非水电解液锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种非水电解液锂二次电池。包括能镶嵌和脱嵌锂离子电池的负极，能镶嵌和脱嵌锂离子的正极、隔膜以及非水电解液，收纳于电池外壳中，其中所述的正极片、隔膜、负极片组成的极芯中放置支撑体，再在极芯的外围或内层放置侧压板，楔状块楔压侧压板使极芯侧弯，极芯上下均放置绝缘体，致使整个极芯紧固于电池壳内；本发明专利技术的非水电解液锂二次电池具有优越的大倍率放电性能及较高的安全性能，特别适于用作电动自行车、电动汽车等的动力电池。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二次电池。尤其涉及一种适合于交通工具动力使用的大容量、高倍率放电性能优异的非水电解液锂二次电池。
技术介绍
非水电解液锂二次电池使用可镶嵌与脱嵌锂离子的碳系材料作为负极活性物质，使用LiCoO2，LiNiCoO2，LiMnO4等含锂过渡金属氧化物作为正极活性物质，使用溶质为金属锂盐的电解质作为电解液制作成电池后，来自正极活性物质的锂离子进出碳粒子内而可进行充放电。基于环境保护等原因，电动自行车、电动汽车市场发展迅速。锂离子电池以其高放电电压、高能量密度和长循环使用寿命而成为上述动力装置的首选能源。但是，问题在于作为动力能源使用的大容量、高倍率放电的锂离子二次电池，安全性能尚未充分解决。动力用锂离子电池的一个安全方面的问题主要在于电池在跌落或震荡时，在电池极芯上产生一个沿电池轴向的外界打击力，在该外界力的作用下，极芯将在壳体内轴向移动，移动的结果很容易使极芯端面碰撞绝缘板或隔板，从而使极片刺破隔膜纸而造成电池的内短路。
技术实现思路
本专利技术的目的是改善现有动力用非水电解液锂二次电池安全性能差的问题，提供一种安全性能高的动力用非水电解液锂二次电池。本专利技术的目的是通过下列技术方案实现的一种非水电解液锂二次电池，包括能镶嵌和脱嵌锂离子电池的负极，能镶嵌和脱嵌锂离子的正极、隔膜以及非水电解液，收纳于电池外壳中，其特征在于所述的正极片、隔膜、负极片组成的极芯中放置支撑体，再在极芯的外围或内层放置侧压板，楔状块楔压侧压板使极芯侧弯，极芯上下均放置绝缘体，致使整个极芯紧固于电池壳内。本专利技术的上述技术方案进一步改进为所述的支撑体和侧压板的端面比极芯的端面高3～5mm。所述的支撑体和侧压板的材料采用环氧树脂或聚丙烯材料制成。所述的楔状块与绝缘体由相同材质材料经加工成整体结构。所述的楔状块的倾角为4°～5°。所述的极芯的两端面和上下绝缘体之间均保留有3～5mm高度的缓冲空间。本专利技术非水电解液锂二次电池的正极含有一种锂与过渡金属的层状复合氧化物，它们是具有一定特定结构的活性物质，可以与锂离子进行可逆的反应。此类活性物质材料的实例包括LixNi1-yCoyO2(其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)、LixMn2-yByO2(其中，B为过渡金属，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)。并且正极还含有金属材质的电极集流体(通常均为铝箔)、碳系材料导电剂以及将正极材料粘结到电极集流体上的粘合剂，碳系材料导电剂的实例包括炭黑、碳纤维和石墨，粘合剂的实例包括含氟树脂和聚烯烃化合物如PVDF、PTFE、VDF-HFP-TFE共聚物与SBR。本专利技术非水电解液锂二次电池的负极活性物质为能够使锂离子反复嵌入和脱嵌的碳系材料，其实例包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球(MCMB)、中间相碳纤维(MCF)。并且负极还含有金属材质的电极集流体(通常均为铜箔)以及将负极材料粘结到电极集流体上的粘合剂，粘合剂的实例包括含氟树脂和聚烯烃化合物如PVDF、PTFE、VDF-HFP-TFE共聚物与SBR。本专利技术非水电解液锂二次电池的电解液为含有锂盐的链状酸酯和环状酸酯的混合溶液。锂盐的实例包括高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、氯铝酸锂、卤化锂、氟烃基氟氧磷酸锂及氟烃基磺酸锂，可以使用其中之一或其混合物。链状酸酯的实例包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸二苯酯(DPC)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(PA)、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类，可以使用其中之一或其混合物。环状酸酯的实例包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、γ-丁内酯(γ-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类，可以使用其中之一或其混合物。本专利技术的优点在于本专利技术非水电解液锂二次电池可充分保证电池在跌落或碰撞时，避免由于极片刺破隔膜而造成的内短路，大大提高了电池的安全性能。下面参照附图结合实施例对本技术作进一步的描述。附图说明图1为本专利技术非水电解液锂二次电池的剖视图；图2为本专利技术方形壳体非水电解液锂二次电池卷绕后的外观图；图3为本专利技术方形壳体非水电解液锂二次电池纳入壳体前的外观图；图4为本专利技术方形壳体非水电解液锂二次电池绝缘体的外观图；图5为本专利技术圆形壳体非水电解液锂二次电池卷绕后的外观图；图6为本专利技术圆形壳体非水电解液锂二次电池绝缘体的外观图；图7为本专利技术具有多楔状块方形壳体非水电解液锂二次电池的正极端剖视图。附图符号说明1、1’-正、负极极耳层；2、2’-正、负极外接金属带；3、3’-绝缘体；4、4’-金属盖板；5-绝缘隔离板； 6-正极柱；7-电池壳体； 8、8’-支撑体；9、9’-包裹支撑体的热熔胶片； 10-侧压板；11-包裹极芯的热熔胶片；12-耐酸胶带；13-极耳穿过槽孔； 14-极耳及其连接件放置区；15-楔状块；16-极芯。具体实施方式实施例1现采用方形壳体非水电解液锂二次电池来做叙述，请参考图1，本专利技术非水电解液锂二次电池包括极芯16、支撑体8和8’、绝缘体3和3’、侧压板10及电池壳体7。请参考图2，该极芯16由正极片、隔膜、负极片依次叠层、卷绕形成，在极芯16中部，在正、负极片与隔膜间分别放置包裹有热熔胶片9的两支撑体8和8’。支撑体8和8’均为板状。上述支撑体8和8’的作用一是提供对绝缘体的支撑，二是依靠其上热熔胶的粘接力使中央极片粘接在支撑体上。请参考图3，上述极芯16外围包裹一热熔胶片11，胶片11的宽度和极芯16的高度相等。其材料和厚度可与热熔胶片9相同。在裹好胶片11的极芯16的外围前后侧面再各放置一侧压板10，其材料和高度与支撑体8相同。而后采用耐酸胶带12将侧压板10和胶片11固定在极芯16上。固定后的支撑体8和8’露出极芯的长度S和侧压板10两端露出极芯16的长度S一致。S的大小一般在3～5毫米之间。S取得太小，则当电池震荡或跌落时，极芯16产生的轴向压力有可能使极芯16的端面碰撞绝缘体3或3’，从而造成电池的内短路。S取得太大，则将损失较多的电池容量。S一般根据极芯16厚度方向的变形量而定。关于这一点，将在电池实施例中做比较说明。图4为方形壳体的非水电解液锂二次电池上下绝缘体3或3’的外观图，该绝缘体的顶部开设有一放置极耳层1或1’和极耳连接带2或2’的方形凹槽14，方形凹槽14中设有一槽孔13，该槽孔13可供正负极极耳穿过，该绝缘体还包括楔状块15，绝缘体3和3’的材料可采用聚丙烯或环氧树脂等一类聚合材料，但最好采用聚丙烯。本专利技术非水电解液锂二次电池的正极含有一种锂与过渡金属的层状复合氧化物，它们是具有一定特定结构的活性物质，可以与锂离子进行可逆的反应。此类活性物质材料的实例包括LixNi1-yCoyO2(其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)、LixMn2-yByO2(其中，B为过渡金属，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)。并且正极还含有金属材质的电极集流体(通常均为铝箔)、碳系材料导电剂以及将正极材料粘结到电极集流体上的粘合剂，碳系材料导电剂的实例包括炭黑、碳纤维和石墨，粘合剂的实例包括含氟树脂和聚烯烃化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液锂二次电池，包括能镶嵌和脱嵌锂离子电池的负极，能镶嵌和脱嵌锂离子的正极、隔膜以及非水电解液，收纳于电池外壳中，其特征在于：所述的正极片、隔膜、负极片组成的极芯中放置支撑体，再在极芯的外围或内层放置侧压板，楔状块楔压侧压板使极芯侧弯，极芯上下均放置绝缘体，致使整个极芯紧固于电池壳内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭伟华，王传福，董俊卿，张金涛，付才林，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]