正极极片、负极极片与电芯和锂电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种正极极片、负极极片与电芯和锂电池及其制备方法，属于电池技术领域。其中，正负极片上的正负极耳属于内嵌式极耳，在电池外形尺寸保持相同的前提下，与伸出式极耳相比，内嵌式极耳的质量能量密度更大；同时由于正负极耳的面积占比低，电池内部空间利用率高，带来了正负极极片压实面密度高及电池容量更大的优点，而正负极耳还分别位于正负极片的两端，可有效改善锂电池充放电过程中发热不均匀的问题，提高了锂电池安全性和可靠性。

Positive and negative plates, cores and lithium batteries and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
正极极片、负极极片与电芯和锂电池及其制备方法
本专利技术涉及储能锂电池，属于电池
，具体地涉及一种正极极片、负极极片与电芯和锂电池及其制备方法。
技术介绍
储能器件作为实现绿色能源使用和推广的重要前提，发展新型高效储能器件，对于改善能源使用结构，推动绿色能源的发展，提高资源利用效率以及解决环境问题等方面具有重要的战略意义。锂电池作为一种重要而高效的储能器件，具有能量密度高，输出功率大、电压高、自放电小、工作温度宽、无记忆效应和环境友好等优点；广泛应用在手机、笔记本电脑、电动车、轨道交通、大规模储能和航空航天领域。然而目前的储能锂电池存在容量不高，电池充放电过程中发热不均匀，电池制作成本高等问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种正极极片、负极极片与电芯和锂电池及其制备方法，通过极片两端设计正负极耳的方式，有利于改善电池充放电过程中发热不均匀的问题，同时，正负极耳的面积占比小，有利于提高电池的容量。为实现上述目的，本专利技术公开了一种正极极片，它由正极集流体与涂覆于所述正极集流体表面的正极浆料组成，在正极集流体一端边沿设有用于构成正极极耳的未涂覆空白区域，所述正极集流体另一端边沿开设有第一缺口，所述第一缺口用于作为负极极耳的避空区。进一步地，所述正极浆料按照质量百分比计包括如下组分，正极活性材料:92％～97％；聚偏氟乙烯:1.5％～3.7％；导电炭黑:0.7％～2.2％；碳纳米管导电浆液:0.8％～2.1％。其中，聚偏氟乙烯作为粘结剂使用，加强了浆料的粘性，提高极片的剥离强度，导电剂导电炭黑及碳纳米管导电浆液混于正极活性材料间，构成主要的导电网络，提高了浆料的导电性，降低了锂电池内阻。进一步地，所述正极活性材料包括碳包覆磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的至少一种。进一步地，所述正极浆料的制备过程如下：取质量百分比计分别为正极活性材料:92％～97％；聚偏氟乙烯:1.5％～3.7％；导电炭黑:0.7％～2.2％；碳纳米管导电浆液:0.8％～2.1％的各物质混合、搅拌、高速分散、过筛、除铁及除泡，制得正极浆料。进一步地，所述正极浆料的固含量为50％～65％。优选的，所述正极集流体双面涂覆正极浆料。优选的，所述正极极片双面面密度为(250～360)g/m2。优选的，所述正极集流体为涂炭铝箔。进一步地，所述正极极片的制备过程如下：取正极浆料涂覆于正极集流体表面，并预留空白区域作为正极极耳，待干燥后进行辊压、涂胶、预分切、模切分切、激光切割工艺，得到预规定大小的正极极片，所述正极极片上的正极极耳、缺口分别位于极片两端边沿。优选的，所述正极极耳及第一缺口的形状相同，所述第一缺口用于作为负极极耳的避空区。优选的，所述正极极耳的纵向轴线延长线与第一缺口的纵向轴线延长线在同一直线上。优选的，所述正极极耳的面积占正极极片的2～3％。优选的，所述第一缺口的面积占正极极片的2～3％。优选的，所述正极极耳的横向剖面形状为圆弧形。优选的，所述第一缺口的横向剖面形状为圆弧形。本专利技术还公开了一种负极极片，它由负极集流体与涂覆于所述负极集流体表面的负极浆料组成，在负极集流体一端边沿设有用于构成负极极耳的未涂覆空白区域，所述负极集流体另一端边沿开设有第二缺口，所述第二缺口用于作为正极极耳的避空区。进一步地，所述负极浆料按照质量百分比计包括如下组分，负极活性材料:94％～98％；羧甲基纤维素钠:0.4％～1.2％；丁苯橡胶:1％～3％；导电炭黑:0.6％～1.8％。其中，剂羧甲基纤维素钠作为粘结剂使用，加强了浆料的粘性，提高了极片的剥离强度，导电炭黑作为导电剂混于负极活性材料间，构成主要的导电网络，提高了浆料的导电性，降低了锂电池内阻，丁苯橡胶是乳化剂，有利于浆料分散和浆料稳定，配合粘结剂羧甲基纤维素钠一起使用。进一步地，所述负极活性材料包括硅纳米线、硅碳复合材料或石墨中的一种以上。进一步地，所述负极浆料的制备过程如下：取质量百分比计分别为负极活性材料:94％～98％；羧甲基纤维素钠:0.4％～1.2％；丁苯橡胶:1％～3％；导电炭黑:0.6％～1.8％的各物质混合、搅拌、高速分散、过筛、除铁及除泡，制得负极浆料。进一步地，所述负极浆料的固含量为40％～50％。优选的，所述负极集流体双面涂覆负极浆料。优选的，所述负极极片双面面密度为(100～200)g/m2。优选的，所述负极集流体为铜箔。进一步地，所述负极极片的制备过程如下：取负极浆料涂覆于负极集流体表面，并预留空白区域作为负极极耳，待干燥后进行辊压、涂胶、预分切、模切分切、激光切割工艺，得到预规定大小的负极极片，所述负极极片上的负极极耳、缺口分别位于极片两端边沿。优选的，所述负极极耳及第二缺口的形状相同，所述第二缺口用于作为正极极耳的避空区。优选的，所述负极极耳的纵向轴线延长线与第二缺口的纵向轴线延长线在同一直线上。优选的，所述负极极耳的面积占负极极片的2～3％。优选的，所述第二缺口的面积占负极极片的2～3％。优选的，所述负极极耳的横向剖面形状为圆弧形。优选的，所述第二缺口的横向剖面形状为圆弧形。本专利技术还公开了一种电芯，它包括上述正极极片、负极极片及位于所述正极极片及负极极片之间的隔离膜。进一步，所述电芯的制备过程如下：对待堆叠的正极极片、隔离膜与负极极片进行拍照定位，按照隔离膜→负极极片→隔离膜→正极极片的顺序堆叠，再经热压使正极极片、负极极片和隔离膜紧密接触，再分别对正极极耳和负极极耳进行电阻预焊，将多层极耳压实、焊接在一起，起到定型作用，即制备得到电芯。优选的，所述隔离膜为Z形折叠，即正极极片、负极极片也按照Z形叠片方式。也可以采用其它叠片方式，但Z形叠片的效率高、良率也高。优选的，每个电芯包含正极极片20层，负极极片20层，所述隔离膜多绕一圈，并在收尾端贴上胶布。优选的，所述隔离膜为微孔性及多孔性薄膜，材质以PP、PE为主，其置于电芯内部的正负极片之间，用作隔离正负极片，防止电池内部阴阳极短路，可使离子通过，并具保持电解液的功能。本专利技术还公开了一种锂电池，它包括上述电芯。本专利技术还公开了上述锂电池的制备方法，它包括如下步骤：1)集流体表面涂布：在集流体表面涂覆极片浆料并预留空白区域作为正极极耳或负极极耳；2)制备正负极极片：对涂覆后集流体进行辊压、切割，得正极极片或负极极片，所述正极极片、负极极片一端边沿设置的缺口分别用于负极极耳、正极极耳的避空区；3)极片叠片：对待堆叠的正极极片、隔离膜与负极极片进行拍照定位，按照隔离膜→负极极片→隔离膜→正极极片的顺序堆叠；4)热压极芯：对步骤3)堆叠好的极片热压；5)极耳电阻预焊：对步骤4)中正极极耳、负极极耳进行电阻预焊，将多层极耳压实、焊接在一起；6)装配：将步骤5)制备的电芯与正极盖板、负极盖板、锂电池外壳及mylar膜组装并填充电解液，制得锂电池。进一步地，所述负极极耳、正极极耳及缺口的形状相同，所述负极极耳的面积占负极极片的2％～3％，所述正极极耳的面积占正极极片的2％～3％。进一步地，步骤3)中所述隔离膜为Z形折叠。进一步地，步骤6)中电解液为锂盐的碳酸酯溶液。优选的，所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)或碳酸二甲酯(DMC)中的一种以上。优选的，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟草酸磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极极片，它由正极集流体与涂覆于所述正极集流体表面的正极浆料组成，在正极集流体一端边沿设有用于构成正极极耳的未涂覆空白区域，所述正极集流体另一端边沿开设有第一缺口，所述第一缺口用于作为负极极耳的避空区。

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，它由正极集流体与涂覆于所述正极集流体表面的正极浆料组成，在正极集流体一端边沿设有用于构成正极极耳的未涂覆空白区域，所述正极集流体另一端边沿开设有第一缺口，所述第一缺口用于作为负极极耳的避空区。2.根据权利要求1所述正极极片，其特征在于：所述正极浆料按照质量百分比计包括如下组分，正极活性材料:92％～97％；聚偏氟乙烯:1.5％～3.7％；导电炭黑:0.7％～2.2％；碳纳米管导电浆液:0.8％～2.1％。3.一种负极极片，它由负极集流体与涂覆于所述负极集流体表面的负极浆料组成，在负极集流体一端边沿设有用于构成负极极耳的未涂覆空白区域，所述负极集流体另一端边沿开设有第二缺口，所述第二缺口用于作为正极极耳的避空区。4.根据权利要求3所述负极极片，其特征在于：所述负极浆料按照质量百分比计包括如下组分，负极活性材料:94％～98％；羧甲基纤维素钠:0.4％～1.2％；丁苯橡胶:1％～3％；导电炭黑:0.6％～1.8％。5.一种电芯，它包括权利要求1～2中任一项所述的正极极片，权利要求3～4中任一项所述的负极极片，还包括位于所述正极极片及负极极片之间的隔离膜。6.一种锂电池，它包括权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，马卫，杨梢，张天赐，陈中华，孙伟兵，
申请(专利权)人：湖北锂诺新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42