一种电池极片及摇椅电池的制作方法

文档序号:15452642发布日期:2018-09-15 00:20阅读:401来源:国知局

本发明涉及电池领域,尤其涉及一种电池极片及摇椅电池。



背景技术:

许多电池都被称为摇椅电池,因为其导电离子在充电和放电时会在负极和正极之间进行来回运动,例如锂离子电池:锂电池的正极材料是锂金属,负极是碳,当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极;而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高;同样,当对电池进行放电时,嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极负极正极的运动状态,锂离子电池就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。

目前的摇椅电池是由正极片、隔膜和负极片通过叠片或者卷绕而成的方形电芯或者圆形电芯。其中隔膜的作用就是让正负极片之间电子绝缘,通过纳米开孔离子导通,当吸附电解液并且在电池温度达到120℃以上时,其纳米孔关闭,隔膜切断电池内部电流,使电池失效,确保电池安全性能。

现有技术中,含有隔膜的摇椅电池不仅结构的制造工艺复杂、制造成本高,而且电池可靠性差,因为由于做不到隔膜与正负极一体,电池极片间的间隙大,离子在正负极间的穿行距离大,电池的内阻高,在电池工作时由于电池自身产热,电池的工作效率低;由于隔膜的厚度受限于膜的生产工艺限制不能太薄,导致了电池正负片的空间被隔膜占据,这样电池的容量受到影响,能量密度也提不高。



技术实现要素:

针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种能够实现传统摇椅电池的隔膜功能,但不需要额外设置隔膜的电池极片及摇椅电池。

本发明提供的一种电池极片包括极片本体;所述极片本体表面设置有改性功能层。

也就是说其在电池的活性物质涂覆完成后,此处所述的活性物质涂覆即是现有技术中在电池电极表面进行提高活性的处理,如专利公开号为cn102683752a专利中所述的活性涂料涂覆层,当然也可以不涂覆这层活性物质;然后在正极片活者负极片上面涂覆本发明所述的改性功能层,改性功能层由氧化物、盐、纤维素、高分子化合物等组成,在极片分切时的切口上涂上绝缘层,改性功能层具有良好的电子绝缘性,摇椅电池的离子能导通,其也具有吸附液态电解质和离子导电性,这样电池就不需要隔膜,直接将正,负极片通过卷绕或者叠片方式就直接做成了电芯。

进一步的,上述电池极片中所述改性功能层的厚度为1nm-15μm。

进一步优选的,上述电池极片中所述改性功能层的厚度为1μm-3μm。该厚度能够使得改性功能层吸液等性能最佳同时内阻较低。

进一步的,上述电池极片中所述改性功能层包括如下组分:氧化物、电解质盐、纤维素或其改性衍生物、离子导电聚合物或者电池极片粘接用高分子化合物。

进一步的,上述电池极片中所述电解质盐为与摇椅电池对应的电解质盐。与摇椅电池对应的电解质盐也就是说,电解质盐的金属离子与摇椅电池的金属离子相同,如锂离子摇椅电池使用的电解质盐为锂盐。

进一步的,上述电池极片中所述改性功能层包括如下重量份组分:2-80份氧化物、2-30份电解质盐、1-40份纤维素或其改性衍生物、0-50份离子导电聚合物或者电池极片粘接用高分子化合物。

进一步优选的,上述电池极片中所述改性功能层包括如下重量份组分:30-50份氧化物、10-20份电解质盐、10-30份纤维素或其改性衍生物、10-40份离子导电聚合物或者电池极片粘接用高分子化合物。

更进一步优选的,上述电池极片中所述改性功能层包括如下重量份组分:40份氧化物、15份电解质盐、15份纤维素或其改性衍生物、25份离子导电聚合物或者电池极片粘接用高分子化合物。

进一步的,上述电池极片中所述电解质盐为金属硼酸盐、金属硫酸盐、金属磷酸盐、金属聚苯乙烯磺酸盐、金属聚丙烯酸盐、六氟磷酸盐、四氟硼酸盐、层状过度金属氧化物盐中的一种或多种组成;所述纤维素或其改性衍生物为羟烷基纤维素;所述离子导电聚合物或者电池极片粘接用高分子化合物为聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸2-乙基乙酯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种组成。

进一步的,所述氧化物为氧化镁、氧化硅、氧化硼、氧化磷、氧化锌、氧化锑、氧化铝、氧化锆中的一种或多种组成。

本发明还提供一种摇椅电池包括:第一电池极片和第二电池极片,所述第一电池极片为如上所述的电池极片;所述第一电池极片和第二电池极片间隔叠放,所述第一电池极片上的改性功能层设置于所述第一电池极片与第二电池极片之间。此处第一电池极片和第二电池极片的含义为相反的电极,如正电极片和负电极片,第一电池极片和第二电池极片可以叠放也可以叠放后卷绕成型。

综上所述,本发明提供的电池极片及摇椅电池由于不受隔膜厚度的限制,其厚度很灵活,可以做得薄,这样离子迁移的距离就可以短,减小电池体积的同时使得电池内阻也减小,电池热量产生少,电池的效率就高,由于少了隔膜,电芯直接通过正负极片做成,工艺简单,降低了电芯制造成本,由于这层膜涂覆时不受工艺限制可以做得薄,电芯的正负极片的空间增大,电池的容量提高了,能量密度增大了,少了隔膜的电芯,减少了隔膜的开孔,孔隙率等问题,电池的可靠性也提高了,由于涂层可以按照活性物质的特点来决定其功能与之相适应,这样安全性等都提高了。本发明提供的极片所制备的摇椅电池容量可以比现有电池增加20%,内阻比现有电池下降50%左右,制造成本下降20-25%。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一实施例提供的电池极片的结构示意图;

图2为本发明另一实施例提供的电池极片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

根据图1所提供的一个优选实施例对本发明进行说明如下:

一种电池极片包括极片本体1;极片本体1表面设置有2μm的改性功能层2;改性功能层2包括如下重量百分比组分:氧化锆30%、聚苯乙烯磺酸锂20%、羟甲基纤维素20%、聚丙烯酸甲酯30%。

实施例2

根据图2所提供的另一个优选实施例对本发明进行说明如下:

一种电池极片包括集流体基材12,集流体基材12表面均涂覆有活性涂料层11,活性涂料层11组成为石墨,所述活性涂料层11外表面设置有改性功能层2。这里的集流体基材12和活性涂料层11实际上则构成一种优选的极片本体1。

此处集流体基材12为厚度为12μm的铜箔,活性涂料层11双面总厚度为150μm,改性功能层2厚度为0.5μm,其包括如下重量百分比组分:氧化铝30%、聚丙烯酸锂20%、羟甲基纤维素20%、聚丙烯酸乙酯30%。

实施例3

根据图2所提供的另一个优选实施例对本发明进行说明如下:

一种电池极片包括集流体基材12,集流体基材12表面均涂覆有活性涂料层11,活性涂料层11组成为层状namno2,所述活性涂料层11外表面设置有改性功能层2。

此处集流体基材12为厚度为16μm的铝箔,活性涂料层11双面总厚度为350μm,改性功能层2厚度为0.5μm,其包括如下重量百分比组分:二氧化硅50%、聚苯乙烯磺酸钠20%、羟甲基纤维素5%、聚丙烯酸甲酯25%。

实施例4

根据图2所提供的另一个优选实施例对本发明进行说明如下:

一种电池极片包括集流体基材12,集流体基材12表面均涂覆有活性涂料层11,活性涂料层11组成为活性碳,所述活性涂料层11外表面设置有改性功能层2。

此处集流体基材12为厚度为16μm的铝箔,活性涂料层11双面总厚度为110μm,改性功能层2厚度为0.05μm,其包括如下重量百分比组分:氧化锑20%、硼酸钠30%、羟乙基纤维素30%、聚丙烯酸乙酯20%。

实施例6

一种摇椅电池包括第一电池极片和第二电池极片,所述第一电池极片为如实施例1至5中任意一种电池极片;所述第一电池极片和第二电池极片间隔叠放,所述第一电池极片上的改性功能层2设置于所述第一电池极片与第二电池极片之间。此处第一电池极片和第二电池极片的含义为相反的电极,如正电极片和负电极片。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

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