一种锂离子电池极片结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种锂离子电池极片结构，包括：金属集流体：正极为铝箔、负极为铜箔、集流体上设置的活性物质，其特征在于，在集流体上需要焊接极耳的地方正反面分别设置成裸露面，所述裸露面设置成折叠结构，所述折叠结构中对折面的一个面上设置有极耳，对折后极耳设置在对折的两个裸露面之间，集流体上的正反裸露面完全被电池活性材料所覆盖。结构的优点是：一般应用电流比较大的锂离子电池，充放电时需要在极片之间增加极耳，增加的极耳覆盖在极板折叠面下，上面附上活性物质，不影响极耳上面的活性物中的锂离子嵌入或脱嵌，安全可靠，不会造成负极极板极耳位区域锂的沉积，不会在该区域产生锂枝晶，不会造成半渗透膜的刺穿。采用这种锂离子电池极片结构安全稳定。
【专利说明】
一种锂离子电池极片结构
技术领域
[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池极片结构，由带有极耳的圆柱形锂离子电池。
【背景技术】
[0002]动力锂离子电池通常来说是指能够通过大电流放电给设备、器械、车辆等提供动力的锂离子电池。动力锂离子电池具有比能量高、大电流充放电、循环寿命长等特点，已经获得广泛应用。动力锂离子电池根据正极材料的不同分为三元、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等类型;根据外形的不同分为方型电池(prismatic)，圆柱型电池(cylindrical)等。为提高续航里程，动力锂离子电池通过串并联组合后的能量一般较大，容量从几安时到几百安时不等，电压从十几伏到几百伏不等。随着携带能量的提高，电池潜在危险性也随之增大；
[0003]圆柱形电池和方型电池是目前业界两大主流方向。方型电池的优势是单体容量大组合简单。其缺点是生产工艺复杂，大容量电池单体一致性难控制。另外，方型壳体容易产生应力集中，壳体容易破裂，电解液溅出引发安全隐患。
[0004]动力型圆柱形电池一般应用电流比较大，放电时需要在极片之间增加极耳放电，而极耳上面贴上高温绝缘胶带，但是这种设计安全性差，在极耳周边容易产生集流体极化现象，正负极之间是用半渗透膜隔离的，极化现象容易产生离子堆积产生蜂刺，刺破隔膜，产生短路的危险事故。
[0005]动力型圆柱形锂离子电池一般应用高倍率充放电(充放电电流密度较大)，为了达到高倍率充放电要求通常在电池极片之间设计多极耳，并且在极耳上面贴上耐电解液腐蚀高温绝缘胶带(用以盖住裸露的集流体及金属极耳)，但是这种设计安全性差，因为上述方法设计的多极耳，由于负极裸露的集流及金属极耳位区域没有接受锂离子的活性物(石墨等负极材料)，在电池充电过程中该区域会造成锂的不均匀沉积。该不均匀沉积过程中导致锂在一些部位沉积过快，产生树枝一样的结晶(枝晶)。当枝晶发展到一定程度时，枝晶刺穿隔膜，将正极与负极连接起来，结果产生短路，生成大量的热，产生安全隐患。
【发明内容】
[0006]鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池极片结构，以解决圆柱形锂离子电池隔膜刺破的安全问题。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为:一种锂离子电池极片结构，包括:极板、极板上设置的活性物质，其特征在于，在极板上需要焊接极耳的地方正反面分别设置成裸露面，所述裸露面设置成折叠结构，所述折叠结构中对折面的一个面上设置有极耳，对折后极耳设置在对折的两个裸露面之间，极板上的正反裸露面被完全被覆盖。
[0007]所述极板为的金属集流体:正极板即为正极的金属集流体，采用铝箔、负极板的金属集流体采用铜箔。
[0008]所述负极板上活性物质为石墨、钛酚锂、硅碳、石墨烯等负极材料;所述正极极板上的活性物质为三元、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等正极材料类型。
[0009]将极板上的需要焊接极耳的地方设计成折叠结构，将极板对折后将极耳正好地覆盖住，再在设置有折叠结构极板两侧设置有活性物质，例如石墨等负极活性材料，这样的结构可以应用到各种需要增加极耳的电池结构，此结构的优点是:一般应用电流比较大的锂离子电池，充放电时需要在极片之间增加极耳，增加的极耳覆盖在极板折叠面下，上面附上活性物质，不影响极耳上面的活性物中的锂离子嵌入或脱嵌，安全可靠，负极极板极耳位区域不会造成锂的沉积，不会在该区域产生锂枝晶，不会造成半渗透膜的刺穿。采用这种锂离子电池极片结构安全稳定。
[0010]附极片图说明
[0011 ]图1是采用极耳两侧贴胶带的结构示意图；
[0012]图2是图1结构里的A-A’的截面图；
[0013]图3是本实用新型极片结构展开示意图；
[0014]图4是本实用新型极片结构B-B’截面结构示意图；
[0015]图5是本实用新型极片结构半折叠截面结构示意图；
[0016]图6是本实用新型极片结构折叠后的截面结构示意图；
[0017]附图标记:
[0018]I极板，2活性物质，3极耳，4高温胶带。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型提供一种锂离子电池极片结构，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]—般应用高倍率充放电(充放电电流密度较大)的锂离子电池，为了达到高倍率充放电要求通常在电池极片之间设计多极耳，并且在极耳上面贴上耐电解液腐蚀高温绝缘胶带，如图1和图2所示是目前采用极耳两侧贴胶带的结构示意图和A-A’界面图，极板I两侧是活性物质2，极耳3设置在极板I上，两侧贴上高温绝缘胶带4，(用以盖住裸露的集流体及金属极耳)，但是这种设计安全性差，因为上述方法设计的多极耳，由于负极极耳位区域没有接受锂离子的活性物(石墨等负极材料)，在电池充电过程中负极极耳位区域会造成锂的不均匀沉积。该不均匀沉积过程中导致锂在一些部位沉积过快，产生树枝一样的结晶(枝晶)。当枝晶发展到一定程度时，枝晶刺穿隔膜，将正极与负极连接起来，结果产生短路，生成大量的热，产生安全隐患。
[0021]如图3是本实用新型极片结构展开示意图，图4是图3中B-B’截面结构示意图，如图3和图4所示，本结构包括:极板1、极板上设置的活性物质2，在极板I正面上需要焊接极耳的地方设置成裸露面，所述裸露面设置成折叠结构并成相同面积的两个对折面;在正面的裸露面中，所述折叠结构中对折面的一个面上设置有极耳3，对折后极耳3设置在对折的两个裸露面之间，极板I上的裸露面被完全被覆盖。同样的在反面的裸露面中相对应的对折面也是设置成裸露面，对折后裸露面完全被覆盖。所述极板I 一般采用铜箔或铝箔制成。所述的负极活性物质为本实施例中采用石墨，除了本实施例中的石墨，还可以采用其他材料，例如:钛酚锂、硅碳、石墨烯等负极材料。这种结构一般应用在电流比较大的锂离子电池中，充放电时需要在极片之间增加极耳，增加的极耳覆盖在极板折叠面下，上面附上活性物质，不影响极耳上面的活性物中的锂离子嵌入或脱嵌，安全可靠，不会造成负极极板极耳位区域锂的锂沉积，不会在该区域产生锂枝晶，不会造成半渗透膜的刺穿。采用这种锂离子电池极片结构安全稳定。
[0022]图5是本实用新型极片结构B-B’截面结构示意图，当折叠结构的两个折叠面对折时，极耳3夹在中间，由于极耳3极薄，在裸露面形成的折叠面之间并不会使极板I变形，两个折叠面对折后，极板I形成的极片表面完全覆盖着活性材料2，如图6是本实用新型极片结构折叠后的截面结构示意图，增加的极耳3覆盖在极板I折叠面下，上面附上活性物质2，不影响极耳上面的活性物中的锂离子嵌入或脱嵌，安全可靠，不会造成锂沉积，不会造成半渗透膜的刺穿。采用这种锂离子电池极片结构安全稳定。
[0023]此实施例中的负极板的极板I采用铜箔，极耳3为铜、镍等金属材质，极板I上面附有的活性物质2为石墨、钛酚锂、硅碳、石墨烯等负极材料。
[0024]本实用新型的应用不限于上述的举例，实施例中所述极板为的金属集流体;对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，仅仅在极板材料上的修改，或者增加极耳数量上的变化，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种锂离子电池极片结构，包括:极板、极板上设置的活性物质，其特征在于，在极板上需要焊接极耳的地方正反面分别设置成裸露面，所述正反两面的裸露面错开一半的宽度距离，并设置成折叠结构，所述折叠结构在其中对折面的一个面上设置有极耳;对折后极耳设置在对折的两个裸露面之间，极板上的正反裸露面被完全覆盖。2.根据权利要求1所述一种锂离子电池极片结构，其特征在于，所述极板为正极板或者负极板，所述正极板采用铝箔，所述负极板采用铜箔。3.根据权利要求2所述一种锂离子电池极片结构，其特征在于，所述负极板上活性物质为石墨、钛酚锂、硅碳、石墨烯中的一种负极材料;所述正极板上的活性物质为三元、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂中的一正极材料。
【文档编号】H01M4/133GK205609667SQ201620344113
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月23日
【发明人】李亚光
【申请人】李亚光