一种锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于电池【技术领域】，尤其涉及一种锂离子电池，包括阳极极片、阴极极片、设置于阳极极片和阴极极片之间的隔膜以及电解液，阳极极片包括阳极集流体和阳极活性材料层，阳极集流体设置有阳极涂覆区和阳极空白区，阳极活性材料层涂覆于阳极涂覆区；阴极极片包括阴极集流体和阴极活性材料层，阴极集流体设置有阴极涂覆区和阴极空白区，阴极活性材料层涂覆于阴极涂覆区，当阳极空白区和阴极空白区均涂覆有聚合物层时，两个聚合物层相互接触；当阳极空白区和阴极空白区中的一个空白区涂覆有聚合物层时，聚合物层与另一极空白区接触。本实用新型可有效地控制电池的电压，而防止电池电压变化异常，使得锂离子电池能够正常及长时间的使用。
【专利说明】一种锂离子电池
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型属于电池【技术领域】，尤其涉及一种锂离子电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池相对于铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池具有更高的能量密度、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于消费电子领域。
[0003]锂离子内部的副反应和电池过充时的安全性能往往跟电池的电压有关。一方面，电池的电压越高，电池内部的副反应越多,对电池性能的衰减越明显；另一方面，电池过充时的安全性能也与电池电压有很大关系，过充时电压上升的比较快，电池容易出现安全问题。所以，现在的锂离子电池均不能有效的控制电池的电压，造成了电池使用寿命短。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于:为解决锂离子电池安全性问题，提供了一种锂离子电池，可有效地控制电池的电压，而防止电池电压变化异常，使得锂离子电池能够正常及长时间的使用。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种锂离子电池，包括阳极极片、阴极极片、设置于所述阳极极片和所述阴极极片之间的隔膜以及电解液，所述阳极极片包括阳极集流体和阳极活性材料层，所述阳极集流体设置有阳极涂覆区和阳极空白区，所述阳极活性材料层涂覆于所述阳极涂覆区；所述阴极极片包括阴极集流体和阴极活性材料层，所述阴极集流体设置有阴极涂覆区和阴极空白区，所述阴极活性材料层涂覆于所述阴极涂覆区，当所述阳极空白区和所述阴极空白区均涂覆有聚合物层时，两个所述聚合物层相互接触；当所述阳极空白区和所述阴极空白区中的一个空白区涂覆有聚合物层时，所述聚合物层与另一极空白区接触。
[0006]所述聚合物层设置为聚苯胺层或聚苯层，所述聚合物层的材料为电导率受活性材料电位影响的材料，所述阳极空白区和所述阴极空白区分别位于所述阳极极片和所述阴极极片的端部或中部。
[0007]其中，所述聚苯胺层包括聚苯胺和粘接剂，所述聚苯胺和所述粘接剂的质量比例为1:9、:1，一般的，聚苯胺层的氧化电位为3.3V左右，其不能直接与阴极材料接触，因为其氧化电位较低，会影响电池的正常充电性能；聚苯胺与阳极直接接触，相对于聚苯层，其与阳极兼容性好。所述聚苯层包括聚苯和粘接剂，所述聚苯和所述粘接剂的质量比例为1:9、:1，一般的，聚苯层在1-4.3V之间会发生氧化反应，从而增强其电子导电性，起到控制电池电压的作用。
[0008]聚苯胺与聚苯为电势敏感材料，当过充时，电极电势超过了材料的氧化电势，聚合物发生P型掺杂，聚合物因掺杂而显示电子电导特征，聚合物层由绝缘态变成导电态，从而造成电池内部短路，短路电流引起电池电压下降。
[0009]所述聚苯胺层涂覆于所述阳极空白区，所述聚苯层涂覆于所述阴极空白区，所述聚苯胺层与所述聚苯层接触。
[0010]所述聚苯层涂覆于所述阳极空白区，所述聚苯胺层涂覆于所述阴极空白区，所述聚苯胺层与所述聚苯层接触。
[0011]所述聚合物层与所述阳极空白区之间设置有第一中间层。
[0012]所述聚合物层与所述阴极空白区之间设置有第二中间层。
[0013]所述第一中间层的面积为所述阳极空白区的面积的1/5?1/2。
[0014]所述第二中间层的面积为所述阴极空白区的面积的1/5?1/2。
[0015]关于电池内部放电电流的大小，可通过聚苯胺层和粘接剂，聚苯层和粘接剂的比例进行控制，当加大聚苯胺层和聚苯层的质量比例时，放电电流会成比例的加大；当聚苯胺层和聚苯层的涂覆面积比例时，则放电电流也会成比例的加大。
[0016]本实用新型的有益效果在于:当电池充电到聚苯胺层和聚苯层的氧化电位时，聚苯胺层和聚苯层的电子导电性增强，通过聚苯胺层与聚苯层接触发生可控制的内短路，从而将多余的电量放掉，使得电池处于安全状态。当把多余的电量放掉后，电池的电压有一些降低，此时聚苯胺层和聚苯层的导电性变弱直至没有电子导电，因此电池内部电子通路被截断，电池处于稳定的状态，从而有效地控制电池的电压，使得电池能够正常及长时间的使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的【具体实施方式】I的结构示意图。
[0018]图2为图1的A部放大图。
[0019]图3为本实用新型的【具体实施方式】2的端部放大图。
[0020]图4为本实用新型的【具体实施方式】3的端部放大图。
[0021]图5为本实用新型的【具体实施方式】4的端部放大图。
[0022]图6为本实用新型的【具体实施方式】5的端部放大图。
[0023]图7为本实用新型的【具体实施方式】6的端部放大图。
[0024]图8为本实用新型的【具体实施方式】7的端部放大图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合【具体实施方式】和说明书附图，对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0026]【具体实施方式】1，如图1、2所示，一种锂离子电池，包括阳极极片1、阴极极片2、设置于阳极极片I和阴极极片2之间的隔膜3以及电解液，阳极极片I包括阳极集流体4和阳极活性材料层5，阳极集流体4设置有阳极涂覆区7和阳极空白区8，阳极活性材料层5涂覆于阳极涂覆区7 ;阴极极片2包括阴极集流体9和阴极活性材料层10，阴极集流体9设置有阴极涂覆区12和阴极空白区13，阴极活性材料层10涂覆于阴极涂覆区12，当阳极空白区8和阴极空白区13均涂覆有聚合物层16时，两个聚合物层16相互接触。
[0027]聚合物层16设置为聚苯胺层6或聚苯层11，当两个聚合物层16接触后发生可控制的内短路，从而将多余的电量放掉，使得电池处于安全状态。聚苯胺层6涂覆于阳极空白区8，聚苯层11涂覆于阴极空白区13，聚苯胺层6与聚苯层11接触。其中，阳极空白区8和阴极空白区13分别位于阳极极片I和阴极极片2的端部或中部，优选的，将阳极空白区8和阴极空白区13设置在端部。
[0028]【具体实施方式】2，如图3所示，与【具体实施方式】I不同的是:本实施方式的聚苯层11涂覆于阳极空白区8，而且聚苯层11与阳极空白区8之间设置有第一中间层14，聚苯胺层6涂覆于阴极空白区13，聚苯胺层6与聚苯层11接触。第一中间层14的设置比直接涂覆在阳极集流体4电位更稳定，能很快将多余的电量放掉，提高了过充的安全性。一般的，第一中间层14的材料与阳极活性材料层5的材料相同。
[0029]其它的结构与【具体实施方式】I的结构相同，这里不再赘述。
[0030]【具体实施方式】3，如图4所示，与【具体实施方式】2不同的是:本实施方式的聚苯胺层6与阴极空白区13之间设置有第二中间层15。聚苯层11和第一中间层14的厚度之和小于或等于阳极活性材料层5的厚度，聚苯胺层6和第二中间层15的厚度之和小于或等于阴极活性材料层10的厚度，这样有利于提高电池的能量密度。而且相比于【具体实施方式】2放电效果更好。
[0031]其它的结构与【具体实施方式】2的结构相同，这里不再赘述。
[0032]【具体实施方式】4，如图5所示，与【具体实施方式】I不同的是:本实施方式的阳极空白区8和阴极空白区13中的一个空白区涂覆有聚合物层16时，聚合物层16与另一极空白区接触。实现这样的结构有两种情况，一是:聚合物层16涂覆于阳极空白区8，并且聚合物层16与阴极空白区13接触；二是:聚合物层16涂覆于阴极空白区13，并且聚合物层16与阳极空白区8接触。
[0033]其它的结构与【具体实施方式】I的结构相同，这里不再赘述。
[0034]【具体实施方式】5，如图 6所示，与【具体实施方式】4不同的是:本实施方式的聚合物层16与阳极空白区8之间设 置有第一中间层14。
[0035]其它的结构与【具体实施方式】4的结构相同，这里不再赘述。
[0036]【具体实施方式】6，如图7所示，与【具体实施方式】5不同的是:本实施方式的聚合物层16与阴极空白区13之间设置有第二中间层15。
[0037]其它的结构与【具体实施方式】5的结构相同，这里不再赘述。
[0038]【具体实施方式】7，如图8所示，与【具体实施方式】3不同的是:本实施方式的第一中间层14的面积为阳极空白区8的面积的1/5~1/2，第二中间层15的面积为阴极空白区13的面积的1/5~1/2 ;这时聚合物层16同时涂覆在阳极集流体4和第一中间层14上，也同时涂覆在阴极集流体9和第二中间层15上，相比于【具体实施方式】4的放电效果要好，但是次于【具体实施方式】6的放电效果。
[0039]本实用新型和现有技术的锂离子电池进行性能测试如下:将若干个本实用新型与现有技术的锂离子电池的电芯以IC充电至4.3V，再恒压至0.05C，然后将电芯置于60°C烘箱中进行高温存储，经过三天的高温存储后，测得现有技术的锂离子电池的电压均高于本实用新型锂离子电池的电压，因为本实用新型的锂离子电池通过聚苯胺层6与聚苯层11接触发生可控制的内短路，从而将多余的电量放掉，使得电池处于一直处于安全电压的状态。例如将一块进行高温存储的本实用新型的锂离子电池和一块进行高温存储的现有技术的锂离子电池以0.5C的电流进行充电，充至电池电量的200%S0C时，本实用新型的锂离子电池没有出现起火和爆炸等情况，电池的电压为4.1`4.5V，然而现有技术的锂离子电池出现了起火的情况。
[0040]上述测试表明:本实用新型对电池充电时，充进去的电量能够被放掉而不至于累积到电池失控的状态，实现了本实用新型对充电电压的有效控制，提高了锂离子电池安全性能，改善了电池的高温存储性能。
[0041]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型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，本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，凡是本领域技术人员在本实用新型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实用新型的保护范围。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，并不对本实用新型构成任何限制。
【权利要求】
1.一种锂离子电池，包括阳极极片、阴极极片、设置于所述阳极极片和所述阴极极片之间的隔膜以及电解液，所述阳极极片包括阳极集流体和阳极活性材料层，所述阳极集流体设置有阳极涂覆区和阳极空白区，所述阳极活性材料层涂覆于所述阳极涂覆区；所述阴极极片包括阴极集流体和阴极活性材料层，所述阴极集流体设置有阴极涂覆区和阴极空白区，所述阴极活性材料层涂覆于所述阴极涂覆区，其特征在于:当所述阳极空白区和所述阴极空白区均涂覆有聚合物层时，两个所述聚合物层相互接触；当所述阳极空白区和所述阴极空白区中的一个空白区涂覆有聚合物层时，所述聚合物层与另一极空白区接触。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于:所述聚合物层设置为聚苯胺层或聚苯层，所述阳极空白区和所述阴极空白区分别位于所述阳极极片和所述阴极极片的端部或中部。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于:所述聚苯胺层涂覆于所述阳极空白区，所述聚苯层涂覆于所述阴极空白区，所述聚苯胺层与所述聚苯层接触。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于:所述聚苯层涂覆于所述阳极空白区，所述聚苯胺层涂覆于所述阴极空白区，所述聚苯胺层与所述聚苯层接触。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于:所述聚合物层与所述阳极空白区之间设置有第一中间层。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于:所述聚合物层与所述阴极空白区之间设置有第二中间层。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于:所述第一中间层的面积为所述阳极空白区的面积的1/5?1/2。
8.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于:所述第二中间层的面积为所述阴极空白区的面积的1/5?1/2。
【文档编号】H01M10/0525GK203536529SQ201320587900
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】王小梅, 付成华, 韩昌隆, 褚春波 申请人:宁德新能源科技有限公司