专利名称：高耐热锂电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锂电池，具体是高耐热锂电池。
背景技术：
常规电池只需在60°C以下的环境中使用即可满足一般需求，但是在向电子设备中组装电池时，有时候会遇到短时间内的高温冲击。如电子设备组装电池时为了提高生产效率常采用反流焊接，该方法只需很短的时间，但此方法能使电池的温度达到200 260°C ；又如电子设备回收的过程中，电池与电子设备的分离常采用焊锡熔融的方式分离，焊锡盘的表面温度为250°C。对于常规电池的加工应用，需要综合考虑其各项安全性能，即使在250°C的热盘下依然不会发生剧烈火星、起火、爆炸事故的热安全性较高的锂电池越来越受到高端电子设备厂商的亲睐。某些电子设备厂家如Nokia已经制定出针对锂电池的热安全可靠性测试规则，即250°C热盘，又名250°C铁板烧。250°C铁板烧测试是将电池满充后置于一个表面温度为250°C的热平板上烧烤,要求电池不能喷射火星、不能起火、不能爆炸。一般情况下，锂电池中起绝缘作用的隔膜以及提供密封环境的包装膜，在250°C的苛刻高温下均会熔解而丧失其功能，电池会短路并热失控，进而引发系列安全事故。针对热安全性高的锂电池的开发，公开号为CN 101442141A的中国实用新型专利申请披露了天津力神电池股份有限公司开发的一种解决方案，它采用在电解液里添加阻燃剂的方式提高其热安全性。但是，往电解液里添加少量阻燃添加剂的效果并不明显，如专利中示例均为半电3. 8V状态下的锂电池进行铁板烧测试，满电状态下的测试效果并不理想。而往电解液里添加大量阻燃添加剂则可以达到提高热安全性的目的，但是其电性能则倍受影响，满足不了基础应用需求。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有锂电池热安全性差的缺陷，提供一种高耐热锂电池。为达到上述目的，本实用新型的高耐热锂电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、包装膜以及包裹在包装膜外面的高温胶带，正极包括正极集流体、涂覆在正极集流体上的正极涂膏和连接在正极集流体一端的正极极耳，负极包括负极集流体、涂覆在负极集流体上的负极涂膏和连接在负极集流体一端的负极极耳，所述正极、负极由隔膜间隔叠置在一起并卷绕成裸电芯，裸电芯置于包装膜的容纳腔中且在所述容纳腔中注有电解液，其特征是:所述正极集流体上未涂覆正极涂膏的区域粘贴高温胶带。作为优选技术手段，所述负极集流体上未涂覆负极涂膏的区域粘贴高温胶带。作为优选技术手段，所述的高温胶带以熔解温度超过250°C的物质为基材、并在基材上涂覆粘附剂的高温胶带。作为优选技术手段，所述的包装膜是由一层PP膜、一层Al箔、一层尼龙膜或高温膜复合而成的复合膜，所述的Al箔位于复合膜的中间。作为优选技术手段，所述的正极涂膏包括正极活性物质、导电碳和PVDF，所述的正极活性物质指的是钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂中的一种或者一种以上的混合物。 作为优选技术手段，所述的负极涂膏包括负极活性物质、导电碳、CMC和SBR，所述的负极活性物质指的是人造石墨、天然石墨、复合石墨、硬碳、石墨烯、钛酸锂中的一种或一种以上的混合。进一步的，所述的负极涂膏包括PVDF。作为优选技术手段，所述的隔膜为由聚烯烃拉伸而成的单层或多层薄膜。进一步的，所述的隔膜为单层聚乙烯隔膜或者单层聚丙烯隔膜或者由单层聚乙烯和单层聚丙烯复合而成的多层隔膜。具体的，所述多层隔膜的层数为2 3层。作为优选技术手段，所述的电解液是以LiPF6为锂盐，以碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯中的一种或多种为溶剂的电解液。进一步的，所述的电解液中包含功能添加剂。作为优选技术手段，所述的高温膜是聚酰亚胺膜。作为优选技术手段，所述的正极集流体为厚度在8um 50um的招箔；所述的负极集流体为厚度在5um 50um的铜箔或8 um 50um的招箔。作为优选技术手段，所述正极集流体上未涂覆正极涂膏的区域位于正极集流体的两端，所述负极集流体上未涂覆负涂膏的区域位于负极集流体的两端。本实用新型的有益效果是将正极集流体、负极集流体上未涂膏区域用高温胶带保护起来，这样，即使电池长时间工作于250°C高温下，其隔膜熔解，电池在满嵌锂石墨与电解液反应之前，在半脱出或全脱出正极活性物质分解或与电解液进行反应之前会先进行内部正极集流体与负极集流体接触短路，进而相对缓慢释放出热量，从而达到在高温250°C下长时间放置依旧安全的技术目的。
图I是本实用新型正极的一种结构示意图；图2是本实用新型高耐热锂电池的示意图；图中标号说明I-正极集流体，2-正极涂膏，3-正极极耳，4-高温胶带。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。本实用新型的高耐热锂电池，如图1、2所示，其包括正极、负极、隔膜、电解液、包装膜以及包裹在包装膜外面的高温胶带，正极包括正极集流体、涂覆在正极集流体上的正极涂膏和连接在正极集流体一端的正极极耳，负极包括负极集流体、涂覆在负极集流体上的负极涂膏和连接在负极集流体一端的负极极耳，正极、负极由隔膜间隔叠置在一起并卷绕成裸电芯，裸电芯置于包装膜的容纳腔中且在容纳腔中注有电解液，正极集流体上未涂覆正极涂膏的区域粘贴高温胶带，负极集流体上未涂覆负极涂膏的区域可以选择性的粘贴高温胶带或者不粘贴高温胶带。粘贴高温胶带的区域也包括极耳连接(如焊接、铆接)的位置，同时覆盖住涂膏区域O. 2mm 5mm更佳。作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加的技术特征，虽然图I、图2包含了以下所有附加技术特征，是本实用新型的较佳实施例，但是本实用新型并不限于该情形，在实施本实用新型时根据具体作用将它们选用在上段所述的技术方案上。首先，高温胶带以熔解温度超过250°C的任何一种高分子或非高分子物质(如聚酰亚胺)为基材、并在基材上涂覆粘附剂(如硅胶、亚克力胶或任何一种其它有粘接作用的胶)的高温胶带。其次，包装膜是由一层PP膜、一层Al箔、一层尼龙膜或高温膜复合而成的复合膜，Al箔位于复合膜的中间。第三，正极涂膏包括正极活性物质、导电碳和PVDF，正极活性物质指的是钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂中的一种或者一种以上的混合物。第四，负极涂膏包括负极活性物质、导电碳、CMC和SBR，负极活性物质指的是人造石墨、天然石墨、复合石墨、硬碳、石墨烯、钛酸锂中的一种或一种以上的混合。进一步的，负极涂膏包括PVDF。第五，隔膜为由聚烯烃经干法或湿法拉伸而成的单层或多层薄膜。进一步的，隔膜为单层聚乙烯隔膜或者单层聚丙烯隔膜或者由单层聚乙烯和单层聚丙烯复合而成的多层隔膜。具体的，多层隔膜的层数为2 3层。第六，电解液是以LiPF6为锂盐，以碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯中的一种或多种为溶剂的电解液。进一步的，电解液中包含功能添加剂。第七，高温膜是聚酰亚胺膜。第八，正极集流体为厚度在8um 50um的铝箔；负极集流体为厚度在5um 50um的铜箔或8 um 50um的铝箔。第九，正极集流体上未涂覆正极涂膏的区域位于正极集流体的两端，负极集流体上未涂覆负涂膏的区域位于负极集流体的两端。以软包装锂二次电池为例，参照图I所示正极结构图来说明本实用新型的具体实施方式
。软包装锂二次电池的制作步骤如下正极的制备将正极活性材料如钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂中的一种或几种按照比例与导电碳、聚偏二氟乙烯混合熔解在氮甲基吡咯烷酮溶液中形成浆料，并将该浆料按照一定的规格涂敷在Al制正极集流体上，辊压到所需的厚度并焊接极耳，最后在未涂覆正极涂膏的区域粘贴高温胶带形成正极。负极的制备将负极活性材料如天然石墨、人造石墨、复合石墨、硬碳、钛酸锂中的一种或几种按照比例与CMC熔解在水中，再与SBR粘接剂混合成浆料，按照一定的规格涂敷在Cu或Al制负极集流体上，辊压到所需的厚度并焊接极耳(负极集流体上未涂覆负极涂膏的区域可以选择性的粘贴高温胶带或者不粘贴高温胶带)形成负极片。将正、负极与隔膜间隔放置，卷绕形成裸电芯，将裸电芯置于已按照一定尺寸冲好容纳腔的包装膜中，经注液、封装等一系列工序组装成合格的电池。[0039]以下介绍实施例和对比例。实施例I :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以有机硅胶为粘附剂的高温硅胶带，负极空白集流体处不贴胶带，按照具体实施方式
所示组装成561422-120mAh型号的电池。实施例2 :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，负极空白集流体处不贴胶带，按照具体实施方式
所示组装成561422-120mAh型号的电池。实施例3 :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以有机硅胶为粘附剂的高温硅胶带，负极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以有机硅胶为粘附剂的高温硅胶带，按照具体实施方式
所示组装成561422-120mAh型号的电池。实施例4 :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，负极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，按照具体实施方式
所示组装成561422-120mAh型号的电池。实施例5 :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以有机硅胶为粘附剂的高温硅胶带，负极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，按照具体实施方式
所示组装成561422-120mAh型号的电池。实施例6 :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，负极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以有机硅胶为粘附剂的高温硅胶带，按照具体实施方式
所示组装成561422-120mAh型号的电池。实施例7 :正极空白集流体处贴以聚四氟乙烯为基材，以有机硅胶为粘附剂的铁氟龙胶带，负极空白集流体处贴以聚四氟乙烯为基材，以有机硅胶为粘附剂的铁氟龙胶带，按照具体实施方式
所示组装成561422-120mAh型号的电池。实施例8 :正极空白集流体处贴以玻璃布为基材，以有机硅胶为粘附剂的玻璃布胶带，负极空白集流体处贴以玻璃布为基材，以有机硅胶为粘附剂的玻璃布胶带，按照具体实施方式
所示组装成561422-120mAh型号的电池。实施例9 :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，负极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，按照具体实施方式
所示组装成312040-190mAh型号的电池。实施例10 :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，负极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，按照具体实施方式
所示组装成672029-340mAh型号的电池。实施例11 :正极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，负极空白集流体处贴以聚酰亚胺为基材，以亚克力胶为粘附剂的高温亚克力胶带，按照具体实施方式
所示组装成65253l-450mAh型号的电池。对比例I :正极空白集流体处不贴胶带，负极空白集流体处不贴胶带，按正常电池装配流程组装成561422-120mAh型号的电池。对比例2 :正极空白集流体处不贴胶带，负极空白集流体处不贴胶带，按正常电池装配流程组装成312040-190mAh型号的电池。对比例3 :正极空白集流体处不贴胶带，负极空白集流体处不贴胶带，按正常电池装配流程组装成672029-340mAh型号的电池。对比例4 :正极空白集流体处不贴胶带，负极空白集流体处不贴胶带，按正常电池装配流程组装成65253l-450mAh型号的电池。为了考察本实用新型电池的热安全特性，设计了一组实验进行验证，实验过程如下将电池以O. 5C的倍率充电到满电压，在满电压下恒压到电流为O. 02C，静置Ih后置于表面温度为250°C的热平板上，观察电池状态，电池不冒火星、不起明火、不爆炸。实验结果如表I。从表I实验结果可以看出，实施例I 9的电池经本实验后均不冒火星、不起火、不爆炸，而对比例I和对比例2均有冒火星，对比例2还有起火；实施例10 11均未起火，但有少量冒火星，而对比例3 4则全部冒火星，大部分起火。由此可以说明，正极极片经过高温胶带处理之后，可以极大提升电池的热安全特性。表I :
权利要求1.高耐热锂电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、包装膜以及包裹在包装膜外面的高温胶带，正极包括正极集流体、涂覆在正极集流体上的正极涂膏和连接在正极集流体一端的正极极耳，负极包括负极集流体、涂覆在负极集流体上的负极涂膏和连接在负极集流体一端的负极极耳，所述正极、负极由隔膜间隔叠置在一起并卷绕成裸电芯，裸电芯置于包装膜的容纳腔中且在所述容纳腔中注有电解液，其特征是所述正极集流体上未涂覆正极涂膏的区域粘贴高温胶带。
2.根据权利要求I所述的高耐热锂电池，其特征是所述负极集流体上未涂覆负极涂膏的区域粘贴高温胶带。
3.根据权利要求I或2所述的高耐热锂电池，其特征是所述的高温胶带以熔解温度超过250 V的物质为基材、并在基材上涂覆粘附剂的高温胶带。
4.根据权利要求I所述的高耐热锂电池，其特征是所述的包装膜是由一层PP膜、一层Al箔、一层尼龙膜或高温膜复合而成的复合膜，所述的Al箔位于复合膜的中间。
5.根据权利要求I所述的高耐热锂电池，其特征是所述的隔膜为由聚烯烃拉伸而成的单层或多层薄膜。
6.根据权利要求5所述的高耐热锂电池，其特征是所述的隔膜为单层聚乙烯隔膜或者单层聚丙烯隔膜或者由单层聚乙烯和单层聚丙烯复合而成的多层隔膜。
7.根据权利要求6所述的高耐热锂电池，其特征是所述多层隔膜的层数为2 3层。
8.根据权利要求I所述的高耐热锂电池，其特征是所述的高温膜是聚酰亚胺膜。
9.根据权利要求I所述的高耐热锂电池，其特征是所述的正极集流体为厚度在8um 50um的招箔；所述的负极集流体为厚度在5um 50um的铜箔或8 um 50um的招箔。
10.根据权利要求I所述的高耐热锂电池，其特征是所述正极集流体上未涂覆正极涂膏的区域位于正极集流体的两端，所述负极集流体上未涂覆负涂膏的区域位于负极集流体的两端。
专利摘要本实用新型公开了一种高耐热锂电池，现有锂电池热安全性差，本实用新型包括正极、负极、隔膜、电解液、包装膜以及包裹在包装膜外面的高温胶带，正极包括正极集流体、涂覆在正极集流体上的正极涂膏和连接在正极集流体一端的正极极耳，负极包括负极集流体、涂覆在负极集流体上的负极涂膏和连接在负极集流体一端的负极极耳，正极、负极由隔膜间隔叠置在一起并卷绕成裸电芯，裸电芯置于包装膜的容纳腔中且在容纳腔中注有电解液，正极集流体上未涂覆正极涂膏的区域粘贴高温胶带。在半脱出或全脱出正极活性物质分解或与电解液进行反应之前电池会先进行内部正极集流体与负极集流体接触短路，进而相对缓慢释放出热量，从而达到在高温250℃下长时间放置依旧安全的技术目的。
文档编号H01M2/34GK202737039SQ201220392048
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月9日 优先权日2012年8月9日
发明者龚本利, 曹俊琪, 芦超, 郑长明, 陈先学 申请人:杭州金色能源科技有限公司