專利名稱：一種疊片式電池的極片及包括該極片的極芯和電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電池領(lǐng)域，具體地說涉及一種疊片式電池的極片及包括 該極片的極芯和電池。
背景技術(shù)：
疊片式電池的倍率充放電性能不僅與電池極芯的正、負極片所涂敷的活 性材料有關(guān)，而且還與電池極芯的正、負極片設(shè)計有關(guān)，其中對于正、負極 片的極耳的設(shè)計，也是直接影響電池的倍率充放電特性能的關(guān)鍵。如圖1和圖2所示，目前，常規(guī)使用的疊片式電池的電池極芯l是由以 片狀形式依次層疊排布于隔膜2兩面的正極片3、負極片4組成，所述正極 片3、負極片4分別包括正極基體、負極基體和涂敷在正極基體表面、負極 基體表面的活性材料，并由基體延伸出來的細頸部分構(gòu)成集流體作為引出電 流的極耳5。采用該電池極芯1結(jié)構(gòu)的疊片式電池雖然能達到輸出電流的效 果，但在進一步提高電池性能方面，尤其是大電流放電方面，還存在著如下 缺陷首先，當電池在高倍率放電(IOC以上)時，電流不能及時傳輸?shù)酵?部而影響到電池的高倍率放電性能；其次，當電池在大電流充放電過程中或 者極端使用條件下，極片上產(chǎn)生的熱量會迅速聚集在極耳端，導致熱量不能 及時有效的擴散，從而影響到電池的大電流放電性能以及安全性能，縮短了 電池的大倍率循環(huán)使用壽命。為了解決上述問題，有的電池生產(chǎn)廠家采用了在正/負極片的同一邊上 設(shè)置多個極耳的極片結(jié)構(gòu)形式，該極片結(jié)構(gòu)形式雖然擴大了極耳與極片間的 接觸面，并有利于擴散聚集在極耳端的極片產(chǎn)生的熱量，但該極片結(jié)構(gòu)方式 對分散極片敷料區(qū)上電流的流向，縮短電流導通路徑而提高電池高倍率放電效率以及提高電池的大倍率循環(huán)使用壽命方面仍存在不足，因此改善電池高 倍率充放電性能是研發(fā)人員迫切需要解決的關(guān)鍵問題。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有疊片式電池的電池極芯在高倍率放電(IOC以上)時，電流不能及時傳輸?shù)酵獠?，以及電池在大電流充放電過程中或者極端使用條件下，極片上產(chǎn)生的熱量會迅速聚集在極耳端，導致熱量 不能及時有效的擴散從而影響到電池的高倍率放電性能的缺點，提供一種在高倍率放電(ioc以上)時使得電流能及時傳輸?shù)酵獠?，以及電池在大電流充放電過程中或者極端使用條件下，能將聚集在極耳端的熱量及時有效的擴散，不會影響到電池的高倍率放電性能的一種疊片式電池的極片；本實用新 型的另一個目的是提供包括該極片的極芯和電池。本實用新型的疊片式電池的極片包括表面涂敷有活性材料的方形基體 和由基體延伸出來的未涂敷有活性材料的至少兩個極耳，其中，所述至少兩 個極耳分別設(shè)置在表面涂敷有活性材料的方形基體的不相鄰的兩個邊上且 位于不相鄰的兩個邊的同一端或不相鄰的兩個邊的不同端。本實用新型的疊片式電池的極芯包括以片狀形式依次層疊排布的多個 正極片、隔膜和負極片，每個所述正極片包括表面涂敷有正極活性材料的正 極基體和由正極基體延伸出來的未涂敷有正極活性材料的正極極耳；每個所 述負極片包括表面涂敷有負極活性材料的負極基體和由負極基體延伸出來 的未涂敷有負'極活性材料的負極極耳；其中，每個所述正極片和每個所述負 極片的極片的結(jié)構(gòu)為本實用新型提供的極片的結(jié)構(gòu)形式，且正極片的同方向 的一邊的正極極耳之間彼此重合，負極片的同方向的一邊的負極極耳之間也 彼此重合。本實用新型的疊片式電池包括共同密封于電池殼體內(nèi)的極芯和電解液，其中，所述極芯為本實用新型提供的疊片式電池的極芯，該極芯的每一組重 合的正極極耳分別與相應的一個正極電連接，極芯的每一組重合的負極極耳 分別與相應的一個負極電連接，每個所述正極和負極分別貫穿電池殼體并與 所述電池殼體之間密封連接。本實用新型的疊片式電池增大了電流的輸出量，改善了電池大電流(ioc 以上)放電性能，同時還可以分散敷料區(qū)上電流的流向，縮短電流導通路徑而提高電池高倍率放電效率；當電池在大電流充放電過程中，極片上產(chǎn)生的 熱量還可以分散到多個極耳中并得到有效的擴散，使電池的大電流放電性能 以及安全性有所提高，改善了電池的大倍率循環(huán)使用壽命。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中疊片式動力電池的極片結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中疊片式動力電池的極芯結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型的疊片式動力電池的極片一種結(jié)構(gòu)形式示意圖； 圖4是本實用新型的疊片式動力電池的極片另一種結(jié)構(gòu)形式示意圖； 圖5是本實用新型的疊片式動力電池的極片另一種結(jié)構(gòu)形式制成的極芯 結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是由圖5極芯制成的本實用新型的疊片式動力電池立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是現(xiàn)有技術(shù)中疊片式動力電池的IOC放電電壓曲線圖； 圖8是圖6的本實用新型的疊片式動力電池的IOC放電電壓曲線圖； 圖9是現(xiàn)有技術(shù)中疊片式動力電池的充放電循環(huán)曲線圖(1C充電/10C 放電)；圖10是圖6的本實用新型的疊片式動力電池的充放電循環(huán)曲線圖(1C 充電/10C放電)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作詳細說明。如圖3和圖4所示，本實用新型的疊片式電池的極片6包括表面涂敷有 活性材料的方形基體10和由基體延伸出來的未涂敷有活性材料的至少兩個 極耳5，其中，所述至少兩個極耳5分別設(shè)置在表面涂敷有活性材料的方形 基體10的不相鄰的兩個邊上且位于不相鄰的兩個邊的同一端或不相鄰的兩 個邊的不同端。所述極耳5的寬度為所述涂敷有活性材料的基體IO的寬度的15%-40%， 所述極耳5的高度為所述涂敷有活性材料的基體(10)的高度的10%-40%。如圖5所示，本實用新型的疊片式電池的極芯1包括以片狀形式依次層 疊排布的多個正極片3、隔膜2和負極片4，每個所述正極片3包括表面涂 敷有正極活性材料的正極基體10z和由正極基體延伸出來的未涂敷有正極活 性材料的正極極耳5z，每個所述負極片4包括表面涂敷有負極活性材料的負 極基體10f和由負極基體延伸出來的未涂敷有負極活性材料的負極極耳5f， 其中，每個所述正極片3和每個所述負極片4的極片的結(jié)構(gòu)為本實用新型提 供的極片的結(jié)構(gòu)形式，且正極片3的同方向的一邊的正極極耳5z之間彼此 重合，負極片4的同方向的一邊的負極極耳5f之間也彼此重合。如圖6所示，本實用新型的疊片式電池包括共同密封于電池殼體7內(nèi)的 極芯l和電解液，其中，所述極芯l為本實用新型提供的電池的極芯，該極 芯1的每一組重合的正極極耳5z分別與相應的一個正極8電連接，極芯1 的每一組重合的負極極耳5f分別與相應的一個負極9電連接，每個所述正 極8和負極9分別貫穿電池殼體7并與所述電池殼體7之間密封連接。本實用新型中所述的正極片3、隔膜2、負極片4以及電解液的結(jié)構(gòu)或 組成及其制備方法等為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，本實用新型對其沒有特別的 限定，在此不再贅述。本實用新型疊片式電池由于采用多極耳結(jié)構(gòu)，且將正/負極耳分別設(shè)置 在正/負極片的表面涂敷有活性材料的方形基體的不相鄰的兩個邊，且位于不相鄰的兩個邊的同一端(如圖3所示)或不相鄰的兩個邊的不同端的結(jié)構(gòu)形 式(如圖4所示)，這樣可以增大電流輸出量，改善電池大電流放電性能， 并分散涂敷活性材料區(qū)的電流流向，縮短電流導通路徑，從而進一步，高電 池高倍率放電效率，同時在大電流放電中產(chǎn)生的熱量也可分散到多個極耳 中，改善電池安全性能和循環(huán)壽命。下面結(jié)合實施例將對本實用新型做進一步說明。實施例(1) 正極片的制備 將100份重量的正極活性物質(zhì)LiCo02、 5份重量的導電劑乙炔黑、3份重量的粘結(jié)劑PVDF加入到60份重量的NMP中均勻混合成膏狀，然后將其 均勻地涂覆在厚度為0.02毫米的鋁箔上，涂覆均勻后再將鋁箔延伸部分的兩 個正極極耳表面的正極漿料刮去，經(jīng)干燥、壓片、分切，得到長度為114毫 米，寬度為94毫米，厚為0.125毫米的正極片，將分切后的正極片包裹在沿 長度方向?qū)φ矍抑苓呌酶咧懿ê附訖C焊接的隔膜中，兩個正極耳裸露在隔膜 之外，制成正極組件，如圖5所示。隔膜采用的是聚丙烯膜。(2) 負極片的制備將95份重量的負極活性物質(zhì)人造石墨、5份重量的粘結(jié)劑PVDF加入到 60份重量的麗P中均勻混合成膏狀，然后將其均勻地涂覆在厚度為0.012 毫米的銅箔上，涂覆均勻后再將銅箔延伸部分的兩個負極極耳表面的負極漿 料刮去，經(jīng)干燥、壓片、分切，得到長度為120毫米，寬度為100毫米，厚 為0.120毫米的負極片，將分切后的負極片包裹在沿長度方向?qū)φ矍抑苓呌?高周波焊接機焊接的隔膜中，兩個負極耳裸露在隔膜之外，制成負極組件， 如圖5所示。隔膜采用的是聚丙烯膜。(3) 電池極芯的制備將(1)和(2)制備好的正極組件、負極組件按照負極組件/正極組件/ 負極組件的順序依次層疊得到疊片式電池極芯，如圖5所示。(4) 電池的組裝將LiPF6與EC及DMC配置成LiPF6濃度為1摩爾/升的溶液(EC/DMC 的體積比為1: 1)，得到電解液，電解液的用量為220克/只。將(3)得到 的電池極芯套入50X110X140毫米的電池殼體內(nèi)，正負極耳分別焊接在蓋板 內(nèi)部的正極和負極上，注入上述電解液，通過電池蓋板密封，制成疊片式鋰 離子二次電池，即本實施例電池，如圖6所示。對比例本對比例說明的是現(xiàn)有技術(shù)的極片和鋰離子電池。按照實施例的方法制備極片和鋰離子電池，不同的只是正、負極片上只 有一個正、負極耳，其余制作方法同實施例，如圖1和圖2所示。下面將實施例與對比例制備的電池進行充放電測定，測定的方 法如下在室溫條件下，將實施例與對比例電池分別以1C電流充電至 4.2V，在電壓升至4.2V后以恒定電壓充電，截止電流為0.05C，擱置5分鐘 后，電池以10C電流放電，其IOC放電性能如圖對比例和圖8實施 例所示。然后重復上述步驟，使電池以1C充電，10C放電的模式進行250 次循環(huán)，其循環(huán)性能如圖9對比例和圖10實施例所示。對比圖7和圖8的電壓曲線圖可以看出，圖8中的電壓曲線比圖7中的 電壓曲線更平坦且更穩(wěn)定，這就說明采用本實用新型電池的大電流放電性能 明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)電池；對比圖9和圖10的放電循環(huán)曲線圖可以看出，現(xiàn) 有技術(shù)電池在250次循環(huán)后的容量保持率為80%，而本實用新型電池在250 次循環(huán)后的容量保持率可達92%以上，它說明本了本實用新型電池的循環(huán)性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)電池的循環(huán)性能。本實用新型的疊片式電池增大了電流輸出量，改善了電池大電流放電性 能，縮短了電流導通路徑，從而進一步提高了電池高倍率放電效率，并改善 了電池安全性能和循環(huán)壽命。該電池的疊片數(shù)量可以按照不同要求進行增 減，以提供不同容量的鋰離子電池，為電動工具，電動汽車等需要大功率輸 出的設(shè)備提供動力。
權(quán)利要求1、一種疊片式電池的極片(6)，該極片(6)包括表面涂敷有活性材料的方形基體(10)和由基體延伸出來的未涂敷有活性材料的至少兩個極耳(5)，其特征在于，所述至少兩個極耳(5)分別設(shè)置在表面涂敷有活性材料的方形基體(10)的不相鄰的兩個邊上且位于不相鄰的兩個邊的同一端或不相鄰的兩個邊的不同端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的極片，其特征在于，所述極耳(5)的寬度為 所述涂敷有活性材料的基體(10)的寬度的15%-40%，所述極耳(5)的高 度為所述涂敷有活性材料的基體(10)的高度的10%-40%。
3、 一種疊片式電池的極芯(1)，該極芯(1)包括以片狀形式依次層疊 排布的多個正極片(3)、隔膜(2)和負極片(4)，每個所述正極片(3)包 括表面涂敷有正極活性材料的正極基體(10z)和由正極基體延伸出來的未 涂敷有正極活性材料的正極極耳(5z);每個所述負極片(4)包括表面涂敷 有負極活性材料的負極基體(10f)和由負極基體延伸出來的未涂敷有負極活 性材料的負極極耳(5f);其特征在于，每個所述正極片(3)和每個所述負 極片(4)的極片的結(jié)構(gòu)為權(quán)力要求1至2中任意一項所述的極片的結(jié)構(gòu)， 且正極片(3)的同方向的一邊的正極極耳(5z)之間彼此重合，負極片(4) 的同方向的一邊的負極極耳(5f)之間也彼此重合。
4、 一種疊片式電池，該電池包括共同密封于電池殼體(7)內(nèi)的極芯(l) 和電解液，其特征在于，所述極芯(1)為權(quán)力要求3所述的電池的極芯， 該極芯(1)的每一組重合的正極極耳(5z)分別與相應的一個正極(8)電 連接，極芯(1)的每一組重合的負極極耳(5f)分別與相應的一個負極(9) 電連接，每個所述正極(8)和負極(9)分別貫穿電池殼體(7)并與所述 電池殼體(7)之間密封連接。
專利摘要一種疊片式電池的極片及包括該極片的極芯和電池，該電池的極片包括表面涂敷有活性材料的方形基體和由基體延伸出來的未涂敷有活性材料的至少兩個極耳，其中，所述至少兩個極耳分別設(shè)置在表面涂敷有活性材料的方形基體的不相鄰的兩個邊上且位于不相鄰的兩個邊的同一端或不相鄰的兩個邊的不同端。本實用新型電池的極芯包括以片狀形式依次層疊排布的多個正極片、隔膜和負極片，其中，所述正極片和負極片為本實用新型提供的極片的結(jié)構(gòu)形式。本實用新型的電池包括共同密封于電池殼體內(nèi)的極芯和電解液，其中，所述極芯為本實用新型提供的電池的極芯。本實用新型的疊片式電池改善了電池大電流放電性能和電池的大倍率循環(huán)使用壽命。
文檔編號H01M6/00GK201122626SQ20072019445
公開日2008年9月24日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者晞 沈, 暈 王 申請人:比亞迪股份有限公司