一種安全性能高的鋰電池電芯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種安全性能高的鋰電池電芯。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池已經(jīng)在民用、動力等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池一直沒有根本解決由短路造成的安全性問題。例如鋰離子電池在受到異物穿刺時，異物會刺穿極片和隔膜，正負(fù)極片接觸發(fā)生短路、起火、爆炸，當(dāng)異物是金屬材質(zhì)更加劇了短路;鋰離子電池在受到外力撞擊、擠壓時，極片可能斷裂，極片斷裂產(chǎn)生的毛刺接觸發(fā)生短路、起火、爆炸;鋰離子電池在高溫(130°C以上)條件下，通用的PE和PP隔膜都會發(fā)生熱收縮，從而造成正負(fù)極片可能在隔膜收縮處短路，從而起火、爆炸。
[0003]目前防止正負(fù)極片針刺、撞擊短路的最有效方法是增加馬甲，即延長正極集流體、負(fù)極集流體、隔膜的長度，由于集流體的電阻小于極片電阻，當(dāng)電芯發(fā)生破損短路時，馬甲會分擔(dān)大部分電流，降低極片上產(chǎn)生的熱量。但是當(dāng)電池受到的外力僅僅破壞掉部分馬甲和極片時，馬甲就不能充分發(fā)揮作用，而使產(chǎn)生的燃燒發(fā)生連鎖反應(yīng)。同時由于馬甲和帶料極片的硬度不同，增加馬甲也會降低生產(chǎn)合格率。
[0004]還有在PE和PP隔膜表面涂覆陶瓷的方法，當(dāng)電芯在高溫條件下，或極片破壞發(fā)生輕微短路產(chǎn)熱時，陶瓷隔膜收縮率比較低，從而抑制正負(fù)極片短路或短路擴大化。涂覆陶瓷的成本非常高，且涂覆太薄不起作用，涂覆太厚會明顯降低電池的能量密度。
[0005]另外還有在電解液中增加阻燃添加劑的方法，但添加劑容易發(fā)生副反應(yīng)，影響電池性能。以上方法的性價比都不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型要解決的問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安全高效的鋰電池電芯。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種安全性能高的鋰電池電芯，包括極片，所述極片包括設(shè)置在極片頭部和極片尾部的光箔區(qū)，及設(shè)置在極片中部的料區(qū)，所述極片頭部還設(shè)有極耳;所述極片頭部的光箔區(qū)和中部的料區(qū)間貼有絕緣膠帶;所述極片尾部的光箔區(qū)和中部的料區(qū)間貼有絕緣膠帶;所述極片一面附有隔膜，所述絕緣膠帶位于所述隔膜和極片間，防止料區(qū)起止位置的毛刺刺穿隔膜而形成正負(fù)極短路;所述絕緣膠帶的材質(zhì)為熱塑性彈性體(TPE)。
[0008]進一步，所述極片頭部的光箔區(qū)遠離料區(qū)的一端貼有絕緣膠帶，防止集流體裁斷處的毛刺刺穿隔膜而形成正負(fù)極短路。
[0009]優(yōu)選的，所述光箔區(qū)遠離料區(qū)的一端的絕緣膠帶較光箔區(qū)邊緣寬1-1.5_。
[0010]進一步，所述電芯外包裹一層絕緣膠帶，所述絕緣膠帶外包裹鋁塑膜。
[0011 ]優(yōu)選的，所述絕緣膠帶的厚度為2?50um。
[0012]優(yōu)選的，所述絕緣膠帶包括熱塑性彈性體層和粘結(jié)劑層，所述彈性體層的厚度為1?40umo
[0013]優(yōu)選的，所述熱塑性彈性體(TPE)為SBS、SIS、SEBS、SEPS、TPO、TPV、TPB、TP1、TPVC、TCPE、TPU、TPEE、TPAE 或 TPF 材質(zhì)。
[0014]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:1、絕緣膠帶采用熱塑性彈性體材質(zhì)，當(dāng)電芯處于100°C或100°C以上的高溫條件下時，會開始軟化、熔融，具有明顯粘性。貼在極片上的絕緣膠帶會將極片和隔膜粘在一起，對隔膜收縮起到一定的抑制作用，具有較高的安全性能。
[0015]2、由于絕緣膠帶具有良好的彈性，當(dāng)電池發(fā)生跌落、撞擊時，貼在電池外圈的絕緣膠帶可以通過形變起到緩沖作用，并部分吸收撞擊的能量。
[0016]3、當(dāng)電池被異物刺穿時，由于絕緣膠帶的彈性大、延伸率高，貼在電芯外圈的絕緣膠帶可能隨著異物進入電芯內(nèi)部；內(nèi)部若發(fā)生短路、產(chǎn)熱，絕緣膠帶會軟化、熔融，將短路的部分也粘起來，從而抑制了短路、起火的連鎖反應(yīng)。
[0017]4、若刺穿電池的異物是金屬材質(zhì)，受到穿刺力而發(fā)生形變的絕緣膠帶還可能將金屬異物也包裹起來，避免或減少由金屬異物作為導(dǎo)體而形成的短路。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是本實用新型電芯、絕緣膠帶、鋁塑膜的層結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖中:
[0022]1、極片;2、光箔區(qū)；3、料區(qū)；4、絕緣膠帶;5、極耳;6、電芯;7、鋁塑膜。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，一種鋰電池極片結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在極片1頭部和極片1尾部的光箔區(qū)2，及設(shè)置在極片1中部的料區(qū)3，極片1頭部還設(shè)有極耳5;極片1頭部的光箔區(qū)2和中部的料區(qū)3間貼有絕緣膠帶4;極片1尾部的光箔區(qū)2和中部的料區(qū)3間貼有絕緣膠帶4;以防止料區(qū)起止位置的毛刺刺穿隔膜而形成正負(fù)極短路。極片1 一面附有隔膜，極片1頭部的光箔區(qū)2遠離料區(qū)3的一端貼有絕緣膠帶4，絕緣膠帶4位于隔膜和極片1間，防止毛刺刺穿隔膜而形成正負(fù)極短路；
[0024]如圖2所示，極片1頭部的光箔區(qū)2和中部的料區(qū)3間及極片1頭部的光箔區(qū)2遠離料區(qū)3的一端的絕緣膠帶可為同一絕緣膠帶4，該絕緣膠帶4較光箔區(qū)2邊緣寬1 -1.5_。
[0025]另外，電芯6外還可包裹一層絕緣膠帶4，絕緣膠帶4外包裹鋁塑膜7；
[0026]絕緣膠帶4的材質(zhì)為熱塑性彈性體(TPE);如苯乙烯類的SBS、SIS、SEBS、SEPS;烯烴類的TPO、TPV;雙烯類的TPB、TPI;氯乙烯類的TPVC、TCPE;氨酯類的TPU;酯類的TPEE;酰胺類的TPAE;有機氟類的PF;有機硅類和乙烯類熱塑性彈性體，凡是在常溫下為彈性體，100°C以上開始熔融的材料都可以用作絕緣膠帶。
[0027]絕緣膠帶4包括熱塑性彈性體層和粘結(jié)劑層，總厚度為2?50um，彈性體層的厚度為1?40um。
[0028]電池使用時，由于絕緣膠帶4采用熱塑性彈性體材質(zhì)，內(nèi)部若發(fā)生短路、產(chǎn)熱，電芯6處于100°C或100°C以上的高溫條件下時，絕緣膠帶4會開始軟化、熔融，具有明顯粘性，會將極片1和隔膜粘在一起，對隔膜收縮起到一定的抑制作用，具有較高的安全性能；
[0029]同時，當(dāng)電池發(fā)生跌落、撞擊時，貼在電芯外圈的絕緣膠帶4可以通過形變起到緩沖作用，并部分吸收撞擊的能量。
[0030]當(dāng)電池被異物刺穿時，由于貼在電芯外圈的絕緣膠帶4的彈性大、延伸率高，絕緣膠帶4可能隨著異物進入電芯6內(nèi)部；內(nèi)部若發(fā)生短路、產(chǎn)熱，絕緣膠帶會軟化、熔融，將短路的部分也粘起來，從而抑制了短路、起火的連鎖反應(yīng)。
[0031]若刺穿電池的異物是金屬材質(zhì)，絕緣膠帶4還可能將金屬異物也包裹起來，避免或減少由金屬異物作為導(dǎo)體而形成的短路。
[0032]以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本實用新型范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種安全性能高的鋰電池電芯，其特征在于:包括極片，所述極片包括設(shè)置在極片頭部和極片尾部的光箔區(qū)，及設(shè)置在極片中部的料區(qū)，所述極片頭部還設(shè)有極耳;所述極片頭部的光箔區(qū)和中部的料區(qū)間貼有絕緣膠帶;所述極片尾部的光箔區(qū)和中部的料區(qū)間貼有絕緣膠帶;所述極片一面附有隔膜，所述絕緣膠帶位于所述隔膜和極片間，所述絕緣膠帶的材質(zhì)為熱塑性彈性體TPE。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池電芯，其特征在于:所述極片頭部的光箔區(qū)遠離料區(qū)的一端貼有絕緣膠帶。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰電池電芯，其特征在于:所述光箔區(qū)遠離料區(qū)的一端的絕緣膠帶較光箔區(qū)邊緣寬1-1.5mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池電芯，其特征在于:所述電芯外包裹一層絕緣膠帶，所述絕緣膠帶外包裹鋁塑膜。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的鋰電池電芯，其特征在于:所述絕緣膠帶的厚度為2?50umo6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的鋰電池電芯，其特征在于:所述絕緣膠帶包括熱塑性彈性體層和粘結(jié)劑層，所述彈性體層的厚度為1?40um。7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的鋰電池電芯，其特征在于:所述熱塑性彈性體TPE為SBS、SIS、SEBS、SEPS、TPO、TPV、TPB、TP 1、TPVC、TCPE、TPU、TPEE、TPAE或 TPF材質(zhì)。
【專利摘要】本實用新型提供一種安全性能高的鋰電池電芯，包括極片，所述極片包括設(shè)置在極片頭部和極片尾部的光箔區(qū)，及設(shè)置在極片中部的料區(qū)，所述極片頭部還設(shè)有極耳；所述極片頭部的光箔區(qū)和中部的料區(qū)間貼有絕緣膠帶；所述極片尾部的光箔區(qū)和中部的料區(qū)間貼有絕緣膠帶；所述極片一面附有隔膜，所述絕緣膠帶位于所述隔膜和極片間，所述絕緣膠帶的材質(zhì)為熱塑性彈性體(TPE)。本實用新型絕緣膠帶采用熱塑性彈性體材質(zhì)，當(dāng)電芯處于100℃或100℃以上的高溫條件下時，貼在極片上的絕緣膠帶會將極片和隔膜粘在一起，對隔膜收縮起到一定的抑制作用，防止正負(fù)極片短路。
【IPC分類】H01M2/10
【公開號】CN205159383
【申請?zhí)枴緾N201520778265
【發(fā)明人】張越超, 李天龍, 高秀玲, 王立仕, 王馳偉
【申請人】天津市捷威動力工業(yè)有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年10月9日