一种卷绕电池用隔膜、卷绕电池及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种卷绕电池用隔膜、卷绕电池及其制备方法。

背景技术：

随着卷绕电池的发展日益成熟，其在市场的占比越来越大。目前的卷绕电池主要是采用隔膜包负极、负极包正极的卷绕方式，卷绕完成后，主要有两种收尾方式：

1)一种是延长隔膜的包覆，由正负极片的敷料区收尾，然后再在外层隔膜的尾部粘贴一道终止胶，起到固定卷芯的作用，防止卷芯在周转过程中散开；但此种收尾方式在进行穿钉测试时，钢针刺入满充的电池后，带敷料的正、负极片瞬间短路，立即放出大量的热，极易起火燃烧。

2)为了改善采用上述收尾方式的电池的穿钉性能，现有技术又提出了另外一种收尾方式，即是采用在正极片尾部设置一段加长空铝箔，在负极片尾部设置一段加长空铜箔，并对隔膜进行延长，且按照空铝箔-隔膜-空铜箔-隔膜由外到内排布的顺序围绕电芯外圈一周，然后再在铝箔收尾处粘贴一道终止胶，起到固定卷芯收尾铝箔的作用，该终止胶同样是为常规的单面胶纸或双面热熔胶。此种收尾方式虽改善了电池的穿钉性能，提高了电池的安全性，但收尾的空铝/铜箔不包含活性物质，不仅外层围绕了一层空铜箔，一层空铝箔，两层隔膜，还增加了一层终止胶，使得卷芯的直径大大增加，降低了电芯的整体能量密度。

综上所述可看出，两者收尾方式均是采用在尾部贴终止胶2’的方法来固定卷芯，可参见图1所示；前一种因是以正负极片的敷料区收尾，因此终止胶2’对其能量密度的影响不大；但后一种是利用收尾处的空箔1’进行收尾的方式，因原本就增加了空箔部分的厚度，再增加终止胶2’部分的厚度，总体上对电芯的整体能量密度造成较大影响；此外，终止胶2’在粘贴时容易起皱，不仅影响电池的外观，且增加了电池的返修率。

中国实用新型专利(cn207834477u)公开了一种锂离子电池电芯及锂离子电池，包括正极板、负极板和隔膜板组装而成的电芯本体，隔膜板的尾端通过粘结剂固定粘结在电芯本体上。该方案主要针对的是叠片电池，其将传统的终止胶替换成了粘结剂，但采用粘结剂的收尾方式对于卷绕电池而言同样存在增加厚度的问题，虽改善了卷绕电池的外观，但并没有起到降低能量密度的作用，且还可能存在粘结不牢的问题。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于：通过提供一种卷绕电池用隔膜，解决目前卷绕电池铝箔收尾贴终止胶方式存在增加电芯厚度、降低电池能量密度、影响电池外观的问题；采用本发明的隔膜，取消了收尾贴终止胶的方式，提升了电芯能量密度以及降低了因终止胶起皱导致的外观不良的比例。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种卷绕电池用隔膜，包括：

基膜；

第一涂层，涂覆在所述基膜的至少一面；

粘结涂层，涂覆在所述基膜一端部延伸区域的至少一面；且设置在所述卷绕电池的卷绕尾部。

本发明采用的隔膜，在基膜一端部的延伸区域的至少一面设置粘结涂层，该粘结涂层设置在卷绕尾部，当卷绕完成后，该粘结涂层在高温条件下具有粘性，与收尾处的空箔相接触，可以将其固定在卷芯的最外圈，防止卷芯在周转过程中散开，起到固定卷芯的作用。此粘结涂层因是直接涂覆在基膜上，与第一涂层并列涂覆在基膜上，即是粘结涂层代替了原先涂覆在基膜端部的第一涂层，如此该粘结涂层并未增加卷芯的整体厚度，通过其粘性与空箔接触又将空箔固定在卷芯的最外圈，取消了传统收尾终止胶的使用，进而解决了目前卷绕电池铝箔收尾贴终止胶方式存在增加电芯厚度、降低电池能量密度的问题，同时粘结涂层设置在隔膜上，也大大降低了因终止胶起皱导致的外观不良的比例。

优选的，所述粘结涂层的厚度小于所述第一涂层的厚度。一般地，粘结涂层转变为粘性状态时，体积会有所变大，在后续与空箔热压粘接时，略微偏小的厚度也可以起到更好的粘结效果；另一方面也不至于因涂层厚度过厚形成凸状的鼓包，反而增加了电池的整体厚度；低厚度的设置在隔膜制备完成收卷时，还可以起到一个缓冲的作用，不至于因隔膜各处厚度不均匀导致的局部凸起，收卷张力不均匀。该粘结涂层可采用pp、pvdf等材料进行制备，但应保证其在高温状态下是具有粘性的，采用热压技术是可以将其与空箔粘接在一起，保证空箔是固定在卷芯的最外圈，以起到防止卷绕散开的作用。其中，该高温状态为90～110℃，空箔可为常规正极片采用铝箔片。

优选的，所述基膜一端部延伸区域的长度为2～20mm。

优选的，所述粘结涂层为带有颜色的粘结涂层。采用带有颜色的粘结涂层有利于卷绕机对粘结涂层区的识别，防止将粘结涂层当作卷绕头部进行卷绕，保证粘结涂层是设置在卷绕电池的卷绕尾部。

优选的，所述隔膜还包括色标涂层，涂覆在所述基膜另一端部延伸区域的至少一面，且设置在所述卷绕电池的卷绕头部。

优选的，所述色标涂层的厚度小于所述第一涂层的厚度。色标涂层厚度的设置可参见上述粘结涂层厚度的设置。

优选的，所述基膜另一端部延伸区域的长度为2～20mm。

优选的，所述第一涂层为pvdf涂层和/或陶瓷涂层。

本发明的目的之二在于，提供一种卷绕电池，包括电极片和隔膜，所述隔膜为上述任一项所述的隔膜。

本发明的目的之三在于，提供一种卷绕电池的制备方法，包括以下步骤：

在基膜的至少一面涂覆第一涂层，并在所述基膜一端部的延伸区域涂覆粘结涂层，完成隔膜的制备；

在卷绕机的隔膜裁切位置设置高温热压模块，所述高温热压模块用于激活所述粘结涂层的粘性；

将电极片与所述隔膜置于所述卷绕机中卷绕；

卷绕并完成收尾后，卷芯通过冷压短路测试工序，位于所述卷芯卷绕尾部的所述粘结涂层将收尾处的空箔固定在所述卷芯的最外圈，完成卷绕电池的制备。

优选的，本制备方法还包括在所述基膜另一端部的延伸区域涂覆色标涂层；并在所述卷绕机中设置与所述高温热压模块临近设置的隔膜色标感应模块，所述隔膜色标感应模块用于裁切所述色标涂层。由于粘结涂层的颜色与常规涂覆的第一涂层的颜色相近，在卷绕机中设置隔膜色标感应模块，可以帮助卷绕设备根据颜色的不同识别出粘结涂层，当检测到下一次卷绕的色标涂层时，即表示已到此次卷绕的尾端，避免卷绕机在卷绕时候将粘结涂层当作卷绕的头部进行卷绕。当然，如该粘结涂层自身带有可明显区分的颜色，也可取消隔膜色标感应模块的设置，此时卷绕机亦能根据颜色识别出何处是卷绕的尾部，从而保证粘结涂层是位于卷绕的尾部。

本发明的有益效果在于：

1)本发明提供了一种卷绕电池用隔膜，包括：基膜；第一涂层，涂覆在所述基膜的至少一面；粘结涂层，涂覆在所述基膜一端部延伸区域的至少一面；且设置在所述卷绕电池的卷绕尾部。相比于现有技术，本发明采用的隔膜，在基膜一端部的延伸区域的至少一面设置粘结涂层，该粘结涂层设置在卷绕尾部，当卷绕完成后，该粘结涂层在高温条件下具有粘性，与收尾处的空箔相接触，可以将其固定在卷芯的最外圈，防止卷芯在周转过程中散开，起到固定卷芯的作用，取消了传统收尾终止胶的使用，进而解决了目前卷绕电池铝箔收尾贴终止胶方式存在增加电芯厚度、降低电池能量密度的问题；同时粘结涂层设置在隔膜上，也大大降低了因终止胶起皱导致的外观不良的比例。

2)本发明还提供了一种卷绕电池的制备方法，相比于现有的方法，本发明结合了该新型隔膜的设置，将粘结涂层代替了原先隔膜端部的涂层(即第一涂层)，然后利用高温热压技术将收尾处的空箔与粘结涂层紧紧粘接在一起，起到了固定卷芯的作用，取消了传统终止胶的设置；而两者的高温热压粘接也相当于增加了空箔的厚度，加强了空箔的抗击打能力，在穿钉性能测试中，可以更好的保护电池的稳定；如此在卷芯的外圈也只需采用一圈空箔收尾即可，而不用因空箔的熔点低而需增加多几圈空箔卷绕收尾。

3)本发明制备成本低，取消了收尾终止胶的设置，降低了电芯的制作成本；而卷绕机中增加高温热压模块结构简单，只需对卷绕机稍加改进即可，易于融入目前的电池生产流水线。

附图说明

图1为常规卷绕的收尾结构。

图2为本发明隔膜的结构示意图。

图3为本发明卷绕的收尾结构图。

图中：1’-收尾处的空箔；2’-终止胶；1-收尾处的空箔；2-隔膜；21-基膜；22-第一涂层；23-粘结涂层；24-色标涂层。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图2所示，一种卷绕电池用隔膜，包括：

基膜21；

第一涂层22，涂覆在基膜21的至少一面；

粘结涂层23，涂覆在基膜21至少一端部延伸区域的至少一面，且设置在卷绕电池的卷绕尾部。

其中，基膜21一端部延伸区域的长度为5mm，该粘结涂层23的长度可设置为小于或等于5mm。而第一涂层22为pvdf涂层和/或陶瓷涂层。具体的，该隔膜2可设置为三层涂覆结构，即基膜21的一面涂覆pvdf涂层，另一面涂覆陶瓷涂层，而基膜21一端部延伸区域的两面均涂覆有粘结涂层23；该隔膜2也可设置为两层结构，即只在基膜21的一面涂覆pvdf涂层，而在基膜21一端部延伸区域的一面涂覆粘结涂层23，粘结涂层23与pvdf涂层位于基膜21的同一面；亦可选择其他涂覆结构的隔膜2。

进一步地，粘结涂层23的厚度小于第一涂层22的厚度。该粘结涂层23可采用pp、pvdf等材料进行制备，但应保证其在高温状态下是具有粘性的，采用热压技术是可以将其与空箔粘接在一起，保证空箔是固定在卷芯的最外圈，以起到防止卷绕散开的作用。其中，该高温状态为90～110℃，空箔可为常规正极片采用铝箔片。

进一步地，粘结涂层23为带有颜色的粘结涂层。采用带有颜色的粘结涂层23有利于卷绕机对粘结涂层区的识别，防止将粘结涂层23当作卷绕头部进行卷绕，保证粘结涂层23是设置在卷绕电池的卷绕尾部。

进一步地，该隔膜2还包括色标涂层24，涂覆在基膜21另一端部延伸区域的至少一面，且设置在卷绕电池的卷绕头部。其中，基膜21另一端部延伸区域的长度为5mm，该色标涂层24的长度可设置为小于或等于5mm；优选的，色标涂层24的厚度小于第一涂层22的厚度。色标涂层24厚度的设置可参见上述粘结涂层23厚度的设置。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例基膜21一端部延伸区域的长度为18mm，该粘结涂层23的长度可设置为小于或等于18mm；基膜21另一端部延伸区域的长度为18mm，该色标涂层24的长度可设置为小于或等于18mm。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例基膜21一端部延伸区域的长度为2mm，该粘结涂层23的长度可设置为小于或等于2mm；基膜21另一端部延伸区域的长度为2mm，该色标涂层24的长度可设置为小于或等于2mm。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

如图3所示，一种卷绕电池，包括电极片和隔膜2，隔膜2为上述任一项所述的隔膜2。

实施例5

如图3所示，一种卷绕电池的制备方法，包括以下步骤：

在基膜21的至少一面涂覆第一涂层22，并在基膜21一端部的延伸区域涂覆粘结涂层23，完成隔膜的制备；

在卷绕机的隔膜裁切位置设置高温热压模块，高温热压模块用于激活所述粘结涂层23的粘性；

将电极片与隔膜2置于卷绕机中卷绕；

卷绕并完成收尾后，卷芯通过冷压短路测试工序，位于卷芯卷绕尾部的粘结涂层23将收尾处的空箔固定在卷芯的最外圈，完成卷绕电池的制备。

进一步地，本制备方法还包括在基膜21另一端部的延伸区域涂覆色标涂层24；并在卷绕机中设置与高温热压模块临近设置的隔膜色标感应模块，隔膜色标感应模块用于裁切色标涂层24。

具体的，该卷绕电池的制备方法，包括以下步骤：

s1、设计好电池的型号，并准备好正常经过配料、涂布、辊压、分切、制片完成的电极片，以及需要焊接的极耳；

s2、采用三材料间隙涂布隔膜，在基膜21的一面涂布pvdf涂层，在基膜21的另一面涂覆陶瓷涂层，即在基膜21上涂覆第一涂层22；然后根据电池型号的极片片长确定好隔膜的尺寸，在基膜21一端部的延伸区域涂覆粘结涂层23，延伸区域长度为2～20mm，即在隔膜2卷绕的尾部涂覆粘结涂层23，粘结涂层23的涂覆厚度小于第一涂层22的涂覆厚度；在基膜21另一端部的延伸区域涂覆色标涂层24，延伸区域为2～20mm，即在隔膜2卷绕头部涂覆色标涂层24，色标涂层24的涂覆厚度小于第一涂层22的涂覆厚度，完成隔膜2的制备；

s3、将s1步骤中的电极片配对，并与s2步骤中的隔膜2一同置于卷绕机中卷绕，在卷绕机的隔膜裁切位置设置高温热压模块和隔膜色标感应模块，隔膜色标感应模块对色标涂层24进行感应，如感应到下一卷绕的色标涂层24时，即表示卷绕已接近尾部，在此色标涂层24感应位置进行裁切隔膜，可一同将该色标涂层24切除；然后利用高温热压模块激活隔膜尾部粘结涂层23的粘性，激活温度可设置为100℃，热压时间为1s；当粘结涂层23自身自带颜色时，也可取消色标涂层24的设置，通过感应颜色的不同，进而判断是否到达卷绕尾部，如感应到粘结涂层23时，则可在粘结涂层23的尾部裁切隔膜2，再接着激活粘结涂层23的粘性即可；

s4、卷绕并完成收尾后，卷芯通过冷压短路测试工序，位于卷芯卷绕尾部的粘结涂层23将收尾处的空箔固定在卷芯的最外圈，防止卷芯散开，完成卷芯的制备；

s5、将制备好的卷芯置于壳体中，进行封装、注液、化成等工序，完成卷绕电池的制备。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明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，本发明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发明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发明的保护范围。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，并不对本发明构成任何限制。