正极片、电芯和电池制造技术

本申请涉及电池技术领域，具体涉及正极片、电芯和电池。该正极片包括集流体、活性物质层、第一绝缘层和第二绝缘层；集流体具有相背设置的第一表面和第二表面；第一表面沿短边侧依次具有第一区域、第二区域和第三区域；第二表面沿短边侧依次具有第四区域、第五区域和第六区域；第二区域和第五区域设置有活性物质层；第一区域、第三区域、第四区域和第六区域设置有第一绝缘层；活性物质层和第一绝缘层之上设置有第二绝缘层。本申请中的正负极片为等宽设计，解决了电芯制备时出现正负极覆盖不良的问题，大大提高了电池的安全性。大大提高了电池的安全性。大大提高了电池的安全性。

【技术实现步骤摘要】
正极片、电芯和电池


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及正极片、电芯和电池。

技术介绍

[0002]目前随着锂离子电池的普及，现在的锂离子电池已经占据市场50％～70％，市场上的锂离子电池的极片均是负极片比正极片偏宽，导致在卷绕或者叠片时出现正负极的覆盖不良(图7)的现象，需要及时纠正正负极的覆盖差值，否则因极片覆盖不良导致卷芯出现平齐或者螺旋(图8)，如此出来的卷芯将会出现超高，覆盖不足导致卷芯报废处理。正负极片出现覆盖不良有可能导致局部的Li源充足，局部Li源不足，电池动力学性能不足，局部Li枝晶的形成，易发生刺穿隔膜导致电池局部短路，出现电池自放电较大，电池的持续放电能力大大削弱，不利于电池的长久使用。自放电过大会导致电池的静态以及动态压差导致电脑出现配组异常开机不了；长期使用也会导致Li枝晶出现明显增大存在刺破隔膜风险，导致电池出现内部短路，电池异常放电现象。电池无法使用，局部热失控导致手机、笔记本出现着火的风险。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了正极片、电芯和电池。本申请中的正负极片为等宽设计，解决了电芯制备时出现正负极覆盖不良的问题，大大提高了电池的安全性。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种正极片，该正极片包括集流体、活性物质层、第一绝缘层和第二绝缘层；
[0006]集流体具有相背设置的第一表面和第二表面；第一表面沿短边侧依次具有第一区域、第二区域和第三区域；第二表面沿短边侧依次具有第四区域、第五区域和第六区域；
[0007]第二区域和第五区域设置有活性物质层；
[0008]第一区域、第三区域、第四区域和第六区域设置有第一绝缘层；
[0009]活性物质层和第一绝缘层之上设置有第二绝缘层。
[0010]本申请为了解决极片出现的覆盖不良等事项，将锂离子电池的极片制作成等宽极片处理(如图1)，采用相同宽度的正负极片设计，在无隔膜作为牵引下，使得正负极片的边缘重合和保证正负极片的覆盖，方便正负极片进行卷绕或者叠片。常规正极片宽度小于负极片宽度，为了达到等宽极片的技术效果，弥补常规正极片的宽度，本申请将集流体做了加宽处理，并在正极片长边侧和表面分别设置了第一绝缘层和第二绝缘层(如图2
‑
4所示)，以上措施的落实保证正负极片出现平齐、螺旋的比例大大降低，整个卷绕环节的良率能够显著提升，保证了正负极的容量之比，在安全性能方面远远超过目前所有隔膜组件的电池，使得电池性能在炉温和针刺性能测试中均有了明显的提升。
[0011]作为优选，第一绝缘层的厚度小于等于活性物质层的厚度；第一绝缘层一方面用于调节正负极容量比，另一方面还具有吸附电解液的作用。
[0012]作为优选，第一绝缘层的宽度为0.3～0.8mm；本申请考虑到常规正负极的极片差值在1.2～1.8mm的差值(此差值是因为负极的容量一定要比正极的容量大，才能保证从正极出来的Li
+
离子都有地方收纳，避免Li枝晶的形成)，所以在正极长边侧设置一定宽度的第一绝缘层(该宽度在0.3～0.8mm)，该第一绝缘层具有强的浸润性，极片浸润性能够得到一定程度的提高。
[0013]在本专利技术提供的具体实施例中，第一绝缘层的宽度为0.5mm。
[0014]作为优选，第二绝缘层的厚度为3～20μm；第二绝缘层的作用包括：隔绝正负极、导通Li离子以及吸附电解液的作用。
[0015]优选地，第二绝缘层的厚度为5～15μm。
[0016]作为优选，第二绝缘层的宽度大于活性物质层的宽度。在本专利技术提供的具体实施例中，小于等于集流体的宽度。
[0017]在本专利技术提供的具体实施例中，第二绝缘层的宽度等于集流体的宽度。
[0018]作为优选，活性物质层的厚度为10～100μm。
[0019]在本专利技术提供的实施例中，活性物质层的厚度为30～50μm。
[0020]作为优选，所述第一绝缘层为静电纺丝层或夜光材料层。
[0021]在本专利技术中，第二绝缘层只要是起到绝缘作用的材料即可。作为优选，第二绝缘层为绝缘膜或静电纺丝层。在本专利技术提供的具体实施例中，第二绝缘层为静电纺丝层。
[0022]作为优选，静电纺丝层包括骨架型材料和粘结性聚合物；
[0023]作为优选，骨架型材料与粘结性聚合物的质量比为(1～10)：(0.1～1)。
[0024]优选地，骨架型材料与粘结性聚合物的质量比为(1～10)：1。
[0025]在本专利技术提供的具体实施例中，骨架型材料与粘结性聚合物的质量比为6：1。
[0026]作为优选，夜光材料层包括夜光材料，夜光材料包括稀土铝酸盐、稀土硅酸盐中的至少一种。
[0027]作为优选，静电纺丝层的孔隙率为25％～90％。优选地，静电纺丝层的孔隙率为30％～90％。采用纺丝出来的纺层具有较高的孔隙率，这样纺层的就具有很好的电解液吸附能力。该结构既有利于Li
+
的传输，也有利于结构稳定和热量的疏散，导致该系列的锂离子电池能够在炉温以及针刺表现优异。
[0028]作为优选，骨架型材料包括羟基磷灰石(Ca
10
(PO4)6(OH)2)，或者包括羟基磷灰石和陶瓷。
[0029]作为优选，羟基磷灰石颗粒的粒径分布为：D
10
为0.02～0.06μm，D
50
为0.8～1.2μm，D
99
为2.0～3.3μm。
[0030]作为优选，陶瓷包括但不限于TiO2、Al2O3、MgO、Mg(OH)2、AL(OH)3、勃姆石、SiO2中的至少一种；
[0031]作为优选，陶瓷的颗粒长径比为0.5～5。
[0032]本申请使用的陶瓷均是具有一定规格的长径比，长径比的比值在0.5～5，该类陶瓷具有很好的比表面积，能够和羟基磷灰石在结构互补，形成的纺丝层有明显的孔隙结构，具有如此长径比的陶瓷粉既有利于Li
+
的传输，也有利于结构稳定和热量的疏散。
[0033]在本专利技术提供的具体实施例中，陶瓷的颗粒长径比为3。
[0034]本专利技术采用纳米级羟基磷灰石和/或陶瓷等骨架型材料，与粘结性聚合物(粘接
剂)通过静电纺丝的方式在正极的双面各制备一层十分薄的纺丝层(第一绝缘层和第二绝缘层)，纺丝的线条直径在200nm～300nm(纳米级别的丝网结构)，完全覆盖正极片的双面，可取代常规隔膜层的结构，起到有效阻隔正、负极片的作用。
[0035]热滥用测试即是将电池处于一定温度之下，测试电池的耐热受性，正极片上面的纺丝层(第一绝缘层和第二绝缘层)在400℃以上仍能够保持完整的结构，并且羟基磷灰石、陶瓷等骨架型材料均具有一定的阻燃性，能够在高温下保持一定的结构，避免正负极片短接出现电芯内部短路现象。如此一来可以在提高电池卷绕或者叠片覆盖率的同时，还可以将电池的安全性能提高到一个新的档次，持本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极片，其特征在于，包括集流体、活性物质层、第一绝缘层和第二绝缘层；所述集流体具有相背设置的第一表面和第二表面；所述第一表面沿短边侧依次具有第一区域、第二区域和第三区域；所述第二表面沿短边侧依次具有第四区域、第五区域和第六区域；第二区域和第五区域设置有活性物质层；第一区域、第三区域、第四区域和第六区域设置有第一绝缘层；活性物质层和第一绝缘层之上设置有第二绝缘层。2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度小于等于活性物质层的厚度；所述第一绝缘层的宽度为0.3～0.8mm。3.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第二绝缘层的厚度为3～20μm；所述第二绝缘层的宽度大于活性物质层的宽度。4.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一绝缘层为静电纺丝层或夜光材料层；作为优选，所述静电纺丝层包括骨架型材料和粘结性聚合物；作为优选，所述骨架型材料与所述粘结性聚合物的质量比为(1～10)：(0.1～1)；所述夜光材料层包括夜光材料，所述夜光材料包括稀土铝酸盐、稀土硅酸盐中的至少一种。5.根据权利要求4所述的正极片，其特征在于，所述静电纺丝层，其孔隙率为25％～90％。6.根据权利要求4所述的正极片，其特征在于，所述骨架型材料包括羟基磷灰石，或者包括羟基磷灰石和陶瓷；所述陶瓷包括TiO2、Al2O3、MgO、AL(OH)3、勃母石、SiO2中的至少一种；作为优选，所述陶瓷的颗粒长径比为0.5～5；作为优选，所述粘结性聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯
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六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、苯乙烯
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丁二烯共聚物、丁二烯
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丙烯腈聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸
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苯乙烯聚合物中的至少一种。7.根据权利要求4所述的正极片...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵君义，贺飞，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：