一种软包纽扣电池用极片、纽扣电池及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种软包纽扣电池用极片、纽扣电池及其制备方法。
背景技术：
：锂离子电池因其自身放电平台电压高，自放电小，能量密度高，无记忆效应，绿色环保等特性，成为当今重要的供电装置，广泛应用于各类电子设备和交通工具当中。随着便携式设备的逐步增多，锂离子电池的尺寸要求越来越小，纽扣型锂离子电池便是专门应这类应用而生。纽扣电池指的是外形为圆型或类圆形，形似纽扣的一类小尺寸锂离子电池，主要可分为钢壳纽扣电池和软包纽扣电池。软包纽扣电池相比于钢壳纽扣电池，具有防爆炸，安全性高，尺寸灵活多变，广泛应用于tws耳机，智能穿戴产品等领域。传统软包纽扣电池的结构需要在电芯内部弯折硬质极耳，这样会有以下缺点：(1)由于极耳是材质较厚的铝、镍、铜等金属，厚度一般为0.06～0.15mm，厚度较大，弯折后会大大增加电芯的直径，降低电池的体积能量密度。(2)该硬质极耳弯折后的拐角位置非常容易刺破外层的铝塑膜，造成电解液泄漏和电池鼓涨等安全问题。(3)纽扣电池的极耳较小，内阻较大，倍率性能较差。有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。技术实现要素：本发明的目的之一在于：提供一种软包纽扣电池用极片，采用本极片制备的纽扣电池，大大减少了极耳折叠厚度，避免了其刺破软包膜，提高了电池的体积能量密度和安全性能。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种软包纽扣电池用极片，包括：集流体，包括集流体主体和至少一个凸出于所述集流体主体外的箔材；活性物质层，涂覆于所述集流体主体；极耳，焊接于所述箔材裸露在所述软包纽扣电池外的一端，且与所述集流体主体之间至少预留一部分所述箔材用于弯折。优选的，所述集流体至少设置有两个凸出于所述集流体主体外的箔材，至少两个所述箔材弯折后重叠连接，所述极耳焊接于重叠后裸露在所述软包纽扣电池外的箔材一端。优选的，所述集流体设置有若干个凸出于所述集流体主体外的箔材，若干个所述箔材弯折后重叠连接。优选的，所述箔材的厚度为0.005～0.02mm。本发明的目的之二在于，提供一种纽扣电池，包括由正极片、隔膜和负极片制成的电芯，所述正极片和/或所述负极片为上述任一项所述的软包纽扣电池用极片。优选的，所述正极片上焊接的极耳为正极耳，所述负极片上焊接的极耳为负极耳，所述正极耳和所述负极耳由所述电芯的同一端或两端引出。优选的，所述箔材弯折后，所述正极耳和所述负极耳均设置在所述电芯的侧面。优选的，本纽扣电池还包括软包膜，所述电芯设置于所述软包膜中，所述正极耳上的极耳胶和所述负极耳上的极耳胶分别与所述软包膜密封连接。本发明的目的之三在于，提供一种纽扣电池的制备方法，包括以下步骤：s1、在正极集流体上切出至少一个凸出于正极集流体主体外的箔材，并在所述正极集流体主体上涂覆正极活性物质层，得到正极片；在负集流体上切出至少一个凸出于负极集流体主体外的箔材，并在所述负极集流体上涂覆负极活性物质层，得到负极片；s2、按所述正极片、隔膜和所述负极片顺序依次卷绕制备电芯，所述正极集流体的箔材和所述负极集流体的箔材均部分裸露在所述电芯外；s3、将正极耳焊接于裸露在所述电芯外的所述正极集流体的箔材上，且所述正极耳与所述集流体主体之间至少预留一部分所述箔材用于弯折；将负极耳焊接于裸露在所述电芯外的所述负极集流体的箔材上，且所述负极耳与所述集流体主体之间至少预留一部分所述箔材用于弯折；完成纽扣电池的制备。优选的，当正极集流体上切出有若干个凸出于正极集流体主体外的箔材，负极集流体上切出有若干个凸出于负极集流体主体外的箔材时，在所述电芯卷绕后，所述正极集流体上的箔材对应设置，所述负极集流体上的箔材对应设置；弯折后，所述正极集流体上的箔材重叠连接且一端焊接所述正极耳，所述负极集流体上的箔材重叠连接且一端焊接所述负极耳。相比于现有技术，本发明的有益效果在于：1)本发明提供的极片，通过在集流体中设置凸出的箔材作为极耳的引出点，且在极耳与集流体主体之间还预留一部分箔材作为弯折区，与常规的软包纽扣电池用极片相比，本发明的极片改善了电芯内部极耳的焊接方式和弯折方式，用较薄的箔材弯折代替了较厚的硬质极耳弯折，大大减小了电池在极耳折叠处的厚度，提高了电池的体积能量密度；同时，本发明采用较薄的极片进行弯折，弯折处的拐角硬度较低，避免了刺破铝塑膜，提高了电池的安全性，显著降低了漏液不良率。本发明的极片解决了目前软包纽扣电池中硬质极耳弯折厚度大，弯折拐角处容易刺破软包膜的问题。2)本极片中还设置有若干个凸出的箔材，通过多层引出极耳，降低了电子的迁移路径，提高了电池的倍率性能。3)本发明还提供了一种纽扣电池及其制备方法，改变了传统软包纽扣电池制备中先焊接极耳后卷绕的工序，本发明先将切出有多个突出箔材的极片进行卷绕，而后再在箔材上焊接极耳，虽增加了分切的工序，但因纽扣电池的极耳较小，在突出的箔材上焊接可降低工业上的生产难度，降低产品的不良率；此外，对于极片涂覆活性物质层而言，因不用在极片主体中预留空箔区用于焊接极耳，可采用全涂覆的方式增加活性物质层的量，进一步提高了电池的能量密度。附图说明图1为传统软包纽扣电池的结构示意图。图2为本发明极片的结构示意图。图3为本发明软包纽扣电池制备中的结构示意图之一。图4为图3软包纽扣电池焊接极耳后的结构示意图。图5为图4制备后的软包纽扣电池的结构示意图。图6为本发明软包纽扣电池制备中的结构示意图之二。图7为图6软包纽扣电池焊接极耳后的结构示意图。图8为图7制备后的软包纽扣电池的结构示意图。图中：1-极片；11-集流体；111-箔材；12-活性物质层；13-极耳；14-极耳胶；2-电芯；21-电芯的侧面。具体实施方式为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1如图2所示，一种软包纽扣电池用极片，包括集流体11、活性物质层12和极耳13；集流体11包括集流体主体和至少一个凸出于集流体主体外的箔材111；活性物质层12涂覆于集流体主体；极耳13焊接于箔材111，裸露在软包纽扣电池外的一端，且与集流体主体之间至少预留一部分箔材111用于弯折。其中，该极片1可先在其一端切出至少一个凸出的箔材111，切箔材111的方式包括冲切，辊切和激光切等。当切有多个凸出的箔材111时，相邻箔材111之间的孔隙可不同，但应保持在电池卷绕后多个箔材111对应设置，折叠后可重叠在一起，以更利于后续极耳13的焊接。在具体制备过程中，可先将多个箔材111焊接在一起，再将极耳13焊接在重叠箔材111的一端，而后再弯折；也可先将箔材111弯折后焊接在一起，再焊接极耳13。进一步地，集流体11至少设置有两个凸出于集流体主体外的箔材111，至少两个箔材111弯折后重叠连接，极耳13焊接于重叠后裸露在软包纽扣电池外的箔材111一端。进一步地，集流体11设置有若干个凸出于集流体主体外的箔材111，若干个箔材111弯折后重叠连接。进一步地，箔材111的厚度为0.005～0.02mm。而常规极耳13的厚度一般为0.06～0.15mm。如图1和图5，常规软包纽扣电池的卷芯大径d1＝卷芯直径d+2*常规极耳厚度t1；而本发明的纽扣电池的卷芯大径d2＝卷芯直径d+箔材的数量n*箔材的厚度t2+常规极耳厚度t1；假设常规极耳厚度t1＝0.15mm，箔材厚度t2＝0.006mm，则需要当箔材111的数量n大于25时，d2>d1，即使是常规极耳13厚度t1＝0.06mm，也需要箔材111的数量n大于10时，d2>d1，但一般情况下，纽扣电池引出的箔材111的数量是小于10的，那么在卷芯直径d不变的情况下(代表电池最终能放出的能量不变)，本发明得到的纽扣电池的直径是要更小的。而电池的直径越小，预留给电池仓的空间就可以越小，如此则可以有效提高电池的体积能量密度。实施例2如图3～8所示，一种纽扣电池，包括由正极片、隔膜和负极片制成的电芯2，所述正极片和/或所述负极片为实施例1所述的软包纽扣电池用极片1。进一步地，正极片上焊接的极耳13为正极耳，负极片上焊接的极耳13为负极耳，正极耳和负极耳由电芯2的同一端或两端引出。正负极耳的具体引出方式可根据正负极片的中设置的箔材111方向而定，两种引出方式可分别参见图3～5和图6～8所示。进一步地，箔材111的弯折部分压平于电芯2的端面。因箔材111的材质较软，压平不会在电芯2端面形成较厚的凸起，相比于传统的极耳折叠，大大缩小了折叠处的厚度，拐角处的硬度也显著降低。进一步地，箔材111弯折后，正极耳和负极耳均设置在电芯的侧面21。进一步地，本纽扣电池还包括软包膜，电芯2设置于软包膜中，正极耳上的极耳胶14和负极耳上的极耳胶14分别与软包膜密封连接。具体的，该软包膜为铝塑膜。在软包电池封装中，需要将极耳胶14上的cpp层和铝塑膜的pp层热熔，以保证电池封装的密闭性，实施例3一种纽扣电池的制备方法，包括以下步骤：s1、在正极集流体上切出至少一个凸出于正极集流体主体外的箔材111，并在正极集流体主体上涂覆正极活性物质层12，得到正极片；在负集流体上切出至少一个凸出于负极集流体主体外的箔材111，并在负极集流体11上涂覆负极活性物质层12，得到负极片；s2、按正极片、隔膜和负极片顺序依次卷绕制备电芯2，正极集流体的箔材111和负极集流体的箔材111均部分裸露在电芯2外；s3、将正极耳焊接于裸露在电芯2外的正极集流体的箔材111上，且正极耳与集流体主体之间至少预留一部分箔材111用于弯折；将负极耳焊接于裸露在电芯2外的负极集流体的箔材111上，且负极耳与集流体主体之间至少预留一部分箔材111用于弯折；s4、弯折预留的箔材111，当然也可先将箔材111进行弯折，而后再焊接极耳13；s5、完成极耳13焊接后，贴极耳胶14纸，使其cpp层与铝塑膜pp层热熔，封装，注液，化成，二次封装，折边，老化，完成纽扣电池的制备。进一步地，当正极集流体11上切出有若干个凸出于正极集流体主体外的箔材111，负极集流体11上切出有若干个凸出于负极集流体主体外的箔材111时，在电芯2卷绕后，正极集流体11上的箔材111对应设置，负极集流体11上的箔材111对应设置；弯折后，正极集流体11上的箔材111重叠连接且一端焊接正极耳，负极集流体11上的箔材111重叠连接且一端焊接负极耳。对比例1如图1所示，本对比例的软包纽扣电池为常规的软包纽扣电池，型号为1056。即极片的边缘不预留箔材，无设置凸出的箔材，极耳是直接焊接在极片中。将若干个实施例2和对比例1中的软包纽扣电池的性能进行比较，统计结果见表1。表1对比例1实施例2电芯直径10mm10mm电芯容量(平均)44.2mah47.3mah漏液不良率89.7％0％再将实施例2和对比例1中软包纽扣电池进行放电倍率性能测试，测试结果见表2。表2放电倍率对比例1实施例20.2c100％100％0.5c97.2％98.3％1c95.3％96.8％2c75.2％86.5％3c24.1％70.3％由上述测试结果可以看出，本发明的软包纽扣电池相比于常规的软包纽扣电池，在高倍率放电下，本发明的循环性能仍可以达到70％以上，电芯容量有所提高，且密封性能好，漏液不良率为0。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。当前第1页12