[發(fā)明專利]一種零變形的卷繞式鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110589103.6
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113300002B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王奇志;黃碧英
• 申請（專利權(quán)）人: 隆能科技（南通）有限公司
• 主分類號: H01M10/0587
• 分類號: H01M10/0587;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯信合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 孫騰

本發(fā)明涉及一種零變形的卷繞式鋰離子電池，所述零變形的卷繞式鋰離子的制作方法，包括如下工藝步驟：1）制備正極極片、負(fù)極極片；2）正極極片、負(fù)極極片、隔膜卷繞，制得卷芯體；3）將卷芯體包裝、烘烤、化成、分容，即制得所述鋰離子電池；在步驟1）在所述正極極片、負(fù)極極片的單面或雙面涂覆功能層材料，構(gòu)成功能層；且在步驟2）之后，步驟3）之前，將卷芯體置于烤箱中，在60?130度的溫度范圍內(nèi)烘烤抽真空，此時功能層材料氣化或升華，完全從卷芯體中抽出，制得有充足膨脹空間的卷芯體。可以實現(xiàn)零變形，極片在電池中完全平整，隔膜收縮后不起皺，電池內(nèi)部無應(yīng)力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及卷繞式鋰離子電池，具體涉及一種零變形的卷繞式鋰離子電池。

背景技術(shù)

卷繞式鋰離子電池在分容后或者循環(huán)幾周后，電池寬度方向會出現(xiàn)變形，呈“S”形，S形導(dǎo)致的電池厚度增加可以達(dá)到5-20%，變形嚴(yán)重不僅影響電池電性能，對電池尺寸和安全性能也有極大影響，是卷繞式電池這類裝配方式一個主要的劣勢。

電池變形的原因：當(dāng)電池充放電后，由于活性物質(zhì)的膨脹（主要為負(fù)極片）和隔膜在烘烤過程的收縮，會導(dǎo)致電芯內(nèi)層沿電池寬度方向產(chǎn)生應(yīng)力集中，進而造成電池極片扭曲，電池彎曲成S形。

為控制電池變形，目前常用的途徑有：一是針對極片膨脹，選擇充放電膨脹更小的活性物質(zhì)，同時在使用前對極片進行預(yù)烘烤；二是針對隔膜收縮，選擇熱收縮更小的隔膜，同時在使用前對隔膜進行預(yù)烘烤；三是調(diào)試卷繞時的隔膜張力，分步變速控制卷繞張力，使得卷繞后的卷芯能夠有一定空間，去適應(yīng)充放電階段的膨脹；四是將正極片壓花，使正極極片在卷繞前采用表面壓花制造凸痕，可以增加卷繞時裸電芯內(nèi)部正負(fù)極極片層間距，預(yù)留負(fù)極膨脹空間；五是在充放電過程中或充放電結(jié)束后，將電池用壓力或高溫的夾具在厚度方向夾緊，將S形電芯壓平整。但以上方法一、二、三、四由于所預(yù)留的膨脹空間總是有限的，無法完全吸收負(fù)極膨脹和隔膜收縮所需的空間，因此只能減輕電池的變形，而無法杜絕；方法五只是對變形電池作一個事后的整形，內(nèi)部的應(yīng)力仍然存在，當(dāng)外部壓力釋放后，在充放電幾周后，電池仍然會很大程度上恢復(fù)變形，沒有從根本上解決問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種零變形的卷繞式鋰離子電池。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種零變形的卷繞式鋰離子電池，所述零變形的卷繞式鋰離子的制作方法，包括如下工藝步驟：1）制備正極極片、負(fù)極極片；2）正極極片、負(fù)極極片、隔膜卷繞，制得卷芯體；3）將卷芯體包裝、烘烤、化成、分容，即制得所述鋰離子電池；在步驟1）在所述正極極片、負(fù)極極片的單面或雙面涂覆功能層材料，構(gòu)成功能層；且在步驟2）之后，步驟3）之前，將卷芯體置于烤箱中，在60-130℃的溫度范圍內(nèi)烘烤抽真空，此時功能層材料氣化或升華，完全從卷芯體中抽出，制得有充足膨脹空間的卷芯體；當(dāng)然，抽出的功能層材料可以冷卻回收，循環(huán)使用；考慮到，在烘烤抽真空過程中，隔膜會變形，優(yōu)選，使用夾板夾住卷芯體，并控制抽真空速度。

所述功能層材料的標(biāo)準(zhǔn)：功能層材料不與正極極片、負(fù)極極片、隔膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；且在常溫下為固態(tài)，當(dāng)加熱到60-130℃的溫度范圍時熔化，同時在該溫度范圍內(nèi)，以較高的真空度狀態(tài)下，氣化；或在常溫下為固態(tài)，當(dāng)加熱到60-130℃的溫度，以較高的真空度狀態(tài)下，升華；優(yōu)選，所述功能層材料為石蠟等烷烴類有機物。

所述功能型材料的附著工藝為涂覆或噴涂或點涂；所述功能層厚度=a*系數(shù)，a為鋰離子電池的正極、負(fù)極在制作和循環(huán)過程中的總膨脹率，系數(shù)為1.1-1.5。

本發(fā)明優(yōu)點是，設(shè)計合理，構(gòu)思巧妙，功能層從卷芯體中氣化后，會釋放出功能層所占的厚度空間，利于吸收電池在注液、化成、以及后續(xù)充放電循環(huán)過程中的極片膨脹、隔膜收縮所需的空間，這樣，使用該功能型材料涂層的極片制得的卷繞式鋰離子電池，可以實現(xiàn)零變形，極片在電池中完全平整，隔膜收縮后不起皺，電池內(nèi)部無應(yīng)力。

具體實施方式

實施例1