高安全動(dòng)力鋰電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鋰電池，尤其涉及一種高安全動(dòng)力鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋰電越來越廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，特別是在一些特殊領(lǐng)域用電器對(duì)功率密度、體積能量密度、安全性能要求較高的領(lǐng)域。目前，制約動(dòng)力鋰電池更好的應(yīng)用的關(guān)鍵因素主要還是電池的容量和功率，如何提高鋰電池可充電使用容量和功率、改善鋰電池的功率輸出密度、提高體積能量密度、改善電池的使用的安全性和可靠性，是鋰電池領(lǐng)域不斷發(fā)展和追求的目標(biāo)。而現(xiàn)有的動(dòng)力鋰電池等的隔膜在電池充放電過程中，即使有機(jī)底膜發(fā)生熔化，無機(jī)涂層仍然能夠保持隔膜的完整性，防止大面積正/負(fù)極短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，制作這種有機(jī)/無機(jī)復(fù)合的隔膜能夠更大程度上提高大功率的鋰電池的安全性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高安全動(dòng)力鋰電池。該動(dòng)力電池使用安全、可靠，容量大，性能穩(wěn)定，功率輸出密度高。其陶瓷復(fù)合隔離膜能夠提高鋰離子動(dòng)力電池的安全性能，改善鋰離子電池的耐溫性能等，及其單體組合時(shí)電池組的一致性；該鋰電池性能穩(wěn)定、安全、可靠。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括殼體，芯體，所述芯體由包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸亞鐵鋰或釩酸鋰材料的正極片，包括石墨或鈦酸鋰材料的負(fù)極片，與陶瓷復(fù)合隔離膜卷繞構(gòu)成，所述陶瓷復(fù)合隔離膜包括隔膜體，所述隔膜體包括隔膜基層、以及設(shè)于該隔膜基層上的陶瓷材料層，所述隔膜基層包括經(jīng)表面處理的復(fù)合多孔薄膜材料層、以及設(shè)于該經(jīng)表面處理的復(fù)合多孔薄膜材料層上的高分化合物的共聚物層，所述陶瓷材料層包括經(jīng)納米化處理的陶瓷材料。
[0005]所述陶瓷復(fù)合隔離膜包括聚烯烴的微多孔膜層、以及分別設(shè)于該聚烯烴的微多孔膜層兩面的金屬氧化物層，所述芯體由正極片、陶瓷復(fù)合隔離膜與負(fù)極片沿卷繞軸向方向依次往一端移位層疊卷繞構(gòu)成。
[0006]分別與所述正、負(fù)極片相連接的正、負(fù)極耳為正、負(fù)板式極耳，所述正、負(fù)板式極耳分別自芯體的兩端對(duì)應(yīng)于正、負(fù)極片的移位部位的壁面與正、負(fù)極片整面接觸、并以激光整面焊接連接，所述正、負(fù)板式極耳呈一 U型狀，呈U型狀的正、負(fù)板式極耳分別自其兩端對(duì)應(yīng)與正、負(fù)極片的相應(yīng)的移位部位的壁面整面激光焊接連接。
[0007]本實(shí)用新型鋰電池的功率輸出密度大，體積能量密度大；特別是采用陶瓷隔離膜，當(dāng)電池工作或外部原因?qū)е碌膬?nèi)部或外部高溫時(shí)不會(huì)存在安全隱患；另外，使用呈板式的極耳并分別與正負(fù)極片一面或兩面整面激光焊接，可避免正負(fù)極片引出部位經(jīng)常出現(xiàn)的接觸不可靠的問題、及因電流過大在焊接部位產(chǎn)生的過熱現(xiàn)象；而其殼體結(jié)構(gòu)可以提高密封性能。
[0008]陶瓷復(fù)合隔離膜以有機(jī)底膜/無機(jī)涂層復(fù)合的隔離膜，在電池充放電過程中，即使有機(jī)底膜發(fā)生熔化，無機(jī)涂層仍然能夠保持隔膜的完整性，防止大面積正/負(fù)極短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，不僅能改善鋰離子電池耐溫性能，減少鋰離子電池作為動(dòng)力電池安全隱患發(fā)生的機(jī)率；而且能提高鋰離子單體電池的一致性，利于電池的組合使用。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型高安全動(dòng)力鋰電池的芯體的結(jié)構(gòu)、及其正負(fù)板式極耳與相應(yīng)的正負(fù)極片連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為高安全動(dòng)力鋰電池殼體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例中的正極片與相應(yīng)的正極耳連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型高安全動(dòng)力鋰電池另一實(shí)施例的陶瓷復(fù)合隔離膜結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]現(xiàn)通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1-4所示，本實(shí)施例高安全動(dòng)力鋰電池包括殼體，芯體等，其芯體由正極片1、陶瓷復(fù)合隔離膜3、以及負(fù)極片2沿卷繞軸向方向依次分別逐個(gè)往芯體一端移位(錯(cuò)位)層疊卷繞構(gòu)成方形芯體7。
[0011]正板式極耳4自其一端板面整面與靠方形芯體7—端的正極片I端部的錯(cuò)位部位Ia的壁面接觸、并以激光整面焊接連接，負(fù)板式極耳5自其一端板面整面與靠方形芯體7相對(duì)另一端的負(fù)極片2端部的錯(cuò)位部位的壁面接觸、并以激光整面焊接連接。
[0012]正、負(fù)板式極耳4、5的另一端分別由相應(yīng)的正、負(fù)電極柱4a、5a分別自拉伸銷殼6的兩端蓋板8的絕緣部位處向外引出。
[0013]壁厚為0.1?0.5毫米的拉伸鋁殼6的內(nèi)壁面涂覆絕緣層；拉伸鋁殼6的兩端蓋板8內(nèi)壁面四周設(shè)有臺(tái)階面10，兩端蓋板8通過其臺(tái)階面10與拉伸鋁殼6的相應(yīng)端的殼壁端面9通過密封件形成凹凸式密封。
[0014]本實(shí)施例的陶瓷復(fù)合隔離膜(隔膜體)3包括隔膜基層與設(shè)于該隔膜基層兩面的陶瓷材料層13構(gòu)成；隔膜基層由經(jīng)紫外線擴(kuò)孔處理的、拉伸的聚丙烯或聚乙烯復(fù)合多孔薄膜材料層11，以及噴涂于該經(jīng)紫外線擴(kuò)孔處理的、拉伸的聚丙烯或聚乙烯復(fù)合多孔薄膜材料層11的相對(duì)兩面的分子量為30?120萬的聚丙烯酸酯乳液或聚偏氟乙烯高分子化合物的共聚物層12制成；陶瓷材料層由陶瓷材料a -Al2O3與S12W 65%~96%:35%~4%的重量比混合后進(jìn)行納米化處理制成。
[0015]其具體通過如下工藝方法制作:
[0016]先分別將陶瓷材料a-Al2O3與S1 2上述重量比混合后進(jìn)行納米化處理制成陶瓷材料混合料，將分子量為30 -120萬的聚丙烯酸酯乳液或聚偏氟乙烯制成高分子陶瓷材料粘合劑乳液；將上述分子量為30?120萬的聚丙烯酸酯乳液或聚偏氟乙烯加入一定量(以方便噴涂為準(zhǔn))的N-甲基吡咯高分子溶劑制成高分子粘結(jié)劑乳液，將拉伸的聚丙烯或聚乙烯復(fù)合多孔薄膜材料進(jìn)行紫外線擴(kuò)孔處理制成復(fù)合多孔薄膜材料層11 ;在制成的復(fù)合多孔薄膜材料層11的相對(duì)兩表面分別以0.3-0.5微米的厚度涂覆上述制成的高分子粘結(jié)劑乳液后再進(jìn)行干燥處理、于復(fù)合多孔薄膜材料層11兩面形成高分子化合物的共聚物層12進(jìn)而制成隔膜基體；再將制成的陶瓷材料混合料進(jìn)行納米化處理后與上述制成的高分子陶瓷材料粘合劑乳液按80%~96%: 20%~4%的固含量比進(jìn)行混合制成陶瓷漿料，將該陶瓷漿料分別以I?1.5微米的厚度擠壓涂覆于上述制成的隔膜基體的相對(duì)兩面后進(jìn)行干燥處理、于隔膜基體兩表(壁)面形成陶瓷材料層13 ;于40°C ~60°C的溫度區(qū)間內(nèi)對(duì)形成于隔膜基層上的該陶瓷材料層及高分子化合物的共聚物層進(jìn)行熱壓復(fù)合的穩(wěn)定性處理，即制成隔膜體。
[0017]本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，陶瓷材料a -Al2O3與S1 2,重量比為75%~89%:25%~11%比例進(jìn)行混合，陶瓷材料粘合劑為分子量為60、80、或100萬的聚丙烯酸酯乳液或聚偏氟乙烯，經(jīng)納米化處理后的陶瓷材料與高分子陶瓷材料粘合劑乳液的固含量比為70%~86%:30%~14%，陶瓷漿料的涂履厚度為每面1.1、1、3、或1.5微米；高分子化合物的共聚物層其高分子粘結(jié)劑為分子量為40、80、或120萬的聚丙烯酸酯乳液或聚偏氟乙烯，高分子粘結(jié)劑的乳液的每面噴涂厚度為0.35,0.4、或0.45微米；復(fù)合多孔薄膜材料為經(jīng)紫外線擴(kuò)孔處理的、孔隙率40%、45%、或50%的拉伸的聚乙烯和聚丙烯復(fù)合的多孔膜材料；對(duì)隔膜基層的陶瓷材料層及高分子化合物的共聚物層進(jìn)行熱壓復(fù)合的溫度為45、52、或58°C ;其余結(jié)構(gòu)和制作工藝可與上述實(shí)施例類同。
[0018]本實(shí)用新型的鋰電池包括正極片、負(fù)極片、以及隔離膜卷繞構(gòu)成，所述隔離膜為本實(shí)用新型的上述高安全陶瓷復(fù)合隔離膜。
[0019]如圖4所示的本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，正板式極耳4分別彎曲呈類似于U型狀，類似于U型的正板式極耳4自其兩端板面分別與靠方形芯體7 —端的正極片I端部的錯(cuò)位部位Ia的相應(yīng)的兩個(gè)壁面以激光整面焊接連接；同樣，類似于U型的負(fù)板式極耳自其兩端板面與靠芯體相對(duì)另一端的負(fù)極片端部的錯(cuò)位部位的相應(yīng)的兩個(gè)壁面以激光整面焊接連接。
[0020]類似于U型的正板式極耳4分別自其彎曲部對(duì)應(yīng)與正電極柱4a連接，由正電極柱4a自殼體的兩端引出。負(fù)板式極耳與正板式極耳的連接類同。
[0021]本實(shí)用新型再一實(shí)施例中，其陶瓷復(fù)合隔離膜可以由聚烯烴(Polyolefin)的微多孔膜材料兩面改性的聚合物膜，以及涂履于聚烯烴(Polyolefin)的微多孔膜材料兩面改性的聚合物膜相對(duì)兩面上的、厚度為I?2 μπι的金屬氧化物層構(gòu)成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高安全動(dòng)力鋰電池，包括殼體，芯體，其特征是所述芯體由包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸亞鐵鋰或釩酸鋰材料的正極片，包括石墨或鈦酸鋰材料的負(fù)極片，與陶瓷復(fù)合隔離膜卷繞構(gòu)成，所述陶瓷復(fù)合隔離膜包括隔膜體，所述隔膜體包括隔膜基層、以及設(shè)于該隔膜基層上的陶瓷材料層，所述隔膜基層包括經(jīng)表面處理的復(fù)合多孔薄膜材料層、以及設(shè)于該經(jīng)表面處理的復(fù)合多孔薄膜材料層上的高分化合物的共聚物層，所述陶瓷材料層包括經(jīng)納米化處理的陶瓷材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高安全動(dòng)力鋰電池，其特征是所述陶瓷復(fù)合隔離膜包括聚烯烴的微多孔膜層、以及分別設(shè)于該聚烯烴的微多孔膜層兩面的金屬氧化物層，所述芯體由正極片、陶瓷復(fù)合隔離膜與負(fù)極片沿卷繞軸向方向依次往一端移位層疊卷繞構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高安全動(dòng)力鋰電池，其特征是分別與所述正、負(fù)極片相連接的正、負(fù)極耳為正、負(fù)板式極耳，所述正、負(fù)板式極耳分別自芯體的兩端對(duì)應(yīng)于正、負(fù)極片的移位部位的壁面與正、負(fù)極片整面接觸、并以激光整面焊接連接，所述正、負(fù)板式極耳呈一 U型狀，呈U型狀的正、負(fù)板式極耳分別自其兩端對(duì)應(yīng)與正、負(fù)極片的相應(yīng)的移位部位的壁面整面激光焊接連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種性能穩(wěn)定，功率輸出密度高的高安全動(dòng)力鋰電池。包括殼體，芯體，所述芯體由包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸亞鐵鋰或釩酸鋰材料的正極片，包括石墨或鈦酸鋰材料的負(fù)極片，與陶瓷復(fù)合隔離膜卷繞構(gòu)成，所述陶瓷復(fù)合隔離膜包括隔膜體，所述隔膜體包括隔膜基層、以及設(shè)于該隔膜基層上的陶瓷材料層，所述隔膜基層包括經(jīng)表面處理的復(fù)合多孔薄膜材料層、以及設(shè)于該經(jīng)表面處理的復(fù)合多孔薄膜材料層上的高分化合物的共聚物層，所述陶瓷材料層包括經(jīng)納米化處理的陶瓷材料。
【IPC分類】H01M10-0587, H01M2-16
【公開號(hào)】CN204303938
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420841704
【發(fā)明人】何業(yè)峰, 陳世彬
【申請(qǐng)人】宜春金暉新能源材料有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月27日