本發(fā)明涉及儲能器件領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬鋰電池。

背景技術(shù)：

采用鋰金屬作為負(fù)極的金屬鋰二次電池，是開發(fā)高能量密度鋰二次電池的一個主要方向。由于金屬鋰質(zhì)軟、薄膜強度極差，很容易變形、破損和斷裂，故使用單一金屬鋰負(fù)極的極耳引出操作需要很小心。一方面負(fù)極極耳在受震動或摔跌時容易從金屬鋰薄片上脫落或斷開，另一方面金屬鋰極耳在受擠壓或沖擊時容易變形與正極極片接觸短路。所以，如何防止鋰金屬負(fù)極極耳與正極接觸短路及如何防止負(fù)極極耳從負(fù)極極片上脫落或斷開，是采用單一金屬鋰作為鋰金屬二次電池負(fù)極必須面對和解決的問題。傳統(tǒng)的引出極耳的方式是在電池組裝之前將負(fù)極極耳與負(fù)極鋰金屬貼附或壓合在一起，這種方式很難避免負(fù)極極耳脫落或斷開，特別對于多極耳的層疊結(jié)構(gòu)電池，在處理多個負(fù)極鋰金屬極耳之間的電連接時，無法確保極耳不被拉扯斷裂。因此可以考慮先組裝電池再一次性整體處理多個負(fù)極鋰金屬極耳。而采用先組裝電池再處理的鋰金屬極耳的工序，要保證電連接良好必然會面臨鋰金屬負(fù)極或者負(fù)極極耳極易與正極極片發(fā)生接觸短路的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬鋰電池，其能使鋰金屬的負(fù)極極耳與正極極片極片電絕緣，從而避免負(fù)極極耳與正極極片發(fā)生接觸短路。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬鋰電池，其包括電芯、正極極耳以及負(fù)極極耳。電芯包括：正極極片，包括正極集流體以及設(shè)置在正極集流體表面上的正極活性材料層；負(fù)極極片，材質(zhì)為金屬鋰薄膜；以及隔離膜，位于正極極片和負(fù)極極片之間；其中，正極極片、隔離膜、負(fù)極極片依 序疊片、卷繞、或疊片加卷繞形成電芯，且依序疊片或卷繞的正極極片、隔離膜、負(fù)極極片相互之間緊密接觸、無縫隙。正極極耳位于電芯的一側(cè)，電連接于正極極片的正極集流體。負(fù)極極耳位于電芯的一側(cè)，由負(fù)極極片一體形成且突出于負(fù)極極片。其中，所述金屬鋰電池還包括：電子絕緣涂層，覆蓋正極極片的在負(fù)極極耳所處的一側(cè)，以使負(fù)極極耳與正極極片的該一側(cè)電絕緣。

本發(fā)明的有益效果如下：

電子絕緣涂層覆蓋正極極片的負(fù)極極耳所處的一側(cè)，使負(fù)極極耳與正極極片的該一側(cè)電絕緣，從而達到引出負(fù)極極耳的同時，防止與正極極片有電子導(dǎo)通，從而避免負(fù)極極耳與正極極片發(fā)生接觸短路。在后續(xù)的對負(fù)極極耳進行操作時及在金屬鋰電池工作過程中，可以有效地阻斷正極極片與負(fù)極極片之間的電子傳導(dǎo)。

本發(fā)明的金屬鋰電池能夠安全可靠地實現(xiàn)負(fù)極極耳的引出，從而能夠高效地實現(xiàn)金屬鋰電池的組裝生產(chǎn)、適合金屬鋰電池的規(guī)?；a(chǎn)。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的電芯的正極極片的俯視圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的電芯的正極極片的側(cè)面剖開圖；

圖3為圖2的分解圖；

圖4為圖2的正極極片的變化實施例的側(cè)視圖；

圖5為圖4的分解圖；

圖6為沖切形成正極極耳且覆蓋有電子絕緣涂層的正極極片、隔離膜、沖切形成負(fù)極極耳的負(fù)極極片的示意圖；

圖7為正極極片、隔離膜、負(fù)極極片依序疊片的示意圖；

圖8為各負(fù)極極耳朝向電芯的負(fù)極極耳所處的該一側(cè)的表面彎折并貼近該表面的示意圖；

圖9為將剛性金屬極耳電連接于金屬鋰電池的全部的負(fù)極極耳的示意圖；

圖10為采用絕緣固定件將圖9的剛性金屬極耳固定于電芯上的示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

1電芯 12負(fù)極極片

11正極極片 13隔離膜

111正極集流體 2正極極耳

112正極活性材料層 3負(fù)極極耳

1121角部 4電子絕緣涂層

113邊緣端面 5剛性金屬極耳

1131正極集流體部分 6絕緣固定件

1132正極活性材料層部分

具體實施方式

下面參照附圖來詳細說明根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池。

參照圖1至圖10，根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池包括：電芯1、正極極耳2、負(fù)極極耳3、以及電子絕緣涂層4。電芯1包括：正極極片11，包括正極集流體111以及設(shè)置在正極集流體111表面上的正極活性材料層112；負(fù)極極片12，材質(zhì)為金屬鋰薄膜；以及隔離膜13，位于正極極片11和負(fù)極極片12之間；其中，正極極片11、隔離膜13、負(fù)極極片12依序疊片(參照圖6至圖10)、卷繞、或疊片加卷繞形成電芯1，且依序疊片或卷繞的正極極片11、隔離膜13、負(fù)極極片12相互之間緊密接觸、無縫隙。正極極耳2位于電芯1的一側(cè)，電連接于正極極片11的正極集流體111。負(fù)極極耳3位于電芯1的一側(cè)，由負(fù)極極片12一體形成且突出于負(fù)極極片12(參照圖6)。電子絕緣涂層4覆蓋正極極片11的在負(fù)極極耳3所處的一側(cè)，以使負(fù)極極耳3與正極極片11的該一側(cè)電絕緣。

電子絕緣涂層4覆蓋正極極片11的在負(fù)極極耳3所處的一側(cè)，使負(fù)極極耳3與正極極片11的該一側(cè)電絕緣，從而達到引出負(fù)極極耳3的同時，防止與正極極片11有電子導(dǎo)通，從而避免負(fù)極極耳3與正極極片11發(fā)生接觸短路。在后續(xù)的對負(fù)極極耳3進行操作時及在金屬鋰電池工作過程中，可以有效地阻斷正極極片11與負(fù)極極片12之間的電子傳導(dǎo)。

本發(fā)明的金屬鋰電池能夠安全可靠地實現(xiàn)負(fù)極極耳3的引出，從而能夠高效地實現(xiàn)金屬鋰電池的組裝生產(chǎn)、適合金屬鋰電池的規(guī)?；a(chǎn)。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，參照圖6至圖10，正極極耳2與負(fù)極極耳3可分別位于電芯1的相對的兩側(cè)。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，正極極耳2與負(fù)極極耳3可位于電芯1的同一側(cè)，且相互隔開。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，電子絕緣涂層4采用擠壓涂布方式經(jīng)由將正極活性材料層112和電子絕緣涂層4共擠于正極集流體111上而形成；在另一實施例中，電子絕緣涂層4首先采用擠壓涂布、刮刀轉(zhuǎn)移涂布、狹縫涂布、多輥涂布中的一種涂布方式將正極活性材料層112涂覆于正極集流體111上，然后再采用擠出的方式涂布電子絕緣層4。

在電子絕緣涂層4的一實施例中，電子絕緣涂層4的主要功能是起到電子絕緣，故電子絕緣涂層4的介電常數(shù)可大于1。優(yōu)選地，電子絕緣涂層4的介電常數(shù)可大于5。

在電子絕緣涂層4的一實施例中，電子絕緣涂層4的材質(zhì)可為聚合物、無機氧化物顆?；蛘邇烧叩幕旌衔铩?/p>

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，參照圖1至圖5，電子絕緣涂層4可覆蓋正極極片11的在負(fù)極極耳3所處的該一側(cè)的全部邊緣端面113。在一實施例中，參照圖2至圖5，正極極片11的在負(fù)極極耳3所處的該一側(cè)的全部邊緣端面113可包括正極極片11的在負(fù)極極耳3所處的該一側(cè)露出的正極集流體部分1131以及露出的正極活性材料層部分1132。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，參照圖2和圖3，覆蓋正極極片11的在負(fù)極極耳3所處的該一側(cè)的全部邊緣端面113的電子絕緣涂層4的總厚度與正極極片11的正極集流體111和全部正極活性材料層112厚度之和相等。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，參照圖4和圖5，電子絕緣涂層4還覆蓋正極極片11的在負(fù)極極耳3所處的該一側(cè)的正極活性材料層112的角部1121。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，電芯1的卷繞結(jié)構(gòu)可為圓柱螺旋卷繞結(jié)構(gòu)、菱形卷繞結(jié)構(gòu)中的至少之一；電芯1的疊片結(jié)構(gòu)可為單體疊片(參照圖6至圖10)、Z形疊片中的至少之一。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，正極極耳2可由正極極片11 的正極集流體111一體沖切成型。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，負(fù)極極耳3可由負(fù)極極片12一體沖切形成。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，負(fù)極極耳3可為一個，負(fù)極極耳3朝向電芯1的在負(fù)極極耳3所處的該一側(cè)的表面彎折并貼近該表面。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，參照圖7至圖10，負(fù)極極耳3可為至少兩個，各負(fù)極極耳3朝向電芯1的負(fù)極極耳3所處該一側(cè)的表面彎折并貼近該表面，以使全部負(fù)極極耳3相互接觸且電連接在一起，其中最上層的負(fù)極極耳3向下彎折，其余的負(fù)極極耳3向上彎折。具體地，以圖8為例，金屬鋰電池的負(fù)極極耳3至少為三個，首先將疊片好的最上層的負(fù)極極耳3朝向電芯1的負(fù)極極耳3所處該一側(cè)的表面向下彎折并貼近該表面，然后，再將下面的兩層負(fù)極極耳3依此朝向該一側(cè)的表面向上彎折并貼近該表面，確保每層的負(fù)極極耳3都電連接在一起。當(dāng)然，彎折順序不限于此，也可以先向上彎折下面的兩層負(fù)極極耳3，之后再向下彎折最上層的負(fù)極極耳3。在一實施例中，相互接觸的兩個負(fù)極極耳3通過相互融合粘連在一起而電連接在一起，從而達到更好的電連接效果。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，彎折在使各負(fù)極極耳3不受到拉扯力的情況下進行。在一實施例中，彎折采用夾具各負(fù)極極耳3不受到拉扯力。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，隔離膜13可為聚合物固體電解質(zhì)膜。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，所述金屬鋰電池還可包括：液態(tài)電解質(zhì)(未示出)，浸漬隔離膜13以及正極極片11的正極活性材料層112。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，參照圖9和圖10，所述金屬鋰電池還可包括：剛性金屬極耳5，電連接于全部的負(fù)極極耳3；以及絕緣固定件6，將剛性金屬極耳5固定于電芯1上。通過設(shè)置剛性金屬極耳5和絕緣固定件6，可以在引出的負(fù)極極耳3后，方便可靠地完成入殼、封裝、注液、化成等后續(xù)操作，避免負(fù)極極耳3在后續(xù)操作過程中被拉扯、拉斷，且能夠避免單獨對每個負(fù)極極耳3進行操作處理，從而防止負(fù)極極耳3在處 理過程中受力拉扯導(dǎo)致破損、斷裂。采用這種方法引出的負(fù)極極耳3，能夠保證每一層負(fù)極極片12均不會因為負(fù)極極耳3拉扯斷裂而失效，而且金屬鋰電池在循環(huán)過程中負(fù)極極片12的厚度發(fā)生大的變化時也不會出現(xiàn)負(fù)極極片12與負(fù)極極耳3斷開而導(dǎo)致的電連接失效的問題。由此，安全可靠地實現(xiàn)負(fù)極極耳3的引出，進一步高效地實現(xiàn)金屬鋰電池的組裝生產(chǎn)。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，剛性金屬極耳5可通過直接壓制到全部負(fù)極極耳3上而電連接于全部負(fù)極極耳3。在另一實施例中，剛性金屬極耳5可通過焊接而電連接于全部負(fù)極極耳3。在一實施例中，焊接可為點焊、超聲波焊接、激光焊接、電弧焊接、熔焊、壓焊中的至少一種。優(yōu)選地，焊接為超聲波焊接。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，剛性金屬極耳5的材質(zhì)可為任意與金屬鋰化學(xué)兼容、高熔點且具備良好的電子傳導(dǎo)性能和熱傳導(dǎo)性能的金屬材料。在一實施例中，剛性金屬極耳5的材質(zhì)可選自金屬鎳或銅鍍鎳。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，剛性金屬極耳5可經(jīng)過表面粗糙處理。由此，可以使負(fù)極極耳3的金屬鋰滲透至剛性金屬極耳5的粗糙的表面結(jié)構(gòu)中，從而達到良好的電連接,并降低金屬鋰電池的接觸電阻。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，參照圖10，絕緣固定件6可包括：絕緣膠帶(未示出)，將剛性金屬極耳5粘貼到電芯1上。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的一實施例中，絕緣固定件6可包括：絕緣機械支架(未示出)，將剛性金屬極耳5固定到電芯1上。

在根據(jù)本發(fā)明的金屬鋰電池的另一實施例中，絕緣固定件6可包括：絕緣膠帶(未示出)，將剛性金屬極耳5粘貼到電芯1上；以及絕緣機械支架(未示出)，將粘貼到電芯1上的剛性金屬極耳5固定在電芯1上。