可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯及其制作方法和電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯及其制作方法和電池。所述的電芯包括負極片、隔膜和正極片，在正極片上設(shè)有正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)，兩者間隔設(shè)置，在正極材料涂覆區(qū)涂覆有正極材料；所述負極片上設(shè)有負極材料涂覆區(qū)和負極空白箔材區(qū)，兩者間隔設(shè)置，在負極材料涂覆區(qū)涂覆有負極材料；正極片上的正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)個數(shù)分別與負極片上的負極材料涂覆區(qū)和負極空白箔材區(qū)的個數(shù)相同且位置相對應(yīng)；所述的負極片、隔膜和正極片沿著垂直于其表面的方向依次疊置連接構(gòu)成所述的電芯。本發(fā)明所述的電芯及用該電芯制得的疊片式鋰離子電池均可實現(xiàn)一定角度的彎曲，并能確電池在使用過程中容量的正常發(fā)揮以及使用安全。
【專利說明】可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯及其制作方法和電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯及其制作方法和電池。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來電子和信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，小型分立的移動電源需求量增長迅速，對電源用電池也提出了更為苛刻的要求，它要求電池具備體積小、能量密度高、重量輕、循環(huán)壽命長、安全性高和環(huán)境友好等優(yōu)點。另一方面，不同的電子設(shè)備對電池的形狀設(shè)計也有不同的要求，如手表表鏈、兒童/老人導(dǎo)航儀以及定位儀等設(shè)備，這種類型設(shè)備的電池既要求電池能具有一定的彎曲特性，又要保證電池容量的正常發(fā)揮及確保電池的使用安全。
[0003]疊片式電池與卷繞式電池相比較，疊片電池具有電池尺寸設(shè)計靈活、電池內(nèi)阻小、高倍率放電性能好、容量密度高、能量密度高和適用范圍寬等優(yōu)點。但現(xiàn)有疊片電池極片一般采用直接沖片法制作，正負極片兩面都是全涂滿狀態(tài)，然后在極片的頂端預(yù)留集流體極耳，這類方法制得的鋰離子疊片電池不能根據(jù)設(shè)備的使用要求進行一定角度的彎曲，如果強行彎曲，會存在使用安全問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有的疊片式鋰離子電池不能彎曲的不足，提供一種可彎曲的疊片式鋰離子電池的電芯及其制作方法和電池，采用該可彎曲的疊片式鋰離子電池的電芯按常規(guī)方法制得的疊片式鋰離子電池可實現(xiàn)一定角度的彎曲，并能確保疊片式鋰離子電池在使用過程中容量的正常發(fā)揮以及使用安全。
[0005]本發(fā)明所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯，包括負極片、隔膜和正極片，其中:
[0006]所述正極片上設(shè)有正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)，所述的正極材料涂覆區(qū)涂覆有正極材料，所述的正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)間隔設(shè)置；
[0007]所述負極片上設(shè)有負極材料涂覆區(qū)和負極空白箔材區(qū)，所述的負極材料涂覆區(qū)涂覆有負極材料，所述的負極材料涂覆區(qū)和負極空白箔材區(qū)間隔設(shè)置；
[0008]所述正極片上的正極材料涂覆區(qū)的個數(shù)與負極片上的負極材料涂覆區(qū)的個數(shù)相同且位置相對應(yīng)，正極片上的正極空白箔材區(qū)的個數(shù)與負極片上的負極空白箔材區(qū)的個數(shù)相同且位置相對應(yīng)；所述正極片上正極材料涂覆區(qū)的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)的個數(shù)以及負極片上負極材料涂覆區(qū)的個數(shù)和負極空白箔材區(qū)的個數(shù)均為整數(shù)；
[0009]所述的負極片、隔膜和正極片沿著垂直于其表面的方向依次疊置連接構(gòu)成可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯。
[0010]本發(fā)明通過在正極片上間隔設(shè)置正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)，在負極片上間隔設(shè)置負極材料涂覆區(qū)和負極空白箔材區(qū)，采用在正極材料涂覆區(qū)涂覆正極材料，而在正極空白箔材區(qū)不涂覆正極材料，結(jié)合在負極材料涂覆區(qū)涂覆負極材料，而在負極空白箔材區(qū)不涂覆負極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于正、負極片上的涂覆區(qū)和空白箔材區(qū)分別一一對應(yīng)，可利用沒有涂覆活性物質(zhì)的正極空白箔材區(qū)和負極空白箔材區(qū)作為折疊的基點，從而使電芯能夠彎曲一定角度，進而實現(xiàn)電芯可彎曲的目的；另一方面，在折疊電芯實現(xiàn)彎曲的同時，由于正極空白箔材區(qū)和負極空白箔材區(qū)沒有涂覆活性物質(zhì)，這就給出正極片上的正極材料和負極片上的負極材料一個相對的可移動空間，不會使正極材料因折疊而移出與其對應(yīng)的負極材料的區(qū)域范圍內(nèi)，有效地確保了電池折疊時的使用安全問題；再一方面，根據(jù)設(shè)備所需電池容量來設(shè)計電池正、負極上的涂覆區(qū)和空白箔材區(qū)間隔比例，即可確保設(shè)計所得電芯的電池容量的正常發(fā)揮以及電芯的應(yīng)用范圍。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述的正極片和負極片上應(yīng)分別設(shè)置有正極極耳連接段和負極極耳連接段，通常地，所述正極片上，在其長度方向的一側(cè)設(shè)置有正極極耳連接段；所述的負極片上，在其長度方向的一側(cè)設(shè)置有負極極耳連接段。一般情況下，正極極耳連接段統(tǒng)一設(shè)置在同一側(cè)，以方便與電池的總極耳連接，負極極耳連接段的設(shè)置理念相同。
[0012]本申請的技術(shù)方案中，所說的正極片上的正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)的個數(shù)均是指正極片上其中一個表面(如上表面或下表面)上的個數(shù)，在該所述表面的相對面上同樣還有相同個數(shù)的正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)，所述兩個面上的正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)的位置及個數(shù)均分別相對應(yīng)。負極片也一樣。
[0013]上述技術(shù)方案中，可以根據(jù)正極集流體和負極集流體的尺寸以及使用電池的設(shè)備所需的電池容量來設(shè)計正、負極上的涂覆區(qū)和空白箔材區(qū)間隔比例， 申請人:在長期、大量的實驗基礎(chǔ)上認為:當(dāng)正極片上正極材料涂覆區(qū)與正極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.03?
0.3，負極片上負極材料涂覆區(qū)與負極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.02?0.2時，所述電芯在實現(xiàn)< 120°的彎曲角度的同時，能夠進一步保證電芯電量的正常發(fā)揮及使用安全。
[0014] 申請人:在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)正極片的尺寸為:長度為100?300mm、寬度為10?70mm時，正極片的其中一個表面上設(shè)計的正極空白箔材區(qū)的個數(shù)為大于等于I且小于等于4為優(yōu)選方案；進一步優(yōu)選正極片上正極空白箔材區(qū)在正極片長度方向上的長為3?6mm，寬度為正極片的寬度。
[0015]根據(jù)上述正極片的尺寸，較為合適的負極片尺寸為:長度較正極片大2?4mm，寬度較正極片大3?5mm。為了達到正、負極完全匹配的目的，負極片上空白箔材區(qū)的長度最好是小于正極片上空白箔材區(qū)的長度，因此，進一步優(yōu)選負極片上負極空白箔材區(qū)的長度為2?4mm,寬度為負極片的寬度。
[0016]本申請的技術(shù)方案中，所說的正極材料涂覆區(qū)的長度是指正極材料涂覆區(qū)在正極片長度方向上的距離，其寬度與正極片的寬度相同；所說的正極空白箔材區(qū)的長度是指正極空白箔材區(qū)在正極片長度方向上的距離，其寬度與正極片的寬度相同；所說的負極材料涂覆區(qū)的長度是指負極材料涂覆區(qū)在負極片長度方向上的距離，其寬度則與負極片的寬度相同；所說的負極空白箔材區(qū)的長度是指負極空白箔材區(qū)在負極片長度方向上的距離，其寬度與負極片的寬度相同。
[0017]本發(fā)明還包括上述可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯的制作方法，包括以下步驟:
[0018]I)提供正極集流體和負極集流體；
[0019]2)根據(jù)正極集流體和負極集流體的尺寸，設(shè)計所要制備的正極片上正極材料涂覆區(qū)的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)的個數(shù)，以及負極片上負極材料涂覆區(qū)的個數(shù)和負極空白箔材區(qū)的個數(shù)；控制所要制備正極片上正極材料涂覆區(qū)的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)的個數(shù)以及負極片上負極材料涂覆區(qū)的個數(shù)和負極空白箔材區(qū)的個數(shù)均為整數(shù)，同時使正極片上的正極材料涂覆區(qū)的個數(shù)與負極片上的負極材料涂覆區(qū)的個數(shù)相同且兩個區(qū)域的位置相對應(yīng)，并使正極片上的正極空白箔材區(qū)的個數(shù)與負極片上的負極空白箔材區(qū)的個數(shù)相同且兩個區(qū)域的位置相對應(yīng)；
[0020]3)提供正極材料和負極材料，按設(shè)計好的尺寸在正極集流體上的正極材料涂覆區(qū)涂覆正極材料，留出正極極耳連接段；按設(shè)計好的尺寸在負極集流體上的負極材料涂覆區(qū)涂覆負極材料，留出負極極耳連接段；分別得到正極片和負極片；
[0021]4)按負極片、隔膜和正極片的順序依次疊置連接，以負極片收尾，并在最上層的負極片和最下層的負極片上分別疊置隔膜，將各正極極耳連接段焊接在一起，將各負極極耳連接段焊接在一起，即得到可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯。
[0022]上述制作方法的步驟I)中，正極集流體通常采用鋁箔材，負極集流體通常采用銅箔材。
[0023]本技術(shù)方案中，正極片上正極材料涂覆區(qū)的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)的個數(shù)是指正極片其中一個表面(上表面或下表面)上正極材料涂覆區(qū)的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)的個數(shù)，在該所述表面的相對面上同樣還有相同個數(shù)的正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)，所述兩個面上的正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)的位置及個數(shù)均分別相對應(yīng)。負極片也一樣。
[0024]上述制作方法的步驟2)中，可以根據(jù)正極集流體和負極集流體的尺寸以及使用電池的設(shè)備所需的電池容量來設(shè)計正、負極上的涂覆區(qū)和空白箔材區(qū)的間隔比例(即設(shè)置正、負極上的涂覆區(qū)和空白箔材區(qū)的個數(shù))。 申請人:發(fā)現(xiàn)，當(dāng)正極片上正極材料涂覆區(qū)與正極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.03?0.3，負極片上負極材料涂覆區(qū)與負極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.02?0.2時，所述電芯在實現(xiàn)< 120°的彎曲角度的同時，能夠進一步保證電芯電量的正常發(fā)揮及使用安全。 申請人:在研究中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)正極片的尺寸為:長度為100?300mm、寬度為10?70mm時，正極片上設(shè)計的正極空白箔材區(qū)的個數(shù)為大于等于I且小于等于4為優(yōu)選方案；進一步優(yōu)選正極片上正極空白箔材區(qū)在正極片長度方向上的長為3?6mm，寬度為正極片的寬度。當(dāng)正極片為上述尺寸時，較為合適的負極片尺寸為:長度較正極片大2?4mm,寬度較正極片大3?5mm。為了達到正、負極完全匹配的目的，負極片上空白箔材區(qū)的長度最好是小于正極片上空白箔材區(qū)的長度，因此，進一步優(yōu)選負極片上負極空白箔材區(qū)的長度為2?4mm，寬度為負極片的寬度。
[0025]上述制作方法的步驟3)中，正極材料(即正極漿料)和負極材料(即負極漿料)的組成及比例均與現(xiàn)有技術(shù)相同，具體地，正極材料和負極材料均主要由粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和活性物質(zhì)組成，其中，優(yōu)選按粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)=1.5?3.0wt%:1.5?
3.0wt%:94?97wt%的配比進行打衆(zhòng)混合得到正極材料；優(yōu)選按粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:石墨=
1.5?3.0wt%:1.0?2.5wt%:94.5?97.5wt%的配比進行打漿混合得到負極材料。本申請中，正極材料中的粘結(jié)劑優(yōu)選為PVDF，負極材料中的粘結(jié)劑優(yōu)選為CMC ;正極材料和負極材料的導(dǎo)電劑均為SP ;正極材料中的活性物質(zhì)優(yōu)選為三元材料、鈷酸鋰材料、磷酸鐵鋰材料和錳酸鋰材料中的任意一種，負極材料中的活性物質(zhì)優(yōu)選為石墨；正極材料中的溶劑優(yōu)選為NMP，負極材料中的溶劑優(yōu)選為去離子水。該步驟中，正極材料和負極材料的涂覆方法與現(xiàn)有技術(shù)相同。
[0026]上述制作方法的步驟4)中，當(dāng)步驟3)中制得的正極片和負極片尺寸較大時，需要將它們分別沖壓成合適尺寸的正極片和負極片再進行疊片，通常是將大尺寸的正極片沖壓成長度為100~300mm(為表述方便,下面以p代表該長度)、寬度為10~70mm(為表述方便，下面以q代表該長度)的合適尺寸，將大尺寸的負極片沖壓成長度為(P+(2~
4))mm、寬度為(q+(3~5))mm的合適尺寸；正極極耳連接段和負極極耳連接段的尺寸均為(q/5) * (3q/5)mm。
[0027]上述制作方法的步驟4)中，優(yōu)選當(dāng)正極片的片數(shù)達到4~8片時，完成鋰離子電池電芯的疊片。上述制作方法中，將所得的電芯按現(xiàn)有常規(guī)方法進行鋁塑膜封裝、注液、化成以及二次封裝，即得到可彎曲的疊片式鋰離子電池。在疊片完成后，通常用先用鋁塑膜對其進行封裝，預(yù)留電池氣袋邊一側(cè)，便于下一步注液。
[0028]本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，其采用上述可彎曲的電芯作為鋰離子電池的電芯。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用特殊的極片設(shè)計使電芯及由這種電芯制得的疊片式鋰離子電池能夠進行一定角度的彎曲，該彎曲角度< 120° ;在實現(xiàn)電池彎曲的同時能夠確保疊片式鋰離子電池在使用過程中容量的正常發(fā)揮以及使用安全。該電芯或電池可以靈活應(yīng)用于需要彎曲的電子設(shè)備上，從而克服了方形以及圓柱形電池不能改變角度的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯一種實施方式的主視圖；
[0031]圖2為圖1實施方式中正極片的俯視圖；
[0032]圖3為圖1實施方式中負極片的俯視圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例1制得的電芯的俯視圖；
[0034]圖5為本發(fā)明實施例1制得的電芯進一步制成的可彎曲疊片式鋰離子電池進行彎曲時的效果不意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明實施例1制得的電芯進一步封裝制成的可彎曲疊片式鋰離子電池的充放電曲線圖。
[0036]圖中標(biāo)號為:
[0037]I可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯；11正極片；111正極材料涂覆區(qū)；112正極空白箔材區(qū)；113正極極耳連接段；12負極片；121負極材料涂覆區(qū)；122負極空白箔材區(qū)；123負極極耳連接段；13隔膜；2可彎曲疊片式鋰離子電池。
【具體實施方式】
[0038]圖1為本發(fā)明所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯I 一種實施方式的主視圖。如圖1所示，本發(fā)明所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯I包括負極片12、隔膜13和正極片11，所述正極片11的上、下兩個表面上均設(shè)有正極材料涂覆區(qū)111和正極空白箔材區(qū)112，所述的正極材料涂覆區(qū)111涂覆有正極材料，所述的正極材料涂覆區(qū)111和正極空白箔材區(qū)112間隔設(shè)置，且正極材料涂覆區(qū)111與正極空白箔材區(qū)112的長度之比為1:
0.03~0.3 ;各正極片11上均設(shè)置有正極極耳連接段113 ;所述負極片12的上、下兩個表面上設(shè)有負極材料涂覆區(qū)121和負極空白箔材區(qū)122，所述的負極材料涂覆區(qū)121涂覆有負極材料，所述的負極材料涂覆區(qū)121和負極空白箔材區(qū)122間隔設(shè)置，且負極材料涂覆區(qū)121與負極空白箔材區(qū)122的長度之比為1:0.02?0.2，各負極片12上均設(shè)置有負極極耳連接段123 ;所述正極片11上的正極材料涂覆區(qū)111的個數(shù)與負極片12上的負極材料涂覆區(qū)121的個數(shù)相同且位置相對應(yīng)，正極片11上的正極空白箔材區(qū)112的個數(shù)與負極片12上的負極空白箔材區(qū)122的個數(shù)相同且位置相對應(yīng)；所述正極片11上正極材料涂覆區(qū)111的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)112的個數(shù)以及負極片12上負極材料涂覆區(qū)121的個數(shù)和負極空白箔材區(qū)122的個數(shù)均為整數(shù)；所述的負極片12、隔膜13和正極片11沿著垂直于其表面的方向依次疊置粘接構(gòu)成可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯1，所得電芯I的俯視圖如圖4所示。在圖1所示實施方式中，所述正極片11的尺寸為:長度為100?300mm、寬度為10?70mm，該正極片11的上表面上設(shè)置有5個正極材料涂覆區(qū)111和4個正極空白箔材區(qū)112，其中正極空白箔材區(qū)112的長度為3?6mm(對應(yīng)的，該正極片11的下表面上同樣也設(shè)有相同個數(shù)的正極材料涂覆區(qū)111和正極空白箔材區(qū)112，兩個表面上的正極材料涂覆區(qū)111和正極空白箔材區(qū)112具有相應(yīng)的長度和寬度，且位置相對應(yīng))，如圖2所示；所述負極片12的尺寸為:長度較正極片11的長2?4mm,寬度較正極片11的寬3?5mm,其上設(shè)置有5個負極材料涂覆區(qū)121和4個負極空白箔材區(qū)122，其中負極空白箔材區(qū)122的長度為2?4mm(對應(yīng)的，該負極片12的下表面上同樣也設(shè)有相同個數(shù)的負極材料涂覆區(qū)121和負極空白箔材區(qū)122，兩個表面上的負極材料涂覆區(qū)121和負極空白箔材區(qū)122具有相應(yīng)的長度和寬度，且位置相對應(yīng))，如圖3所示；所述正極片11上的正極材料涂覆區(qū)111區(qū)域上涂覆有正極材料，負極片12上的負極材料涂覆區(qū)121區(qū)域上涂覆有負極材料，所述正極片11上的正極材料涂覆區(qū)111與極片上的負極材料涂覆區(qū)121 —一對應(yīng)，同時，正極片11上的正極空白箔材區(qū)112與極片上的負極空白箔材區(qū)122 —一對應(yīng)。
[0039]用現(xiàn)有常規(guī)方法對上述結(jié)構(gòu)的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯I進行鋁塑膜封裝、注液、化成以及二次封裝，即可得到本發(fā)明所述的可彎曲疊片式鋰離子電池2。圖5為本發(fā)明所述的可彎曲疊片式鋰離子電池2進行彎曲時的效果示意圖，圖中的彎曲角度為120。。
[0040]下面以具體實施例對本發(fā)明所述可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯及電池的制作方法作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
[0041]實施例1
[0042]I)打漿制備正、負極材料:按照常規(guī)打漿方法將一定比例將粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)(正極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰，負極活性物質(zhì)為石墨)加入到溶劑中攪拌均勻，其中，正極材料中粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)的重量百分比為:1.5wt%:3.0wt%:95.5wt%,負極材料中粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)的重量百分比為:2wt%:1.5wt%:96.5wt% ；
[0043]2)涂布:正極集流體采用鋁箔材，負極采用銅箔材，按照設(shè)計好的極片尺寸，在設(shè)計好的正極集流體上的正極材料涂覆區(qū)涂覆正極材料，留出正極極耳連接段，在設(shè)計好的負極集流體上的負極材料涂覆區(qū)涂覆負極材料，留負正極極耳連接段，分別得到大尺寸的正極片和大尺寸的負極片；所述設(shè)計好的極片尺寸為:正極片的上表面上設(shè)置有4個正極空白箔材區(qū)和5個正極材料涂覆區(qū)(與該上表面相對的下表面上同樣也設(shè)置有4個正極空白箔材區(qū)和5個正極材料涂覆區(qū)，上、下表面上正極空白箔材區(qū)和正極材料涂覆區(qū)的位置相對應(yīng))，其中正極空白箔材區(qū)的長度為3mm，寬度為正極片的寬度；正極材料涂覆區(qū)的長度為20mm(正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.15)，寬度為正極片的寬度；負極片的上表面上對應(yīng)的也有4個負極空白箔材區(qū)和5個負極材料涂覆區(qū)(與該上表面相對的下表面上同樣也設(shè)置有4個負極空白箔材區(qū)和5個負極材料涂覆區(qū)，上、下表面上正極空白箔材區(qū)和正極材料涂覆區(qū)的位置相對應(yīng))，其中負極空白箔材區(qū)的長度為2mm，寬度為負極片的寬度；負極材料涂覆區(qū)的長度為22_(負極材料涂覆區(qū)和負極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.09)，寬度為負極片的寬度；
[0044]3)沖片:分別將步驟2)中所得的大尺寸的正極片和負極片軋膜，然后根據(jù)以下正極片和負極片尺寸設(shè)計把大尺寸的正負極片、大尺寸的負極片沖壓成合適尺寸的小片，所得的合適尺寸的正極片的俯視圖如圖2所示，所得的合適尺寸的負極片的俯視圖如圖3所示；所述合適尺寸的正極片尺寸為:長度為110mm、寬度為15mm ;合適尺寸的負極片尺寸為:長度為112mm,寬度為18mm ;正極極耳連接段和負極極耳連接段尺寸均為3*9mm ；
[0045]4)疊片:為了確保疊片鋰離子電池的使用安全，所用隔膜寬度為116mm。將以上制作好的正極片和負極片用隔膜(厚度為16ym)分隔進行層疊，疊片順序依次為負極片、隔膜和正極片，以負極片收尾，并在最上層的負極片和最下層的負極片上分別疊置隔膜，當(dāng)正極極片的片數(shù)達到7片時，完成疊片鋰離子電池電芯的疊片，即得到疊片式鋰離子電池的電芯；所得疊片式鋰離子電池的電芯的俯視圖如圖4所示；
[0046]5)封裝:將步驟4)所得的電芯用厚度為88 μ m鋁塑膜進行封裝，預(yù)留電池氣袋邊一側(cè)，便于下一步注液；
[0047]6)注液:將步驟5)所得的半成品電池置于真空烘箱中，在80°C條件下真空烘烤24h，其中每隔12h抽氣一次，然后將其轉(zhuǎn)移至濕度低于5ppm的手套箱中，進行注液；注液完成后，把預(yù)留注液的氣袋邊封裝起來；
[0048]7)化成測試:將步驟6)中注完液的電池于25°C條件下擱置6h后，先以0.02C小電流充電至電池電量的30%，再以0.2C大電流充電至電池電量的50%，完成化成測試；
[0049]8)性能測試:為了將電池中多余的電解液及電池化成過程中所產(chǎn)生的氣體抽出，把步驟7)中化成完的電池置于轉(zhuǎn)盤式雙面真空封裝機上進行二次封裝，即得到疊片式鋰離子電池。將該實施例制得的疊片式鋰離子電池進行彎曲，經(jīng)實驗證明，其彎曲角度范圍可在O?120°的范圍，圖5為該電池的彎曲效果示意圖，圖中的彎曲角度為120°。
[0050]對上述制得的疊片式鋰離子電池以0.1C電流對其進行充放電測試以及容量測試，結(jié)果顯示，該電池的理論容量為470mAh，該電池實際發(fā)揮容量為400mAh，圖6為該實施例所得制得的疊片式鋰離子電池的充放電曲線圖。
[0051]對上述制得的疊片式鋰離子電池分別進行針刺安全試驗、高處跌落試驗、模擬振動臺試驗以及擠壓試驗，所有試驗過程中電池均無爆炸、無起火現(xiàn)象。
[0052]實施例2
[0053]I)打漿制備正、負極材料:按照常規(guī)打漿方法將一定比例將粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)(正極活性物質(zhì)為三元材料，負極活性物質(zhì)為石墨)加入到溶劑中攪拌均勻，其中，正極材料中粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)的重量百分比為:2wt%:2.5wt%:95.5wt%，負極材料中粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)的重量百分比為:1.8wt%:2.5wt%:95.7wt% ；
[0054]2)涂布:正極集流體采用鋁箔材，負極采用銅箔材，按照設(shè)計好的極片尺寸，在設(shè)計好的正極集流體上的正極材料涂覆區(qū)涂覆正極材料，留出正極極耳連接段，在設(shè)計好的負極集流體上的負極材料涂覆區(qū)涂覆負極材料，留負正極極耳連接段，分別得到大尺寸的正極片和大尺寸的負極片；所述設(shè)計好的極片尺寸為:所述的正極片上設(shè)置有I個正極空白箔材區(qū)和2個正極材料涂覆區(qū)(與該上表面相對的下表面上同樣也設(shè)置有I個正極空白箔材區(qū)和2個正極材料涂覆區(qū)，上、下表面上正極空白箔材區(qū)和正極材料涂覆區(qū)的位置相對應(yīng))，其中正極空白箔材區(qū)的長度為5mm，寬度為正極片的寬度；正極材料涂覆區(qū)的長度為75mm(正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.07)，寬度為正極片的寬度；負極片的上表面上對應(yīng)的也有I個負極空白箔材區(qū)和2個負極材料涂覆區(qū)(與該上表面相對的下表面上同樣也設(shè)置有I個負極空白箔材區(qū)和2個負極材料涂覆區(qū)，上、下表面上正極空白箔材區(qū)和正極材料涂覆區(qū)的位置相對應(yīng))，其中負極空白箔材區(qū)的長度為3_，寬度為負極片的寬度；負極材料涂覆區(qū)的長度為77_(負極材料涂覆區(qū)和負極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.04)，寬度為負極片的寬度；
[0055]3)沖片:分別將步驟2)中所得的大尺寸的正極片和負極片軋膜，然后根據(jù)以下正極片和負極片尺寸設(shè)計把大尺寸的正、負極片沖壓成合成尺寸的小片；所述合適尺寸的正極片尺寸為:長度為155mm、寬度為30mm ;合適尺寸的負極片尺寸為:長度為158mm,寬度為34mm ;正極極耳連接段和負極極耳連接段尺寸均為6*18mm ；
[0056]4)疊片:為了確保疊片鋰離子電池的使用安全，所用隔膜寬度為163mm ;將以上制作好的正極片和負極片用隔膜(厚度為20μπι)分隔進行層疊，疊片順序依次為負極片、隔膜和正極片，以負極片收尾，并在最上層的負極片和最下層的負極片上分別疊置隔膜，當(dāng)正極極片的片數(shù)達到5片時，完成疊片鋰離子電池電芯的疊片，即得到疊片式鋰離子電池的電芯；
[0057]5)封裝:將步驟4)所得的電芯用厚度為108 μ m鋁塑膜進行封裝，預(yù)留電池氣袋邊一側(cè)，便于下一步注液；
[0058]6)注液:將步驟5)所得的半成品電池置于真空烘箱中，在80°C條件下真空烘烤24h，其中每隔12h抽氣一次，然后將其轉(zhuǎn)移至濕度低于5ppm的手套箱中，進行注液；注液完成后，把預(yù)留注液的氣袋邊封裝起來；
[0059]7)化成測試:將步驟6)中注完液的電池于25°C條件下擱置6h后，先以0.02C小電流充電至電池電量的30%，再以0.2C大電流充電至電池電量的50%，完成化成測試；
[0060]8)性能測試:為了將電池中多余的電解液及電池化成過程中所產(chǎn)生的氣體抽出，把步驟7)中化成完的電池置于轉(zhuǎn)盤式雙面真空封裝機上進行二次封裝，即得到疊片式鋰離子電池。將該實施例制得的疊片式鋰離子電池進行彎曲，經(jīng)實驗證明，其彎曲角度范圍可在O?120°的范圍。
[0061]對上述制得的疊片式鋰離子電池以0.5C電流對其進行充放電測試以及容量測試，結(jié)果顯示，該電池的理論容量為945mAh，該電池實際發(fā)揮容量為840mAh。
[0062]對上述制得的疊片式鋰離子電池分別進行針刺安全試驗、高處跌落試驗、模擬振動臺試驗以及擠壓試驗，所有試驗過程中電池均無爆炸、無起火現(xiàn)象。
[0063]實施例3
[0064]I)打漿制備正、負極材料:按照常規(guī)打漿方法將一定比例將粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)(正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰，負極活性物質(zhì)為石墨)加入到溶劑中攪拌均勻，其中，正極材料中粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)的重量百分比為:2.5wt%:3wt%:94.5wt%，負極材料中粘結(jié)劑:導(dǎo)電劑:活性物質(zhì)的重量百分比為:1.5wt%:2.5wt%:96wt% ；
[0065]2)涂布:正極集流體采用鋁箔材，負極采用銅箔材，按照設(shè)計好的極片尺寸，在設(shè)計好的正極集流體上的正極材料涂覆區(qū)涂覆正極材料，留出正極極耳連接段，在設(shè)計好的負極集流體上的負極材料涂覆區(qū)涂覆負極材料，留負正極極耳連接段，分別得到大尺寸的正極片和大尺寸的負極片；所述設(shè)計好的極片尺寸為:正極片上設(shè)置有2個正極空白箔材區(qū)和3個正極材料涂覆區(qū)(與該上表面相對的下表面上同樣也設(shè)置有2個正極空白箔材區(qū)和3個正極材料涂覆區(qū)，上、下表面上正極空白箔材區(qū)和正極材料涂覆區(qū)的位置相對應(yīng))，其中正極空白箔材區(qū)的長度為5mm，寬度為正極片的寬度；正極材料涂覆區(qū)的長度為98mm(正極材料涂覆區(qū)和正極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.05)，寬度為正極片的寬度；負極片的上表面上對應(yīng)的也有2個負極空白箔材區(qū)和3個負極材料涂覆區(qū)(與該上表面相對的下表面上同樣也設(shè)置有2個負極空白箔材區(qū)和3個負極材料涂覆區(qū)，上、下表面上正極空白箔材區(qū)和正極材料涂覆區(qū)的位置相對應(yīng))，其中負極空白箔材區(qū)的長度為3_，寬度為負極片的寬度；負極材料涂覆區(qū)的長度為100_(負極材料涂覆區(qū)和負極空白箔材區(qū)的長度之比為1:0.03)，寬度為負極片的寬度；
[0066]3)沖片:分別將步驟2)中所得的大尺寸的正極片和負極片軋膜，然后根據(jù)以下正極片和負極片尺寸設(shè)計把大尺寸的正、負極片沖壓成合成尺寸的小片；所述合適尺寸的正極片尺寸為:長度為296mm、寬度為65mm ;合適尺寸的負極片尺寸為:長度為300mm，寬度為70mm ;正極極耳連接段和負極極耳連接段尺寸均為13*39mm ；
[0067]4)疊片:為了確保疊片鋰離子電池的使用安全，所用隔膜寬度為306m;將以上制作好的正極片和負極片用隔膜(厚度為25μπι)分隔進行層疊，疊片順序依次為負極片、隔膜和正極片，以負極片收尾，并在最上層的負極片和最下層的負極片上分別疊置隔膜，當(dāng)正極極片的片數(shù)達到4片時，完成疊片鋰離子電池電芯的疊片，即得到疊片式鋰離子電池的電芯；
[0068]5)封裝:將步驟4)所得的電芯用厚度為150 μ m鋁塑膜進行封裝，預(yù)留電池氣袋邊一側(cè)，便于下一步注液；
[0069]6)注液:將步驟5)所得的半成品電池置于真空烘箱中，在80°C條件下真空烘烤24h，其中每隔12h抽氣一次，然后將其轉(zhuǎn)移至濕度低于5ppm的手套箱中，進行注液；注液完成后，把預(yù)留注液的氣袋邊封裝起來；
[0070]7)化成測試:將步驟6)中注完液的電池于25°C條件下擱置6h后，先以0.02C小電流充電至電池電量的30%，再以0.2C大電流充電至電池電量的50%，完成化成測試；
[0071]8)性能測試:為了將電池中多余的電解液及電池化成過程中所產(chǎn)生的氣體抽出，把步驟7)中化成完的電池置于轉(zhuǎn)盤式雙面真空封裝機上進行二次封裝，即得到疊片式鋰離子電池。將該實施例制得的疊片式鋰離子電池進行彎曲，經(jīng)實驗證明，其彎曲角度范圍可在O?120°的范圍。
[0072]對上述制得的疊片式鋰離子電池以0.5C電流對其進行充放電測試以及容量測試，結(jié)果顯示，該電池的理論容量為3140mAh，該電池實際發(fā)揮容量為2200mAh。
[0073]對上述制得的疊片式鋰離子電池分別進行針刺安全試驗、高處跌落試驗、模擬振動臺試驗以及擠壓試驗，所有試驗過程中電池均無爆炸、無起火現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(1)，包括負極片(12)、隔膜(13)和正極片(11)，其特征在于: 所述正極片(11)上設(shè)有正極材料涂覆區(qū)(111)和正極空白箔材區(qū)(112)，所述的正極材料涂覆區(qū)(111)涂覆有正極材料，所述的正極材料涂覆區(qū)(111)和正極空白箔材區(qū)(112)間隔設(shè)置； 所述負極片(12)上設(shè)有負極材料涂覆區(qū)(121)和負極空白箔材區(qū)(122)，所述的負極材料涂覆區(qū)(121)涂覆有負極材料，所述的負極材料涂覆區(qū)(121)和負極空白箔材區(qū)(122)間隔設(shè)置； 所述正極片(11)上的正極材料涂覆區(qū)(111)的個數(shù)與負極片(12)上的負極材料涂覆區(qū)(121)的個數(shù)相同且位置相對應(yīng)，正極片(11)上的正極空白箔材區(qū)(112)的個數(shù)與負極片(12)上的負極空白箔材區(qū)(122)的個數(shù)相同且位置相對應(yīng)；所述正極片(11)上正極材料涂覆區(qū)(111)的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)(112)的個數(shù)以及負極片(12)上負極材料涂覆區(qū)(121)的個數(shù)和負極空白箔材區(qū)(122)的個數(shù)均為整數(shù)； 所述的負極片(12)、隔膜(13)和正極片(11)沿著垂直于其表面的方向依次疊置連接構(gòu)成可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)，其特征在于:所述正極片(11)上設(shè)置有正極極耳連接段(113);所述的負極片(12)上設(shè)置有負極極耳連接段(123)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)，其特征在于:所述正極片(11)上，正極材料涂覆區(qū)(111)與正極空白箔材區(qū)(112)的長度之比為1:0.03~0.3，所述負極片(12)上，負極材料涂覆區(qū)(121)與負極空白箔材區(qū)(122)的長度之比為1:0.02 ~0.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(1)，其特征在于:當(dāng)正極片(11)的尺寸為:長度為100~300mm、寬度為10~70mm時，正極片(11)上正極空白箔材區(qū)(112)的個數(shù)為大于等于I且小于等于4。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)，其特征在于:所述正極片(11)上正極空白箔材區(qū)(112)的長度為3~6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)，其特征在于:所述負極片(12)的尺寸為:長度較正極片(11)大2~4mm，寬度較正極片(11)大3~5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)，其特征在于:所述負極片(12)上負極空白箔材區(qū)(122)的長度為2~4mm。
8.權(quán)利要求1所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)的制作方法，包括以下步驟: 1)提供正極集流體和負極集流體； 2)根據(jù)正極集流體和負極集流體的尺寸，設(shè)計所要制備的正極片(11)上正極材料涂覆區(qū)(111)的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)(112)的個數(shù)，以及負極片(12)上負極材料涂覆區(qū)(121)的個數(shù)和負極空白箔材區(qū)(122)的個數(shù)；控制所要制備正極片(11)上正極材料涂覆區(qū)(111)的個數(shù)和正極空白箔材區(qū)(112)的個數(shù)以及負極片(12)上負極材料涂覆區(qū)(121)的個數(shù)和負極空白箔材區(qū)(122)的個數(shù)均為整數(shù)，同時使正極片(11)上的正極材料涂覆區(qū)(1ll)的個數(shù)與負極片(12)上的負極材料涂覆區(qū)(121)的個數(shù)相同且兩個區(qū)域的位置相對應(yīng)，并使正極片(11)上的正極空白箔材區(qū)(112)的個數(shù)與負極片(12)上的負極空白箔材區(qū)(122)的個數(shù)相同且兩個區(qū)域的位置相對應(yīng)； 3)提供正極材料和負極材料，在設(shè)計好的正極集流體上的正極材料涂覆區(qū)(111)涂覆正極材料，留出正極極耳連接段(113);在設(shè)計好的負極集流體上的負極材料涂覆區(qū)(121)涂覆負極材料，留出負極極耳連接段(123);分別得到正極片(11)和負極片(12)； 4)按負極片(12)、隔膜(13)和正極片(11)的順序依次疊置連接，以負極片(12)收尾，并在最上層的負極片(12)和最下層的負極片(12)上分別疊置隔膜(13)，將各正極極耳連接段(113)焊接在一起，將各負極極耳連接段(123)焊接在一起，即得到可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于:步驟4)中，當(dāng)正極片(11)的片數(shù)達到4~8片時，完成可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)的疊片。
10.一種可彎曲疊片式鋰離子電池(2)，包括電芯，其特征在于:所述的電芯為權(quán)利要求I所述的可彎曲疊片式鋰離子電池的電芯(I)。
【文檔編號】H01M10/0525GK103928715SQ201410170966
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】王紅強, 賴飛燕, 張曉輝, 黃有國, 李慶余, 吳強 申請人:廣西師范大學(xué)