鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池，包括外殼、電池內(nèi)芯、電解液以及可吸收和釋放所述電解液的絕緣層；所述電池內(nèi)芯設(shè)置在所述外殼內(nèi)，所述絕緣層設(shè)置在所述外殼和電池內(nèi)芯之間，所述電解液存儲在所述外殼內(nèi)并部分或全部吸附在所述絕緣層內(nèi)。本發(fā)明的鋰離子電池，在電池內(nèi)芯和外殼之間設(shè)置絕緣層，可吸收和釋放電解液，不斷釋放其吸收的電解液以補(bǔ)充給電池內(nèi)芯，作用于電池充放電循環(huán)中鋰離子的嵌入遷出，解決了鋰離子電池因缺乏電解液充放電循環(huán)過程容量“跳水”的現(xiàn)象，從而大大提升鋰離子電池的循環(huán)壽命。
【專利說明】
鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，新能源的發(fā)展引人注目，特別是鋰離子電池的高速發(fā)展，成為新能源行業(yè) 中人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，鋰離子電池的安全性及循環(huán)壽命的改進(jìn)提升，直接關(guān)系到鋰離子 電池是否能夠大規(guī)模推廣應(yīng)用，顯得越來越重要，越來越緊迫。
[0003] 在鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展中，存在一些技術(shù)難題。例如，鋰離子電池充放電循 環(huán)過程中電解液發(fā)生不可逆消耗，因電池內(nèi)部缺乏電解液，導(dǎo)致電池內(nèi)部產(chǎn)氣鼓脹、循環(huán)容 量"跳水"，甚至導(dǎo)致內(nèi)短路、起火爆炸等安全問題。因此，在電池設(shè)計(jì)上，如何實(shí)現(xiàn)電池充放 電循環(huán)使用過程中電池內(nèi)芯始終有較為充足的電解液，成為行業(yè)技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種實(shí)現(xiàn)電池充放電循環(huán)使用過程中電池內(nèi) 芯較長期有充足的電解液，延長壽命的鋰離子電池。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種鋰離子電池，包括外殼、電 池內(nèi)芯、電解液以及可吸收和釋放所述電解液的絕緣層;所述電池內(nèi)芯設(shè)置在所述外殼內(nèi)， 所述絕緣層設(shè)置在所述外殼和電池內(nèi)芯之間，所述電解液存儲在所述外殼內(nèi)并部分或全部 吸附在所述絕緣層內(nèi)。
[0006] 優(yōu)選地，所述絕緣層位于所述電池內(nèi)芯的外側(cè)面和所述外殼的內(nèi)壁之間，和/或位 于所述電池內(nèi)芯的底部和所述外殼的內(nèi)底面之間。
[0007] 優(yōu)選地，所述絕緣層充滿所述電池內(nèi)芯的外側(cè)面和所述外殼的內(nèi)壁之間的空間， 和/或充滿所述電池內(nèi)芯的底部和所述外殼的內(nèi)底面之間的空間。
[0008] 優(yōu)選地，所述絕緣層填充在所述電池內(nèi)芯的外側(cè)面和所述外殼的內(nèi)壁之間的部分 空間，和/或填充在所述電池內(nèi)芯的底部和所述外殼的內(nèi)底面之間的部分空間。
[0009] 優(yōu)選地，所述絕緣層由孔隙率大于30%的多孔絕緣材料制成。
[0010] 優(yōu)選地，所述絕緣層為纖維或發(fā)泡塑料聚合物材料中的一種或者多種混合。
[0011]優(yōu)選地，所述纖維或發(fā)泡塑料聚合物材料包括聚醚、聚乙烯醇、聚酯以及聚氨酯。 [0012] 優(yōu)選地，所述絕緣層的厚度為〇.〇lmm-3mm。
[0013] 優(yōu)選地，所述電池內(nèi)芯包括正極片、負(fù)極片及設(shè)置在所述正極片和負(fù)極片之間的 隔離膜;所述正極片上設(shè)有垂直伸出所述正極片的正極耳，所述負(fù)極片上設(shè)有垂直伸出所 述負(fù)極片的負(fù)極耳。
[0014] 優(yōu)選地，所述外殼包括頂部開放的殼體、密封在所述殼體開放頂部上的頂蓋;所述 電池內(nèi)芯以所述正極耳和負(fù)極耳朝向所述頂蓋設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述頂蓋上設(shè)有分別連 接所述正極耳和負(fù)極耳的正極端子和負(fù)極端子。
[0015] 本發(fā)明的有益效果:在電池內(nèi)芯和外殼之間設(shè)置絕緣層，可吸收和釋放電解液，不 斷釋放其吸收的電解液以補(bǔ)充給電池內(nèi)芯，作用于電池充放電循環(huán)中鋰離子的嵌入迀出， 解決了鋰離子電池因缺乏電解液充放電循環(huán)過程容量"跳水"的現(xiàn)象，從而大大提升鋰離子 電池的循環(huán)壽命。
[0016] 另外，絕緣層在電池內(nèi)芯和外殼之間還能起到很好固定電池內(nèi)芯的作用，并能夠 起到阻尼"減振"的作用，在鋰離子電池發(fā)生振動時(shí)能很好地保護(hù)電池內(nèi)芯。
【附圖說明】
[0017] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0018] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的鋰離子電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0020] 如圖1所不，本發(fā)明一實(shí)施例的鋰離子電池，包括外殼1、電池內(nèi)芯2、電解液(未圖 示）以及可吸收和釋放電解液的絕緣層3;電池內(nèi)芯2設(shè)置在外殼1內(nèi)，絕緣層3設(shè)置在外殼1 和電池內(nèi)芯2之間，電解液存儲在外殼1內(nèi)并部分或全部吸附在絕緣層3內(nèi)。
[0021 ]其中，外殼1可包括頂部開放的殼體11、密封在殼體11開放頂部上的頂蓋12。電池 內(nèi)芯2容置在殼體11內(nèi)，并通過頂蓋12密封在殼體11內(nèi)。頂蓋12上還設(shè)有注液孔，用于將電 解液注入殼體11內(nèi)。
[0022]電池內(nèi)芯2包括正極片21、負(fù)極片22及設(shè)置在正極片21和負(fù)極片22之間的隔離膜 23。正極片21上設(shè)有垂直伸出正極片21的正極耳211，負(fù)極片22上設(shè)有垂直伸出負(fù)極片22的 負(fù)極耳221。電池內(nèi)芯2以正極耳211和負(fù)極耳221朝向頂蓋12設(shè)置在殼體1內(nèi)，頂蓋12上設(shè)有 正極端子13和負(fù)極端子14,分別連接正極耳211和負(fù)極耳221。
[0023] 此外，外殼1也可以為鋁塑膜，從而該鋰離子電池為軟包電池。
[0024] 絕緣層3可位于電池內(nèi)芯2的外側(cè)面和外殼1的內(nèi)壁之間，也可以位于電池內(nèi)芯2的 底部和外殼1的內(nèi)底面之間。或者，位于電池內(nèi)芯2的外側(cè)面和外殼1的內(nèi)壁之間和電池內(nèi)芯 2的底部和外殼1的內(nèi)底面之間。在越多位置設(shè)置絕緣層3，增大絕緣層3的整體體積，可增加 其吸收的電解液的量。
[0025] 外殼1可以是截面為圓柱或多邊形的柱體。絕緣層3位于電池內(nèi)芯2的外側(cè)面和外 殼1的內(nèi)壁之間時(shí)，可位于電池內(nèi)芯2的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面和外殼1的內(nèi)壁之間。
[0026] 如圖1中所示，在本實(shí)施例中，絕緣層3填充在電池內(nèi)芯2的外側(cè)面和外殼1的內(nèi)壁 之間的部分空間、和/或填充在電池內(nèi)芯2的底部和外殼1的內(nèi)底面之間的部分空間。電解液 注入外殼1內(nèi)后，部分被絕緣層3吸收，部分填充在未填充有絕緣層3的外殼1內(nèi)空間。
[0027] 當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，絕緣層3可以充滿電池內(nèi)芯2的外側(cè)面和外殼1的內(nèi)壁之間 的空間，和/或充滿電池內(nèi)芯2的底部和外殼1的內(nèi)底面之間的空間，使得大部分的電解液通 過吸附在絕緣層3內(nèi)而存儲在外殼1內(nèi)。
[0028] 絕緣層3在電池內(nèi)芯2和外殼1之間還能起到很好固定電池內(nèi)芯2的作用，并能夠起 到阻尼"減振"的作用，在鋰離子電池發(fā)生振動時(shí)能很好地保護(hù)電池內(nèi)芯2。
[0029] 絕緣層3的厚度為0.01mm-3mm，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。優(yōu)選地，絕緣層3的厚度 為Ο·2mm-1.Omm〇
[0030] 絕緣層3由孔隙率大于30%的多孔絕緣材料制成，以能夠吸收足夠的電解液。優(yōu)選 地，絕緣層3為具有彈性的多孔材料制成。
[0031] 作為選擇，絕緣層3可為纖維或發(fā)泡塑料聚合物材料中的一種或者多種混合。其中 的纖維或發(fā)泡塑料聚合物材料包括聚醚、聚乙烯醇、聚酯以及聚氨酯。
[0032]絕緣層3吸收和釋放電解液的原理主要根據(jù)毛細(xì)現(xiàn)象原理，絕緣層3的多孔結(jié)構(gòu)可 以吸收電解液，起到存儲電解液的功能。同時(shí)絕緣層3的多孔結(jié)構(gòu)還起到濾網(wǎng)作用，鋰離子 電池封裝之前抽真空排氣時(shí)，吸附在絕緣層3內(nèi)的電解液不被抽走，從而絕緣層3能夠在鋰 離子電池內(nèi)部起到儲存保有電解液的功能。鋰離子電池充放電循環(huán)使用過程中，電池內(nèi)芯2 因鋰離子嵌入迀出厚度發(fā)生變化、體積也發(fā)生變化，造成電池填充比不斷變化，絕緣層3因 電池內(nèi)芯2體積變化受到或大或小的擠壓力，從而不斷釋放其吸收的電解液;釋放出的電解 液不斷補(bǔ)充給電池內(nèi)芯2,作用于電池充放電循環(huán)中鋰離子的嵌入迀出，解決了鋰離子電池 因缺乏電解液充放電循環(huán)過程容量"跳水"的現(xiàn)象，從而大大提升鋰離子電池充放電循環(huán)壽 命。
[0033]以下以具體實(shí)施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0034]預(yù)先制備正極片和負(fù)極片：
[0035] 取納米磷酸亞鐵鋰92.0份;加入3份導(dǎo)電劑SUPER-P、2份導(dǎo)電劑KS-6在雙行星攪拌 機(jī)中分散2小時(shí);再加入按照8 %比例配置的PVDF-NMP膠液，直至PVDF在固體配方中比例達(dá) 到3份，繼續(xù)在雙行星攪拌機(jī)中攪拌6小時(shí);接著加入NMP溶液，將正極漿料固含量調(diào)至50 % ~54 %左右，抽真空后繼續(xù)在雙行星攪拌機(jī)中攪拌3小時(shí)，出料，在涂布機(jī)上涂布，經(jīng)冷輥輥 壓，分切、裁片、焊接極耳、貼絕緣膠紙后得到所需的正極片。
[0036] 取純?nèi)嗽焓?5.0份;加入1.5份導(dǎo)電劑SUPER-P在雙行星攪拌機(jī)中分散2小時(shí);再 加入按照2.5 %比例配置的CMC-去離子水膠液，直至CMC在固體配方中比例達(dá)到1.5份，繼續(xù) 在雙行星攪拌機(jī)中攪拌5小時(shí);接著加入去離子水，將負(fù)極漿料固含量調(diào)至50 %~52 %左 右，抽真空后繼續(xù)在雙行星攪拌機(jī)中攪拌3小時(shí)，再之后加入2份粘結(jié)劑SBR，抽真空后繼續(xù) 攪拌1小時(shí)后，出料，在涂布機(jī)上涂布，經(jīng)冷輥輥壓，分切、裁片、焊接極耳、貼絕緣膠紙后得 到所需的負(fù)極片。
[0037] 實(shí)施例1:
[0038]取所得正負(fù)極片、PE陶瓷隔離膜按常規(guī)工藝進(jìn)行卷繞、卷芯制得電池內(nèi)芯，在電池 內(nèi)芯的四周及底部包一層0.01mm厚、孔隙率80%的聚氨酯絕緣層，使用膠紙粘貼牢固該聚 氨酯絕緣層后組裝入殼、焊接封口、烘烤、注入非水鋰鹽電解液、化成、排氣、封注液口、分容 后得到磷酸鐵鋰電池。
[0039] 實(shí)施例2:
[0040]取所得正負(fù)極片、PE陶瓷隔離膜按常規(guī)工藝進(jìn)行卷繞、卷芯制得電池內(nèi)芯，在電池 內(nèi)芯的四周及底部包一層0.2mm厚、孔隙率80%的聚氨酯絕緣層，使用膠紙粘貼牢固該聚氨 酯絕緣層后組裝入殼、焊接封口、烘烤、注入非水鋰鹽電解液、化成、排氣、封注液口、分容后 得到磷酸鐵鋰電池。
[0041 ] 實(shí)施例3:
[0042]取所得正負(fù)極片、PE陶瓷隔離膜按常規(guī)工藝進(jìn)行卷繞、卷芯制得電池內(nèi)芯，在電池 內(nèi)芯的四周及底部包一層0.5mm厚、孔隙率80%的聚氨酯絕緣層，使用膠紙粘貼牢固該聚氨 酯絕緣層后組裝入殼、焊接封口、烘烤、注入非水鋰鹽電解液、化成、排氣、封注液口、分容后 得到磷酸鐵鋰電池。
[0043] 實(shí)施例4:
[0044] 取所得正負(fù)極片、PE陶瓷隔離膜按常規(guī)工藝進(jìn)行卷繞、卷芯制得電池內(nèi)芯，在電池 內(nèi)芯的四周及底部包一層1.0mm厚、孔隙率80%的聚氨酯絕緣層，使用膠紙粘貼牢固該聚氨 酯絕緣層后組裝入殼、焊接封口、烘烤、注入非水鋰鹽電解液、化成、排氣、封注液口、分容后 得到磷酸鐵鋰電池。
[0045] 實(shí)施例5:
[0046] 取所得正負(fù)極片、PE陶瓷隔離膜按常規(guī)工藝進(jìn)行卷繞、卷芯制得電池內(nèi)芯，在電池 內(nèi)芯的四周及底部包一層3.0mm厚、孔隙率80%的聚氨酯絕緣層，使用膠紙粘貼牢固該聚氨 酯絕緣層后組裝入殼、焊接封口、烘烤、注入非水鋰鹽電解液、化成、排氣、封注液口、分容后 得到磷酸鐵鋰電池。
[0047]比較例：
[0048]取所得正負(fù)極片、PE陶瓷隔離膜按常規(guī)工藝進(jìn)行卷繞、卷芯制得電池內(nèi)芯，將電池 內(nèi)芯組裝入殼、焊接封口、烘烤、注入非水鋰鹽電解液、化成、排氣、封注液口、分容后得到磷 酸鐵鋰電池。
[0049] 參考國標(biāo)GB_T 31484-2015《電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法》對 上述實(shí)施例1-5及比較例制得的磷酸鐵鋰電池進(jìn)行循環(huán)壽命測試。測試結(jié)果如表1所示。
[0050]表1.各實(shí)施例及比較例制得的磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命對比
[0053]由上表1數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明中實(shí)施例1-5通過絕緣層的設(shè)置，鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)循環(huán) 壽命較于不設(shè)絕緣層的比較例明顯提高了，從而可知通過絕緣層的設(shè)置能夠提高鋰離子電 池的循環(huán)壽命。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技 術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋰離子電池，其特征在于，包括外殼、電池內(nèi)芯、電解液以及可吸收和釋放所述 電解液的絕緣層;所述電池內(nèi)芯設(shè)置在所述外殼內(nèi)，所述絕緣層設(shè)置在所述外殼和電池內(nèi) 芯之間，所述電解液存儲在所述外殼內(nèi)并部分或全部吸附在所述絕緣層內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述絕緣層位于所述電池內(nèi)芯的外 側(cè)面和所述外殼的內(nèi)壁之間，和/或位于所述電池內(nèi)芯的底部和所述外殼的內(nèi)底面之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述絕緣層充滿所述電池內(nèi)芯的外 側(cè)面和所述外殼的內(nèi)壁之間的空間，和/或充滿所述電池內(nèi)芯的底部和所述外殼的內(nèi)底面 之間的空間。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述絕緣層填充在所述電池內(nèi)芯的 外側(cè)面和所述外殼的內(nèi)壁之間的部分空間，和/或填充在所述電池內(nèi)芯的底部和所述外殼 的內(nèi)底面之間的部分空間。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述絕緣層由孔隙率大于30%的多 孔絕緣材料制成。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述絕緣層為纖維或發(fā)泡塑料聚合 物材料中的一種或者多種混合。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池，其特征在于，所述纖維或發(fā)泡塑料聚合物材料包 括聚醚、聚乙烯醇、聚酯以及聚氨酯。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鋰離子電池，其特征在于，所述絕緣層的厚度為 0.01mm-3mm〇9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電池內(nèi)芯包括正極 片、負(fù)極片及設(shè)置在所述正極片和負(fù)極片之間的隔離膜;所述正極片上設(shè)有垂直伸出所述 正極片的正極耳，所述負(fù)極片上設(shè)有垂直伸出所述負(fù)極片的負(fù)極耳。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，所述外殼包括頂部開放的殼體、密 封在所述殼體開放頂部上的頂蓋;所述電池內(nèi)芯以所述正極耳和負(fù)極耳朝向所述頂蓋設(shè)置 在所述殼體內(nèi)，所述頂蓋上設(shè)有分別連接所述正極耳和負(fù)極耳的正極端子和負(fù)極端子。
【文檔編號】H01M10/0525GK106025369SQ201610586470
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月21日
【發(fā)明人】鄭鵬, 周永濤, 高晶晶, 趙紫薇, 陳邦義
【申請人】深圳拓邦股份有限公司