一種電化學(xué)電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學(xué)電池領(lǐng)域，特別涉及一種電化學(xué)電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種電子器件產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本、可穿戴設(shè)備等層出不窮，極 大的豐富了廣大用戶的生活；同時(shí)，電動(dòng)汽車及各類儲能電站也如雨后春筍般迅速萌芽、發(fā) 展、壯大。以上高科技產(chǎn)品，具有一個(gè)共同特征：需要高性能電池充當(dāng)儲能部件。
[0003] 現(xiàn)有的電池主要有一次電池和二次電池兩大類；所謂一次電池，即無法反復(fù)充電 的電池，主要包括碳鋅電池、堿性電池、糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式 電池（扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池）、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等、水銀 電池；所謂二次電池，即可充電電池，主要包括二次堿性鋅錳電池、鎳鎘充電電池、鎳氫充電 電池、鋰充電電池、鉛酸電池、太陽能電池。鉛酸蓄電池可分為：開口式鉛酸蓄電池、全密閉 鉛酸蓄電池。而從外包裝角度分析，現(xiàn)有電池主要分為軟包裝電池及硬殼包裝電池，由于軟 包裝電池包裝膜本身厚度小，可塑性大，被廣泛的運(yùn)用于各類高檔一次電池和二次電池中。
[0004] 然而，隨著各類用電設(shè)備的不斷升級，其對電池的性能提出了更多要求，如電池更 高能量密度、更快充放電速度、更長循環(huán)壽命、更好安全性能等，而這其中，電芯安全性能與 用電產(chǎn)品的安全使用及用戶的生命財(cái)產(chǎn)及人生安全密切相關(guān)，備受電池生產(chǎn)廠商、用戶的 關(guān)注。如電池的抗跌落能力，備用戶提出了越來越高的要求，并制定了相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，如 跌落測試、滾筒測試等。
[0005] 為了解決以上問題，專利申請?zhí)枮?01420044841. 8的實(shí)用新型專利發(fā)明了一種 有效方法：卷繞式電芯，由正極極片、隔離膜與負(fù)極極片依次卷繞而成，其中，隔離膜的寬度 大于正極極片和負(fù)極極片的寬度；電解液；以及封裝膜，封裝卷繞式電芯并容納電解液；其 中，卷繞式電芯的卷繞收尾處粘貼單面粘膠層，單面粘膠層的膠為可流動(dòng)的固化膠，卷繞式 電芯與封裝膜通過流動(dòng)而流出在單面粘膠層周圍的固化膠而粘接在一起。粘貼單面粘膠層 可防止卷繞式電芯在卷繞完成后、放入封裝膜之前散開或者變形，且能夠方便卷繞式電芯 放入封裝膜。然而由于該方法采用了可流動(dòng)膠，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，膠液很容易流淌至除氣 封裝邊，從而導(dǎo)致封裝失效。
[0006] 有鑒于此，確有必要開發(fā)一種新的電池，其既能解決電池的抗跌落問題，又不影響 電池除氣邊的封裝可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種電化學(xué)電池：包括裸電 芯、外包裝和電解液，所述外包裝為軟質(zhì)材料，且所述外包裝包括主體包裝部分、裸電芯 入袋時(shí)封裝邊和除氣封裝邊；沿垂直于所述除氣封裝邊的方向，所述裸電芯厚度不等；所 述裸電芯與所述外包裝之間設(shè)置有粘接層，所述粘接層受熱或/和受壓后將所述裸電芯 與所述外包裝粘接在一起；在所述粘接層與所述除氣封裝邊之間，所述裸電芯的最大厚 度區(qū)域?yàn)閰^(qū)域A，且最大厚度值為hi;所述區(qū)域A與所述粘接層之間的最小厚度為h2,且hl-h2彡4μπι。該電池在裸電芯與外包裝之間設(shè)置粘接層，可以有效的將裸電芯與外包裝 粘接在一起，從而解決電池的跌落問題；而同時(shí)，hl-h2多4μπι，可以在粘接層與除氣封裝 邊之間建立一條高度不小于4μπι的"阻隔墻"，有效的阻隔粘接層膠液擴(kuò)散至除氣封裝邊 上，從而解決電池的封裝可靠性問題。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] -種電化學(xué)電池，包括裸電芯、外包裝和電解液，所述外包裝為軟質(zhì)材料，且所述 外包裝包括主體包裝部分、裸電芯入袋時(shí)封裝邊和除氣封裝邊；沿垂直于所述除氣封裝邊 的方向，所述裸電芯厚度不等；所述裸電芯與所述外包裝之間設(shè)置有粘接層，所述粘接層受 熱或/和受壓后將所述裸電芯與所述外包裝粘接在一起；在所述粘接層與所述除氣封裝邊 之間，所述裸電芯的最大厚度區(qū)域?yàn)閰^(qū)域Α，且最大厚度值為hi;所述區(qū)域Α與所述粘接層 之間的最小厚度為h2,且hl_h2彡4μπι。
[0010] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述電化學(xué)電池包括電容器、一次電池和二 次電池，二次電池包括鋰離子電池、鎳氫電池、鋰硫電池、鈉離子電池等。
[0011] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述粘接層為膠水或/和膠帶。
[0012] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述膠帶包括基材及附著于所述基材的至少 一個(gè)面上的粘接層；當(dāng)溫度大于或等于40Γ時(shí)，所述基材或/和所述粘接層具有流動(dòng)性，此 外，所述膠帶還可以為非溢膠型膠帶，貼膠區(qū)未處于裸電芯最厚區(qū)域，不會增加成品電池厚 度。
[0013] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述膠帶為多孔結(jié)構(gòu)膠帶，所述基材具有粘 接性。
[0014] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述基材選自熱熔膠、聚丙烯、改性聚丙烯、 雙向拉伸聚丙烯薄膜、布基、牛皮紙、美紋紙、纖維、PVC、PE泡棉和聚酰亞胺中的至少一種； 所述粘接層材料選自有機(jī)硅壓敏膠粘劑、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚氨酯和聚丙烯酸酯中的 至少一種。
[0015] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述裸電芯為卷繞結(jié)構(gòu)，hl-h2多10μπι， hl_h2的值越大，在粘膠層與除氣封裝邊設(shè)置的"阻隔墻"高度越高，其阻隔膠液流淌至除氣 封裝邊的效果越好，但"阻隔墻"高度過高時(shí)，勢必影響電池表面空間利用率，降低電池的體 積能量密度。
[0016] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池的一種改進(jìn)，所述粘接層為非溢膠去膠帶，并且所述粘接 層覆蓋所述裸電芯表面積的2%~90% (本發(fā)明中特指裸電芯單一表面（上表面或下表 面）的面積，而非裸電芯的全表面積），優(yōu)選2 %~30 %，覆蓋面積過大，使用較量過多，將增 大溢膠區(qū)面積，影響電芯的封裝可靠性；所述粘接層的靠近所述電池除氣封裝邊的一側(cè)離 所述電池除氣封裝邊的距離大于或等于2_，預(yù)留的溢膠區(qū)，防止溢膠直接進(jìn)入除氣封裝邊 封印區(qū)，影響封裝可靠性。
[0017] 本發(fā)明還包括一種電化學(xué)電池的制備方法，主要包括如下步驟：
[0018] 步驟1，裸電芯制備：將正極片、負(fù)極片以及隔離膜組裝得到裸電芯待用；
[0019] 步驟2,粘接層設(shè)置：將權(quán)利要求1所述膠帶粘貼在裸電芯表面或外包裝內(nèi)側(cè)，之 后將裸電芯置于外包裝袋中進(jìn)行頂封、側(cè)封；
[0020] 步驟3,成品電池制備：將步驟2得到的電芯烘干、注液、化成、整形、除氣、封口得 到成品電芯；且在化成或/和整形過程中，將電芯置于大于或等于40°C的環(huán)境中或/和對 電芯施加大于或等于0. 〇5MPa的面壓。
[0021] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池制備方法的一種改進(jìn)，步驟1所述裸電芯為卷繞結(jié)構(gòu)；所 述卷繞結(jié)構(gòu)的裸電芯以陰極或隔離膜收尾；且所述裸電芯的收尾膠可以為上述膠帶。
[0022] 作為本發(fā)明電化學(xué)電池制備方法的一種改進(jìn)，所述裸電芯的正極集流體、正極涂 層、負(fù)極集流體、負(fù)極涂層、隔離膜結(jié)構(gòu)中的至少一種結(jié)構(gòu)的收尾區(qū)域位于粘接層與除氣封 裝邊之間；且所述結(jié)構(gòu)繞行裸電芯的最后一個(gè)側(cè)面為靠近除氣封裝邊一側(cè)的裸電芯側(cè)面。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0024] 首先，粘接層與所述除氣封裝邊之間的裸電芯區(qū)域的最大厚度值hi;最大厚度區(qū) 域與粘接層之間的最小厚度為h2,且hl_h2多4μπι，即是說明裸電芯表面粘接層區(qū)域與除 氣封裝邊之間存在一個(gè)高度不小于4μπι的"阻隔墻"，該阻隔墻可以有效的阻隔粘膠層溢 膠擴(kuò)散至除氣封裝邊，改善除氣封裝邊的封裝可靠性。
[0025] 其次，所述"阻隔墻"平行于所述除氣封裝邊的方向分布，并且其長度不小于粘接 層長度，可以完全阻隔粘膠層膠液流淌至除氣封裝邊邊。而形成該"阻隔墻"的方法是控制 正極集流體、正極涂層、負(fù)極集流體、負(fù)極涂層、隔離膜結(jié)構(gòu)中的至少一種結(jié)構(gòu)的收尾區(qū)域 位置，簡單有效。
[0026] 最后，電池在裸電芯與外包裝之間設(shè)置粘接層，可以有效的將裸電芯與外包裝粘 接在一起，從而解決電池的跌落問題。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明及其有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方 式不限于此。
[0028] 比較例，
[0029] 正極片制備：選擇厚度為12μπι的鋁箱為集流體，在其表面涂敷正極漿料，冷壓后 得到單面涂敷厚度為75μm的正極膜片；
[0030]負(fù)極片制備：選擇厚度為8μπι的銅箱作為集流體體，在其表面涂敷負(fù)極漿料，冷 壓后等到單面涂敷厚度為70μm的負(fù)極片；
[0031] 裸電芯制備：選擇厚度為12μπι的隔離膜，與上述正極片、負(fù)極片一起卷繞，并控 制卷繞時(shí)正極集流體、負(fù)極集流體、正極涂層、負(fù)極涂層以及隔離膜均收尾于裸電芯的一 偵牝且該側(cè)為裸電芯入袋后遠(yuǎn)離除氣邊一側(cè)從而得到裸電芯；
[0032] 粘接層設(shè)置：選擇聚丙烯為基材、聚偏氟乙烯為粘接層的膠帶，粘貼于裸電芯表面 (收尾結(jié)構(gòu)與除氣封裝邊之間區(qū)域），粘接層覆蓋所述裸電芯表面積為60%，之后將裸電芯 置于鋁塑膜包裝袋中進(jìn)行頂封、側(cè)封；
[0033] 成品電池制備：將上述頂側(cè)封后的電芯烘干、注液，待電解液充分浸潤后于75°C、 0.6MPa下進(jìn)行夾具化成，之后整形、除氣、封口得到成品電芯。
[0034] 實(shí)施例1，與比較例不同的是，本實(shí)施例包括如下步驟：
[0035] 裸電芯制備：選擇厚度為12μπι的隔離膜，與上述正極片、負(fù)極片一起卷繞，并控 制卷繞時(shí)負(fù)極集流體、正極涂層、負(fù)極涂層以及隔離膜均收尾于裸電芯的同一表面Β1 ;正 極集流體收尾于裸電芯的另一表面B2,且正極集流體收尾前繞過的最后一個(gè)裸電芯棱邊為 除氣封裝邊，收尾線距除氣封裝邊距離為4mm;
[0036] 粘接層設(shè)置：選擇聚丙烯為基材、聚偏氟乙烯為粘接層的膠帶，粘貼于裸電芯正極 集流體一側(cè)的表面，且位于收尾位置與側(cè)封邊之間的區(qū)域，粘接層覆蓋所述裸電芯表面積 為60%，之后將裸電芯置于鋁塑膜包裝袋中進(jìn)行頂封、側(cè)封；
[0037] 其余與比較例相同，這里不在贅述。
[0038] 實(shí)施例2,與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例包括如下步驟：
[0039] 裸電芯制備：選擇厚度為12μπι的隔離膜，與上述正極片、負(fù)極片一起卷繞，并控 制卷繞時(shí)正極集流體以及隔離膜均收尾于裸電芯的同一表面Β1 ;負(fù)極集流體、雙面正極涂 覆層及雙面負(fù)極涂層收尾于裸電芯的另一表面Β2,且負(fù)極集流體、雙面正極涂覆層及雙面 負(fù)極涂層