一种软包三元动力电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种软包三元动力电池及其制备方法，属于电池及其制备方法技术领域。本发明专利技术的一种软包三元动力电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液和电池壳体，其中，正极极片、负极极片和隔膜形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电池芯，所述的正极极片包括正极集流体，该正极集流体包括第一涂覆区、第二涂覆区以及第一涂覆区与第二涂覆区之间的过渡区，所述第一涂覆区和第二涂覆区的正反面均设有正极材料层。采用本发明专利技术的技术方案能够在保证大容量的基础上，显著提高锂离子电池的安全性能，从而满足新能源汽车的使用要求。

A bag of three yuan of power battery and preparation method thereof

The invention discloses a soft bag three yuan power battery and a preparation method thereof, belonging to the technical field of battery and its preparation method. A soft bag of the invention three yuan power battery, including cathode, anode, separator, electrolyte and battery shell, wherein the cathode, anode and cathode / diaphragm diaphragm membrane / cathode / laminated structure of battery core, the anode pole piece comprises an anode current collector, the the anode current collector includes a transition zone between the first coating area, second coating region and the first region and the second region of the coating coating, opposite the first coating area and second area are provided with a cathode material coating layer. By adopting the technical scheme of the invention, the safety performance of the lithium ion battery can be remarkably improved on the basis of ensuring large capacity, so as to meet the requirements of the use of the new energy automobile.

【技术实现步骤摘要】
一种软包三元动力电池及其制备方法
本专利技术属于电池及其制备方法
，更具体地说，涉及一种软包三元动力电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为绿色环保能源已经广泛应用于各种领域，以正极材料区分，锂离子电池分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池和磷酸铁锂电池等。其中，三元材料电池由于具有电压平台高、能量密度高、振实密度高、电化学稳定、循环性能好等特性，在提升新能源汽车的续航里程，减轻用户续航里程忧虑方面具有明显优势，同时还具有放电电压高，输出功率比较大，低温性能好，可适应全天候气温等优点，因此正逐渐受到汽车生产厂商和用户的青睐。随着人们使用需求的提高，电动汽车、混合动力汽车、低速车等对锂离子电池的容量要求越来越高，然而电芯容量的增加，对其安全性的要求也逐渐提高。但现有三元电池的安全性能相对较差，尤其是电池在大电流充放电过程中及针刺试验中，极易发生短路爆炸现象，现有技术中通常是采用降低电池容量的方法来提高其安全性能，从而无法满足人们对电动汽车、混合动力汽车、低速车等的使用要求。比如电池在过充条件下，达到一定温度，电解液会发生分解及氧化反应，产生大量的热，如果热量没有得到及时的抑制，热量的累积会导致温度进一步的升高。当温度达到一定程度，电池会爆炸起火。目前大部分电池的过充测试表明，电池在过充过程中安全温度约为110℃左右。当电池温度达到或超过110℃时，电池内部电解液和阴极材料会发生剧烈反应，发生热失控，温度急剧上升，最终导致起火爆炸。因此，如何在保证锂离子电池具有大容量的基础上，提高其安全性能至关重要，也是现有新能源汽车用锂离子电池生产中急需解决的一个技术难题。经检索，关于提高锂离子电池安全性能的专利报道已有相关公开。如，中国专利201521110006.0公开了一种卷绕式软包装锂离子电池，该申请案的电池包括正极片和负极片，正极片和负极片叠在一起弯折卷绕成电芯，正极片和负极片的起始端到第一次弯折处分别为没有涂布活性物质的正极首端空箔区和负极首端空箔区，负极首端空箔区长度比正极首端空箔区长，该长出的部分为负极端区，正极片的尾端和负极片的尾端分别设置有没有涂布活性物质的正极末端空箔区和负极末端空箔区，正极末端空箔区的起始端和末端两端的连线与负极首端空箔区相交，且负极端区在正极末端空箔区和正极末端空箔区两端的连线的围设范围内。采用该申请案的电池结构使得在刺穿测试穿过负极端区时能同时穿过正极末端空箔区，让正极片和负极片短路时产生的热量得到快速的释放，在一定程度上提高了电池的安全性能；但其仅能提升电池在针刺时的安全性能，对其他性能则没有改善，且采用该申请案的方案还使得电池能量密度有所减少。又如，中国专利201610458567.2公开了一种电池极片，该电池极片包括正极集流体和正极活性材料，正极集流体的一侧表面设置有至少两个间隔设置的正极内涂覆区，相邻两个正极内涂覆区之间设置有正极内空箔区，正极集流体的另一侧表面设置有至少两个间隔设置的正极外涂覆区，相邻两个正极外涂覆区之间设置有正极外空箔区，正极活性材料涂覆在正极内涂覆区和正极外涂覆区上。该申请案通过间隔设置若干涂覆区，并在相邻涂覆区之间设置空箔区，使该空箔区形成缓冲空间，在保证电池具有较高能量密度的情况下有效缓冲极片材料体积膨胀所产生的应力，从而防止极片断裂；但该申请案主要用于保证电池的电性能，而对电池电芯内部短路或者大电流流过时的安全性能则无法保证。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的之一在于克服现有锂离子电池的安全性能相对较差，在大电流充放电过程中或针刺测试中易发生短路爆炸的不足，提供了一种软包三元动力电池。采用本专利技术的技术方案能够显著提高锂离子电池的安全性能，从而满足新能源汽车的使用要求。本专利技术的第二个目的是为了克服采用现有方法制备所得锂离子电池的安全性能相对较差的不足，而提供了一种软包三元动力电池的制备方法，采用本专利技术的方法制备所得动力电池的安全性能得到大大提高。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：其一，本专利技术的一种软包三元动力电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液和电池壳体，其中，正极极片、负极极片和隔膜形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电池芯，所述的正极极片包括正极集流体，该正极集流体包括第一涂覆区、第二涂覆区以及第一涂覆区与第二涂覆区之间的过渡区，所述第一涂覆区和第二涂覆区的正反面均设有正极材料层。更进一步的，所述过渡区与第一涂覆区及第二涂覆区之间均为间断式连接，相邻连接段之间的的间隔距离为2-3mm，该过渡区的正反面均匀涂覆有正极材料层。更进一步的，所述第一涂覆区、第二涂覆区及过渡区为沿正极极片横向或纵向均匀分布的三个区域；所述负极极片包括负极集流体，负极集流体的正反面均匀涂覆有负极材料层。更进一步的，所述过渡区与第一涂覆区及第二涂覆区之间均连续相连，且过渡区的正反面均匀涂覆有Al2O3涂层。更进一步的，当第一涂覆区、第二涂覆区及过渡区沿正极极片横向依次分布时，过渡区的宽度为正极极片总宽度的1/4；当第一涂覆区、第二涂覆区及过渡区沿正极极片纵向依次分布时，过渡区的宽度为正极极片总长的1/5。更进一步的，所述的负极极片包括负极集流体，该负极集流体包括第三涂覆区、第四涂覆区和空箔区，空箔区的位置及尺寸与过渡区相对应，且第三涂覆区与第四涂覆区的正反面均匀涂覆有负极材料层。更进一步的，所述正极集流体采用厚度为12～25μm的铝箔，所述负极集流体采用厚度为10～15μm的铜箔；所述的隔膜采用厚度为15μm～25μm的聚丙烯+陶瓷隔膜或聚乙烯+陶瓷隔膜或聚丙烯+聚乙烯+聚丙烯三层膜或无纺布隔膜，所述的电解液为六氟磷酸锂、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸丙乙酯中的一种或几种的混合物，所述的电池壳体由铝塑膜包装而成。更进一步的，所述的正极材料层由正极活性物质、粘结剂和导电剂组成，其中正极活性物质采用镍钴锰酸锂三元材料，粘结剂采用聚偏氟乙烯，导电剂采用导电炭黑、超导碳、导电石墨、鳞片石墨和碳纳米管中的一种或多种；所述的负极极片由负极集流体及涂覆于负极集流体正反两面的负极材料层组成，该负极材料层由负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂组成，其中负极活性材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳材料中的一种或多种，导电剂采用导电碳黑、超导碳、导电石墨中的一种或多种；增稠剂采用羧甲基纤维素钠，粘结剂采用丁苯橡胶。更进一步的，所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂91％～96％、超导碳1％～4％、导电石墨1％～3％、碳纳米管0％～2％、聚偏氟乙烯2％～5％；所述的负极材料层由如下质量百分比的组分组成：负极活性材料91％～95％、导电炭黑0％～2％、导电石墨0％～2％、丁苯橡胶2％～4％、羧甲基纤维素钠1％～2％。其三，本专利技术的一种软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：步骤一、浆料的制备(1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N-甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2～3小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌3～6小时，得到的浆料经过筛即得到正极材料浆料，正极材料浆料的固含量为60％～75％；在浆料制备前，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软包三元动力电池，包括正极极片(2)、负极极片(1)、隔膜、电解液和电池壳体，正极极片(2)、负极极片(1)和隔膜形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电池芯，其特征在于：所述的正极极片(2)包括正极集流体，该正极集流体包括第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)以及第一涂覆区(202)与第二涂覆区(203)之间的过渡区(204)，所述第一涂覆区(202)和第二涂覆区(203)的正反面均设有正极材料层。

【技术特征摘要】
1.一种软包三元动力电池，包括正极极片(2)、负极极片(1)、隔膜、电解液和电池壳体，正极极片(2)、负极极片(1)和隔膜形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电池芯，其特征在于：所述的正极极片(2)包括正极集流体，该正极集流体包括第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)以及第一涂覆区(202)与第二涂覆区(203)之间的过渡区(204)，所述第一涂覆区(202)和第二涂覆区(203)的正反面均设有正极材料层。2.根据权利要求1所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述过渡区(204)与第一涂覆区(202)及第二涂覆区(203)之间均为间断式连接，相邻连接段之间的的间隔距离为2-3mm，该过渡区(204)的正反面均匀涂覆有正极材料层。3.根据权利要求2所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)及过渡区(204)为沿正极极片(2)横向或纵向均匀分布的三个区域；所述负极极片(1)包括负极集流体，负极集流体的正反面均匀涂覆有负极材料层。4.根据权利要求1所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述过渡区(204)与第一涂覆区(202)及第二涂覆区(203)之间均连续相连，且过渡区(204)的正反面均匀涂覆有Al2O3涂层。5.根据权利要求4所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：当第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)及过渡区(204)沿正极极片(2)横向依次分布时，过渡区(204)的宽度为正极极片(2)总宽度的1/4；当第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)及过渡区(204)沿正极极片(2)纵向依次分布时，过渡区(204)的宽度为正极极片(2)总长的1/5。6.根据权利要求4或5所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述的负极极片(1)包括负极集流体，该负极集流体包括第三涂覆区(102)、第四涂覆区(103)和空箔区(104)，空箔区(104)的位置及尺寸与过渡区(204)相对应，且第三涂覆区(102)与第四涂覆区(103)的正反面均匀涂覆有负极材料层。7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述正极集流体采用厚度为12～25μm的铝箔，所述负极集流体采用厚度为10～15μm的铜箔；所述的隔膜采用厚度为15μm～25μm的聚丙烯+陶瓷隔膜或聚乙烯+陶瓷隔膜或聚丙烯+聚乙烯+聚丙烯三层膜或无纺布隔膜，所述的电解液为六氟磷酸锂、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸丙乙酯中的一种或几种的混合物，所述的电池壳体由铝塑膜包装而成。8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述的正极材料层由正极活性物质、粘结剂和导电剂组成，其中正极活性物质采用镍钴锰酸锂三元材料，粘结剂采用聚偏氟乙烯，导电剂采用导电炭黑、超导碳、导电石墨、鳞片石墨和碳纳米管中的一种或多种；所述的负极材料层由负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂组成，其中负极活性材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳材料中的一种或多种，导电剂采用导电碳黑、超导碳、导电石墨中的一种或多种；增稠剂采用羧甲基纤维素钠，粘结剂采用丁苯橡胶。9.根据权利要求8所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂92％～95％、超导碳1％～3％、导电石墨1％～3％、碳纳米管0％～2％、聚偏氟乙烯2％～4％；所述的负极材料层由...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓，母浩，郑胜涛，
申请(专利权)人：马鞍山活力电动科技有限公司，陈晓，
类型：发明
国别省市：安徽,34