一种锂离子二次电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种锂离子二次电池。

背景技术：

1、锂离子电池(lib)具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境污染小、自放电小、无记忆效应等优点，被认为是发展前景最大的二次电池之一，目前已广泛应用于手机、笔记本、照相机、便携式工具、电动汽车与储能等领域。随着电动汽车与储能的快速发展，对于锂离子电池的寿命有着更高的要求。锂离子电池在放电的过程中由于欧姆热、极化热和熵变热的存在会引起锂离子电池温度的急剧升高，而过高的温度会加剧锂离子电池界面副反应，引起活性锂损失和界面阻抗增加，从而影响锂离子电池的循环寿命。因此如何对锂离子电池进行有效的散热就变得尤为重要。

2、从单体电池上来看影响锂离子电池散热能力的主要因素有：电池尺寸、壳体厚度、电芯设计、新型导热材料铝壳涂层。目前，提高锂离子散热能力的常规方案主要有：同等容量前提下降低电芯厚度、增加电芯设计宽度，壳体厚度设计通过调整最佳大面、侧面及底部厚度搭配使得散热最优，通过调整电芯的群裕度设计改善裸电芯与壳体的接触面积、降低热阻，在铝壳及顶盖涂覆新型高导热材料涂层。

3、降低电芯厚度、增加电芯设计宽度：电芯的宽度增加，无论是卷绕工艺还是叠片工艺，均增加了电芯制作工艺的难度。对于卷绕工艺来说卷针的周长增加、但卷绕机空间有限不能无限制的增加。对于叠片工艺来说，极片的宽度增加，单片极片转运过程易发生弯折等风险，同时对叠片设备性能要求也较高。

4、壳体厚度设计：虽然一定程度上改善了电池散热的各项异性，降低了垂直极片方向及平行极片的方向热导率的差异，但改善效果有限且开发新铝壳成本高周期长。

5、群裕度设计：提高群裕度可以增加电芯和壳体的接触，降低热阻，但群裕度的增加相对电池内部空间变低、会导致注液困难、注液量变低，同时后期充电后电芯的膨胀导致电池外观鼓胀，这些都会影响电池的性能。

6、壳体涂覆新型高导热材料涂层：涂层成本较高，性价比低。

7、目前，方型铝壳电芯在设计时都会考虑到电池满充时极片膨胀，以此为基准来设计裸电芯的群裕度，保证电池在满充时壳体不发生鼓胀，即满充群裕度不能超过100％。对于电池充放电时而言，电芯部分为发热部位，壳体为主要的传热和散热部位，通过壳体来和外界进行热交换，进而降低电池自身温度。因此，电芯和壳体的接触面积就会对散热能力有很大影响，同时电芯在整个充放电过程中随着锂嵌入和脱出，裸电芯的厚度随时变化，那么电芯和壳体的接触面积也是存在波动的，即散热能力存在波动。除此之外，铝壳电芯通常由2个或者4个jr(裸电芯)组成，电芯内部自身的导热能力对电池整体的散热效果也有很大影响，对于一些自身厚度较大的电池这种影响愈加显著。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种锂离子二次电池。

2、实现本发明目的的技术方案是：一种锂离子二次电池，具有电芯壳体和设置于所述电芯壳体内的多个裸电芯；多个所述裸电芯之间设有导热绝缘弹性橡胶垫片，所述导热绝缘弹性橡胶垫片以硅橡胶为基材，以导热绝缘材料为填充剂，所述导热绝缘材料为陶瓷颗粒材料的一种或几种。

3、一种锂离子二次电池，具有电芯壳体和设置于所述电芯壳体内的多个裸电芯；所述电芯壳体和所述裸电芯之间设有导热绝缘弹性橡胶垫片，所述导热绝缘弹性橡胶垫片以硅橡胶为基材，以导热绝缘材料为填充剂，所述导热绝缘材料为陶瓷颗粒材料的一种或几种。

4、上述技术方案所述陶瓷颗粒材料为氮化硼、氧化铝。

5、上述技术方案所述导热绝缘弹性橡胶垫片的厚度t为0.2-1mm,所述导热绝缘弹性橡胶垫片包括平面部分和弧面部分，所述平面部分和所述裸电芯的平行极片方向平面长度一致，所述弧面部分紧贴所述裸电芯的拐角且其延伸不超过所述电芯壳体的四角r角，宽度w和负极片宽度一致。

6、上述技术方案所述导热绝缘弹性橡胶垫片的厚度为0.15-0.5mm，长度l为l-2r,其中，l为所述电芯壳体的大面内宽，r为所述电芯壳体的四角r角的大小，宽度w和负极片宽度一致。

7、上述技术方案还包括正极片、负极片、隔膜、电解液；

8、所述正极片包括集流体与正极活性物质，所述集流体为铝箔，所述正极活性物质包括正极活性材料、导电剂、粘结剂，所占比例分别为90％～98％、1％～5％、1％～5％；

9、所述负极片包括集流体与负极活性物质，所述集流体为铝箔，所述负极活性物质包括负极活性材料、导电剂、粘结剂，所占比例分别为90％～97％、1％～5％、2％～5％。

10、上述技术方案所述正极活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、无钴层状正极材料、富锂锰基材料中的一种或多种；

11、所述负极活性材料为人造石墨、天然石墨、硅氧负极、硅碳负极、中间相碳微球、硬碳、软碳中的一种或多种；

12、所述导电剂为导电碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米纤维管、碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；

13、所述粘结剂为含氟树脂、聚丙烯树脂、纤维型粘结剂、聚酰亚胺型粘结剂中的一种或多种。

14、上述技术方案所述隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、无纺布中的一种制成的隔膜，所述隔膜为孔片状隔膜或层状隔膜中的一种，所述隔膜涂覆有陶瓷材料或胶的一种或多种。

15、上述技术方案所述电解液包括非水有机溶剂和锂盐，所述非水有机溶剂为碳酸酯类、羧酸酯类、醚类和酮类溶剂中的一种或多种；所述锂盐为libf4、lipf6、licf3so3、licf3co2、liasf6、lisbf6、lialcl4、lipo2f2、li2po3f、liasf6中的一种或多种。

16、上述技术方案包括以下制备方法：

17、步骤一，正极片制备，将正极活性材料、导电剂、粘结剂均匀分散，形成正极浆料，涂布干燥后辊压，模切完成待用；

18、步骤二，负极片制备，将负极活性材料、导电剂、粘结剂均匀分散，形成负极浆料，涂布干燥后辊压，模切完成待用；

19、步骤三，隔膜的制备；

20、步骤四，锂离子电池制备：将上述制备得到的正极片、负极片、隔膜按照卷绕生产工艺方式得到裸电芯、依据jr规格制作导热绝缘弹性橡胶垫片并放置在不同裸电芯之间，并组装到电芯壳体中，经过顶盖焊接、电芯烘烤后注入电解液，经过静置、化成、密封钉焊接、老化、分容等工序，得到电池。

21、采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

22、(1)本发明在电芯不同裸电芯之间加入一定厚度的导热绝缘弹性橡胶垫片，该垫片两侧呈弧形紧贴裸电芯的拐角并与壳体侧面接触，进而有效的将电芯内部热量传导至侧面壳体，达到散热的效果。

23、(2)本发明在平行极片方向大面两侧，裸电芯与壳体之间均加入一定厚度的导热绝缘弹性橡胶垫片，其耐电解液腐蚀，溶胀率低，高导电性，高绝缘性，柔软干净无污染，不影响电池的性能。且随着其受到的压力增加，导热能力增强，因此，在电芯膨胀的过程中会进一步提高其散热能力。

24、(3)本发明导热绝缘弹性橡胶垫片以硅橡胶为基材，电芯在充放电膨胀的过程中，极片产生的应力得到了缓解释放，一定程度改善了极片的褶皱问题。综上，本发明可以在不影响电池性能的前提下，在电芯组装时加入导热绝缘弹性橡胶垫片，操作简单、可行性高，提高电池的散热能力，改善锂离子电池的性能。