一种电极结构及含有该电极结构的锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电极结构，包括集流体以及设置于集流体至少一表面的若干活性物质单元，相邻两个所述活性物质单元之间设置有间隔区，所述间隔区为空白区、热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区。另外，本发明专利技术还涉及一种锂离子电池，包括正极、负极、间隔设置于正极和负极之间的隔离膜以及电解液，所述正极和所述负极的结构为本发明专利技术所述的电极结构。相比于现有技术，本发明专利技术提升了电池单体的容量，增加了整组电池包的能量密度，同时，降低电池单体因滥用而发生着火或爆炸的风险。

Electrode structure and lithium ion battery containing the electrode structure

The invention belongs to the technical field of lithium ion batteries, in particular to an electrode structure, including a fluid gathering unit and a number of active material units set at at least one surface of the fluid, between two adjacent active material units, which are blank areas, thermal insulation zones or ceramic electronic insulation areas. In addition, the invention also relates to a lithium ion battery, including a positive pole, a negative electrode, an isolation film and an electrolyte arranged between the cathode and the negative electrode. The structure of the cathode and the negative electrode is the electrode structure described in the present invention. Compared with the existing technology, the invention improves the capacity of the battery monomer, increases the energy density of the entire battery pack, and reduces the risk of ignition or explosion of the battery monomer due to abuse.

【技术实现步骤摘要】
一种电极结构及含有该电极结构的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种电极结构及含有该电极结构的锂离子电池。
技术介绍
随着新能源汽车行业的快速发展，市场对中大型锂离子电池的需求越来越大，特别是高能量比，长循环受命，高可靠性，高串并联装配效率，支持快速充电的三元聚合物软包装锂离子电池单体，越来越受到动力电池组装厂、整车厂、终端消费者的青睐。随着锂离子电池单体容量的增加，即单体所能存储的能量越来越大，电池单体之失效风险往往更高。也就是说，在电池包装配过程中，或整车发生碰撞等情形下，如果有尖锐物刺入或穿过电池单体或模组时，大容量单体及其模组往往更容易发生着火或爆炸等安全事故。因此，为了避免电池单体容量过大，部分厂商采取的“化整为零”的电池组装方案，即将电池单体的容量控制在30Ah以下，然后通过并联的方式，增加电池或模组的容量。但该电池组装方案显然存在如下问题：1)例如组装一个300Ah的电池包，如使用30Ah的单体，其使用的单体数量为10颗并联，可见使用小单体并联的方案，因使用的单体数量多，势必意味着模组组装成本的增高和效率的下降。2)通常使用的电池管理系统(BMS)往往是以并联后的模组作为单元做控制的，即同一个并联后的单元模组中使用的单体往往不受BMS的单独控制。例如一个大小为300Ah并联后的单元模组，由10颗30Ah的单体并联而成，当模组中的某1颗电池单体发生穿钉时，因为和其并联的其他9颗电池单体和该颗被穿钉的电池单体是通过物理方式电连接在一起的，所以其他9颗电池单体会向被穿钉的这颗电池单体的短路点快速释放能量，从而加速被串钉电池单体之短路点处的温升，加剧电致热失控发生的风险。综上所述，传统的技术方案存在有以下不足：1)增大电池单体的容量会增加电池单体因滥用而发生着火或爆炸的风险；2)通过控制电池单体的容量，采用多颗单体并联的方案，不仅增加电池包成组的难度，同时也不能解决并联后模组单元因滥用而发生着火或爆炸的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种电极结构，以提升电池单体的容量，增加整组电池包的能量密度，同时，降低电池单体因滥用而发生着火或爆炸的风险。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电极结构，包括集流体以及设置于集流体至少一表面的若干活性物质单元，相邻两个所述活性物质单元之间设置有间隔区，所述间隔区为空白区、热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区。作为本专利技术所述的电极结构的一种改进，每个所述活性物质单元的面积占所述集流体总面积的1％～4％。当活性物质单元的面积过小时，会损失电池的能量密度；当活性物质单元的面积过大时，如果活性物质单元发生内短路失效时，因其扩散到阻隔区前，释放的能量过大，会使得阻隔区降低失效风险的效果有限。作为本专利技术所述的电极结构的一种改进，每个所述活动物质单元所提供的容量为10～15Ah。相比于现有技术，由于本专利技术的电极结构在集流体的至少一表面设置有若干活性物质单元，相邻两个活性物质单元之间设置有间隔区，间隔区为空白区、热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区，因此，当活性物质单元发生内短路失效时，间隔区将电热能量传递的线路切断，避免失效区域扩大化。本专利技术的另一个目的在于提供一种锂离子电池，包括正极、负极、间隔设置于正极和负极之间的隔离膜以及电解液，所述正极和所述负极的结构为本专利技术所述的电极结构。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，所述正极的活性物质单元与所述负极的活性物质单元一一对应设置，所述正极的活性物质单元的面积小于所述负极的活性单元的面积。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，所述正极的阻隔区与所述负极的阻隔区一一对应设置，所述正极的阻隔区的面积大于所述负极的阻隔区的面积。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，当所述正极的阻隔区为空白区时，所述负极的阻隔区为空白区、热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，当所述正极的阻隔区为热致绝缘区时，所述负极的阻隔区为热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区。作为本专利技术所述的锂离子电池的一种改进，当所述正极的阻隔区为陶瓷电子绝缘区时，所述负极的阻隔区为热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区。相比于现有技术，本专利技术的锂离子电池在正极和负极上设置阻隔区，当电池发生因穿钉等引起的内部短路时，当电热能量通过活性物质单元围绕内短路点向四周扩散到阻隔区时，因阻隔区的电子绝缘性和/或阻燃性和/或隔热性，而将电热能量传递的线路切断，避免失效区域扩大化，进而降低电池单体特别是大容量电池单体因穿钉而发生失效的风险。除此之外，本专利技术的锂离子电池可以实现单体更大的容量，从而减少相同能量的电池包所使用的单体电池数量，简化电池包的组装，控制电池组装成本，提升成组效率，并且有效地提高了整组电池包的能量密度。附图说明图1是本专利技术的结构示意图之一。图2是本专利技术的机构示意图之二。其中：1-集流体，2-活性物质单元，3-间隔区，4-正极，5-负极，6-隔膜。具体实施方式下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。实施例1如图1所示，本实施例提供一种电极结构，包括集流体以及设置于集流体至少一表面的若干活性物质单元，相邻两个活性物质单元之间设置有间隔区，间隔区为空白区、热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区。每个活性物质单元的面积占集流体总面积的1％～4％。每个活动物质单元所提供的容量为10～15Ah。实施例2如图2所示，本实施例提供一种锂离子电池，包括正极、负极、间隔设置于正极和负极之间的隔离膜以及电解液，正极和负极的结构为实施例1的电极结构。正极的活性物质单元与负极的活性物质单元一一对应设置，正极的活性物质单元的面积小于负极的活性单元的面积。正极的阻隔区与负极的阻隔区一一对应设置，正极的阻隔区的面积大于负极的阻隔区的面积。正极的阻隔区为空白区，负极的阻隔区为空白区。实施例3与实施例2不同的是：本实施例中正极的阻隔区为空白区，负极的阻隔区为热致绝缘区。其余同实施例2，这里不再赘述。实施例4与实施例2不同的是：本实施例中正极的阻隔区为空白区，负极的阻隔区为陶瓷电子绝缘区。其余同实施例2，这里不再赘述。实施例5与实施例2不同的是：本实施例中正极的阻隔区为热致绝缘区，负极的阻隔区为陶瓷电子绝缘区。其余同实施例2，这里不再赘述。实施例6与实施例2不同的是：本实施例中正极的阻隔区为热致绝缘区，负极的阻隔区为热致绝缘区。其余同实施例2，这里不再赘述。实施例7与实施例2不同的是：本实施例中正极的阻隔区为陶瓷电子绝缘区，负极的阻隔区为陶瓷电子绝缘区。其余同实施例2，这里不再赘述。实施例8与实施例2不同的是：本实施例中正极的阻隔区为陶瓷电子绝缘区区，负极的阻隔区为热致绝缘区。其余同实施例2，这里不再赘述。对比例本对比例提供一种锂离子电池，包括正极、负极、间隔设置于正极和负极之间的隔膜以及电解液，正极由正极集流体以及涂满正极集流体的正极活性物质层构成，负极由负极集流体以及涂满负极集流体的负极活性物质层构成。实验例对以上实施例和对比例进行钉刺试验。钉刺试验：在25℃环境下，先对电池进行恒电流充电，电流为1.4A，充电终止电压为4.25V；再对电池进行恒电压充电，电压为4.25V，充电终止电流为0.1A；最后用直径为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极结构，其特征在于：包括集流体以及设置于集流体至少一表面的若干活性物质单元，相邻两个所述活性物质单元之间设置有间隔区，所述间隔区为空白区、热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区。

【技术特征摘要】
1.一种电极结构，其特征在于：包括集流体以及设置于集流体至少一表面的若干活性物质单元，相邻两个所述活性物质单元之间设置有间隔区，所述间隔区为空白区、热致绝缘区或陶瓷电子绝缘区。2.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于：每个所述活性物质单元的面积占所述集流体总面积的1％～4％。3.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于：每个所述活动物质单元所提供的容量为10～15Ah。4.一种锂离子电池，包括正极、负极、间隔设置于正极和负极之间的隔离膜以及电解液，其特征在于：所述正极和所述负极的结构为权利要求1～3任一项所述的电极结构。5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极的活性物质单元与所述负极的活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海波，涂健，陈振，刘凯，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43