專利名稱：熱安全性高的鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鋰電池，具體是熱安全性高的鋰電池。
背景技術(shù)：
常規(guī)電池只需在60°C以下的環(huán)境中使用即可滿足一般需求，但是在向電子設(shè)備中組裝電池時，有時候會遇到短時間內(nèi)的高溫沖擊。如電子設(shè)備組裝電池時為了提高生產(chǎn)效率常采用反流焊接，該方法只需很短的時間，但此方法能使電池的溫度達到200 260°C ；又如電子設(shè)備回收的過程中，電池與電子設(shè)備的分離常采用焊錫熔融的方式分離，焊錫盤的表面溫度為250°C。對于常規(guī)電池的加工應(yīng)用，需要綜合考慮其各項安全性能，即使在250°C的熱盤下依然不會發(fā)生劇烈火星、起火、爆炸事故的熱安全性較高的鋰電池越來越受到高端電子設(shè)備廠商的親睞。某些電子設(shè)備廠家如Nokia已經(jīng)制定出針對鋰電池的熱安全 可靠性測試規(guī)則，即250°C熱盤，又名250°C鐵板燒。250°C鐵板燒測試是將電池滿充后置于一個表面溫度為250°C的熱平板上燒烤,要求電池不能噴射火星、不能起火、不能爆炸。一般情況下，鋰電池中起絕緣作用的隔膜以及提供密封環(huán)境的包裝膜，在250°C的苛刻高溫下均會熔解而喪失其功能，電池會短路并熱失控，進而引發(fā)系列安全事故。針對熱安全性高的鋰電池的開發(fā)，公開號為CN 101442141A的中國實用新型專利申請披露了天津力神電池股份有限公司開發(fā)的一種解決方案，它采用在電解液里添加阻燃劑的方式提高其熱安全性。但是，往電解液里添加少量阻燃添加劑的效果并不明顯，如專利中示例均為半電3. 8V狀態(tài)下的鋰電池進行鐵板燒測試，滿電狀態(tài)下的測試效果并不理想。而往電解液里添加大量阻燃添加劑則可以達到提高熱安全性的目的，但是其電性能則倍受影響，滿足不了基礎(chǔ)應(yīng)用需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有鋰電池熱安全性差的缺陷，提供一種熱安全性高的鋰電池。為達到上述目的，本實用新型的熱安全性高的鋰電池，包括正極、負極、隔膜、電解液、包裝膜以及包裹在包裝膜外面的高溫膠帶，正極包括正極涂膏、正極集流體和正極極耳，負極包括負極涂膏、負極集流體和負極極耳，所述正極、負極由隔膜間隔疊置在一起并卷繞成裸電芯，裸電芯置于包裝膜的容納腔中且在所述容納腔中注有電解液，其特征是所述正極極耳垂直于所述正極集流體并焊接在所述正極集流體的一端，所述正極極耳在正極集流體上的焊接長度占正極集流體寬度的20% 80%，所述負極極耳垂直于所述負極集流體并焊接在所述負極集流體的一端，所述負極極耳在負極集流體上的焊接長度占負極集流體寬度的20% 80%，所述高溫膠帶自包裝膜的底部向上包裹，所述高溫膠帶包裹的高度為所述包裝膜高度的20% 100%。作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述高溫膠帶包裹的高度為所述包裝膜高度的20% 60%。[0008]作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述的高溫膠帶以熔解溫度超過250°C的物質(zhì)為基材、并在基材上涂覆粘附劑的高溫膠帶。作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述的包裝膜是由一層PP膜、一層Al箔、一層尼龍膜或高溫膜復(fù)合而成的復(fù)合膜，所述的Al箔位于復(fù)合膜的中間。作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述的正極涂膏包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電碳和PVDF，所述的正極活性物質(zhì)指的是鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰中的一種或者一種以上的混合物。作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述的負極涂膏包括負極活性物質(zhì)、導(dǎo)電碳、CMC和SBR，所述的負極活性物質(zhì)指的是人造石墨、天然石墨、復(fù)合石墨、硬碳、石墨烯、鈦酸鋰中的一種或一種以上的混合。進一步的，所述的負極涂膏包括PVDF。作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述的隔膜為由聚烯烴拉伸而成的單層或多層薄膜。進一步的，所述的隔膜為單層聚乙烯隔膜或者單層聚丙烯隔膜或者由單層聚乙烯和單層聚丙烯復(fù) 合而成的多層隔膜。具體的，所述多層隔膜的層數(shù)為2 3層。作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述的電解液是以LiPF6為鋰鹽，以碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯中的一種或多種為溶劑的電解液。進一步的，所述的電解液中包含功能添加劑。作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述的高溫膜是聚酰亞胺膜。本實用新型的有益效果是通過對電池在250°C高溫下的冒火星成因分析，提出減小極耳的焊接區(qū)域，熱短路時通過極耳的發(fā)熱量相對減少，從而延緩電池的完全開口時間，減少火星噴射幾率。通過電池在250°C高溫下的熱失控機理分析，提出將電池最易引燃起火的底部用高溫膠帶保護起來，通過隔絕外部氧氣的大量進入而起到改善其熱安全性能的目的。結(jié)合減小極耳的焊接區(qū)域的手段，將熱短路的失效區(qū)往電池較易開口的上部導(dǎo)弓I，從而平衡溫度分布，減小底部熱失控概率。采用高溫膜制成的包裝膜制作熱安全性能優(yōu)異的鋰電池，以阻斷大量外部空氣的進入從而引發(fā)更嚴重的熱失控，以達到相對緩慢放熱的技術(shù)目的。

圖I是本實用新型正極的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型熱安全性高的鋰電池的示意圖； 圖中標號說明I-正極集流體，2-正極涂膏，3-正極極耳；L-正極極耳在正極集流體上的焊接長度，D-正極集流體寬度，Hl-高溫膠帶包裹的高度，H2-包裝膜高度。
具體實施方式
以下結(jié)合說明書附圖對本實用新型做進一步說明。本實用新型的熱安全性高的鋰電池，如圖1、2所示，其包括正極、負極、隔膜、電解液、包裝膜以及包裹在包裝膜外面的高溫膠帶，正極包括正極涂膏、正極集流體和正極極耳，負極包括負極涂膏、負極集流體和負極極耳，正極、負極由隔膜間隔疊置在一起并卷繞成裸電芯，裸電芯置于包裝膜的容納腔中且在容納腔中注有電解液，正極極耳垂直于正極集流體并焊接在正極集流體的一端，正極極耳在正極集流體上的焊接長度占正極集流體寬度的20% 80%，負極極耳垂直于負極集流體并焊接在負極集流體的一端，負極極耳在負極集流體上的焊接長度占負極集流體寬度的20% 80%，高溫膠帶自包裝膜的底部向上包裹，高溫膠帶包裹的高度為包裝膜高度的20% 100%。作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下附加的技術(shù)特征，雖然圖I、圖2包含了以下所有附加技術(shù)特征，是本實用新型的較佳實施例，但是本實用新型并不限于該情形，在實施本實用新型時根據(jù)具體作用將它們選用在上段所述的技術(shù)方案上。首先，高溫膠帶包裹的高度為包裝膜高度的20% 60%。其次，高溫膠帶以熔解溫度超過250°C的任何一種高分子或非高分子物質(zhì)(如聚酰亞胺)為基材、并在基材上涂覆粘附劑(如硅膠、亞克力膠或任何一種其它有粘接作用的膠)的高溫膠帶。第三，包裝膜是由一層PP膜、一層Al箔、一層尼龍膜或高溫膜復(fù)合而成的復(fù)合膜，Al箔位于復(fù)合膜的中間。第四，正極涂膏包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電碳和PVDF，正極活性物質(zhì)指的是鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰中的一種或者一種以上的混合物。第五，負極涂膏包括負極活性物質(zhì)、導(dǎo)電碳、CMC和SBR，負極活性物質(zhì)指的是人造石墨、天然石墨、復(fù)合石墨、硬碳、石墨烯、鈦酸鋰中的一種或一種以上的混合。進一步的，負極涂膏包括PVDF。第六，隔膜為由聚烯烴經(jīng)干法或濕法拉伸而成的單層或多層薄膜。進一步的，隔膜為單層聚乙烯隔膜或者單層聚丙烯隔膜或者由單層聚乙烯和單層聚丙烯復(fù)合而成的多層隔膜。具體的，多層隔膜的層數(shù)為2 3層。第七，電解液是以LiPF6為鋰鹽，以碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯中的一種或多種為溶劑的電解液。進一步的，電解液中包含功能添加劑。第八，高溫膜是聚酰亞胺膜。以軟包裝鋰二次電池為例，參照圖I所示正極結(jié)構(gòu)圖來說明本實用新型的具體實施方式
。軟包裝鋰二次電池的制作步驟如下正極的制備將正極活性材料如鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰中的一種或幾種按照比例與導(dǎo)電碳、聚偏二氟乙烯混合熔解在氮甲基吡咯烷酮溶液中形成漿料，并將該漿料按照一定的規(guī)格涂敷在Al制正極集流體上，輥壓到所需的厚度并焊接極耳形成正極。負極的制備將負極活性材料如天然石墨、人造石墨、復(fù)合石墨、硬碳、鈦酸鋰中的一種或幾種按照比例與CMC熔解在水中，再與SBR粘接劑混合成漿料，按照一定的規(guī)格涂敷在Cu或Al制負極集流體上，輥壓到所需的厚度并焊接極耳形成負極片。將正、負極與隔膜間隔放置，卷繞形成裸電芯，將裸電芯置于已按照一定尺寸沖好容納腔的包裝膜中，經(jīng)注液、封裝等一系列エ序組裝成合格的電池。以下介紹實施例和對比例。實施例I :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的20%,高溫膠帶種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例2 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠帶種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。
實施例3 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的100%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例4 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的80%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的20%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例5 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的80%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例6 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的80%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的100%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例7 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為高溫三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例8 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的80%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為高溫三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例9 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠種類為高溫亞克カ膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例10 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠種類為高溫鐵氟龍膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例11 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠種類為高溫玻璃布，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例12 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成312040-190mAh型號的電池。實施例13 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成672029-340mAh型號的電池。實施例14 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成65253l-450mAh型號的電池。實施例15 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的100%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成65253l-450mAh型號的電池。實施例16 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為高溫三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成65253l-450mAh型號的電池。實施例17 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的60%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為高溫三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成65253l-450mAh型號的電池。實施例18 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%,高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的100%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為高溫三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成65253l-450mAh型號的電池。對比例對比例I :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的80%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。對比例2 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的80%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成312040-190mAh型號的電池。對比例3 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的80%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成672029-340mAh型號的電池。對比例4 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的80%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成65253l-450mAh型號的電池。對比例5 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。對比例6 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成312040-190mAh型號的電池。對比例7 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成672029-340mAh型號的電池。[0067]對比例8 :正極極耳、負極極耳焊接區(qū)域長度分別占正極集流體、負極集流體寬度的20%，高溫膠帶覆蓋包裝膜區(qū)域的0%，高溫膠種類為高溫硅膠，包裝膜種類為普通三層膜，按照具體實施方式
所示組裝成65253l-450mAh型號的電池。為了考察該電池的熱安全特性，設(shè)計了ー組實驗進行驗證，實驗過程如下將電池以0. 5C的倍率充電到滿電壓，在滿電壓下恒壓到電流為0. 02C，靜置Ih后置于表面溫度為250°C的熱平板上，觀察電池狀態(tài)，電池不冒火星、不起明火、不爆炸。實驗結(jié)果如表I。從表I實驗結(jié)果可以看出，實施例I 8的電池經(jīng)本實驗后均不冒火星、不起火、不爆炸，而對比例I有60%的冒火星幾率，對比例5有15%的冒火星幾率；實施例13不冒火星、不起火，而對比例2有100%的冒火星幾率，還有10%的起火幾率，對比例6有50%的冒火星幾率，5%的起火幾率；實施例8 11經(jīng)本試驗后不冒火星、不起火，而對比例I和對比 例5均有冒火星現(xiàn)象；實施例12經(jīng)本實驗后不冒火星、不起火，而對比例I和對比例5均有冒火星現(xiàn)象；實施例14 15經(jīng)本試驗后有冒火星現(xiàn)象，但是不起火，對比例3 4和對比例7 8均有較嚴重的冒火星和起火現(xiàn)象；實施例16 18均無起火現(xiàn)象，而對比例4和對比例8有100%的起火幾率。由此可以說明，電池經(jīng)本實用新型方式處理后，可有效緩解或避免250度熱平板引發(fā)的熱失控，從而極大提升電池的熱安全特性。表I
權(quán)利要求1.熱安全性高的鋰電池，包括正極、負極、隔膜、電解液、包裝膜以及包裹在包裝膜外面的高溫膠帶，正極包括正極涂膏、正極集流體和正極極耳，負極包括負極涂膏、負極集流體和負極極耳，所述正極、負極由隔膜間隔疊置在一起并卷繞成裸電芯，裸電芯置于包裝膜的容納腔中且在所述容納腔中注有電解液，其特征是所述正極極耳垂直于所述正極集流體并焊接在所述正極集流體的一端，所述正極極耳在正極集流體上的焊接長度占正極集流體寬度的20% 80%，所述負極極耳垂直于所述負極集流體并焊接在所述負極集流體的一端，所述負極極耳在負極集流體上的焊接長度占負極集流體寬度的20% 80%，所述高溫膠帶自包裝膜的底部向上包裹，所述高溫膠帶包裹的高度為所述包裝膜高度的20% 100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱安全性高的鋰電池，其特征是所述高溫膠帶包裹的高度為所述包裝膜高度的20% 60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱安全性高的鋰電池，其特征是所述的高溫膠帶以熔解溫度超過250 V的物質(zhì)為基材、并在基材上涂覆粘附劑的高溫膠帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱安全性高的鋰電池，其特征是所述的包裝膜是由一層PP膜、一層Al箔、一層尼龍膜或高溫膜復(fù)合而成的復(fù)合膜，所述的Al箔位于復(fù)合膜的中間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱安全性高的鋰電池，其特征是所述的隔膜為由聚烯烴拉伸而成的單層或多層薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱安全性高的鋰電池，其特征是所述的隔膜為單層聚乙烯隔膜或者單層聚丙烯隔膜或者由單層聚乙烯和單層聚丙烯復(fù)合而成的多層隔膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱安全性高的鋰電池，其特征是所述多層隔膜的層數(shù)為2 3層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱安全性高的鋰電池，其特征是所述的高溫膜是聚酰亞胺膜。
專利摘要本實用新型公開了一種熱安全性高的鋰電池，現(xiàn)有鋰電池熱安全性差，本實用新型包括正極、負極、隔膜、電解液、包裝膜以及包裹在包裝膜外面的高溫膠帶，正極極耳在正極集流體上的焊接長度占正極集流體寬度的20%～80%，負極極耳在負極集流體上的焊接長度占負極集流體寬度的20%～80%，高溫膠帶自包裝膜的底部向上包裹，高溫膠帶包裹的高度為包裝膜高度的20%～100%。本實用新型通過減小極耳的焊接區(qū)域，熱短路時通過極耳的發(fā)熱量相對減少，從而延緩電池的完全開口時間，減少火星噴射幾率；將電池最易引燃起火的底部用高溫膠帶保護起來，通過隔絕外部氧氣的大量進入而起到改善其熱安全性能的目的。
文檔編號H01M2/16GK202662699SQ201220350829
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者曹俊琪, 龔本利, 鄭長明, 蘆超, 陶裕峰, 呂晶 申請人:杭州金色能源科技有限公司