无隔膜的锂离子电池及其极片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种无隔膜的锂离子电池及其极片。
【背景技术】
[0002] 目前的锂离子电池的结构主要包括正极片、负极片，在任意相邻的正极片以及负 极片之间通过隔膜间隔分离。隔膜作为目前锂离子电池的重要组成部分，隔膜是一种具有 纳米级微孔结构的高分子功能材料，其主要作用是将电池正负极隔开、吸收电解液、只允许 锂离子通过、不允许电子通过。
[0003] 本发明人在进行本实用新型的研究过程中发现，现有技术的锂离子电池存在如下 的缺陷：
[0004] 由于制造工艺的限制，隔膜作为对电池容量贡献较小的部分，其占据锂离子电池 较多的体积，导致锂离子电池的体积能量密度受限。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型实施例的目的之一在于提供一种无隔膜的锂离子电池及其极片。应用 该技术方案有利于提高电池的体积能量密度。
[0006] 本实用新型实施例提供的一种锂离子电池用极片，包括：
[0007] 集流体，在所述集流体的正面、和/或背面涂覆有活性物质层，
[0008] 在所述集流体的正面以及背面还分别涂覆有陶瓷层，
[0009] 所述活性物质层位于所述陶瓷层与所述集流体之间。
[0010] 可选地，在所述集流体上，沿所述集流体的长度方向的第一侧面、第二侧面还分别 涂覆有所述陶瓷层。
[0011] 可选地，在所述集流体上，沿所述集流体的宽度方向的第一端面、第二端面还分别 涂覆有所述陶瓷层。
[0012] 可选地，各所述陶瓷层的厚度小于或者等于10ym。
[0013] 可选地，各所述陶瓷层的厚度为0? 5ym-5ym。
[0014] 可选地，在各所述陶瓷层的顶面还分别涂覆有：聚烯烃树脂层。
[0015] 可选地，所述聚烯烃树脂层为：聚乙烯层、或者聚丙烯层。
[0016] 可选地，各所述聚乙烯层、或者聚丙烯层的厚度小于或者等于10ym。
[0017] 可选地，各所述聚乙烯层、或者聚丙烯层的厚度为0. 5ym-2ym。
[0018] 可选地，所述极片为正极片、或者负极片。
[0019] 本实施例提供的一种无隔膜的锂离子电池，包括：
[0020] 相互面对面正对相贴在一起的第一极片、以及第二极片，
[0021 ] 所述第一极片为上述之任一所述极片；
[0022] 在所述第二极片的集流体的正面、和/或背面涂覆有第二活性物质层，
[0023] 所述第一极片为正极片或者负极片的任一，所述第二极片为正极片或者负极片的 另一。
[0024] 可选地，所述第一极片为：负极片，所述第二极片为正极片。
[0025] 可选地，所述电池为叠片锂离子电池。
[0026] 由上可见，应用本实施例技术方案，在锂离子电池中采用极片结构的电池，可以直 接使电池的正极片与负极片之间直接相贴而无需再使用隔膜，有利于在空间内提高正极片 以及负极片的空间，提高电池的体积能量密度。
【附图说明】
[0027] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的不当限定。
[0028] 图1为本实用新型【具体实施方式】中提供的一种锂离子电池用极片的结构示意图。
[0029] 附图标记：
[0030] 1 :集流体；2 :极性物质层；
[0031] 3 :陶瓷层；4 :聚烯烃树脂层。
【具体实施方式】
[0032] 下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意 性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0033] 参见图1所示，此处提供一种锂离子电池用极片作为示意，该极片包括集流体1， 在集流体1的正面、背面的其中之一面或者在正面以及背面的两面分别涂覆有活性物质 层2,在集流体1的正面以及背面还分别涂覆有陶瓷层3,活性物质层2被覆盖在陶瓷层3 与集流体1之间。
[0034] 譬如：当该极片采用单面涂覆结构式，在集流体1的一面，陶瓷层3涂覆在集流体 1上，在集流体1的另一面，陶瓷层3涂覆在活性物质层2上，覆盖该活性物质层2 ;当极片 采用双面涂覆结构时，在集流体1的正面以及背面，陶瓷层3均涂覆在活性物质层2上，覆 盖在活性物质层2上。
[0035] 作为本实施例的示意，在本上述极片的集流体1上沿集流体1的长度方向的两侧 (记为第一侧面、第二侧面）还分别涂覆有陶瓷层3,在第一侧面、第二侧面上，该陶瓷层3 粘结在集流体1上。从而使从极片的宽度端面的横截面上，陶瓷层3包裹在该横截面的四 周。
[0036] 作为本实施例的进一步示意，还可以在本实施例的极片的集流体1上位于集流体 1的宽度端部的两相对端面（记为第一端面、第二端面）进一步分别涂覆有陶瓷层3,这样 使整个极片的六个面上均涂覆有陶瓷层3。
[0037] 作为本实施例的示意，还可以在集流体1的各陶瓷层3上涂覆聚烯烃树脂层4,该 聚烯烃树脂膜层4可以但不限于为聚丙烯层、或者聚乙烯层、或者聚丙烯层与聚乙烯层相 互层式结构构成的复合层。
[0038] 作为本实施例的示意，在集流体1的正面以及背面的陶瓷层3顶面进一步涂覆聚 乙烯层；或者，还可以但不限于进一步地，在第一侧面、第二侧面的陶瓷层3的顶面涂覆聚 乙烯层；或者，还可以但不限于进一步地，在第一端面、第二端面的陶瓷层3的顶面涂覆聚 乙如层。
[0039] 作为本实施例的示意，上述的极片可以为正极片或者负极片的任一。
[0040] 当该极片为正极片时，该正极片的集流体1可以但不限于选用铝箱，其上的活性 物质为含有锂离子活性物质的正极活性物质。
[0041] 当该极片为负极片时，该负极片的集流体1可以但不限于选用铜箱，其上的活性 物质为正极活性材料，譬如一般为碳素物质。
[0042] 实施例采用上述结构之任一的极片作为正极片或者负极片之一，可制成无需隔膜 片的锂离子电池。
[0043] 由上可见，在锂离子电池中采用上述极片结构的电池，可以直接使电池的正极片 与负极片直接相贴而无需再使用隔膜，有利于在空间内提高正极片以及负极片的空间，提 高电池的体积能量密度，且简化了锂离子电池的叠片工艺，有利于提高工艺效率。
[0044] 在现有技术中目前最薄的隔膜厚度为12um，而采用本实施例技术方案，陶瓷层3 的涂覆厚度最薄可以为几微米，譬如为〇? 5um、0. 8um、lum、2um、3um、4um、5um、7um等，聚乙 稀的涂覆厚度可以做的更薄，譬如为〇? 5um、lum、2um、3um、4um、6um等。可见，相对于现有技 术，采用本实施例技术方案突破了现有技术的隔膜片厚度极限，涂覆的陶瓷层3以及聚乙 烯层的厚度总和可以达到小于十微米，有利于大大降低电芯的厚度，提高电芯的体积能量 密度。
[0045] 另外，本实施例采用涂覆在极片上的陶瓷层3以及聚烯烃树脂层4替换了隔膜片， 起到与隔膜片相同的作用外，采用该结构还进一步具有以下的有益效果：
[0046] 1、陶瓷层3具备更高的亲水性，对电解液具有更好的吸液能力，可改善锂电池在 充、放电过程中电池内部电流的分布均匀性；
[0047] 2、陶瓷层3强度高，其相对于容易被穿刺的隔膜而言，更能降低电芯的短路率，提 高安全性能；
[0048] 3、采用上述结构突破目前隔膜制备工艺的厚度极限，大大降低电芯的厚度，提高 电芯的体积能量密度。
[0049] 4、本实施例中在陶瓷层3的顶部进一步涂覆聚乙烯层，可以通过聚烯烃树脂层4 的涂覆密度而进一步调整该极片表面的孔径，将其调整至符合当前电池的要求，保证电池 低的电阻和高的例子电导率，确保锂离子有很好的透过性，且聚乙烯层与陶瓷层3结合使 具有较好的强度性能以及柔韧性能以及拉伸性能，弥补陶瓷层3强度大但易产生裂纹的缺 陷，提高电池的性能一致性。
[0050] 5、在现有的锂离子电池中，要求隔膜具有以下的性能：当电池温度升高达到隔膜 的截断电流温度附近，隔膜的孔洞坍塌，在电极之间形成一层无孔绝缘层，电池的内阻急剧 增加，电池中的电流通道被隔断，从而阻止电池电化学反应的进一步发生，避免电池温度过 高而发生爆炸。而本实施例在正极材料层负极材料层之间间隔的聚乙烯层具有更低的截 断电流温度（约为130°C左右），将其应用在本实施例的极片上，有利于在电池发生爆炸之 前将电池电化学反应中断，以保证电池的安全性能。
[0051] 6、实验证明，采用陶瓷层3与聚乙烯层的结合，既能确保电池的安全性，又能降低 电池的短路率。
[0052] 7、另外，本实施例在极片的两侧面和/或端面亦涂覆陶瓷层3以及聚烯烃树脂层 4,能避免活性物质层2从侧面或者端面漏出而与另一极片接触而导致短路。采用该四周全 面包裹的技术方案可以实现在不增加电池厚度基础上进一步降低电池的短路率，提高电池 的安全性。
[0053] 其中，本实施例中的陶瓷层3材料为A1203。
[0054] 对照例：
[0055] 本对照例提供了 一种叠片锂离子电池，该电池的规格为 ASP7042126-S2A-3700mAh。其中，AS表示纯钴水性负极，7042126表示该聚合物锂离子电池 的厚、宽、长尺寸为7mm、42mm、126mm，S表示标称倍率为20C，2表示电池为高容量型，A表示 正极为纯钴酸锂，3700表示电池的标称容量
[0056] 本电池的正极片、负极片的集流体正面以及背面均涂覆有活性物质层，其中各极 片的活性物质层外露在外。
[0057] 本电池中的正极片以及负极片以及隔膜片相互层叠，采用正极片入袋工艺，即正 极片装入以隔膜袋中，隔膜袋的两层在两长度边缘上通过间歇电焊而相互缝接连接，装有 正极片的隔膜袋与负极相互层叠制成叠片锂离子电池，然后进行封装、电解液灌注、二次热