一种极片及锂离子电池的制作方法

专利2022-11-18  97


本申请实施例涉及电能储存技术领域,更具体地,涉及一种极片及锂离子电池。



背景技术:

水分对锂离子电池性能有着至关重要的影响,锂离子电池内部水分的多少决定了电池性能的好坏,电芯制作过程对内部水分的控制很关键,如制程中对残留于极片、隔膜以及电解液水分的控制等。电芯内部的水分会与电解液中的锂盐(如六氟磷酸锂等)发生反应,生成hf,而hf会破坏sei膜,并生成lif沉淀,消耗电解液中的锂离子;另外,水分还会与电解液的溶剂中的羟基和亚稳定的双键产生络合反应或者反应生成醇等,影响电芯首次充放电效率以及sei膜的形成,进而造成锂电池性能迅速衰减。

最大程度减少或消除锂离子电池内部的水分是解决上述问题的核心所在,但是即使极片、隔膜以及电解液中水分在制程中经过一系列的烘烤除湿等工序也很难将水分完全清除或者降低到一个很低的含量,因此有必要提出一种能够更加有效降低锂离子电池内部水分的技术方案,将锂离子电池内部水分完全被吸收或者控制到一个极低含量,以此来大幅度提高锂离子电池的性能并使性能保持稳定。



技术实现要素:

本申请实施例目的在于解决上述问题或者至少部分地解决或缓减上述问题,本申请实施例公开的技术方案通过在集流体两面的空箔区涂覆有吸水材料层,彻底清除电芯内部的水分或使电芯内部水分维持在一个极低的水平,将水分对电芯各项性能的影响降至最低,从而提升电芯的综合电性能,从而制程一种高性能的锂离子电池。

第一方面,本申请实施例提供了一种极片,包括,集流体,所述集流体两面设置有涂覆区和空箔区,所述涂覆区上涂覆有活性材料层,所述空箔区涂覆有吸水材料层。

优选地,所述空箔区位于所述极片端部或中间位置。

优选地,所述吸水材料层为聚乙烯醇类、聚丙烯酸类或其共聚物中的一种或它们的混合物。

优选地,所述吸水材料层厚度为30-150μm。

优选地,所述吸水材料层厚度40μm。

优选地,所述吸水材料层高度不高于与所述活性材料层。

与现有技术相比,本申请公开的实施例通过将提前制备好的高分子吸水材料涂覆在极片未涂覆活性材料的空箔区域,所述高分子吸水材料不与正负极材料、箔材、有机电解液等内部所有材料发生化学反应,将所述高分子吸水材料高温烘干,制成一种完全不含水分或水分含量极低的极片,所述极片包括正极片和负极片,采用所述极片制成锂离子电池,能够大幅度提升所述锂离子电池的性能并保持电池性能的稳定。

第二方面,本申请实施例还提供了一种锂离子电池,包括采用了第一方面所述极片;

所述锂离子电池为柱状锂离子电池;或

所述锂离子电池为软包装锂离子电池。

与现有技术相比,本申请实施例提供的一种锂离子电池核心在于采用了第一方面所述极片,其有益效果与上述第一方面技术方案的有益效果相同,在此不再赘述。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述,本申请的其它特征及其优点将会描述得更清楚。

附图说明

构成说明书一部分的附图描述了本申请的实施例,并且连同说明书一起用于解释本申请实施例的原理。

图1为本申请实施例在空箔区未涂覆吸水材料层的正负极极片结构示意图;

图2为本申请实施例在空箔区涂覆吸水材料层的正负极极片结构示意图;

附图标记说明:

1正极片;11第一涂覆区;12第一空箔区;13正极活性材料;14第一吸水材料层;15第二空箔区;

2负极片;21第二涂覆区;22第三空箔区;23负极活性材料;24第二吸水材料层;

3正极极耳;4负极极耳。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

电池内部水分的含量直接关系到锂离子电池的各项电性能好坏,由于电池正、负极极片辊压后,高温真空烘烤很难将卷芯内极片以及隔膜吸收的水分完全排除干净,因此本申请通过在正负极极片上未涂覆活性材料的区域涂不与电芯正负极材料、箔材、有机电解液等内部所有材料发生化学反应的高分子吸水材料(且该材料在吸水后,水分在其内部为非结晶水的状态),电芯在高温烘烤过程中,将电芯内部正负极极片以及隔膜中的水分进行一个再吸收清除,使电芯内部的水分含量处在一个极低甚至无水分的状态,此时电芯内部环境处于极佳的状况,后期电芯sei膜的形成会非常致密,电池循环寿命会大幅度提高,同时电池首次充放电效率、自放电、放电倍率等一系列性能均会得明显提升。

本申请实施例公开的极片包括集流体,在集流体的两面设置有涂覆区和空箔区,所述涂覆区上涂覆有活性材料层,所述空箔区涂覆有吸水材料层,上述极片包括正极片和负极片。

如图1和图2所示,本申请实施例公开了一种极片,包括正极片1和负极片2。

在本申请实施例中,正极片1的集流体两面上设置有第一涂覆区11、第一空箔区12和第二空箔区15,第一涂覆区11上涂覆有正极活性材料13,上述第一空箔区12和第二空箔区15上涂覆有吸水材料层14,在本申请实施例中,上述第一空箔区12和第二空箔区15位于正极片1两端部,正极极耳3设置在第二空箔区15上,作为本申请其它实施例,也可以只设置一个空箔区,空箔区设置在正极片的其中一个端部或中部位置,本申请实施例对此不做限制,上述第一吸水材料层14为聚乙烯醇类、聚丙烯酸类或其共聚物中的一种或它们的混合物,本领域技术人员可根据实际需要选择吸水材料层的材料。

在本申请实施例中第一吸水材料层14厚度为30-150μm,优选地,所述第一吸水材料层14厚度40μm,上述第一吸水材料层14不高于所述活性材料层13高度。

同理,在本申请实施例中,负极片2的集流体两面上设置有第二涂覆区21、第三空箔区22,第二涂覆区21上涂覆有负极活性材料23,上述第三空箔区22上涂覆有第二吸水材料层24,在本申请实施例中,上述第二空箔区22,位于负极片2一端部,负极极耳4设置在第三空箔区22上,作为本申请其它实施例,负极片也可以只设置两个空箔区,设置在负极片的两个端部或中部位置,本申请实施例对此不做限制,上述第二吸水材料层24为聚乙烯醇类、聚丙烯酸类或其共聚物中的一种或它们的混合物,本领域技术人员可根据实际需要选择吸水材料层的材料。

在本申请实施例中第二吸水材料层24厚度为30-150μm,优选地,所述第二吸水材料层24厚度40μm,上述第二吸水材料层24不高于所述活性材料层23高度。

本申请公开的实施例通过将提前制备好的高分子吸水材料涂覆在极片未涂覆活性材料的空箔区域,所述高分子吸水材料不与正负极材料、箔材、有机电解液等内部所有材料发生化学反应,将所述高分子吸水材料高温烘干,制成一种完全不含水分或水分含量极低的极片,所述极片包括正极片和负极片,采用所述极片制成锂离子电池,能够大幅度提升所述锂离子电池的性能并保持电池性能的稳定。

第二方面,本申请还提供了一种锂离子电池,包括第一方面的提供的极片。

本申请实施例中的锂离子电池为柱状锂离子电池,例如圆柱形本领域技术人员可根据实际需要选择柱状锂离子电池的具体形状。

在一个实施例中,锂离子电池为方形锂离子电池,例如,卷绕式软包装锂离子电池、叠片式软包装锂离子电池、卷绕式铝壳锂离子电池或叠片式铝壳锂离子电池等等,方形锂离子电池的形成方式不限于上述方式,本领域技术人员可根据实际需要选择板状锂离子电池的形成方式。

具体锂离子电池的制程方法为如下:

在确定电芯体系以及型号的情况下,按照正常的电芯制作流程进行配料、涂布;

然后将提前制备好的高分子吸水材料涂覆在正负极极片的未涂覆正负极活性材料的区域,且该高分子吸水材料是一种不与电芯正负极材料、箔材、有机电解液等内部所有材料发生化学反应的高分子吸水材料,且该材料在吸水后,水分在其内部为非结晶水状态。

正负极极片完成制作以后,进行电芯的卷绕、顶侧封等工序,然后将电芯进行高温85℃烘烤、注液、陈化、化成、二封以及老化分容等工序,按照正常工序完成最终电芯的制作。

本申请实施例相比较目前常规锂离子电池的制程,基本上维持了原有锂离子电池的生产流程,通过在正负极极片未涂覆活性材料的区域上涂覆不与电芯正负极材料、箔材、有机电解液等内部所有材料发生化学反应的高分子吸水材料(且该材料在吸水后,水分在其内部为非结晶水的状态),以达到锂离子电池在卷绕、顶侧封后进行卷芯烘烤时,涂覆在正负极极片上的高分子吸水材料将正负极极片以及隔膜中的水分完全吸收进行一个再吸收清除,使电芯内部的水分含量处在一个极低甚至无水分的状态,此时电芯内部环境处于极佳的状况,后期电芯sei膜的形成会非常致密,电池循环寿命会大幅度提高,同时电池首次充放电效率、自放电、放电倍率等一系列性能均会得明显提升,制程一种高性能的锂离子电池。

本申请实施例提供的锂离子电池由于使用上述所述的极片制作,实现了提高锂离子电池的综合性能以及使锂离子电池使用性能稳定的效果。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本申请的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。


技术特征:

1.一种极片,其特征在于,包括,集流体,所述集流体两面设置有涂覆区和空箔区,所述涂覆区上涂覆有活性材料层,所述空箔区涂覆有吸水材料层。

2.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述空箔区位于所述极片端部或中间位置。

3.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述吸水材料层厚度为30-150μm。

4.根据权利要求3所述的极片,其特征在于,所述吸水材料层厚度40μm。

5.根据权利要求1所述的极片,其特征在于,所述吸水材料层高度不高于与所述活性材料层。

6.一种锂离子电池,其特征在于,包括如权利要求1-5任一项所述的极片。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池为柱状锂离子电池。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池为软包装锂离子电池。

技术总结
本申请实施例涉及一种极片及锂离子电池,所述极片包括,集流体,所述集流体两面设置有涂覆区和空箔区,所述涂覆区上涂覆有活性材料层,所述空箔区涂覆有吸水材料层,本申请实施例提供的极片彻底清除电芯内部的水分或使电芯内部水分维持在一个极低的水平,将水分对电芯各项性能的影响降至最低,从而提升电芯的综合电性能,从而制程一种高性能的锂离子电池。

技术研发人员:杨晓亮;余海导;余育强
受保护的技术使用者:深圳市量能科技有限公司
技术研发日:2020.05.07
技术公布日:2021.04.06

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