一種鋰離子電池電芯及鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰離子電池電芯及鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電池循環(huán)性能是鋰離子電池電化學(xué)性能中最重要的性能之一，直接影響到使用鋰 離子電池的設(shè)備的使用壽命。影響鋰離子電池循環(huán)性能的因素有很多，如電池材料因素、電 芯內(nèi)部變化因素等，其中電池材料因素包括電極材料結(jié)構(gòu)惡化和電解液量不足或者電解液 分布不均勻等，電芯內(nèi)部變化因素中最主要的是電池的"熱集聚"現(xiàn)象，即電芯內(nèi)部熱量散 發(fā)不出來(lái)或者電芯內(nèi)部熱量分布不均，會(huì)造成隔膜熔化導(dǎo)致短路或者電芯內(nèi)部一致性下降 等問(wèn)題，從根本上嚴(yán)重影響到電池的循環(huán)性能，甚至導(dǎo)致電池直接喪失循環(huán)能力。
[0003] 為了防止電池內(nèi)部"熱集聚"，提高電芯內(nèi)部一致性，現(xiàn)有技術(shù)中有很多種對(duì)電芯 散熱的方法，如在電芯內(nèi)部設(shè)置金屬導(dǎo)熱件等。但是，金屬導(dǎo)熱件一般厚度較大，容易導(dǎo)致 電池的能量密度降低。而且金屬導(dǎo)熱件一般與鋰離子電池電解液的浸潤(rùn)性較差，會(huì)導(dǎo)致鋰 離子電池中所加的電解液的量變少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種散熱良好、對(duì)電池能量密度影響較小且儲(chǔ)存電解液性 能較好的鋰離子電池電芯。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種使用上述電芯組件的鋰離子 電池。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的鋰離子電池電芯的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種鋰離子電池電芯，所述電芯為疊片式電芯，包括依次疊放設(shè)置的極片和隔膜， 相鄰的兩個(gè)極片之間設(shè)置有導(dǎo)熱件，所述導(dǎo)熱件具有突出于電芯外部的散熱部，所述導(dǎo)熱 件為碳納米管膜或者石墨烯膜。
[0007] 本發(fā)明通過(guò)在電芯中的極片和隔膜之間設(shè)置碳納米管膜或石墨烯膜，提高了電芯 的散熱性能，同時(shí)由于采用碳納米管膜或石墨烯膜，其厚度可以非常小，最大限度地降低了 導(dǎo)熱件對(duì)電池能量密度的影響幅度。而且碳納米管膜和石墨烯膜還提高了電池對(duì)電解液的 吸液和保液能力，在電池內(nèi)部的電解液消耗完畢時(shí)，薄膜中儲(chǔ)存的電解液能夠釋放出來(lái)，供 電池繼續(xù)進(jìn)行充放電循環(huán)，提高了電池的循環(huán)性能。
[0008] 設(shè)置有導(dǎo)熱件的相鄰極片之間可以為電芯中相鄰的正極片和負(fù)極片之間，具體的 為設(shè)置在正極片與隔膜之間或者負(fù)極片與隔膜之間。設(shè)置有導(dǎo)熱件的相鄰極片之間也可以 為兩個(gè)半電芯疊合時(shí)，兩個(gè)相對(duì)的表面極片之間。
[0009] 為了使導(dǎo)熱件對(duì)電池能量密度的影響降到最低，所述導(dǎo)熱件的厚度不大于5 ym。
[0010] 為了進(jìn)一步提高電池的循環(huán)性能，所述碳納米薄膜或者石墨烯膜經(jīng)過(guò)如下處理： 將碳納米管膜或者石墨烯膜在NaOH溶液中浸泡后干燥。經(jīng)過(guò)氫氧化鈉溶液浸泡后，薄 膜材料的活性得到降低，減少了其與電解液的副反應(yīng)的發(fā)生機(jī)率；經(jīng)過(guò)氫氧化鈉溶液處 理后，薄膜表面載流子導(dǎo)電能力得到增強(qiáng)，提高了其離子傳輸速率。NaOH溶液的濃度為 0? 1-1.Omol/L，浸泡的時(shí)間為 0? 1-1.Oh。
[0011] 所述碳納米管膜或者石墨烯膜在干燥后經(jīng)過(guò)壓制處理。
[0012] 所述碳納米管膜可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的碳納米管膜，也可以采用將氨基化碳納米 管經(jīng)過(guò)化學(xué)氣相沉積法制得的碳納米管膜。氨基化碳納米管制得的碳納米管膜具有一定數(shù) 量的氨基基團(tuán)，能夠與電解液中的部分基團(tuán)結(jié)合，提高了碳納米管膜與電解液的相容性。
[0013] 所述電芯包括具有正極極耳的正極片和具有負(fù)極極耳的負(fù)極片，為了使導(dǎo)熱件上 傳遞的熱量能夠更快地傳遞到電池外部，所述導(dǎo)熱件與正極極耳和負(fù)極極耳中的一個(gè)相 連，使熱量能夠通過(guò)導(dǎo)熱件傳遞到極耳上，并通過(guò)極耳傳遞到電池極柱或其他結(jié)構(gòu)件上從 而散發(fā)到電池外部。
[0014] 為了保證散熱效率同時(shí)又能控制碳納米管膜或石墨烯膜的成本，導(dǎo)熱件面積與極 片面積之比為（0. 9~1. 0) : 1。
[0015] 本發(fā)明的鋰離子電池的技術(shù)方案如下：
[0016] 一種鋰離子電池，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)部的電芯組件，所述電芯組件為前面 所述的鋰離子電池電芯。
[0017] 為了進(jìn)一步提高電池的吸液和保液能力，在殼體和電芯之間設(shè)置有多孔填充件， 所述多孔填充件由聚偏氟乙烯或者聚乙烯材料制成。該填充件具有疏松多孔結(jié)構(gòu)，具有良 好的吸液和保液能力，而且這些材質(zhì)的填充層不僅絕緣、耐高溫，電化學(xué)性能也非常穩(wěn)定， 不與電解液發(fā)生任何副反應(yīng)，不影響電池的電化學(xué)性能。
[0018] 為了進(jìn)一步提高電池的吸液和保液能力，所述填充構(gòu)件的多孔結(jié)構(gòu)中填充有活性 炭，活性炭具有較大的比表面積，儲(chǔ)存電解液能力較強(qiáng)，更重要的是，聚偏氟乙烯或聚乙烯 大的孔隙率和活性炭小的孔隙率能夠進(jìn)行空隙互補(bǔ)，做到合理的空隙分布，起到更好的電 解液儲(chǔ)存能力。
[0019] 為了方便活性炭在多孔填充件中進(jìn)行分布，多孔填充件的孔隙率為20-60%，孔徑 為100-500ym?；钚蕴康牧娇刂茷?0-200ym。
[0020] 多孔填充件可以設(shè)置在鋰離子電池殼體內(nèi)部的四角，多孔填充件具有開(kāi)口朝向電 芯方向的內(nèi)凹弧面，弧度直徑為極片寬度的1/20~1/10。
[0021] 本發(fā)明在電芯中設(shè)置碳納米管膜或石墨烯膜，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0022] 1)具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)、耐高溫性能、較好的化學(xué)穩(wěn)定性，從而能夠提高電池的散 熱性能，使其電池循環(huán)過(guò)程中內(nèi)部的熱量及時(shí)排出，并提高了電池?zé)崃糠植嫉木鶆?，提高?電池的一致性和循環(huán)性能；
[0023] 2)碳納米管膜和石墨烯膜具有與負(fù)極極片相近的電位，不會(huì)在充放電過(guò)程中由于 電位差產(chǎn)生副反應(yīng)，避免了副反應(yīng)對(duì)電池循環(huán)性能的影響；
[0024] 3)碳納米管膜和石墨烯膜獨(dú)特的結(jié)構(gòu)能夠與電解液很好的結(jié)合，相當(dāng)于一個(gè)暫存 電解液裝置，可以將電芯循環(huán)初期過(guò)量的電解液吸收并儲(chǔ)存，在電池循環(huán)后期，電芯中的電 解液逐漸消耗完，薄膜中的電解液又會(huì)被極片、隔膜吸收出來(lái)，繼續(xù)維持循環(huán)，大大改善了 電池的循環(huán)壽命；
[0025] 4)碳納米管膜和石墨烯膜的制備厚度非常薄，對(duì)電池的能量密度影響非常小。
[0026] 本發(fā)明制得的鋰離子電池在常溫下，1C/1C充放電循環(huán)500次后，容量保持率達(dá)到 了 95. 1%〇
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 如圖1所示，本實(shí)施例的鋰離子電池電芯為疊片式電芯，包括依次層疊設(shè)置的極 片和隔膜，所述極片包括正極片和負(fù)極片，極片與隔膜按照正極片、隔膜、負(fù)極片、隔膜依次 層疊排列，極片與隔膜之間設(shè)置有導(dǎo)熱件C，導(dǎo)熱件的數(shù)量為1個(gè)，設(shè)置在靠近電芯中心位 置的正極片和相鄰的隔膜之間，所述導(dǎo)熱件具有突出于電芯外部的散熱部。本實(shí)施例中導(dǎo) 熱件為碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜的厚度為5ym，碳納米管薄膜的面積與相鄰的電芯 表面面積之比為1:1。正極片上設(shè)置有正極極耳F1，負(fù)極極片上設(shè)置有負(fù)極極耳F2,碳納米 管薄膜與正極極耳對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有與正極極耳大小相等的散熱部，該散熱部與正極極耳 相連。
[0031] 碳納米管薄膜使用如下方法制得：
[0032] 1)將氨基化碳納米管使用化學(xué)氣相沉積法制得薄膜A，化學(xué)氣相沉積法為現(xiàn)有技 術(shù)中的方法，具體可參考《IPVCD法制備碳納米管薄膜及其場(chǎng)發(fā)射性能的研宄》（陳婷、孫 卓，光學(xué)學(xué)報(bào)，2006. 5:777-782)中的方法；
[0033] 2)將