一种复合电极极片和电芯、双极性电池制造技术

本实用新型专利技术提供了一种复合电极极片和电芯、双极性电池。该复合电极极片包括电极极片本体及绝缘环，所述绝缘环环绕所述电极极片本体的外围设置；和/或所述绝缘环设置在所述电极极片本体的至少一侧表面的边缘上。该复合电极极片的预设位置设有绝缘环，当其装配到双极性电池中时，绝缘环可较好地隔开不同电极极片本体，从而可显著减小电池发生电子短路的风险，可用于提供一种性能稳定的双极性电池。可用于提供一种性能稳定的双极性电池。可用于提供一种性能稳定的双极性电池。

【技术实现步骤摘要】
一种复合电极极片和电芯、双极性电池


[0001]本技术涉及电池
，具体涉及一种复合电极极片和电芯、双极性电池。

技术介绍

[0002]双极性电极极片是在双极性集流体的相对两面分别涂覆不同极性的活性物质，并通过将多个双极性极片以及多个固态电解质串联叠加的方式构成电池，这种电池结构减少了电池的无效配装空间、降低了连接电阻，使得双极性电池具有高电压、高能量密度、高过流能力等优点。而该种电池存在不同双极性极片互相接触导致电池短路的风险。因此，需要使各电极及固态电解质之间具有相互独立的结构。目前，业界常通过固态电解质层来分隔不同的双极性极片，但这种方法易导致不同的(特别是相邻的)固态电解质层相接触导致电池发生离子短路。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本技术提供了一种复合电极极片和电芯、双极性电池。该复合电极极片的预设位置设有绝缘环，当其装配具有多个双极性极片的电池中时，绝缘环可较好地隔开不同电极极片本体，特别是相邻的电极极片本体的活极活性材料层相互接触，从而可显著减小电池发生电子短路的风险。
[0004]本技术第一方面提供了一种复合电极极片，该电极极片包括电极极片本体及绝缘环，所述绝缘环环绕所述电极极片本体的外围设置；和/或设置所述绝缘环在所述电极极片本体的至少一侧表面的边缘上。
[0005]该复合电极极片的预设位置设置有绝缘环，当复合电极极片装配具有多个叠加的双极性极片及固态电解质层的电池中时，不仅可以有效地分隔开不同的(特别是相邻的)固态电解质层直接接触，避免电池发生离子短路的现象，预设位置上的绝缘环还可以较充分地隔绝不同的(特别是相邻的)电极极片本体直接接触，从而能够显著减小双极性电池发生电子短路的风险，提高双极性电池的稳定性，有利于电池性能的充分发挥。
[0006]本技术第二方面提供了一种电芯，包括多个层叠设置的本技术第一方面提供的复合电极极片和固态电解质层。
[0007]该电芯同时拥有多个串联叠加的复合电极极片和固态电解质层，并且内置的复合电极极片不仅能够隔开不同的固态电解质层，还能够显著减小不同电极极片本体相互接触造成的电子短路的风险，从而该电芯可用于提供结构、性能稳定的双极性电池。
[0008]本技术第三方面提供了一种双极性电池，该双极性电池包含本技术第二方面提供的电芯。
[0009]该双极性电池可同时具有电压较高、能量密度较高、过流能力较高的优点，并且该双极性电池的性能稳定。
附图说明
[0010]图1为本技术一实施例提供的复合电极极片的俯视图；
[0011]图2为本技术一实施例提供的复合电极极片的前视图；
[0012]图3为本技术另一实施例提供的复合电极极片的前视图；
[0013]图4为本技术另一实施例提供的复合电极极片中拆解出的绝缘环的俯视图；
[0014]图5为本技术另一实施例提供的复合电极极片的俯视图；
[0015]图6为本技术一实施例提供的电芯的截面图；
[0016]图7为本技术又一实施例提供的电芯的截面图。
[0017]附图说明：10
‑
复合电极极片；11
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电极极片本体；111
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正极活性材料层；112
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正极集流体；113
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负极集流体；114
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负极活性材料层；12
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绝缘环；20
‑
固态电解质层。
具体实施方式
[0018]请一并参见图1
‑
图5。本技术实施例提供的复合电极极片10包括电极极片本体11及绝缘环12，绝缘环12设置在电极极片本体11的至少一侧表面的边缘上(如图1
‑
图2所示)；和/或绝缘环12环绕电极极片本体11的外围设置(如图3
‑
图5所示)。
[0019]本技术中，“绝缘环12设置在电极极片本体11的至少一侧表面的边缘上”是指绝缘环12设置在电极极片本体11与其厚度方向垂直的两个表面中的至少一个表面上，且设置在该至少一个表面的边缘；“绝缘环12环绕电极极片本体11的外围设置”是指绝缘环12设置在电极极片本体11与其厚度方向平行的外周壁上。
[0020]本技术中，上述绝缘环12是指绝缘材料构成的环状结构，环状结构的内、外轮廓均可以是方形，也可以是圆形或者是其他曲形或者多边形。绝缘环12的外轮廓或内轮廓需要与电极极片本体11的外轮廓相匹配。
[0021]本技术中，上述电极极片本体11包括层叠设置的正极活性材料层、集流体和负极活性材料层。在一些实施方式中，上述集流体也可以是由单片铝箔构成的，铝箔的相对两侧表面分别设置有正、负活性材料层。
[0022]在另一些实施方式中，上述集流体为复合集流体，复合集流体包括层叠设置的正极集流体112(可以为铝箔)、粘结层和负极集流体113(可以为铜箔)，正极集流体112靠近正极活性材料层111设置(如图2
‑
图3所示)，粘结层包括填充有导电粘结剂的多孔聚合物膜。此时，该电极极片本体11的正极部分(包括正极活性材料层111和正极集流体112，为了方便表述，正极部分记作A)和负极部分(包括负极集流体113和负极活性材料层114，为了方便表述，负极部分记作B)可分别加工，从而可避正、负电极活性材料层所使用的不同溶剂在干燥过程中互相影响，更重要的是可根据正、负活性材料层各自的材料确定辊压工艺参数，避免了使用单片集流体时，辊压参数与某一侧活性材料的特性不符，发生压力过大造成活性材料颗粒破裂、或者压力过小导致某一侧活性材料层的压实密度偏小造成体积能量密度的损失。此外，聚合物膜质量小且具有一定的结构强度，聚合物膜的存在可减薄正、负集流体的厚度，从而有利于减小上述集流体的总质量，进而提高电池的能量密度。
[0023]本技术中，上述多孔聚合物膜的孔隙率在40％
‑
70％的范围内，孔径在0.1mm
‑
20mm的范围内。上述多孔聚合物膜的厚度在1μm
‑
10μm的范围内。其中，多孔聚合物膜可以是绝缘聚合物膜，也可以是普通的聚合物膜，优选为绝缘聚合物膜。本技术中，上述绝缘
多孔聚合物膜的电子电导率及离子电导率均小于10
‑9S/m。绝缘多孔聚合物膜的材质包括但不限于聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯醚。
[0024]当上述多孔聚合物膜为绝缘材料时，可控制多孔绝缘聚合物膜的横向尺寸比正、负极活性材料层、集流体以及固态电解质层20的横向尺寸大，从而将其装配到电池中时，可有效防止正、负极活性材料层以及固态电解质层20之间相互接触，可进一步减小双极性电池中发生短路的风险。还需要注意的是，上述多孔绝缘聚合物膜外延在正、负极集流体之外的部分不可填充导电胶。
[0025]本技术一些实施方式中，绝缘环12可以设置在电极极片本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合电极极片，其特征在于，所述复合电极极片(10)包括电极极片本体(11)及绝缘环(12)，所述绝缘环(12)环绕所述电极极片本体(11)的外围设置；和/或所述绝缘环(12)设置在所述电极极片本体(11)的至少一侧表面的边缘上。2.根据权利要求1所述的复合电极极片(10)，其特征在于，所述电极极片本体(11)的至少一侧表面包括非绝缘区域及围设在所述非绝缘区域四周的绝缘区域，所述绝缘区域上设有所述绝缘环(12)。3.根据权利要求1或2所述的复合电极极片(10)，其特征在于，所述电极极片本体(11)包括层叠设置的正极活性材料层(111)、集流体和负极活性材料层(114)；所述集流体包括层叠设置的正极集流体(112)、粘结层和负极集流体(113)，所述正极集流体(112)靠近所述正极活性材料层(111)设置，所述粘结层包括填充有导电粘结剂的多孔聚合物膜。4.根据权利要求3所述的复合电极极片，其特征在于，当所述绝缘环(12)环绕所述电极极片本体(11)的外围设置时，所述绝缘环(12)的厚度小于或等于所述电极极片本体(11)的厚度。5.根据权利要求3所述的复合电极极片，其特征在于，所述绝缘环(12)的厚度小于或等于所述集流体的厚度。6.一种电芯，其特征在于，所述电芯包括多个层叠且交替设置固态电解质层(20)和如权利要求1
‑
5任一项所述的复合电极极片(10)。7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述电极极片本体(11)的表面包括沿层叠方向相对设置的第一面和第二面，所述绝缘环(12)设置在所述电极极片本体(11)的第一面，所述电芯中，不同电极极片本体(11)的所述第一面和所述第二面交替设置；其中，所述电极极片本体(11)未被所述绝缘环(12)覆盖的区域沿第一方向的尺寸为L1、沿第二方向的尺寸为L2，所述复合电极极片(10)沿第一方向的尺寸为L1’
、沿第二方向的尺寸为L2’
，所述固态电解质层(20)沿第一方向的尺寸为L3、沿第二方向的尺寸为L4；所述第一方向为所述复合电极极片(10)的长度或宽度方向，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁涛，潘仪，张如青，郭姿珠，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：新型
国别省市：