無(wú)機(jī)隔離層鋰離子電池及生產(chǎn)方法和生產(chǎn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，特別涉及到一種無(wú)隔膜的鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池通常由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、外殼等組成，其中隔膜的作用主要是使正負(fù)極電子絕緣、吸收電解液后使正負(fù)極離子導(dǎo)通。隔膜通常是由高分子多空材料構(gòu)成，高分子材料通常不耐高溫，在超過一定溫度一般會(huì)出現(xiàn)融化，如常用的隔膜材料PP、PE在溫度超過140攝氏度會(huì)出現(xiàn)融化。鋰離子電池如內(nèi)部出現(xiàn)微短路，局部高溫融化隔膜，引起鋰離子電池內(nèi)部短路，嚴(yán)重影響鋰離子電池的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)隔膜的鋰離子電池，提高鋰離子電池的高溫安全性會(huì)K。
[0004]本發(fā)明是通過在電池極片涂覆耐高溫、絕緣的無(wú)機(jī)化合物材料實(shí)現(xiàn)的。無(wú)機(jī)涂覆層取代隔膜實(shí)現(xiàn)使正負(fù)極電子絕緣、吸收電解液后使正負(fù)極離子導(dǎo)通。無(wú)機(jī)涂覆層在200攝氏度的高溫下不會(huì)發(fā)生電子絕緣故障，可以保證鋰離子電池在200攝氏度的高溫下不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部短路，大大提高鋰離子電池的安全性能。
[0005]鋰離子電池極片無(wú)機(jī)涂覆層的涂覆漿料由無(wú)機(jī)化合物粉粒、粘合劑、溶劑組成。無(wú)機(jī)化合物粉粒為三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鎂、鈦酸鋇、硅酸鋁等無(wú)機(jī)化合物的一種或多種混合物，微粉大小為I納米到50微米，微粉形狀可以是球形、塊狀、纖維狀等。粘合劑與溶劑匹配，可以是水系如CMC、SBR等，也可以是有機(jī)系如PVDF+NMP、PVDF+DMF等。涂覆層的粘合劑與無(wú)機(jī)粉粒的比例為1:2到1:999。鋰離子電池極片無(wú)機(jī)涂覆層的涂覆方式可以是噴涂、刷涂、輥涂等方式。涂覆干燥可以是熱風(fēng)干燥、紅外加熱干燥、微波加熱干燥或混合干燥等。涂覆層可以壓實(shí)也可以不壓實(shí)，壓實(shí)方式可以滾壓也可以平壓。
[0006]鋰離子電池極片涂覆無(wú)機(jī)涂覆層可以是正極極片雙面涂覆負(fù)極極片不涂覆、負(fù)極極片雙面涂覆正極極片不涂覆、正負(fù)極極片各涂覆一面、正負(fù)極極片都雙面涂覆或一個(gè)雙面涂覆一個(gè)單面涂覆。
[0007]無(wú)隔膜的無(wú)機(jī)隔離層鋰離子電池可以是圓柱形電池也可以是方形電池或異形電池，可以是卷繞電池也可以是疊片電池，可以是硬殼電池也可以是軟包裝電池。
[0008]無(wú)隔膜的無(wú)機(jī)隔離層鋰離子電池的電池體系可以是磷酸鐵鋰/碳、三元/碳也可以是磷酸鐵鋰/鈦酸鋰、三元/鈦酸鋰或者是其他體系。
[0009]無(wú)隔膜鋰離子電池的生產(chǎn)主要可以分為四個(gè)工藝流程:極片制作、裝配、注液、化成。所述的極片制作分為正極極片制作與負(fù)極極片制作，正極極片制作的主要流程為:鋁箔放卷、正極漿料涂覆、極片干燥、極片壓實(shí)、無(wú)機(jī)絕緣漿料涂覆、極片干燥、極片成型。負(fù)極極片制作的主要流程為:銅箔放卷、負(fù)極漿料涂覆、極片干燥、極片壓實(shí)、無(wú)機(jī)絕緣漿料涂覆、極片干燥、極片成型。所述的裝配有二種裝配方式，一是圓柱形電池的卷繞式裝配工藝，一是方形電池的疊片式裝配工藝。卷繞工藝是正負(fù)極極片疊放直接卷繞，正負(fù)極之間不需放隔膜。疊片工藝是正負(fù)極極片交替疊放，正負(fù)極之間沒有隔膜。注液、化成與常規(guī)鋰離子電池工藝相同。
[0010]具有無(wú)機(jī)涂覆層極片的生產(chǎn)裝置主要由放卷裝置、漿料涂覆裝置、干燥裝置、壓實(shí)裝置及極片成型裝置組成。放卷裝置主要負(fù)責(zé)將集流體金屬箔帶展開，放卷裝置具有糾偏裝置及張力控制裝置。漿料涂覆裝置負(fù)責(zé)將待涂覆的漿料均勻涂覆到金屬箔帶表面。干燥裝置負(fù)責(zé)將涂覆的漿料干燥，干燥方式可以是熱風(fēng)干燥、紅外加熱干燥、微波加熱干燥或混合干燥等。壓實(shí)裝置負(fù)責(zé)將極片壓實(shí)，壓實(shí)方式可以滾壓也可以平壓。極片成型裝置負(fù)責(zé)將極片切割成型。無(wú)機(jī)涂覆極片生產(chǎn)線的裝置按下列方式排布:放卷裝置、活性物質(zhì)漿料涂覆裝置、干燥裝置、壓實(shí)裝置、無(wú)機(jī)絕緣漿料涂覆裝置、干燥裝置、極片成型裝置。
【附圖說明】
[0011]圖1是無(wú)機(jī)隔離層鋰離子電池負(fù)極極片截面示意圖其中11 一銅涫，12 一負(fù)極涂覆層，13 一無(wú)機(jī)絕緣涂覆層。
[0012]圖2是無(wú)機(jī)隔離層鋰離子電池正極極片截面示意圖其中21 —銷涫。22—正極涂覆層。23—無(wú)機(jī)絕緣涂覆層。
[0013]實(shí)施方式實(shí)施例一
銅卷經(jīng)放卷裝置放卷展開，經(jīng)負(fù)極漿料涂覆裝置雙面涂覆負(fù)極漿料，經(jīng)紅外、熱風(fēng)復(fù)合干燥裝置去除溶劑，經(jīng)滾壓裝置壓實(shí)涂覆的負(fù)極漿料層，經(jīng)無(wú)機(jī)絕緣漿料涂覆裝置連續(xù)噴涂三氧化二鋁絕緣層，經(jīng)熱風(fēng)干燥裝置去除溶劑，經(jīng)極片成型裝置切割成型為帶極耳的負(fù)極片。所述銅卷的銅箔為電解銅箔，厚度為0.01毫米。所述的負(fù)極漿料為天然石墨加水系粘結(jié)劑SBR，干比例為97:3，單面涂覆厚度為150克每平方米。所述的無(wú)機(jī)絕緣漿料的主要成分為三氧化二鋁與水系粘結(jié)劑SBR，干比例為90:10，涂覆層厚度為0.01毫米。鋁卷經(jīng)放卷裝置放卷展開，經(jīng)正極漿料涂覆裝置雙面涂覆正極漿料，經(jīng)紅外、熱風(fēng)復(fù)合干燥裝置去除溶劑，經(jīng)滾壓裝置壓實(shí)涂覆的正極漿料層，經(jīng)無(wú)機(jī)絕緣漿料涂覆裝置涂覆三氧化二鋁絕緣層，經(jīng)熱風(fēng)干燥裝置去除溶劑，經(jīng)極片成型裝置切割成型為帶極耳的正極片。所述鋁卷的鋁箔為壓延鋁箔，厚度為0.02毫米。所述的正極漿料為三元材料、導(dǎo)電劑與水系粘結(jié)劑SBR，干比例為92:5:3，單面涂覆厚度為300克每平方米。所述的無(wú)機(jī)絕緣漿料的主要成分為三氧化二鋁與水系粘結(jié)劑SBR，干比例為90:10，涂覆層厚度為0.01毫米。正負(fù)極極片交替疊放，正極極耳焊接成正極極柱，負(fù)極極耳焊接成負(fù)極極柱，正極極柱與帽蓋的正極焊接，負(fù)極極柱與帽蓋的負(fù)極焊接。正負(fù)極極片疊放成的電芯用絕緣膠帶包覆放入方形電池殼內(nèi)，帽蓋與殼體焊接，注入電解液，封閉注液口，電池化成。
[0014]銅卷經(jīng)放卷裝置放卷展開，經(jīng)負(fù)極漿料涂覆裝置雙面涂覆負(fù)極漿料，經(jīng)紅外、熱風(fēng)復(fù)合干燥裝置去除溶劑，經(jīng)滾壓裝置壓實(shí)涂覆的負(fù)極漿料層，經(jīng)無(wú)機(jī)絕緣漿料涂覆裝置涂覆三氧化二鋁絕緣層，經(jīng)熱風(fēng)干燥裝置去除溶劑，經(jīng)極片成型裝置切割成型為帶極耳的負(fù)極片。所述銅卷的銅箔為電解銅箔，厚度為0.01毫米。所述的負(fù)極漿料為天然石墨加水系粘結(jié)劑SBR，干比例為97:3，單面涂覆厚度為150克每平方米。所述的無(wú)機(jī)絕緣漿料的主要成分為三氧化二鋁與水系粘結(jié)劑SBR，干比例為90:10，涂覆層厚度為0.01毫米。鋁卷經(jīng)放卷裝置放卷展開，經(jīng)正極漿料涂覆裝置雙面涂覆正極漿料，經(jīng)紅外、熱風(fēng)復(fù)合干燥裝置去除溶劑，經(jīng)滾壓裝置壓實(shí)涂覆的正極漿料層，經(jīng)極片成型裝置切割成型為帶極耳的正極片。所述鋁卷的鋁箔為壓延鋁箔，厚度為0.02毫米。所述的正極漿料為三元材料、導(dǎo)電劑與水系粘結(jié)