本發(fā)明涉及一種電池，具體涉及一種疊片式軟包電池。

背景技術(shù)：

利用疊片工藝制成的鋰離子電池在大倍率放電上能夠替代現(xiàn)在的多極耳卷繞鋰離子電池，更加適用于電動汽車的啟動電源的供給；且在同種型號的前提下，卷繞電芯由于極耳厚度、電芯兩邊為圓弧、收尾的兩層隔膜等原因?qū)е聝?nèi)部空間未完全利用，能量密度相對較低，而疊片軟包電池很好的解決這一問題，能夠獲得更高的能量密度；疊片式電池在結(jié)構(gòu)上減少了彎折區(qū)域和厚度變化區(qū)域，極片表面平整，沒有了長度方向上的張力影響，極片和隔膜的接觸更為優(yōu)良，界面反應(yīng)均勻一致，活性物質(zhì)的容量得到了充分發(fā)揮，使電芯的容量得到根本改善；疊片結(jié)構(gòu)有著更均勻一致的電流密度、優(yōu)良的內(nèi)部散熱性能，在大倍率放電時(shí)，能夠有限的減少電芯內(nèi)部的極化反應(yīng)，提升大電流放電效率；利用多張正負(fù)極片由隔膜分開層疊而成，利用多個(gè)極耳可以減少電池內(nèi)阻，降低大電流放電的高溫及極化內(nèi)阻，避免循環(huán)時(shí)卷芯膨脹短片而影響使用壽命的現(xiàn)象。

但是現(xiàn)有的疊片式鋰離子電池在大倍率放電充放電性能及充放電循環(huán)性能還不能完全滿足汽車啟動電源的需求，其性能還有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，實(shí)有必要提供一種疊片式軟包電池，其擁有高質(zhì)量能量比，可瞬間釋放出高能量；能夠適應(yīng)電動車的快充快放，且能夠保證其使用壽命不受倍率充放電的影響。

一種疊片式軟包電池，其包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液及外部封裝結(jié)構(gòu)；所述外部封裝結(jié)構(gòu)將正極片、負(fù)極片、隔膜及電解液封裝其間；所述正極片、負(fù)極片以及隔膜層疊設(shè)置，所述正極片、負(fù)極片分別位于隔膜兩側(cè)，并分別與隔膜相互貼合；所述正極片包括片狀式正極集流體及正極材料層；所述正極材料層設(shè)置在所述正極集流體兩個(gè)相對的表面；所述正極材料層的面密度為362-367g/m²，壓實(shí)密度為2.38-2.40g/cm³。

其中，所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體及負(fù)極材料層；所述負(fù)極材料層設(shè)置在所述負(fù)極集流體兩個(gè)相對的表面；所述正極材料層與所述負(fù)極材料層相對設(shè)置，并通過所述隔膜隔開，且分別與所述隔膜貼合設(shè)置。

其中，所述正極集流體為涂炭鋁箔，所述涂碳鋁箔通過在鋁箔兩個(gè)相對的表面涂上導(dǎo)電炭黑制得；所述鋁箔厚度為14.5-15.5μm，所述導(dǎo)電炭黑涂層的厚度為1.45-1.55μm；所述正極材料層的厚度為152-154um，所述正極片的整體厚度為170-172um。

其中，所述正極材料層包括正極活性料、正極導(dǎo)電劑、正極粘結(jié)劑；所述正極活性料為磷酸鐵鋰，所述正極導(dǎo)電劑為石墨烯，所述正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。

其中，所述磷酸鐵鋰、石墨烯、聚偏氟乙烯的重量比為(95.5-96.1):(2-2.5):(2-2.5)。

其中，所述負(fù)極集流體為電解銅箔，所述負(fù)極集流體的厚度為7-8um；所述負(fù)極材料層的厚度為120-122μm。

其中，所述負(fù)極材料層包括負(fù)極活性料、導(dǎo)電劑、增稠劑以及粘結(jié)劑；所述負(fù)極活性料為中間相碳微球石墨，所述負(fù)極導(dǎo)電劑為超導(dǎo)炭黑，所述負(fù)極粘結(jié)劑為丁苯橡膠，所述增稠劑為羧甲基纖維素；所述中間相碳微球石墨、超導(dǎo)炭黑、羧甲基纖維素：丁苯橡膠的重量比為95.4:1:1.8:1.8。

其中，所述正極片進(jìn)一步包括正極耳，所述正極耳與所述正極集流體電連接；所述負(fù)極片進(jìn)一步包括負(fù)極耳；所述負(fù)極耳與所述負(fù)極集流體電連接；所述正極耳與所述負(fù)極耳用于與所述疊片式軟包電池的外部電路電連接。

其中，所述正極耳及所述負(fù)極耳尺寸大小為40mm*40mm*0.3mm或者45mm*45mm*0.3mm。

其中，所述隔膜為陶瓷隔膜；所述隔膜包括陶瓷基層以及氧化鋁涂層，所述氧化鋁涂層層疊設(shè)置在所述陶瓷基層的一側(cè)，并與所述陶瓷基層貼合設(shè)置；所述陶瓷基層與所述負(fù)極片相對設(shè)置，所述氧化鋁涂層與所述正極片相對設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的疊片式軟包電池?fù)碛懈哔|(zhì)量能量比，可瞬間釋放出高能量；能夠適應(yīng)電動車的快充快放，且能夠保證其使用壽命不受倍率充放電的影響；采用高壓實(shí)密度且參數(shù)在合適的范圍之內(nèi)，可保證粒子間充分接觸又不至于堵塞鋰離子移動通道，同時(shí)保證大電流放電時(shí)電子良好的導(dǎo)電性和離子的快速引動，減小放電極化，增加放電平臺電壓，從而提高倍率放電性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的疊片式軟包電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的相同面密度，不同壓實(shí)密度的疊片式軟包電池的倍率放電曲線。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的相同壓實(shí)密度，不同面密度的疊片式軟包電池的倍率放電曲線。

主要元件符號說明如下：

100——疊片式軟包電池

10——正極片

11——正極集流體

13——正極材料層

30——負(fù)極片

31——負(fù)極集流體

33——負(fù)極材料層

50——隔膜

51——陶瓷基層

53——氧化鋁涂層

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的疊片式軟包電池作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請參閱附圖1，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的疊片式軟包電池100包括正極片10、負(fù)極片30、隔膜50、電解液及外部封裝結(jié)構(gòu)(圖未示出)。該外部封裝結(jié)構(gòu)將正極片10、負(fù)極片30、隔膜50及電解液封裝其間。該正極片10、負(fù)極片30以及隔膜50層疊設(shè)置，該正極片10、負(fù)極片30分別位于隔膜50兩側(cè)并分別與隔膜50相互貼合。該正極片10、隔膜50和負(fù)極片30相互層疊組成一個(gè)電池單元。本發(fā)明的疊片式軟包電池100包括至少一個(gè)電池單元。當(dāng)疊片式軟包電池100包括多個(gè)電池單元時(shí)，多個(gè)電池單元層疊設(shè)置；相鄰兩個(gè)電池單元中，一個(gè)電池單元的正極片10與另一個(gè)電池單元的負(fù)極片30通過隔膜50相互間隔。在本實(shí)施例中，疊片式軟包電池100含有一個(gè)電池單元組成。

在一實(shí)施例中，該疊片式軟包電池100由26個(gè)正極片10及27個(gè)負(fù)極片30交錯(cuò)層疊設(shè)置組成。

該正極片10包括片狀式正極集流體11及正極材料層13。正極材料層13設(shè)置在正極集流體13兩個(gè)相對的表面。負(fù)極片30包括負(fù)極集流體31及負(fù)極材料層33。負(fù)極材料層33設(shè)置在負(fù)極集流體31兩個(gè)相對的表面。該正極材料層13與負(fù)極材料層33相對設(shè)置，并通過隔膜50隔開，且分別與隔膜50貼合設(shè)置。正極片10通過在正極集流體11表面涂布一層正極材料制得，該正極材料在正極集流體11表面形成正極材料層13。負(fù)極片30通過在負(fù)極集流體31表面涂布一層負(fù)極材料制得，該負(fù)極材料在負(fù)極集流體31表面形成負(fù)極材料層33。

在一實(shí)施例中，正極集流體11為涂炭鋁箔，該涂碳鋁箔通過在鋁箔兩個(gè)相對的表面涂上導(dǎo)電炭黑制得。具體地，鋁箔厚度為14.5-15.5um，優(yōu)選為15μm；導(dǎo)電炭黑涂層厚度為1.45-1.55um，優(yōu)選為1.5μm；涂碳鋁箔的厚度為17-19um，優(yōu)選為18μm。與用鋁箔作為正極集流體相比，采用涂炭鋁箔，可增加鋁箔的導(dǎo)電性能，減少電池的內(nèi)阻，提高電池的放電效率。若采用厚度更薄的鋁箔，會在后續(xù)輥壓中，出現(xiàn)斷片、極耳打皺等現(xiàn)象，而采用更厚的鋁箔，無法控制產(chǎn)品電池的厚度，故18um的鋁箔相對現(xiàn)有的技術(shù)是最合適的厚度。正極材料層13的厚度為152-154um，優(yōu)選為153μm；正極片10的整體厚度為170-172um，優(yōu)選為171μm。

在一實(shí)施例中，該正極材料層13的面密度為362-367g/m²，更優(yōu)選地為364g/m²。當(dāng)正極材料層13的面密度低于362g/m²，則電池容量降低，達(dá)不到理想效果；而當(dāng)正極片10的面密度高于367g/m²，會導(dǎo)致正極材料的漿料在正極材料層13表面的粘貼性能降低，使得電池在后續(xù)充放電循環(huán)過程中，正極材料發(fā)生脫落現(xiàn)象。

在一實(shí)施例中，該正極材料層13的壓實(shí)密度為2.38-2.40g/cm³。更優(yōu)選地，正極材料的壓實(shí)密度為2.38g/cm³。本發(fā)明實(shí)施例在采用高面密度正極材料的同時(shí)，降低正極片10的厚度，可有限地控制成品電池的厚度，還可以縮短鋰離子在電極內(nèi)穿梭的距離，使鋰離子穿梭更加的活潑。在正極材料的面密度為362-367g/m²的基礎(chǔ)上，將壓實(shí)密度控制在2.38-2.40g/cm³，是由于壓實(shí)密度當(dāng)超過2.42g/cm³時(shí)，會導(dǎo)致正極極片出現(xiàn)塌邊、波浪邊、甚至脆片、斷片等不良現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)壓實(shí)密度低于2.38g/cm²，制得的電池單元厚度增加，且在倍率性能測試時(shí)，會降低電池單元的5c倍率放電性能。

正極材料層13包括正極活性料、正極導(dǎo)電劑、正極粘結(jié)劑。在本實(shí)施例中，正極活性料為磷酸鐵鋰(lifepo4，lfp)，正極導(dǎo)電劑為石墨烯，正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(pvdf，牌號為hsv900)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該lfp、石墨烯、pvdf的重量比為(95.5-96.1):(2-2.5):(2-2.5)，更優(yōu)選地，lfp：石墨烯：pvdf的重量比為95.5：2.5:2。當(dāng)石墨烯的重量分?jǐn)?shù)為2.5％時(shí)，本發(fā)明的電池具有較高的容量，且可保證高倍率放電時(shí)的3.2v放電平臺及放電效率。

負(fù)極集流體為電解銅箔，負(fù)極集流體的厚度為7-8um，優(yōu)選8μm。負(fù)極材料層的厚度為120-122μm。負(fù)極片30的整體厚度128-130μm，優(yōu)選129μm。目前對市場上來說，8um的銅箔受目前的技術(shù)限制，使用厚度更低的銅箔，在輥壓后會嚴(yán)重翹邊，而且8um的銅箔的面密度只有73g/m²，9um的銅箔的面密度達(dá)到88g/m²，故改用8um的銅箔，降低負(fù)極片整體的重量，從而減少了成品電池總體的重量，提高電池的能量密度，所以8um的銅箔更適合目前方案。

負(fù)極材料層33包括負(fù)極活性料、導(dǎo)電劑增稠劑、以及粘結(jié)劑。在本實(shí)施例中，負(fù)極活性料為中間相碳微球石墨(mcmb炭)，負(fù)極導(dǎo)電劑為超導(dǎo)炭黑(sp)，負(fù)極粘結(jié)劑為丁苯橡膠(sbr)，增稠劑為羧甲基纖維素(cmc)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該mcmb、sp、cmc：sbr的重量比為95.4:1:1.8:1.8。mcmb碳具有好的質(zhì)量比容量(約300mah/g)和低的不可逆質(zhì)量比容量(約20mah/g)，而低成本的石墨具有高的質(zhì)量比容量(350mah/g)，但其不可逆質(zhì)量比容量(約50mah/g)比mcmb碳的高，同時(shí)顯示出較高的容量衰減率，這對要求長循環(huán)，高體積比能量的動力電池而言不太適合。且人造石墨和天然石墨活性較高，相對中間相產(chǎn)品其化學(xué)副反應(yīng)較多，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性均不及中間相產(chǎn)品，故采用中間相碳微球石墨作為負(fù)極活性物。

該正極片10進(jìn)一步包括正極耳(圖未示出)，正極耳與正極集流體11電連接。負(fù)極片30進(jìn)一步包括負(fù)極耳(圖未示出)，負(fù)極耳與負(fù)極集流體31電連接。當(dāng)本發(fā)明的疊片式軟包電池100包括多個(gè)電池單元時(shí)，多個(gè)正極片10的正極耳相互電連接、并聯(lián)引出；多個(gè)負(fù)極片30的負(fù)極耳相互電連接，并聯(lián)引出。正極耳與負(fù)極耳用于與疊片式軟包電池100的外部電路電連接。優(yōu)選地，該正極耳及負(fù)極耳尺寸大小為40mm*40mm*0.3mm或者45mm*45mm*0.3mm。從分別采用兩種極耳的電芯測試數(shù)據(jù)上，在大倍率放電中，兩者性能基本沒有差異，從成本上考慮，選擇40mm*40mm*0.3mm的極耳尺寸。相對于現(xiàn)有疊片式軟包電池經(jīng)常使用的尺寸為35mm*35mm*0.2mm的極耳，本實(shí)施例中，增加了正極耳及負(fù)極耳的尺寸大小，使得電池在放電時(shí)，減少電池極耳的溫升，從而降低電池放電時(shí)極化內(nèi)阻。

該隔膜50為陶瓷隔膜。具體地，隔膜50包括陶瓷基層51以及氧化鋁涂層53，該氧化鋁涂層53層疊設(shè)置在陶瓷基層51的一側(cè)，并與陶瓷基層51貼合設(shè)置。陶瓷基層51與負(fù)極片30相對設(shè)置，氧化鋁涂層53與正極片10相對設(shè)置。該隔膜50通過在陶瓷基層51的一個(gè)表面涂布納米氧化鋁制得。在一實(shí)施例中，隔膜為16+4μm陶瓷隔膜，即陶瓷基層51厚度為16μm，氧化鋁涂層的厚度為4μm。本實(shí)施例中，在陶瓷基層51與正極片10相對的表面設(shè)置氧化鋁涂層53，可以防止電池在充放電循環(huán)過程中，由于析鋰產(chǎn)生尖晶刺穿隔膜50。在陶瓷基層51的表面涂布納米氧化鋁涂層53，納米氧化鋁在鋰電池中可形成固溶體，可以增加電池的導(dǎo)電性能，提高電池的倍率放電性能。同時(shí)，納米氧化鋁粉末具有良好的吸液及保液能力，保證電池在循環(huán)時(shí)電解液的續(xù)航。并且，僅在陶瓷基層51的一表面上設(shè)置氧化鋁涂層53，可以減小負(fù)極片30與正極片10的層間距，間接縮短了鋰離子穿梭距離，提高電池的放電效率。

電解液采用廣州天賜高新材料股份有限公司提供的型號為tc-e225的電解液，其具有較高的電導(dǎo)率，約為10.6～12.0ms/cm，且sei阻抗較低，這樣使得電池的具有更好的倍率放電性能。

測試：

疊片式軟包電池的測試條件：溫度：25℃±3℃相對濕度：30％-80％大氣壓力：86kpa-106kpa。

測試方式：

①恒流恒壓充電：設(shè)定充電電流為1i1(a),充電限制電壓為3.65v，截止電流0.02i1(a)；

②擱置：設(shè)定時(shí)間為5min；

③恒流放電：設(shè)定放電電流為1i1(a)/3i1(a)/5i1(a)，放電終止電壓為2.0v,記錄每次放電容量，1i1(a)放電后的容量為初始容量；

④計(jì)算倍率放電容量與初始容量的百分?jǐn)?shù)。

請參見圖2，圖2是當(dāng)疊片式軟包電池由26片正極片、27片負(fù)極片、以及16+4μm隔膜組成時(shí)，正極材料層13面密度為364g/m²，壓實(shí)密度分別為2.27g/cm³，2.38g/cm³情況下，本發(fā)明疊片式軟包電池的1c、3c、5c倍率放電曲線圖，從圖2中可知，當(dāng)面密度相同時(shí)，隨著壓實(shí)密度的增加，電池放電效率逐漸增加，且大倍率放電時(shí)，壓實(shí)密度越高，放電平臺也越高。

請參見圖3，圖3是當(dāng)疊片式軟包電池由26片正極片、27片負(fù)極片、以及16+4μm隔膜組成時(shí)，正極材料層13壓實(shí)密度為2.38g/cm³，面密度分別為321g/m²、346g/m²、364g/m²情況下，本發(fā)明疊片式軟包電池的1c、3c、5c倍率放電曲線圖，從圖3中可知，在壓實(shí)密度不變的情況下，隨著面密度的增大，倍率放電效率無明顯的變化，放電平臺逐漸降低。

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對本發(fā)明的各種改動或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求或等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變形。