題，以及隔膜與外涂陶瓷層熱收縮性差距懸殊的問題，所以說現(xiàn)有技術(shù)仍然不是解決鋰離子電池安全的最佳方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針對現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池正、負(fù)極極卷之間，用聚烯烴材質(zhì)隔膜做層間絕緣耐熱性差的問題，提出一種層疊復(fù)合結(jié)構(gòu)簡單、合理，附著力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，安全性能優(yōu)的備有絕緣層的鋰離子電池正負(fù)極極卷。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)。

備有絕緣層的鋰離子電池正負(fù)極極卷，它以金屬箔為基材和順序復(fù)合的膠層、絕緣層。其改進(jìn)之處在于：所述基材的集流體單面上均勻涂覆一層膠層，在固化的膠層上均勻涂覆一層絕緣層。

上述結(jié)構(gòu)中的膠層材質(zhì)為PVDF膠，固化后的膠層厚1.0～5.0μm。

上述結(jié)構(gòu)中的絕緣層用陶瓷漿料涂覆而成，固化后絕緣層厚15～50μm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果：

1、制作鋰離子電池正、負(fù)極極卷的基材為金屬箔，在金屬箔上外置的陶瓷層通過膠層媒介，附著力強(qiáng)，使用可靠；

2、在鋰離子電池正、負(fù)極極卷集流體單面外置陶瓷層，充分發(fā)揮陶瓷的絕緣特性，大大提升正、負(fù)極極卷層間絕緣等級；

3、鋰離子電池正、負(fù)極極卷的金屬箔基材和外置陶瓷層均為固體物，兩者結(jié)合熱穩(wěn)定性好，可比現(xiàn)有技術(shù)所用的聚烯烴熔點溫度至少高30℃，因能量密度高，可顯著提高配套電池的使用安全性；

4、因鋰離子電池正、負(fù)極極卷集流體單面已分別外置絕緣的陶瓷層，這樣的替代結(jié)構(gòu)可在極卷疊合層之間不用隔膜，此結(jié)構(gòu)既能簡化電池極卷層疊結(jié)構(gòu)，又能顯著提高電池組裝工效，最重要的是從結(jié)構(gòu)上消除安全隱患。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖面放大示意圖。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖并結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1所示的備有絕緣層的鋰離子電池正負(fù)極極卷，它以基材1為主體順序復(fù)合膠層2和絕緣層3。本發(fā)明所用基材1是一種金屬箔，選用何種材質(zhì)依據(jù)鋰離子電池極性而定，正極用鋁箔，負(fù)極用鋼箔。基材1作為導(dǎo)體材料，考核其性能主要是機(jī)械性能和導(dǎo)電性能。為了提高鋰離子電池的安全性，本發(fā)明在基材1的集流體單面上均勻涂覆一層膠層2。該膠層2取用材質(zhì)為PVDF膠，固化后膠層2的厚度依據(jù)配套規(guī)格大小在1.0～5.0μm之間選取，規(guī)格大則厚些，反之則薄些，本實施例配套鋰離子電池規(guī)格為10Ah，因規(guī)格偏小，固化后的膠層2厚1.5μm。然后，在固化的膠層2上均勻涂覆一層絕緣層3。本發(fā)明中的絕緣層3用陶瓷漿涂覆而成，固化后的絕緣層3厚度同樣依據(jù)配套規(guī)格大小確定，取值范圍在15～50μm之間選取，規(guī)格大則厚些，反之則薄些，本實施例僅需25μm。

本發(fā)明在鋰離子電池正、負(fù)極極卷集流體單面上分別外置陶瓷質(zhì)的絕緣層3，充分發(fā)揮了陶瓷的絕緣性能好、熔點高的優(yōu)勢，這樣替代結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品在極卷疊合層之間不用隔膜，產(chǎn)生的好處主要有二方面，一方面消除安全隱患，另一方面簡化鋰離子電池極卷層疊結(jié)構(gòu)，提高組裝效率。更重要的是此結(jié)構(gòu)大大提高極卷層間絕緣等級，從而提升能量密度，增強(qiáng)鋰離子電池使用的安全性。