一种安全的软包电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，涉及一种软包电池的安全设计及其制备方法。本发明专利技术公开了一种安全的软包电池，包括铝塑膜袋、电解液和裸电芯，所述浸泡于电解液中的裸电芯被密封于铝塑膜袋中，所述裸电芯包括正极片、负极片、隔膜和极耳，隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，极耳包括第一极耳、第二极耳和第三极耳，所述第一隔膜为裸隔膜，所述第二隔膜是由基膜和改性层组成的多功能隔膜；正极片、基膜、改性层、裸隔膜、负极片依次贴合；第二极耳与正极片电连接，第一极耳与负极片电连接，第三极耳与改性层电连接。本发明专利技术提供的软包电池能对负极侧析锂引起的内短路进行预测，且方法简单、快速、准确，从而有效避免热失控的发生。从而有效避免热失控的发生。从而有效避免热失控的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种安全的软包电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种软包电池的安全设计及其制备方法。

技术介绍

[0002]自锂离子电池于1991年首次商业化以来，其能量密度得到了长足的发展。对于能量密度的提升是一个永无止境的追求，更高的能量密度也意味着更大的危险性，这使得电池的安全问题更为突出。此外，在更为苛刻的环境下使用电池也是一个广泛的追求，例如具有超级快充性能的电池、能在低温条件下高效运行的电池。严苛的工作条件容易导致负极侧析锂，析出的锂枝晶会刺穿隔膜导致内短路，进而引发电池热失控。因此，苛刻的服役环境对电池的安全性提出了更高的要求。
[0003]提高隔膜的热稳定性是增强电池安全性的有效手段，通常采用无机材料对隔膜进行改性，如勃姆石、氧化铝等(CN114759312A)。电池发生热失控的直接原因是产热速率大于散热速率，导致热量不断积累并超过安全的临界值(通常为90℃)。因此，提升隔膜的热导率也是有效抑制热失控的手段之一，而传统采用的无机材料对隔膜热导率的改善有限。一种兼具高的热稳定性和热导率的隔膜有望进一步提升电池抵抗热失控的能力，从而提升其安全性。
[0004]另一有效的安全措施是对电池的热失控进行预警，通常使用的预警信号包括电信号、热信号和机械信号。电信号或热信号对于热失控的预警简单、快速，但容易造成误判，而机械信号的使用需要复杂的计算，因此也难以集成到电池管理系统中(B.Xia,Y.Shang,T.Nguyen,C.Mi,Journal of Power Sources,337(2017)1
‑
10；Y.Zhao,P.Liu,Z.Wang,L.Zhang,J.Hong,Applied Energy,207(2017)354
‑
362.)。因此，发展一种简单、快速且准确的预警方法是对热失控有效预防的关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种软包电池的安全设计及其制备方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种安全的软包电池，包括铝塑膜袋、电解液和裸电芯；所述浸泡于电解液中的裸电芯被密封于铝塑膜袋中，所述裸电芯包括正极片、负极片、隔膜和极耳，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述极耳包括第一极耳、第二极耳和第三极耳，所述第一隔膜为裸隔膜，所述第二隔膜是由基膜(裸隔膜)和改性层(导电隔层)组成的多功能隔膜；
[0007]所述正极片、基膜、改性层、裸隔膜、负极片依次贴合；或者负极片、基膜、改性层、裸隔膜、正极片依次贴合；
[0008]所述第二极耳与正极片电连接，所述第一极耳与负极片电连接，所述第三极耳与改性层电连接。
[0009]说明：第二隔膜为导电材料改性的多功能隔膜；所述第二隔膜的改性层面向第一隔膜。
[0010]作为本专利技术的安全的软包电池的改进：所述裸电芯组装采用叠片或卷绕的方式，所述叠片方式为单层叠片或多层叠片，所述卷绕方式为多层卷绕。
[0011]作为本专利技术的安全的软包电池的进一步改进：所述第二隔膜的改性层与第三极耳的电连接的数量为至少一个(即，一个或多个)，电连接方式为直接接触或通过金属箔接触。
[0012]作为本专利技术的安全的软包电池的进一步改进：所述第二隔膜具有面内电子导电性；所述第二隔膜兼具高热稳定性和高热导率。
[0013]说明：由于改性层为导电材料，因此，第二隔膜具有面内电子导电性。
[0014]本专利技术还同时提供了如上所述的安全的软包电池的制备方法，包括以下步骤：
[0015]1)多功能隔膜制备：
[0016]第二隔膜为多功能隔膜，包括基膜和改性层，所述基膜为聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜；
[0017]将导电剂和粘结剂按照9
±
1：1的重量比混合，在所得混合物中加入溶剂进行混浆，得导电浆料；导电浆料中混合物的质量含量(即，导电浆料固含量)为4～5％(优选4.4％)；
[0018]在基膜上涂覆导电浆料，而后干燥(60～80℃)，从而在基膜上形成厚度为1～5μm的改性层；改性层的大小同基膜的大小；
[0019]所述导电剂为碳纳米管，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或聚偏氟乙烯；
[0020]2)隔膜裁切：
[0021]裸隔膜和多功能隔膜的尺寸相等，且大于负极片；
[0022]所述裸隔膜为聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜；
[0023]3)极片制备：
[0024]极片包括正极片和负极片；
[0025]4)极片裁切：
[0026]正极片的尺寸小于负极片；
[0027]5)裸电芯组装：
[0028]裸电芯组装采用叠片或卷绕的工艺，所述裸电芯的基本单元为正极片
‑
多功能隔膜
‑
裸隔膜
‑
负极片，或者所述裸电芯的基本单元为正极片
‑
裸隔膜
‑
多功能隔膜
‑
负极片，所述多功能隔膜的改性层面向裸隔膜；
[0029]所述叠片方式为单层叠片或多层叠片，所述卷绕方式为多层卷绕；
[0030]6)极耳焊接：
[0031]正极片焊接第二极耳，负极片焊接第一极耳，第三极耳与多功能隔膜的改性层电连接，所述电连接方式为直接接触或通过金属箔材接触；
[0032]而后进行常规的装袋及封装、真空烘烤、注液、脱气及封装、静置。
[0033]具体如下：
[0034]7)装袋及封装：
[0035]将焊接有极耳的裸电芯装入铝塑膜袋，并对有极耳的顶边和一个侧边进行封装；
[0036]8)真空烘烤：
[0037]真空下对装袋后的电芯进行烘烤，烘烤温度为60
‑
90℃，烘烤时间4
‑
6h；
[0038]9)注液：
[0039]将电解液注入烘烤后的电芯，注液量为0.5
‑
10mL；
[0040]10)脱气及封装：
[0041]对注液后的电芯进行脱气并对另一侧边进行封装；
[0042]11)静置：
[0043]对封装好的软包电池进行室温或高温静置，静置温度为20
‑
80℃，静置时间为4
‑
24h。
[0044]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0045]1)本专利技术提供的软包电池能对负极侧析锂引起的内短路进行预测，且方法简单、快速、准确，从而有效避免热失控的发生；
[0046]2)本专利技术提供的软包电池包含兼具高热稳定性和高热导率的多功能隔膜，能有效提高电池的热安全。
附图说明
[0047]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0048]图1为实施例1制备的单层叠片软包电池的结构示意图；
[0049]图2为实施例1制备的多功能隔膜；
[0050]图3为实施例1过充测试中的软本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全的软包电池，包括铝塑膜袋、电解液和裸电芯，其特征在于：所述浸泡于电解液中的裸电芯被密封于铝塑膜袋中，所述裸电芯包括正极片、负极片、隔膜和极耳，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述极耳包括第一极耳、第二极耳和第三极耳，所述第一隔膜为裸隔膜，所述第二隔膜是由基膜和改性层组成的多功能隔膜；所述正极片、基膜、改性层、裸隔膜、负极片依次贴合；或者负极片、基膜、改性层、裸隔膜、正极片依次贴合；所述第二极耳与正极片电连接，所述第一极耳与负极片电连接，所述第三极耳与改性层电连接。2.根据权利要求1所述的安全的软包电池，其特征在于：所述裸电芯组装采用叠片或卷绕的方式，所述叠片方式为单层叠片或多层叠片，所述卷绕方式为多层卷绕。3.根据权利要求1或2所述的安全的软包电池，其特征在于：所述第二隔膜的改性层与第三极耳的电连接的数量为至少一个，电连接方式为直接接触或通过金属箔接触。4.根据权利要求3所述的安全的软包电池，其特征在于：所述第二隔膜具有面内电子导电性。5.根据权利要求4所述的安全的软包电池，其特征在于：所述第二隔膜兼具高热稳定性和高热导率。6.如权利要求1～5任一所述安全的软包电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)多功能隔膜制备：第二隔膜为多功能隔膜，包括基膜和改性层，所述基膜为聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜；将导电剂和粘结剂按...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兴忠，王军长，徐宙，单云鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：