本發(fā)明涉及儲(chǔ)能器件領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有比能量高，電壓平臺(tái)高，循環(huán)壽命長，無記憶效應(yīng)和對(duì)環(huán)境危害小等突出特點(diǎn)而得到了廣泛使用。隨著綠色能源環(huán)保、能源儲(chǔ)存利用等方面的需求日益急增，鋰離子電池成為解決新能源發(fā)展的瓶頸。

目前用于大規(guī)模制造鋰離子電池的過程主要包括以下工序：配制電極漿料，涂布及干燥，制片，極片烘烤，正負(fù)極片與隔膜組合卷繞或疊片組裝成電芯，電芯烘烤注液，化成和分容。其中制片工序中所涉及的極片輥壓，裁切和分條步驟中不可避免地出現(xiàn)毛刺并帶來嚴(yán)重的電池安全隱患，雖然可以采取某些額外的手段如進(jìn)行毛刺監(jiān)控和掃除粉塵等方法試圖解決這些問題，但還是不能完全消除裁切極片和分條后殘留的毛刺和硬強(qiáng)度活性物顆粒帶來的隔膜被刺穿導(dǎo)致的電芯內(nèi)短路問題。尤其是在制造大容量動(dòng)力及儲(chǔ)能電池中，隨著單體電芯的容量大幅增加，正負(fù)極板沖切邊緣的周長明顯加長，導(dǎo)致了制片和裝配過程中出現(xiàn)毛刺和掉粉的機(jī)會(huì)加劇，引發(fā)電池內(nèi)部短路的機(jī)會(huì)成倍上升，產(chǎn)品合格率低，電池工作過程中極易因內(nèi)部短路引起起火甚至爆炸，因此對(duì)其所使用的周圍環(huán)境造成的安全隱患非常大。同時(shí)，國內(nèi)圓柱鋰離子電池大多采用單極耳或雙極耳的方法來引出電流，致使電池的內(nèi)阻過大，大電流充放電能力較差，在大電流的充放電過程中容易引起高溫而導(dǎo)致安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種高安全、低內(nèi)阻、高倍率的鋰離子電池。

一種鋰離子電池，包括電芯；所述電芯由正極片、負(fù)極片和隔膜卷繞形成；

所述正極片的卷繞起始端和卷繞末端均包覆有具有熱穩(wěn)定性的正極片絕緣 膠帶，所述正極片絕緣膠帶包括層疊的第一基層和第一膠層，所述第一膠層與所述正極片直接接觸；

所述負(fù)極片的卷繞起始端和卷繞末端均包覆有具有熱穩(wěn)定性的負(fù)極片絕緣膠帶，所述負(fù)極片絕緣膠帶包括層疊的第二基層和第二膠層，所述第二膠層與所述負(fù)極片直接接觸；

所述正極片包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體上的正極活性層；所述正極活性層的一側(cè)的邊緣與所述正極集流體的一側(cè)的邊緣完全覆蓋對(duì)齊，與之相對(duì)的另一側(cè)所述正極活性層的邊緣與所述正極集流體的邊緣未完全覆蓋對(duì)齊，所述正極集流體的與所述正極活性層的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重正極極耳；

所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體和涂覆在所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性層；所述負(fù)極活性層的一側(cè)的邊緣與所述負(fù)極集流體的一側(cè)的邊緣完全覆蓋對(duì)齊，與之相對(duì)的另一側(cè)所述負(fù)極活性層的邊緣與所述負(fù)極集流體的邊緣未完全覆蓋對(duì)齊，所述負(fù)極集流體的與負(fù)極正極活性層的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重負(fù)極極耳。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述正極片絕緣膠帶對(duì)所述正極片的卷繞起始端和卷繞末端形成u形包覆；

所述負(fù)極片絕緣膠帶對(duì)所述負(fù)極片的卷繞起始端和卷繞末端形成u形包覆。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述正極片中，所述正極活性層與所述正極集流體對(duì)齊的一側(cè)的側(cè)端浸覆有第一高分子膠層，所述第一高分子膠層厚度為1μm～10μm；

所述負(fù)極片中，所述負(fù)極活性層與所述負(fù)極集流體對(duì)齊的一側(cè)的側(cè)端浸覆有第二高分子膠層，所述第二高分子膠層的厚度為1μm～10μm。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一高分子膠的材料選自pvdf和pan中的至少一種，所述第二高分子膠的材料選自pvdf和pan中的至少一種。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述正極片絕緣膠帶的厚度為10μm～60μm，所述負(fù)極片絕緣膠帶的厚度為10μm～60μm。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一基層的材料選自聚酰亞胺、聚砜、聚苯硫醚和聚醚酮中的至少一種。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一膠層的材料為硅膠。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二基層的材料選自聚酰亞胺、聚砜、聚苯硫醚和聚醚酮中的至少一種。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二膠層的材料為硅膠。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述隔膜為多孔陶瓷隔膜。

這種鋰離子電池，通過正極片絕緣膠帶對(duì)正極片的卷繞起始端和卷繞末端形成包覆，負(fù)極片絕緣膠帶對(duì)負(fù)極片的卷繞起始端和卷繞末端形成包覆，在正極片和負(fù)極片的制作過程中僅保留了在正極片和負(fù)極片的最末端進(jìn)行裁切的步驟，大大減少了裁切分條的動(dòng)作，另外，這種鋰離子電池的正極片中正極集流體的與正極活性層的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重正極極耳，負(fù)極片中負(fù)極集流體的與負(fù)極正極活性層的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重負(fù)極極耳，分別將多重正極極耳和多重負(fù)極極耳通過與平面金屬薄片集流體焊接在一起形成全極耳，全極耳直接引出電流，從而減小了鋰離子電池內(nèi)阻提高倍率性能。相對(duì)于傳統(tǒng)的鋰離子電池，這種鋰離子電池具有高安全、低內(nèi)阻、高倍率的優(yōu)點(diǎn)。

這種鋰離子電池的正極片絕緣膠帶對(duì)正極片的卷繞起始端和卷繞末端形成u形包覆，負(fù)極片絕緣膠帶對(duì)負(fù)極片的卷繞起始端和卷繞末端形成u形包覆，且正極片和負(fù)極片中涂覆層與集流體完全對(duì)齊的一側(cè)浸覆有高分子膠，進(jìn)一步提高了電池的安全性。

這種鋰離子電池工藝過程簡便，生產(chǎn)成本低，尤其適合大型儲(chǔ)能和電動(dòng)車等應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為一實(shí)施方式的鋰離子電池的電芯展開后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為如圖1所示的電芯的正極片的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為如圖1所示的電芯的負(fù)極片的正面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面主要結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)鋰離子電池作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一實(shí)施方式的鋰離子電池，包括電芯和電解液。電芯由正極片、負(fù)極片和隔膜卷繞形成。

如圖1所示，電芯展開后包括依次層疊的正極片10、隔膜30、負(fù)極片20和隔膜30。

正極片10包括正極集流體12以及涂覆在正極集流體12上的正極活性層14。

本實(shí)施方式中，正極活性層14為雙層，分別覆蓋正極集流體12的兩個(gè)表面。

正極集流體12可以選擇常規(guī)集流體，正極集流體12的厚度為5μm～45μm。優(yōu)選的，正極集流體12為覆碳鋁箔。

正極活性層14的材料包括正極活性材料、正極導(dǎo)電添加劑和正極粘接劑。正極活性層14中，正極活性材料、正極導(dǎo)電添加劑和正極粘接劑的質(zhì)量比為85～98：1～10：1～15。

正極活性層的厚度為10μm～45μm。

正極活性材料選自鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料、磷酸鐵鋰和鎳鈷鋁中的至少一種。

正極導(dǎo)電添加劑選自導(dǎo)電石墨、ks6(導(dǎo)電石墨)、碳納米管、vgcf(氣相生長炭纖維)、石墨烯和super-p(超級(jí)導(dǎo)電炭黑)中的至少一種。

正極粘接劑可以為去離子水或可溶于丙酮類溶劑的粘接劑。優(yōu)選的，正極粘接劑選自聚偏氟乙烯共聚物pvdf-hfp(偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)、聚丙烯晴(pan)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚氧化乙烯中的至少一種。

結(jié)合圖2，正極片10的卷繞起始端和卷繞末端均包覆有具有熱穩(wěn)定性的正極片絕緣膠帶16。

正極片絕緣膠帶16應(yīng)當(dāng)保證熱穩(wěn)定性在200℃以上。

正極片絕緣膠帶16包括層疊的第一基層和第一膠層，第一膠層與正極片10直接接觸。

正極片絕緣膠帶16的厚度為10μm～60μm。第一基層的材料選自聚酰亞胺、聚砜、聚苯硫醚和聚醚酮中的至少一種。第一膠層的材料為硅膠。

本實(shí)施方式中，正極片絕緣膠帶16對(duì)正極片10的卷繞起始端和卷繞末端形成u形包覆。

回到圖1，正極活性層14的一側(cè)的邊緣與正極集流體12的一側(cè)的邊緣完全覆蓋對(duì)齊，與之相對(duì)的另一側(cè)正極活性層14的邊緣與正極集流體12的邊緣未完全覆蓋對(duì)齊，正極集流體12的與正極活性層14的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重正極極耳。

正極片10中，正極活性層14與正極集流體12對(duì)齊的一側(cè)的側(cè)端浸覆有第一高分子膠層18。

第一高分子膠18的厚度為1μm～10μm。第一高分子膠18的材料選自pvdf(聚偏氟乙烯)和pan(聚丙烯腈)中的至少一種。

如圖1所示，負(fù)極片20包括負(fù)極集流體22以及涂覆在負(fù)極集流體22上的負(fù)極活性層24。

本實(shí)施方式中，負(fù)極活性層24為雙層，分別覆蓋負(fù)極集流體22的兩個(gè)表面。

負(fù)極集流體22可以選擇常規(guī)集流體，負(fù)極集流體22的厚度為5μm～45μm。優(yōu)選的，負(fù)極集流體22為覆碳銅箔。

負(fù)極活性層24的材料包括負(fù)極活性材料、負(fù)極導(dǎo)電添加劑和負(fù)極粘接劑。負(fù)極活性層24中，負(fù)極活性材料、負(fù)極導(dǎo)電添加劑和負(fù)極粘接劑的質(zhì)量比為85～98：1～5：1～5。

負(fù)極活性層的厚度為5μm～25μm。

負(fù)極活性材料選自鈦酸鋰、中間相碳微球和人造石墨中的至少一種。

負(fù)極導(dǎo)電添加劑選自導(dǎo)電石墨、ks6、碳納米管、vgcf、石墨烯和super-p中的至少一種。

負(fù)極粘接劑可以為去離子水或可溶于丙酮類溶劑的粘接劑。優(yōu)選的，負(fù)極粘接劑選自聚偏氟乙烯共聚物pvdf-hfp(偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)、聚丙烯晴(pan)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚氧化乙烯中的至少一種。

結(jié)合圖3，負(fù)極片20的卷繞起始端和卷繞末端均包覆有具有熱穩(wěn)定性的負(fù)極片絕緣膠帶26。

負(fù)極片絕緣膠帶26應(yīng)當(dāng)保證熱穩(wěn)定性在200℃以上。

負(fù)極片絕緣膠帶26包括層疊的第二基層和第二膠層，第二膠層與負(fù)極片20直接接觸。

負(fù)極片絕緣膠帶26的厚度為10μm～60μm。第二基層的材料選自聚酰亞胺、聚砜、聚苯硫醚和聚醚酮中的至少一種。第二膠層的材料為硅膠。

本實(shí)施方式中，負(fù)極片絕緣膠帶26對(duì)負(fù)極片20的卷繞起始端和卷繞末端形成u形包覆。

回到圖1，負(fù)極活性層24的一側(cè)的邊緣與負(fù)極集流體22的一側(cè)的邊緣完全覆蓋對(duì)齊，與之相對(duì)的另一側(cè)負(fù)極活性層24的邊緣與負(fù)極集流體22的邊緣未完全覆蓋對(duì)齊，負(fù)極集流體22的與負(fù)極正極活性層24的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重負(fù)極極耳。

負(fù)極片20中，負(fù)極活性層24與負(fù)極集流體22對(duì)齊的一側(cè)的側(cè)端浸覆有第二高分子膠層28。

第二高分子膠層28的厚度為1μm～10μm。第二高分子膠層28的材料選自pvdf(聚偏氟乙烯)和pan(聚丙烯腈)中的至少一種。

隔膜30可以多孔陶瓷隔膜，可以通過凹版涂布法制得。隔膜30的厚度為10μm～45μm。具體的，隔膜30可以為10μm、25μm或45μm。

電解液的溶質(zhì)為低粘度低熔點(diǎn)的鋰鹽，電解液的溶劑為低粘度低熔點(diǎn)的溶劑，具體的，電解液的溶劑包括碳酸酯和酯類。

鋰鹽的濃度為0.7m～2m，鋰鹽選自lipf6、libf4、libob和libc2o4f2中的至少一種。

碳酸酯選自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)和碳酸甲丙酯(mpc)中的至少一種。

酯類選自γ-丁內(nèi)酯(bl)、甲酸甲酯(mf)、甲酸乙酯(ef)、乙酸甲酯(ma)、乙酸乙酯(ea)、丙酸乙酯(ep)、丁酸甲酯(mb)和丁酸乙酯(eb)中的至少一種。

這種鋰離子電池可以通過如下方法制得，將正極片10、隔膜20、負(fù)極片30和隔膜20層疊后經(jīng)卷繞形成電芯，正極集流體12的與正極活性層14的未完全 覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重正極極耳，負(fù)極集流體22的與負(fù)極正極活性層24的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重負(fù)極極耳，分別將多重正極極耳和多重負(fù)極極耳通過與平面金屬薄片集流體焊接在一起形成全極耳，電芯經(jīng)入殼，在真空條件下在60℃～85℃烘烤24h～120h，注入電解液，化成，封口，分容后得到鋰離子電池。

這種鋰離子電池在正極片10和負(fù)極片20的制作過程中僅保留了在正極片10和負(fù)極片20的最末端進(jìn)行裁切的步驟，大大減少了裁切分條的動(dòng)作。

這種鋰離子電池，通過正極片絕緣膠帶16對(duì)正極片10的卷繞起始端和卷繞末端形成包覆，負(fù)極片絕緣膠帶26對(duì)負(fù)極片20的卷繞起始端和卷繞末端形成包覆，避免了裁切后的正極片10和負(fù)極片20上殘留的毛刺穿破隔膜30導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)部短路。

另外，這種鋰離子電池除在正極片10、負(fù)極片20、隔膜30在卷繞后需對(duì)正極片10和負(fù)極片20的末端有少量裁切，無其它裁切和分條步驟，因此可以大大減少了正極片10、負(fù)極片20硬強(qiáng)度活性物質(zhì)顆粒掉粉和毛刺的發(fā)生。

同時(shí)，這種鋰離子電池的正極集流體12的與正極活性層14的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重正極極耳，負(fù)極集流體22的與負(fù)極正極活性層24的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重負(fù)極極耳，可以減小了鋰離子電池的內(nèi)阻提高這種鋰離子電池的大電流充放電能力、安全性及循環(huán)壽命，適合大型儲(chǔ)能和電動(dòng)車等應(yīng)用領(lǐng)域。

以下為具體實(shí)施例。

實(shí)施例1

30ah圓柱型lfp-c電芯的制備。

正極片的制作：將93g的納米級(jí)磷酸鐵鋰、2.5g的碳納米管、1.5g的super-p和3g的pvdf溶于45ml的n-甲基吡咯烷酮中制作正極漿料，以20μm厚的覆碳鋁箔作為正極集流體，將正極漿料按照?qǐng)D2雙面涂覆在正極集流體上并干燥形成正極活性層，經(jīng)輥壓后，將正極片的正極片的正極活性層與正極集流體對(duì)齊的一側(cè)的側(cè)端淺浸在pvdf中，取出干燥后按照?qǐng)D1用正極片絕緣膠帶對(duì)正 極片的卷繞起始端和卷繞末端進(jìn)行u形包覆，得到正極片。pvdf為分子量100萬以上的聚偏氟乙烯高聚物。

負(fù)極片的制作：將103g的石墨、1.5g的super-p和3.5g的粘結(jié)劑(質(zhì)量比為1：1的羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠的混合物)溶于去離子水中制作負(fù)極漿料，以12μm厚的覆碳銅箔作為集流體，將負(fù)極漿料按圖3雙面涂覆在負(fù)極集流體上并干燥形成負(fù)極活性層，經(jīng)輥壓后，將負(fù)極片的負(fù)極活性層與負(fù)極集流體對(duì)齊的一側(cè)的側(cè)端淺浸在pvdf中，取出干燥后按照?qǐng)D1用負(fù)極片絕緣膠帶對(duì)負(fù)極片的卷繞起始端和卷繞末端進(jìn)行u形包覆，得到負(fù)極片。

電解液的配制：配制濃度為1.35m的lipf6的有機(jī)溶液，溶劑為重量比為5:8:1:2的ec:emc:pc:dec。

電芯的制作：正極片、隔膜(多孔陶瓷隔膜，厚度為25μm)、負(fù)極片和隔膜(多孔陶瓷隔膜，厚度為25μm)層疊后經(jīng)卷繞形成電芯，正極集流體的與正極活性層的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重正極極耳，負(fù)極集流體的與負(fù)極正極活性層的未完全覆蓋對(duì)齊的一側(cè)卷繞后形成多重負(fù)極極耳，分別將多重正極極耳和多重負(fù)極極耳通過與平面金屬薄片集流體焊接在一起形成全極耳，電芯經(jīng)入殼，在真空條件下在85℃烘烤24h，注入電解液，化成，封口，分容后得到圓柱型lfp-c電池。

對(duì)實(shí)施例1制得的圓柱型lfp-c電池進(jìn)行電化學(xué)性能及循環(huán)性能測(cè)試，結(jié)果表明該電池在大倍率充放電條件下(4c充/4c放)其循環(huán)至5000次時(shí)容量還保持有86％。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。