一种提升电芯安全性能的方法与流程

本发明属于软包锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种提升电芯安全性能的方法。

背景技术：

随着社会的不断发展进步，软包锂电池因高能量密度、高放电平台备受手机、笔记本电脑等各种便携式设备的青睐；但软包锂离子电池用铝塑膜厚度较薄，在生产、测试和使用过程中，当电芯因各种原因掉落在地上时，会使得铝塑膜中的内芯(包括卷芯和叠芯)相对铝塑膜腔体产生瞬间位移，其冲击力会产生两个结果：(1)冲击力过大时，存在冲破内芯四角铝塑膜层的风险，从而导致电池安全失效；(2)冲击力偏弱时，电池四角的铝塑膜会对其内芯极片的四角产生挤压力，由于极片比较脆弱，容易出现内芯四角的极片受外力褶皱变形，从而导致电池存在安全风险。

为降低该风险，目前的改善方案通常是在内芯表面贴双面热熔胶，使热熔胶一面粘附在内芯上，一面粘附在铝塑膜上，让内芯和铝塑膜粘附在一起，从而降低内芯与铝塑膜腔体的相对位移，减轻其对铝塑膜四角的冲击力；具体结构如图1所示，该方案虽然能缓解内芯冲破铝塑膜的风险，但该方案存在以下问题：1、在制程过程中，双面热熔胶易受粉尘或电解液等的影响，存在其与铝塑膜面粘附力降低，从而失去保护内芯和铝塑膜粘附的功效；导致电芯安全存在风险。2、由于内芯四角与膜壳四角依然直接接触，并且铝塑膜特性柔软，存在卷芯通过自身的重量，带动贴附双面热熔胶的铝塑膜同步移动，冲击电池四角的铝塑膜，导致电池四角铝塑膜破损或内芯四角极片弯折，导致电芯安全存在风险。

技术实现要素：

为了改善现有技术的不足，特别是为了解决跌落问题，而在电芯表面贴胶，该贴胶处理一方面会占据电芯的空间，另一方面还会影响电芯的平面度；而本发明提供一种提升电芯安全性能的方法，所述方法是将按正常工艺制备得到的内芯放入铝塑膜腔体内，对铝塑膜腔体的四角滴注胶水；或先对铝塑膜腔体的四角滴注胶水，后将内芯放入铝塑膜腔体内；通过高温、红外或延长静置时间使胶水固化，从而在铝塑膜腔体四角和内芯四角之间形成弹性胶体缓冲层，同时由于胶水流动导致外蚀或内浸到内芯四角的极片的外部或内部，胶水固化后内芯与和铝塑膜腔体之间的胶水连为一体，从而提升了电池四角抗冲击能力，降低四角铝塑膜因外力冲击而导致弯折、破损的风险，并且，所述胶水位于内芯四角处，不会占据电芯的空间，更不会影响电芯的平面度。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种提升电芯安全性能的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将内芯置于铝塑膜腔体内，对铝塑膜腔体的四角中的至少一个角滴注胶水，且保证内芯的四角与胶水接触，固化；或者，

(1’)对铝塑膜腔体的四角中的至少一个角滴注胶水，将内芯置于铝塑膜腔体内，且保证内芯的四角与胶水接触，固化；

(2)对电池的铝塑膜进行顶封和侧封。

一种提升电芯安全性能的方法，所述方法包括如下步骤：

(a)将内芯置于铝塑膜腔体内，对铝塑膜腔体的四角中的至少一个角滴注胶水，且保证内芯的四角与胶水接触；或者，

(a’)对铝塑膜腔体的四角中的至少一个角滴注胶水，将内芯置于铝塑膜腔体内，且保证内芯的四角与胶水接触；

(b)对电池的铝塑膜进行顶封和侧封，固化。

根据本发明，步骤(1)或步骤(1’)或步骤(a)或步骤(a’)中，还包括对铝塑膜腔体的侧边滴注胶水。

根据本发明，每个侧边滴注的胶水的量为1-10mg，例如为1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg、10mg。

根据本发明，步骤(1)或步骤(1’)或步骤(a)或步骤(a’)中，对铝塑膜腔体的四角中的一个角、两个角、三个角或四个角滴注胶水。优选对对铝塑膜腔体的四角滴注胶水。

根据本发明，每个角滴注的胶水的量为0.3-5mg，例如为0.3mg、0.4mg、0.5mg、0.8mg、1mg、1.2mg、1.5mg、1.8mg、2.5mg、3mg、4mg、5mg。

根据本发明，所述胶水为一种与电池内电解液、正负极材料等材料不产生化学副反应的胶水。所指的副反应是指其化学反应影响到电池电化学性能或安全。所述胶水的主要成分包含但不仅限于丙烯酸树脂、橡胶类树脂、聚丙烯酸树脂，有机硅树脂等。

根据本发明，所述固化例如是高温处理或者红外光照处理，所述固化的目的是防止其流动，胶水固化后可具有弹性或刚性状态。

本发明还提供一种电芯，所述电芯包括内芯、铝塑膜和弹性胶体缓冲层，其中，所述弹性胶体缓冲层设置在铝塑膜腔体的四角处以及任选地铝塑膜腔体的侧边处，且所述内芯的四角通过弹性胶体缓冲层与铝塑膜固定连接。

当包括上述电芯的电池在跌落后若内芯相对铝塑膜壳产生位移时，内芯对铝塑膜四角的冲量会被传递给与其接触的胶体，胶体弹性作用和释放掉一部分能量，剩余的能量会被胶体均匀分布到电池铝塑膜壳的四角的球面(之前为内芯四角的顶点直接冲击电芯铝塑膜四角的顶点，其冲击压强很大)，大大减缓了内芯四角对铝塑膜四角的冲击力；从而保护电池的四角铝塑膜不被破损，和内芯四角极片不发生折皱。提升了电池的安全性能。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种提升电芯安全性能的方法，所述方法是将按正常工艺制备得到的内芯放入铝塑膜腔体内，对铝塑膜腔体的四角滴注胶水；或先对铝塑膜腔体的四角滴注胶水，后将内芯放入铝塑膜腔体内；通过高温、红外或延长静置时间使胶水固化，从而在铝塑膜腔体四角和内芯四角之间形成弹性胶体缓冲层，同时由于胶水流动导致外蚀或内浸到内芯四角的极片的外部或内部，胶水固化后内芯与和铝塑膜腔体之间的胶水连为一体，从而提升了电池四角抗冲击能力，降低四角铝塑膜因外力冲击而导致弯折、破损的风险。相同的，由于力的反作用，铝塑膜膜壳对内芯四角的冲击力也会被削弱，并且内芯四角的极片会被固化的胶体保护，从而降低内芯四角极片打折的风险。本发明的方法能更有效的降低电芯铝塑膜腔体四角被冲破的风险，以及提升电池内芯四角的极片受冲击折皱的风险。

附图说明

图1为现有技术中的电芯结构，其中，卷芯和膜壳四角无任何防护，卷芯四角正对膜壳四角。

图2为本发明的一个优选方案的电芯结构，其中，在卷芯四角和膜壳四角间隙区域滴注胶水。

附图标记：1、铝塑膜；2、铝塑膜腔体；3、内芯；4、顶角；5、胶水。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

将内芯放置于铝塑膜腔体内，对电池铝塑膜腔体的四角顶点球面滴注丙烯酸树脂类胶水，四角胶水滴注量为0.8mg/角，使胶水能填充满内芯四角，且胶水完全填充并粘附于铝塑膜膜壳四角的球面区域，与内芯的四角极片相嵌合和粘附；对电池进行红外照射烘烤1～30min，确保胶体失去流动性或流动性变弱；对电池的铝塑膜进行顶封和侧封，随后对电池进行高温烘烤10h，使胶水凝固或者呈弹性凝胶态。按正常工艺完成对电池的制备。

实施例2

对电池铝塑膜腔体的四角顶点球面和腔体一侧棱边滴注改性橡胶类胶水，四角胶水滴注量为0.8mg/角，侧边滴注胶水2.5mg。将内芯放置于铝塑膜腔体内，确保腔体四角和侧边的胶水受内芯挤压外溢，填满腔体四角和内芯四角之间的空隙并确保两者被胶水粘附；以及腔体和内芯一侧边的被胶水粘附。对电池的铝塑膜进行顶封和侧封，随后对电池进行高温烘烤10h，使胶水凝固或者呈弹性凝胶态。按正常工艺完成对电池的制备。

测试例1

对上述实施例1和实施例2制得的电池进行跌落测试：电池以6个面和4个角分别着地为1次完成测试；将电池以1.0米高度，进行15次完成跌落；再将电池以1.2米高度，进行5次完成跌落；再将电池以1.5米高度，进行3次完成跌落。电池膜壳四角铝塑膜无破裂现象，电池可正常充放电；解剖电池其内芯四角极片无明显折皱，正负极极片无明显相对位移。而按常规工艺生产的电芯按上述测试条件，存在铝塑膜破损或极片折皱导致电池无法使用。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。