一种电芯及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种电芯及其制备方法和锂离子电池，该电芯包括正极片、负极片和隔膜，隔膜夹设于正极片和负极片之间，且正极片和负极片的外缘平齐；正极片和负极片各自独立地包括集流体、活性材料层和绝缘缓冲层，活性材料层和绝缘缓冲层设于集流体的表面；绝缘缓冲层贴合设于活性材料层的至少两侧边，且被配置于将正负极片与隔膜固定粘结。由上，通过正负极片同宽设计和正负极片上绝缘缓冲层的设置，可有效降低跌落后内短路的风险。效降低跌落后内短路的风险。效降低跌落后内短路的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种电芯及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其是涉及一种电芯及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有电压高、能量密度高、寿命长等优点，在消费类电子产品得到广泛应用。随着能量密度需求逐年提升，且电池单体的容量越来越高、重量越来越重，还需兼顾快充、快放等特定性能需求，整机对电池的跌落时的安全性能也提出了更高要求。
[0003]整机电池之间通常采用胶纸粘结电芯铝塑膜外表面固定的方式，但是铝塑膜内部与裸电芯之间通常没有粘结，且由于有电解液的存在，整机跌落时，裸电芯与铝塑膜之间会产生滑动，裸电芯冲击顶部封装区域、甚至间接撞击到顶部的保护板、主机电池仓，造成电芯电解液泄露、短路、甚至热失控起火。为解决这一问题，目前多采用在电池的裸电芯与外包装铝塑膜之间增加贴热熔胶带的方式，增强裸电芯与铝塑膜的粘结，以改善内部裸电芯在跌落时滑动位移的问题。但热熔胶只粘结电芯最外侧的极片，在跌落时内层极片层间仍然有滑动位移的现象存在，跌落时远离热熔胶粘结层的极片仍易发生位移而导致撞击到保护板、电池仓。另外，由于锂离子电池正负极存在Overhang即负极尺寸大于正极尺寸，其目的是在保证负极完全包裹正极，防止边缘析锂，但以上设置使得跌落时，负极极片超出正极极片边缘的Overhang区域极容易弯折产生碎屑从而引发内短路导致跌落失效。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种电芯及其制备方法和锂离子电池。
[0005]本专利技术的第一方面，提出了一种电芯，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜夹设于所述正极片和所述负极片之间，且所述正极片和所述负极片的外缘平齐；所述正极片和所述负极片各自独立地包括集流体、活性材料层和绝缘缓冲层，所述活性材料层和所述绝缘缓冲层设于所述集流体的表面；所述绝缘缓冲层贴合设于所述活性材料层的至少两侧边，且被配置于将所述正极片和所述负极片与所述隔膜固定粘结。其中，绝缘缓冲层优选贴合设于活性材料层的至少两个相对侧边。
[0006]根据本专利技术实施例电芯，至少具有以下有益效果：该电芯包括正极片、负极片和隔膜，隔膜夹设于正极片和负极片之间，且正负极片的外缘平齐；正极片和负极片各自独立地包括集流体、活性材料层和绝缘缓冲层，活性材料层和绝缘缓冲层设于集流体的表面；绝缘缓冲层贴合设于活性材料层的至少两侧边，且被配置于将正极片和负极片与隔膜固定粘结。通过以上设置，在平行于隔膜方向上正负极片采用同宽设计；并在正负极片集流体的表面上、活性材料层的至少两侧边缘贴合设置绝缘缓冲层，且绝缘缓冲层被配置于将正负极片与隔膜固定粘结，可加强正负极片与隔膜的粘结，提高电芯的整体刚性；后续组装成电池后，在跌落时，如果发生位移则为电芯发生整体位移(即正负极片整体位移量相近)，撞击到电池仓或保护板时，正负极片边缘的绝缘缓冲层可作为缓冲区共同、同时承受冲击，从而可
有效避免负极片尺寸大于正极片尺寸设计容易导致内部活性材料层弯折产生碎屑或界面受损引起内短路或电能下降的问题，从而降低跌落后内短路的风险。
[0007]以上电芯中，负极片上活性材料层的外缘尺寸一般大于正极片上活性材料层的外缘尺寸；由于正极片与负极片相对设置，且两者的外缘平齐，而正负极极片上集流体表面的活性材料层侧边贴合设置绝缘缓冲层，且负极片上活性材料层的外缘尺寸大于正极片上活性材料层的外缘尺寸，可保证负极活性材料层区域完全覆盖正极活性材料层区域，进而不会引发overhang不足导致析锂的问题。优选地，正负极片上活性材料层的宽度差在0.4mm以上，以避免卷绕或切片组装过程中层与层之间对不齐造成正极片边缘超出负极片边缘导致析锂。正负极片上活性材料层的宽度差可根据极片宽度公差、卷绕/叠片设备对其能力、或卷绕/叠片的层数等具体情况进行设计。
[0008]另外，以上电芯中，正负极片上绝缘缓冲层的外缘一般与集流体的外缘平齐；在平行于隔膜方向上，隔膜的尺寸一般大于正极片和负极片的尺寸，以避免正负极片直接接触短路。
[0009]具体地，正极片和负极片上至少在集流体的一侧表面设置有活性材料层和绝缘缓冲层，绝缘缓冲层贴合设于活性材料层的至少两侧边，且被配置于将正极片和负极片与隔膜固定粘结。例如，正极片和/或负极片上在集流体的一侧表面按如上结构设置活性材料层和绝缘缓冲层；或者，正极片和/或负极片上在集流体的两侧表面均按如上结构设置活性材料层和绝缘缓冲层。又或者，正极片和负极片各自独立地具有第一区域段和第二区域段，第一区域段上活性材料层和绝缘缓冲层按如上结构配合设于集流体的一侧表面，第二区域段上活性材料层和绝缘缓冲层按如上结构配合设于集流体的两侧表面。一般而言，绝缘缓冲层与活性材料层在集流体上配合同侧设置，且绝缘缓冲层贴合设于活性材料层的至少两侧边。绝缘缓冲层一般贴合设于活性材料层的至少两相对侧边。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述正极片中绝缘缓冲层的单边宽度大于所述负极片中绝缘缓冲层的单边宽度；优选地，所述负极片中绝缘缓冲层的单边宽度大于或等于0.5mm；优选地，正极片上绝缘缓冲层的单边宽度大于负极片上绝缘缓冲层单边宽度至少0.2mm；进一步优选地，所述正极片中绝缘缓冲层的单边宽度大于或等于1.5mm。以上单边宽度为沿平行于集流体方向上的单边宽度。通过将正负极片上绝缘缓冲层的单边宽度控制在以上范围，其中，正极片上绝缘缓冲层的单边宽度大于负极片上绝缘缓冲层的单边宽度，可避免正极片上活性材料层区域超出负极活性材料层边缘导致析锂。正极片上的绝缘缓冲层与负极片上的绝缘缓冲层一般同侧设置且位于集流体上活性材料层的至少两侧边；且同侧上，正极片中绝缘缓冲层的单边宽度大于所述负极片中绝缘缓冲层的单边宽度。正负极片上绝缘缓冲层的一边宽度与相对侧上的绝缘缓冲层的宽度可相等或不等。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述绝缘缓冲层的厚度小于或等于所述活性材料层的厚度。一般将绝缘缓冲层的厚度控制在与活性材料层厚度尽量接近但不超过活性材料层的厚度，以有效发挥跌落时绝缘缓冲层区域保护极片边缘不破损的效果，并且可有效避免绝缘缓冲层过厚影响电芯正负极片界面，影响电性能。具体地，可将绝缘缓冲层的厚度设计为大于活性材料层厚度的50％，并且小于活性材料层厚度；例如，可将绝缘缓冲层的厚度设计为活性材料层厚度的70～85％。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述绝缘缓冲层为绝缘陶瓷层。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述绝缘陶瓷层的材料包括第一陶瓷粉料和第一粘结剂，所述第一粘结剂的用量占绝缘陶瓷层的总重量的10～30％，例如10％、12％、15％、20％、25％、28％、30％。通过将绝缘陶瓷层中第一粘结剂的含量控制在以上范围，使得其中第一粘结剂含量占比远高于正负极片的活性材料层中粘结剂的常规用量(通常低于5％)，进而在后续电池制备过程，在注入电解液后，绝缘陶瓷层中的第一粘结剂在吸收电解液后会发生溶胀，使绝缘陶瓷层的厚度会增加，经过化成、老化等工序，绝缘陶瓷层中的第一粘结剂能大量渗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯，其特征在于，包括：正极片、负极片和隔膜，所述隔膜夹设于所述正极片和所述负极片之间，且所述正极片和所述负极片的外缘平齐；所述正极片和所述负极片各自独立地包括集流体、活性材料层和绝缘缓冲层，所述活性材料层和所述绝缘缓冲层设于所述集流体的表面；所述绝缘缓冲层贴合设于所述活性材料层的至少两侧边，且被配置于将所述正极片和所述负极片与所述隔膜固定粘结。2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极片中绝缘缓冲层的单边宽度大于所述负极片中绝缘缓冲层的单边宽度；优选地，所述负极片中绝缘缓冲层的单边宽度大于或等于0.5mm。3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述绝缘缓冲层的厚度小于或等于所述活性材料层的厚度。4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述绝缘缓冲层为绝缘陶瓷层；优选地，绝缘陶瓷层的材料包括第一陶瓷粉料和第一粘结剂，所述第一粘结剂的质量占绝缘陶瓷层的总重量的10～30％。5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述隔膜包括隔膜基体和陶瓷层，所述陶瓷层设于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，于子龙，陈杰，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：