鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有自我保護(hù)能力的鋰離子電池，鋰離子電池，包括由正極片、隔膜和負(fù)極片組裝成的電芯，用于容置所述電芯的包裝袋，以及填充于所述軟質(zhì)保護(hù)袋和所述電芯內(nèi)的電解液，所述電芯內(nèi)設(shè)置有密閉的且填充有保護(hù)劑的軟質(zhì)保護(hù)袋。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型通過在電芯內(nèi)部設(shè)置內(nèi)部填充有保護(hù)劑的軟質(zhì)保護(hù)袋可以減少當(dāng)電池受到外力沖擊或熱沖擊時(shí)的燃燒，提高電池的安全性能。
【專利說明】鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有自我保護(hù)能力的鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池一般分為兩類:卷繞式和疊片式。顧名思義，卷繞式電池就是將正極片、隔膜和負(fù)極片的一端依次固定在卷針上，卷繞成電芯后，用膠帶將尾部固定住，再抽出卷針，然后將其置于軟質(zhì)保護(hù)袋中，經(jīng)過注液、抽真空、封裝和活化等工序，制成鋰離子電池；而疊片式電池則是將正極片、隔膜和負(fù)極片依次堆疊，形成電芯，然后將其置于軟質(zhì)保護(hù)袋中，經(jīng)過注液、抽真空、封裝和活化等工序，制成鋰離子電池。
[0003]由上述的制備過程可以看出:現(xiàn)有技術(shù)中的卷繞式和疊片式鋰離子電池的內(nèi)部是沒有任何保護(hù)結(jié)構(gòu)的，當(dāng)電池受到外部沖擊時(shí)，電池主體直接受力而沒有任何的緩沖結(jié)構(gòu)，從而很容易造成電池的變形。此外，電池的阻燃性一般是由添加到電解液中的阻燃劑來實(shí)現(xiàn)的，抑制電池內(nèi)HF的腐蝕則是通過在電解液中添加“防腐劑”來實(shí)現(xiàn)的，但是當(dāng)電解液中的阻燃劑或者“防腐劑”過多時(shí)，電池的倍率及充放電效率等方面會(huì)受到影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種具有自我保護(hù)能力的鋰離子電池。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:鋰離子電池，包括由正極片、隔膜和負(fù)極片組裝成的電芯，用于容置所述電芯的包裝袋，以及填充于所述包裝袋和所述電芯內(nèi)的電解液，所述電芯內(nèi)設(shè)置有密閉的且填充有保護(hù)劑的軟質(zhì)保護(hù)袋。
[0006]作為本實(shí)用新型鋰離子電池的一種改進(jìn)，所述軟質(zhì)保護(hù)袋設(shè)置為聚丙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋、聚苯乙烯袋或聚碳酸酯袋，這些材質(zhì)的軟質(zhì)保護(hù)袋具有致密的結(jié)構(gòu)，從而使得軟質(zhì)保護(hù)袋內(nèi)的保護(hù)劑在正常使用情況下不會(huì)泄漏到電池內(nèi)部，電池內(nèi)部的電解液也不會(huì)浸入到軟質(zhì)保護(hù)袋內(nèi)。而當(dāng)電池受到?jīng)_擊或者熱烘烤時(shí)，這些膜又可以被壓破或者因熔融而破裂，從而順利地釋放出其內(nèi)部起到保護(hù)作用的保護(hù)劑，使電池具有自我保護(hù)功能。軟質(zhì)保護(hù)袋的透氣度小于或等于20 μ m/pa.s，軟質(zhì)保護(hù)袋的透氣度不能太大，否則軟質(zhì)保護(hù)袋內(nèi)外的物質(zhì)容易發(fā)生交換，影響軟質(zhì)保護(hù)袋作用的發(fā)揮。
[0007]作為本實(shí)用新型鋰離子電池的一種改進(jìn)，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的壁厚為0.1-100 μ m。軟質(zhì)保護(hù)袋的厚度不能太大，否則當(dāng)電池受到?jīng)_擊或者熱烘烤時(shí)，軟質(zhì)保護(hù)袋不易破裂；軟質(zhì)保護(hù)袋的厚度也不能太小，否則在正常使用時(shí)軟質(zhì)保護(hù)袋也容易破裂。
[0008]作為本實(shí)用新型鋰離子電池的一種改進(jìn)，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的壁厚為2-50 μ m。
[0009]作為本實(shí)用新型鋰離子電池的一種改進(jìn)，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的壁厚為ΙΟμπι。
[0010]作為本實(shí)用新型鋰離子電池的一種改進(jìn)，所述電芯為卷繞式電芯，所述軟質(zhì)保護(hù)袋設(shè)置于所述電芯的中心空間內(nèi)，并且所述軟質(zhì)保護(hù)袋的長(zhǎng)度與所述中心空間的長(zhǎng)度基本相等，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的寬度與所述中心空間的寬度基本相等，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的厚度與所述中心空間的厚度基本相等。其中，中心空間即卷繞時(shí)拔出卷針后留下的空間，軟質(zhì)保護(hù)袋正好填滿該空間。當(dāng)然，軟質(zhì)保護(hù)袋也可以設(shè)置在電芯的除中心空間以外的其他位置，此時(shí)，軟質(zhì)保護(hù)袋的大小可以根據(jù)用于容納該軟質(zhì)保護(hù)袋的電芯內(nèi)部的空間的大小靈活設(shè)定。
[0011]作為本實(shí)用新型鋰離子電池的一種改進(jìn)，所述電芯為疊片式電芯，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的長(zhǎng)度與所述負(fù)極片的長(zhǎng)度基本相等，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的寬度與所述負(fù)極片的寬度基本相等，并且所述軟質(zhì)保護(hù)袋的厚度小于或等于所述電芯厚度的十分之一。軟質(zhì)保護(hù)袋可以直接插入疊片式電池正極片與隔膜之間或者負(fù)極片與隔膜之間。
[0012]其中，保護(hù)劑為阻燃劑、防止HF對(duì)電芯產(chǎn)生腐蝕的防腐劑和惰性氣體中的至少一種，保護(hù)劑的形態(tài)為氣態(tài)或液態(tài)。其中，阻燃劑可以在電池發(fā)生短路或熱沖擊等意外情況時(shí)阻止電池燃燒；防腐劑可以起到當(dāng)電解液泄露到電池外時(shí)，減少電解液對(duì)外的腐蝕；在電池起微火時(shí)，惰性氣體可以將微火熄滅，避免火勢(shì)擴(kuò)大。當(dāng)保護(hù)劑為氣態(tài)時(shí)，可以通過將氣體通入準(zhǔn)備好的軟質(zhì)保護(hù)袋，然后及時(shí)密封軟質(zhì)保護(hù)袋的方法來制備；當(dāng)保護(hù)劑為液態(tài)時(shí)，可以將保護(hù)劑注入軟質(zhì)保護(hù)袋內(nèi)，然后將軟質(zhì)保護(hù)袋密封。液體和氣體這兩種形態(tài)的保護(hù)劑容易在軟質(zhì)保護(hù)袋破裂時(shí)噴出。
[0013]其中，阻燃劑為氯化銨水溶液和/或氟苯，這兩種物質(zhì)阻燃效果好，而且廉價(jià)易得，而且是液體形態(tài)。
[0014]防腐劑為六甲基二硅胺烷，其能夠與HF發(fā)生反應(yīng)，從而減少HF這種腐蝕性很強(qiáng)的酸對(duì)外界的污染和腐蝕；惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?，這兩種氣體廉價(jià)易得。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型通過在電芯內(nèi)部設(shè)置內(nèi)部填充有保護(hù)劑的軟質(zhì)保護(hù)袋而至少具有以下有益效果:
[0016]第一，當(dāng)電池受到外部沖擊時(shí)，軟質(zhì)保護(hù)袋的緩沖作用可以保護(hù)電池內(nèi)部的極片和隔膜，使極片和隔膜不會(huì)輕易被折斷或者破壞，而當(dāng)沖擊力達(dá)到一定程度以致于電池內(nèi)部的極片受到損害而誘發(fā)短路時(shí)，軟質(zhì)保護(hù)袋被壓破，從而釋放阻燃劑以防止電池燃燒(保護(hù)劑包括阻燃劑時(shí));
[0017]第二，當(dāng)電池受到熱沖擊，使得電池內(nèi)部溫度大于軟質(zhì)保護(hù)袋的熔融溫度時(shí)，軟質(zhì)保護(hù)袋破裂，釋放出保護(hù)物質(zhì)(如惰性氣體)，從而可以減緩電池內(nèi)部的發(fā)熱反應(yīng)，大大減小燃燒發(fā)生的可能性；
[0018]第三，當(dāng)受到?jīng)_擊或者熱烘烤時(shí)，鋰離子電池可能發(fā)生泄漏，此時(shí)，軟質(zhì)保護(hù)袋破裂，釋放出能夠防止HF對(duì)電芯產(chǎn)生腐蝕的防腐劑，從而減少電解液對(duì)外的腐蝕；
[0019]第四，由于保護(hù)劑不是直接添加至電解液中，能夠保證電池倍率及充放電效率等方面性能的完好發(fā)揮。
[0020]第五，本實(shí)用新型中軟質(zhì)保護(hù)袋的位置沒有局限性，既可以設(shè)置在電芯的中央?yún)^(qū)，也可以設(shè)置在非中央?yún)^(qū)，而且本實(shí)用新型的軟質(zhì)保護(hù)袋可以應(yīng)用在卷繞式電池中，也可以應(yīng)用在疊片式電池中，應(yīng)用范圍較廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1-4的剖視圖。[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例5的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型及其有益效果，但是，本實(shí)用新型的實(shí)施例并不局限于此。
[0024]實(shí)施例1
[0025]如圖1所示，本實(shí)施例提供的鋰離子電池，包括由正極片1、隔膜2和負(fù)極片3卷繞而成的電芯4，用于容置電芯4的包裝袋5，以及填充于包裝袋5和電芯4內(nèi)的電解液，電芯4的中心空間設(shè)置有密閉的軟質(zhì)保護(hù)袋6，軟質(zhì)保護(hù)袋6內(nèi)填充有保護(hù)劑。
[0026]軟質(zhì)保護(hù)袋6設(shè)置為聚丙烯袋，并且軟質(zhì)保護(hù)袋6的壁厚為10 μ m,軟質(zhì)保護(hù)袋6的透氣度為ΙΟμπι/pa.S，保護(hù)劑為阻燃劑氯化銨水溶液、防腐劑六甲基二硅胺烷和氮?dú)猓涃|(zhì)保護(hù)袋5設(shè)置于電芯4的中心空間內(nèi)，并且軟質(zhì)保護(hù)袋6的長(zhǎng)度與中心空間的長(zhǎng)度基本相等，軟質(zhì)保護(hù)袋的寬度6與中心空間的寬度基本相等。
[0027]制備本實(shí)施例的電池時(shí)，先將正極片1、隔膜2和負(fù)極片3的一端均固定在卷針上，通過卷繞制成電芯4，在尾部用膠帶固定，拔出卷針，形成中心空間。
[0028]然后，準(zhǔn)備一個(gè)長(zhǎng)度、寬度和厚度均與中心空間基本相等的且壁厚為ΙΟμπι、透氣度為10ym/pa*s的聚丙烯薄袋，先將氯化銨水溶液加入一邊開口的聚丙烯薄袋內(nèi)，然后注入六甲基二硅胺烷，最后再通入氮?dú)?，將開口邊密封，即制得軟質(zhì)保護(hù)袋6。
[0029]最后，將軟質(zhì)保護(hù)袋6塞入電芯4的中心空間，將整個(gè)電芯4置于包裝袋5內(nèi)，按照常規(guī)工序制得鋰離子電池。
[0030]實(shí)施例2
[0031]與實(shí)施例1不同的是:軟質(zhì)保護(hù)袋6設(shè)置為聚氯乙烯袋，并且軟質(zhì)保護(hù)袋6的壁厚為50 μ m，軟質(zhì)保護(hù)袋6的透氣度為15 μ m/pa.S，保護(hù)劑為阻燃劑氯化銨水溶液、防腐劑六甲基二硅胺烷和氬氣，其余同實(shí)施例1，這里不再贅述。
[0032]制備本實(shí)施例的電池時(shí)，先將正極片1、隔膜2和負(fù)極片3的一端均固定在卷針上，通過卷繞制成電芯4，在尾部用膠帶固定，拔出卷針，形成中心空間。
[0033]然后，準(zhǔn)備一個(gè)長(zhǎng)度、寬度和厚度均與中心空間基本相等且壁厚為50 μ m、透氣度為15 μ m/pa.s的聚氯乙烯袋，先將六甲基二硅胺烷加入一邊開口的聚氯乙烯袋內(nèi)，然后注入氯化銨水溶液，再通入氬氣，將開口邊密封，即制得軟質(zhì)保護(hù)袋6。
[0034]最后，將軟質(zhì)保護(hù)袋6塞入電芯4的中心空間，將整個(gè)電芯4置于包裝袋5內(nèi)，按照常規(guī)工序制得鋰離子電池。
[0035]實(shí)施例3
[0036]與實(shí)施例1不同的是:軟質(zhì)保護(hù)袋6設(shè)置為聚苯乙烯袋，并且軟質(zhì)保護(hù)袋6的壁厚Slym,軟質(zhì)保護(hù)袋6的透氣度為5 μ m/pa.s,保護(hù)劑為阻燃劑氟苯和防腐劑六甲基二娃胺烷，其余同實(shí)施例1，這里不再贅述。
[0037]制備本實(shí)施例的電池時(shí)，先將正極片1、隔膜2和負(fù)極片3的一端均固定在卷針上，通過卷繞制成電芯4，在尾部用膠帶固定，拔出卷針，形成中心空間。
[0038]然后，準(zhǔn)備一個(gè)長(zhǎng)度、寬度和厚度均與中心空間基本相等且壁厚為I μ m、透氣度為5 μ m/pa.s的聚苯乙烯膜,先將六甲基二娃胺燒加入一邊開口的聚苯乙烯袋內(nèi)，然后注入氟苯，將開口邊密封，即制得軟質(zhì)保護(hù)袋6。
[0039]最后，將軟質(zhì)保護(hù)袋6塞入電芯4的中心空間，將整個(gè)電芯4置于包裝袋5內(nèi)，按照常規(guī)工序制得鋰離子電池。
[0040]實(shí)施例4
[0041]與實(shí)施例1不同的是:軟質(zhì)保護(hù)袋6設(shè)置為聚乙烯袋，并且軟質(zhì)保護(hù)袋6的壁厚為30 μ m，軟質(zhì)保護(hù)袋6的透氣度為3 μ m/pa.s，保護(hù)劑為阻燃劑氟苯和氮?dú)?，其余同?shí)施例1，這里不再贅述。
[0042]制備本實(shí)施例的電池時(shí)，先將正極片1、隔膜2和負(fù)極片3的一端均固定在卷針上，通過卷繞制成電芯4，在尾部用膠帶固定，拔出卷針，形成中心空間。
[0043]然后，準(zhǔn)備一個(gè)長(zhǎng)度、寬度和厚度均與中心空間基本相等且壁厚為30 μ m、透氣度為3 μ m/pa.s的聚乙烯膜，先將氟苯加入一邊開口的聚乙烯袋內(nèi)，然后通入氮?dú)?，將開口邊密封，即制得軟質(zhì)保護(hù)袋6。
[0044]最后，將軟質(zhì)保護(hù)袋6塞入電芯4的中心空間，將整個(gè)電芯4置于包裝袋5內(nèi)，按照常規(guī)工序制得鋰離子電池。
[0045]實(shí)施例5
[0046]如圖2所示，本實(shí)施例提供的鋰離子電池，包括由正極片10、隔膜20和負(fù)極片30經(jīng)過疊片工藝而制成的電芯40，用于容置電芯40的包裝袋50，以及填充于包裝袋50和電芯40內(nèi)的電解液，位于電芯40的中間位置的正極片10和隔膜20之間設(shè)置有密閉的軟質(zhì)保護(hù)袋60，軟質(zhì)保護(hù)袋60內(nèi)填充有保護(hù)劑，軟質(zhì)保護(hù)袋60設(shè)置為聚碳酸酯袋，軟質(zhì)保護(hù)袋60的壁厚為70 μ m，軟質(zhì)保護(hù)袋60的透氣度為20 μ m/pa.s，保護(hù)劑為氟苯、六甲基二硅胺烷和氮?dú)?，軟質(zhì)保護(hù)袋60的長(zhǎng)度與負(fù)極片30的長(zhǎng)度基本相等，軟質(zhì)保護(hù)袋60的寬度與負(fù)極片30的寬度基本相等，并且軟質(zhì)保護(hù)袋60的厚度小于或等于電芯40厚度的十五分之一。
[0047]制備本實(shí)施例的電池時(shí)，先將正極片1、隔膜2和負(fù)極片3依次堆疊，形成電芯40。
[0048]然后，準(zhǔn)備一個(gè)長(zhǎng)度和寬度均與負(fù)極片30基本相等且壁厚為70 μ m、透氣度為20 μ m/pa.s的聚碳酸酯膜，先將氟苯、六甲基二硅胺烷加入一邊開口的聚碳酸酯袋內(nèi)，然后通入氮?dú)?，將開口邊密封，即制得軟質(zhì)保護(hù)袋60。
[0049]最后，將軟質(zhì)保護(hù)袋60塞入電芯40的位于中間位置的一個(gè)正極片10及與其相鄰的隔膜20之間，再將整個(gè)電芯40置于包裝袋50內(nèi)，按照常規(guī)工序制得鋰離子電池。
[0050]大壓力沖擊測(cè)試:分別從實(shí)施例1-5提供的電池中隨即抽取10只做壓力沖擊測(cè)試，作為對(duì)比，選取10只未設(shè)置軟質(zhì)保護(hù)袋的常規(guī)電池，同樣做壓力沖擊測(cè)試:用壓力夾具分別向電池兩面施加同等的壓力(該壓力應(yīng)當(dāng)能弄破電池)，觀察電池燃燒情況，所得結(jié)果見表I。
[0051]溫度沖擊測(cè)試:分別從實(shí)施例1-5提供的電池中隨即抽取10只做溫度沖擊測(cè)試，作為對(duì)比，選取10只未設(shè)置軟質(zhì)保護(hù)袋的常規(guī)電池，同樣做溫度沖擊測(cè)試:將電池置于IOO0C的烘箱中，觀察電池燃燒情況，所得結(jié)果見表I。
[0052]表1:實(shí)施例1-5和對(duì)比組的電池測(cè)試情況。
【權(quán)利要求】
1.鋰離子電池，包括由正極片、隔膜和負(fù)極片組裝成的電芯，用于容置所述電芯的包裝袋，以及填充于所述包裝袋和所述電芯內(nèi)的電解液，其特征在于:所述電芯內(nèi)設(shè)置有密閉的且填充有保護(hù)劑的軟質(zhì)保護(hù)袋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于:所述軟質(zhì)保護(hù)袋設(shè)置為聚丙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋、聚苯乙烯袋或聚碳酸酯袋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于:所述軟質(zhì)保護(hù)袋的壁厚為0.1-100 μ mD
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于:所述軟質(zhì)保護(hù)袋的壁厚為2-50 μ mD
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池，其特征在于:所述軟質(zhì)保護(hù)袋的壁厚為ΙΟμπι。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于:所述電芯為卷繞式電芯，所述軟質(zhì)保護(hù)袋設(shè)置于所述電芯的中心空間內(nèi)，并且所述軟質(zhì)保護(hù)袋的長(zhǎng)度與所述中心空間的長(zhǎng)度基本相等，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的寬度與所述中心空間的寬度基本相等，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的厚度與所述中心空間的厚度基本相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于:所述電芯為疊片式電芯，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的長(zhǎng)度與所述負(fù)極片的長(zhǎng)度基本相等，所述軟質(zhì)保護(hù)袋的寬度與所述負(fù)極片的寬度基本相等，并且所述軟質(zhì)保護(hù)袋的厚度小于或等于所述電芯厚度的十分之一。
【文檔編號(hào)】H01M2/10GK203800092SQ201420138278
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】涂健, 胡海波, 劉凱, 劉志航 申請(qǐng)人:湖南立方新能源科技有限責(zé)任公司