一種電極片及含有該電極片的鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種電極片及含有該電極片的鋰離子電池。所述電極片包括：集流體、電極膜片和絕緣層；所述電極膜片含有電極活性物質(zhì)；所述絕緣層中含有莫氏硬度不超過5的固體絕緣填料；所述絕緣層至少覆蓋于集流體表面未被電極膜片覆蓋的區(qū)域。通過設(shè)置絕緣層避免集流體的毛刺對隔離膜的刺穿而導(dǎo)致安全問題；所述絕緣層同時具有良好的延展率和傳遞輥壓壓力的作用，保證電極片在輥壓時外觀平整的同時，也保證了電極片在電芯內(nèi)部具有良好的貼合界面，能夠減少充放電過程中的鋰離子電池容量損失。
【專利說明】-種電極片及含有該電極片的結(jié)離子電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及一種電極片及含有該電極片的裡離子電池，屬于清潔能源領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池具有容量大、能量密度大、體積小、重量輕和綠色環(huán)保等優(yōu)點，目前已 廣泛應(yīng)用于數(shù)碼電子產(chǎn)品和電動汽車行業(yè)中。
[0003] 裡離子電池在生產(chǎn)過程中不可避免涉及膜片分切工序和膜片壓實工序。一般集流 體為銅鉛、鉛鉛或不鎊鋼鉛，該些金屬鉛材在分切過程中受本征機(jī)械性能和分切設(shè)備狀態(tài) 的影響，會在分切處留下金屬毛刺等瑕疵。該種金屬毛刺如不處理，裝配入裡離子電池將導(dǎo) 致裡離子電池隔離膜被刺穿，陰極，陽極內(nèi)短路，最終導(dǎo)致電池因內(nèi)短路而發(fā)熱冒煙或起火 爆炸等嚴(yán)重后果。另外，膜片在組裝到電池前，必須經(jīng)過膜片壓實工序，該壓實工序會使膜 片整體產(chǎn)生延展。因為材料性質(zhì)差異，陰極或/和陽極膜片、絕緣層覆蓋區(qū)域的延展如果差 異過大會導(dǎo)致膜片權(quán)皺，引起膜片外觀不良和電芯內(nèi)部界面不良。同時，在實際生產(chǎn)的過程 中，如果絕緣層的填料硬度過高，在冷壓時會使得冷壓親產(chǎn)生疲勞損傷，保養(yǎng)周期很短。
[0004] 本申請公開了一種電極片，所采用的絕緣層在隔離集流體毛刺的同時，在壓實工 序中展現(xiàn)出良好的延展率，能避免因絕緣層與電極膜片因延展不一致導(dǎo)致的電極膜片權(quán) 皺、電極膜片的外觀不良W及電芯內(nèi)部的界面不良，從而有效提高裡離子電池質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種電極片，通過設(shè)置在集流體的未涂覆區(qū)域的 絕緣層避免集流體上的毛刺對隔離膜的刺穿；所述絕緣層同時具有良好的延伸率，保證電 極片外觀平整的同時保證了電極片在電芯內(nèi)部具有良好的貼合界面，能夠避免裡離子電池 在充放電過程中的容量損失。
[0006] 所述電極片，其特征在于，包括：
[0007] 集流體；
[000引電極膜片，所述電極膜片含有電極活性物質(zhì)；
[0009] 絕緣層，所述絕緣層中含有莫氏硬度不超過5的固體絕緣填料；
[0010] 所述絕緣層至少覆蓋于集流體表面未被電極膜片覆蓋的區(qū)域。
[0011] 優(yōu)選地，所述絕緣層覆蓋于集流體表面未被電極膜片覆蓋的區(qū)域和極耳。
[0012] 優(yōu)選地，所述電極片中絕緣層的延伸率與電極膜片延伸率差值不大于0. 1%。
[0013] 所述絕緣層具有良好的延伸率，并與電極膜片的延伸率相匹配。根據(jù)電極膜片的 延伸率，優(yōu)選地，所述絕緣層的延伸率為0. 2%?0. 8%。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述絕緣層的延伸 率為0. 25%?0. 4%。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述絕緣層的延伸率為0. 25%?0. 38%。
[0014] 優(yōu)選地，所述電極膜片的延伸率為0. 2%?0. 8%。
[0015] 所述電極膜片的延伸率為0.2%?0.5% ;優(yōu)選地，所述電極膜片的延伸率為 0. 3%?0. 5%。
[0016] 優(yōu)選地，所述絕緣層中固體絕緣填料的莫氏硬度范圍為2?5。進(jìn)一步優(yōu)選地，所 述絕緣層中固體絕緣填料的莫氏硬度范圍為2?4. 7。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述絕緣層中固體絕 緣填料的莫氏硬度范圍為2?3。固體絕緣填料的硬度太高時，在壓實工序中，固體絕緣材 料顆粒不宜產(chǎn)生滑移和破碎，會導(dǎo)致絕緣層的延伸率偏小，與電極膜片的延伸率不匹配，造 成電極片不平整。該種電極片用于裡離子電池時，電極片與隔離膜的貼合界面不緊湊，從而 影響電池容量等性能。
[0017] 優(yōu)選地，所述絕緣層中的固體絕緣材料的質(zhì)量百分含量為10%?98%。進(jìn)一步優(yōu) 選地，所述絕緣層中的固體絕緣材料的質(zhì)量百分含量范圍選自50%?85%。進(jìn)一步優(yōu)選 地，所述絕緣層中的固體絕緣材料的質(zhì)量百分含量范圍選自55%?80%。
[0018] 優(yōu)選地，所述固體絕緣材料的中值粒徑為0. 5?5um。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述具有電 子導(dǎo)電性能的陶瓷材料顆粒的中值粒徑為1?2um。
[0019] 優(yōu)選地，所述固體絕緣材料為無機(jī)固體絕緣填料和/或有機(jī)固體絕緣填料。優(yōu)選 地，所述無機(jī)固體絕緣填料選自BaS〇4、CaSi〇3、y-A100H、CaSi〇4中的至少一種。優(yōu)選地，所 述有機(jī)固體絕緣填料選自聚丙帰、聚己帰、聚四氣己帰中的至少一種。
[0020] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述固體絕緣材料選自BaS〇4、化Si化、Y -A100H、化Si〇4、聚丙帰、 聚己帰、聚四氣己帰中的至少一種。
[002。 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述固體絕緣材料選自BaS04、CaSi03、y-A100H、CaSi04、聚四氣己 帰中的至少一種。
[0022] 所述絕緣層中的固體絕緣材料可通過噴涂、姍射、沉積等涂覆方法，覆蓋于在集流 體和/或電極膜片的表面。
[0023] 優(yōu)選地，所述絕緣層中含有質(zhì)量百分含量為2%?90%的粘結(jié)劑。
[0024] 優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為油性粘結(jié)劑和/或水性粘結(jié)劑。優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑選自聚 偏氣己帰粘結(jié)劑、下苯橡膠粘結(jié)劑、聚離醜亞胺粘結(jié)劑、聚丙帰酸軸粘結(jié)劑、聚四氣己帰粘 結(jié)劑、丙帰酸醋粘結(jié)劑、駿甲基纖維素粘結(jié)劑中的至少一種。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑選 自聚偏氣己帰粘結(jié)劑、聚丙帰酸軸粘結(jié)劑、下苯橡膠粘結(jié)劑、聚離醜亞胺粘結(jié)劑中的至少一 種。所述粘結(jié)劑在電解液浸泡下能夠保持絕緣層與集流體之間良好的粘結(jié)力。
[00巧]優(yōu)選地，絕緣層通過涂覆方法覆蓋于集流體表面未被電極膜片覆蓋的區(qū)域。所述 涂覆方法包括如下步驟：
[0026] a)將含有固體絕緣材料、粘結(jié)劑和溶劑混合均勻，制成漿料；
[0027] b)將步驟a)所得的漿料涂覆于集流體表面未被電極膜片覆蓋的區(qū)域和；
[002引 C)經(jīng)烘干溶齊U、親壓，得到所述電極片。
[0029] 步驟a)所得漿料中所述溶劑，根據(jù)粘結(jié)劑的屬性選擇。當(dāng)粘結(jié)劑為水性粘結(jié)劑 時，可選用水性溶劑（如蒸觸水等）；當(dāng)粘結(jié)為油性粘結(jié)劑時，可選用油性溶劑（如N-甲基 化咯焼麗等）。
[0030] 所述電極片為正極極片和/或負(fù)極極片。當(dāng)電極膜片中含有的所述電極活性物質(zhì) 為正極活性物質(zhì)時，所述電極片為正極極片；當(dāng)電極膜片中含有的所述電極活性物質(zhì)為負(fù) 極活性物質(zhì)時，所述電極片為負(fù)極極片。
[0031] 根據(jù)本申請的又一方面，提供一種裡離子電池，其特征在于，含有上述的電極片中 的至少一種。
[0032] 優(yōu)選地，所述裡離子電池為卷繞式裡離子電池或疊片式裡離子電池。
[0033] 本申請能產(chǎn)生的有益效果包括：
[0034] 本申請所述的絕緣層除了起到阻擋膜片毛刺的作用外，在裡離子電池膜片壓實工 序中，起到傳遞壓親壓力到集流體上的作用，促使膜片區(qū)集流體延展與絕緣層集流體延展 一致，保證膜片外觀的同時保證了膜片在電芯內(nèi)部具有良好的界面，同時避免裡離子電池 容量損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[00巧]圖1為本申請一種實施方式的電極片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2為采用本申請電極片的疊片式裡離子電池的電芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖3為實施例3中裡離子電池容量測試的箱線圖。

【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖和實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于該些附圖和實施例。
[0039] 如圖1所示的電極片包括集流體、電極膜片和絕緣層。絕緣層覆蓋于集流體表面 未被電極膜片覆蓋的區(qū)域。
[0040] 如圖2所示，為本申請的電極片應(yīng)用于疊片式裡離子電池時的電芯結(jié)構(gòu)示意圖， 包括正極極片、負(fù)極極片和隔離膜。電池的正極極片和負(fù)極極片均采用本申請所述電極片， 絕緣層覆蓋于集流體表面未被電極膜片覆蓋的區(qū)域，并且在絕緣層和電極膜片的交接處， 有少許的絕緣層覆蓋電極膜片。正極極片的電極膜片中含有正極活性物質(zhì)，負(fù)極極片的電 極膜片中含有負(fù)極活性物質(zhì)。
[0041] 通過在集流體表面未被電極膜片覆蓋的區(qū)域涂覆絕緣層，可W在電極片的親壓過 程中避免集流體金屬顆粒或者毛刺刺穿隔離膜，造成電池的內(nèi)短路。本申請中的絕緣層含 有具有中值粒徑為0. 5?5um的固體絕緣材料和聚合物粘結(jié)劑，使得絕緣層具備多孔結(jié)構(gòu)， 能夠提高對裡離子電池內(nèi)部電解液的吸收量，采用該種電極片的裡離子電池可具備更高的 循環(huán)利用效率。同時，由于本申請中的絕緣層采用莫氏硬度不超過5的固體絕緣材料，使得 絕緣層的延伸率與電極膜片和集流體匹配，得到極片邊緣較為平整，制成的電芯界面緊湊， 能有效發(fā)揮電池容量。
[0042] 實施例1電極片的制備
[0043] 正極活性物質(zhì)漿料的制備；將活性物質(zhì)磯酸鐵裡、粘結(jié)劑PVDF(聚偏氣己帰）、導(dǎo) 電炭黑混合，經(jīng)高速攬拌得到分散均勻制成含有正極活性物質(zhì)的混合物?；旌衔镏校腆w成 分包含90wt%的磯酸鐵裡、5wt%的PVDF和5wt%的導(dǎo)電炭黑。混合物使用NMP(N-甲基化 咯焼麗）作為溶劑制成正極活性物質(zhì)漿料，漿料中固體含量為40wt%。
[0044] 負(fù)極活性物質(zhì)漿料的制備；將活性物質(zhì)人造石墨、粘結(jié)劑SBR(下苯乳膠）、駿甲基 纖維素軸和導(dǎo)電炭黑混合，經(jīng)高速攬拌得到分散均勻制成含有負(fù)極活性物質(zhì)的混合物?；?合物中，固體成分包含95wt%的人造石墨、1.5wt%的駿甲基纖維素軸、1.5wt%的導(dǎo)電炭 黑、2wt%的下苯乳膠。使用水做溶劑，制成負(fù)極活性物質(zhì)漿料，漿料中固含量為50wt%。
[0045] 絕緣層漿料的制備；將中值粒徑為2um的固體絕緣材料、粘結(jié)劑、消泡劑和溶劑 按照一定比例混合，經(jīng)攬拌得到分散均勻制成含有固體絕緣材料的混合漿料，漿料中固含 量為 12. 5wt%。
[0046] 電極片的制備：根據(jù)本申請的實施方案，分別將正極活性物質(zhì)漿料、絕緣層漿料按 照一定方式涂覆在厚度為12 y m的銅鉛集流體上，再用親壓機(jī)將極片壓實，得到正極極片 P1 ?P3。
[0047] 根據(jù)本申請的實施方案，分別將負(fù)極活性物質(zhì)漿料、絕緣層漿料按照一定方式涂 覆在10 y m的銅鉛集流體的兩面，再用親壓機(jī)將極片壓實，得到負(fù)極極片N1?N3。
[0048] 各個電極片的編號與絕緣層中固體絕緣材料種類、在絕緣層中的含量、粘結(jié)劑的 種類及含量、消泡劑種類及含量，絕緣層漿料中采用的溶劑種類、絕緣層的涂覆方式、絕緣 層所得如表1所示。
[0049] 延伸率=(親壓后長度-親壓前長度）/親壓前長度。
[0050] 表 1
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種電極片，其特征在于，包括： 集流體； 電極膜片，所述電極膜片含有電極活性物質(zhì)； 絕緣層，所述絕緣層中含有莫氏硬度不超過5的固體絕緣填料； 所述絕緣層至少覆蓋于集流體表面未被電極膜片覆蓋的區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片，其特征在于，所述電極片中絕緣層的延伸率與電極 膜片延伸率差值不大于0.1%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片，其特征在于，所述絕緣層的延伸率為0.2%?0.8%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片，其特征在于，所述絕緣層中的固體絕緣填料的質(zhì)量 百分含量為10%?98%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片，其特征在于，所述固體絕緣填料的中值粒徑為0. 5? 5um。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片，其特征在于，所述固體絕緣材料選自BaS〇4、化Si化、 Y-A100H、CaSi〇4、聚四氣己帰中的至少一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片，其特征在于，所述絕緣層中含有質(zhì)量百分含量為 2%?90%的粘結(jié)劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電極片，其特征在于，所述粘結(jié)劑選自聚偏氣己帰、聚氨醋、 聚丙帰酸軸、下苯橡膠、聚離醜亞胺、駿甲基纖維素、丙帰酸醋中的至少一種。
9. 一種裡離子電池，其特征在于，含有權(quán)利要求1-8任一項所述的電極片中的至少一 種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裡離子電池，其特征在于，所述裡離子電池為卷繞式裡離子 電池或疊片式裡離子電池。
【文檔編號】H01M10/0525GK104466097SQ201410782528
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】楊建青, 劉坤, 郭超 申請人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司