專利名稱：高耐熱鋰電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋰電池，具體是高耐熱鋰電池。
背景技術：
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 ；又如電子設備回收的過程中，電池與電子設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備廠商的親睞。某些電子設備廠家如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，滿足不了基礎應用需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現(xiàn)有鋰電池熱安全性差的缺陷，提供一種高耐熱鋰電池。為達到上述目的，本實用新型的高耐熱鋰電池，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，正極包括正極集流體、涂覆在正極集流體上的正極涂膏和連接在正極集流體一端的正極極耳，負極包括負極集流體、涂覆在負極集流體上的負極涂膏和連接在負極集流體一端的負極極耳，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:所述正極集流體上未涂覆正極涂膏的區(qū)域粘貼高溫膠帶。作為優(yōu)選技術手段，所述負極集流體上未涂覆負極涂膏的區(qū)域粘貼高溫膠帶。作為優(yōu)選技術手段，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合而成的復合膜，所述的Al箔位于復合膜的中間。作為優(yōu)選技術手段，所述的正極涂膏包括正極活性物質(zhì)、導電碳和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)選技術手段，所述的負極涂膏包括負極活性物質(zhì)、導電碳、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)選技術手段，所述的高溫膜是聚酰亞胺膜。作為優(yōu)選技術手段，所述的正極集流體為厚度在8um 50um的招箔；所述的負極集流體為厚度在5um 50um的銅箔或8 um 50um的招箔。作為優(yōu)選技術手段，所述正極集流體上未涂覆正極涂膏的區(qū)域位于正極集流體的兩端，所述負極集流體上未涂覆負涂膏的區(qū)域位于負極集流體的兩端。本實用新型的有益效果是將正極集流體、負極集流體上未涂膏區(qū)域用高溫膠帶保護起來，這樣，即使電池長時間工作于250°C高溫下，其隔膜熔解，電池在滿嵌鋰石墨與電解液反應之前，在半脫出或全脫出正極活性物質(zhì)分解或與電解液進行反應之前會先進行內(nèi)部正極集流體與負極集流體接觸短路，進而相對緩慢釋放出熱量，從而達到在高溫250°C下長時間放置依舊安全的技術目的。

圖I是本實用新型正極的一種結(jié)構示意圖；圖2是本實用新型高耐熱鋰電池的示意圖；圖中標號說明I-正極集流體，2-正極涂膏，3-正極極耳，4-高溫膠帶。
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。本實用新型的高耐熱鋰電池，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，正極包括正極集流體、涂覆在正極集流體上的正極涂膏和連接在正極集流體一端的正極極耳，負極包括負極集流體、涂覆在負極集流體上的負極涂膏和連接在負極集流體一端的負極極耳，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，正極集流體上未涂覆正極涂膏的區(qū)域粘貼高溫膠帶，負極集流體上未涂覆負極涂膏的區(qū)域可以選擇性的粘貼高溫膠帶或者不粘貼高溫膠帶。粘貼高溫膠帶的區(qū)域也包括極耳連接(如焊接、鉚接)的位置，同時覆蓋住涂膏區(qū)域O. 2mm 5mm更佳。作為對上述技術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特征，雖然圖I、圖2包含了以下所有附加技術特征，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方案上。首先，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。其次，包裝膜是由一層PP膜、一層Al箔、一層尼龍膜或高溫膜復合而成的復合膜，Al箔位于復合膜的中間。第三，正極涂膏包括正極活性物質(zhì)、導電碳和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。第四，負極涂膏包括負極活性物質(zhì)、導電碳、CMC和SBR，負極活性物質(zhì)指的是人造石墨、天然石墨、復合石墨、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。第五，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合而成的多層隔膜。具體的，多層隔膜的層數(shù)為2 3層。第六，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。第七，高溫膜是聚酰亞胺膜。第八，正極集流體為厚度在8um 50um的鋁箔；負極集流體為厚度在5um 50um的銅箔或8 um 50um的鋁箔。第九，正極集流體上未涂覆正極涂膏的區(qū)域位于正極集流體的兩端，負極集流體上未涂覆負涂膏的區(qū)域位于負極集流體的兩端。以軟包裝鋰二次電池為例，參照圖I所示正極結(jié)構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，最后在未涂覆正極涂膏的區(qū)域粘貼高溫膠帶形成正極。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(負極集流體上未涂覆負極涂膏的區(qū)域可以選擇性的粘貼高溫膠帶或者不粘貼高溫膠帶)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、封裝等一系列工序組裝成合格的電池。[0039]以下介紹實施例和對比例。實施例I :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以有機硅膠為粘附劑的高溫硅膠帶，負極空白集流體處不貼膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例2 :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，負極空白集流體處不貼膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例3 :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以有機硅膠為粘附劑的高溫硅膠帶，負極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以有機硅膠為粘附劑的高溫硅膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例4 :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，負極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例5 :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以有機硅膠為粘附劑的高溫硅膠帶，負極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例6 :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，負極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以有機硅膠為粘附劑的高溫硅膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例7 :正極空白集流體處貼以聚四氟乙烯為基材，以有機硅膠為粘附劑的鐵氟龍膠帶，負極空白集流體處貼以聚四氟乙烯為基材，以有機硅膠為粘附劑的鐵氟龍膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例8 :正極空白集流體處貼以玻璃布為基材，以有機硅膠為粘附劑的玻璃布膠帶，負極空白集流體處貼以玻璃布為基材，以有機硅膠為粘附劑的玻璃布膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成561422-120mAh型號的電池。實施例9 :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，負極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成312040-190mAh型號的電池。實施例10 :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，負極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成672029-340mAh型號的電池。實施例11 :正極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，負極空白集流體處貼以聚酰亞胺為基材，以亞克力膠為粘附劑的高溫亞克力膠帶，按照具體實施方式
所示組裝成65253l-450mAh型號的電池。對比例I :正極空白集流體處不貼膠帶，負極空白集流體處不貼膠帶，按正常電池裝配流程組裝成561422-120mAh型號的電池。對比例2 :正極空白集流體處不貼膠帶，負極空白集流體處不貼膠帶，按正常電池裝配流程組裝成312040-190mAh型號的電池。對比例3 :正極空白集流體處不貼膠帶，負極空白集流體處不貼膠帶，按正常電池裝配流程組裝成672029-340mAh型號的電池。對比例4 :正極空白集流體處不貼膠帶，負極空白集流體處不貼膠帶，按正常電池裝配流程組裝成65253l-450mAh型號的電池。為了考察本實用新型電池的熱安全特性，設計了一組實驗進行驗證，實驗過程如下將電池以O. 5C的倍率充電到滿電壓，在滿電壓下恒壓到電流為O. 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 9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和對比例2均有冒火星，對比例2還有起火；實施例10 11均未起火，但有少量冒火星，而對比例3 4則全部冒火星，大部分起火。由此可以說明，正極極片經(jīng)過高溫膠帶處理之后，可以極大提升電池的熱安全特性。表I :
權利要求1.高耐熱鋰電池，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，正極包括正極集流體、涂覆在正極集流體上的正極涂膏和連接在正極集流體一端的正極極耳，負極包括負極集流體、涂覆在負極集流體上的負極涂膏和連接在負極集流體一端的負極極耳，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，其特征是所述正極集流體上未涂覆正極涂膏的區(qū)域粘貼高溫膠帶。
2.根據(jù)權利要求I所述的高耐熱鋰電池，其特征是所述負極集流體上未涂覆負極涂膏的區(qū)域粘貼高溫膠帶。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的高耐熱鋰電池，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)權利要求I所述的高耐熱鋰電池，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合而成的復合膜，所述的Al箔位于復合膜的中間。
5.根據(jù)權利要求I所述的高耐熱鋰電池，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)權利要求5所述的高耐熱鋰電池，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合而成的多層隔膜。
7.根據(jù)權利要求6所述的高耐熱鋰電池，其特征是所述多層隔膜的層數(shù)為2 3層。
8.根據(jù)權利要求I所述的高耐熱鋰電池，其特征是所述的高溫膜是聚酰亞胺膜。
9.根據(jù)權利要求I所述的高耐熱鋰電池，其特征是所述的正極集流體為厚度在8um 50um的招箔；所述的負極集流體為厚度在5um 50um的銅箔或8 um 50um的招箔。
10.根據(jù)權利要求I所述的高耐熱鋰電池，其特征是所述正極集流體上未涂覆正極涂膏的區(qū)域位于正極集流體的兩端，所述負極集流體上未涂覆負涂膏的區(qū)域位于負極集流體的兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種高耐熱鋰電池，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，正極包括正極集流體、涂覆在正極集流體上的正極涂膏和連接在正極集流體一端的正極極耳，負極包括負極集流體、涂覆在負極集流體上的負極涂膏和連接在負極集流體一端的負極極耳，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，正極集流體上未涂覆正極涂膏的區(qū)域粘貼高溫膠帶。在半脫出或全脫出正極活性物質(zhì)分解或與電解液進行反應之前電池會先進行內(nèi)部正極集流體與負極集流體接觸短路，進而相對緩慢釋放出熱量，從而達到在高溫250℃下長時間放置依舊安全的技術目的。
文檔編號H01M2/34GK202737039SQ201220392048
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權日2012年8月9日
發(fā)明者龔本利, 曹俊琪, 蘆超, 鄭長明, 陳先學 申請人:杭州金色能源科技有限公司