專利名稱：一種鋰離子電池極芯及鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種鋰離子電池，更具體的涉及ー種針刺性能優(yōu)的安全鋰離子電池極芯及含有該極芯的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是ー種新型的二次充電電池。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子儀器及電子設(shè)備對(duì)電池的要求越來(lái)越高，綜合來(lái)講，鋰離子電池是ー種很有發(fā)展前途的高能環(huán)保電池。目前市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的鋰離子電池，都由極芯和外殼組成。其中，極芯為活性部件，極芯一般由正極片、負(fù)極片以及設(shè)置在正極片和負(fù)極片之間的隔膜層疊或者卷繞而成。正極片包括正極集流體及涂覆在正極集流體表面的正極活性物質(zhì)；負(fù)極片包括負(fù) 極集流體及涂覆在負(fù)極集流體表面的負(fù)極活性物質(zhì)?，F(xiàn)有一般為了提高電池容量，在正、負(fù)極集流體上基本上都涂滿了活性物質(zhì)，如圖3所示。但當(dāng)電池受到嚴(yán)重的機(jī)械損傷比如針狀物刺穿時(shí)，每層正負(fù)極敷料都直接短路，富含鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)涂覆層和缺少鋰離子的正極活性物質(zhì)涂覆層直接接觸，發(fā)生急劇的離子交換反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量，同時(shí)產(chǎn)生的這些熱量不能及時(shí)的發(fā)散，電池溫度急劇升高，導(dǎo)致電池內(nèi)部壓カ急劇升高，最終導(dǎo)致電池爆炸或者起火。現(xiàn)有有通過(guò)在電池蓋板上設(shè)置防爆卸壓斷電等裝置來(lái)提高電池的安全性能，但電池的安全性能仍需提高。也有通過(guò)在極片表面涂覆高溫保護(hù)層等對(duì)極片進(jìn)行改迸，但其エ藝復(fù)雜、成本很高，實(shí)現(xiàn)困難，而且對(duì)電池的體積能量密度有一定的不利影響，會(huì)較多的增加電池的厚度等一直未在生產(chǎn)中得到實(shí)際應(yīng)用?，F(xiàn)有有公開將極芯的最外圈集流體雙面、次外圈集流體雙面、以及與該次外圈集流體相貼合的次次外圈表面上均設(shè)計(jì)為不涂覆活性物質(zhì)，也就是相當(dāng)于在電極芯體外部增加兩圈集流體，以加快電池的散熱，避免熱量在電池內(nèi)部聚集，來(lái)提高電池的安全性能。但是這樣會(huì)較多的増加正負(fù)極集流體，還有隔膜的用量，同時(shí)會(huì)較多的增加電池的厚度，較大程度的降低電池的容量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有提高鋰離子電池安全性能的極芯較大程度的降低了電池的容量，提供了一種成本低廉易實(shí)現(xiàn)、能量密度高、具有良好針刺性能的安全鋰離子電池極芯。本實(shí)用新型的ー個(gè)目的是提供一種鋰離子電池極芯，包括第一極片、第二極片以及第一極片和第二極片之間的隔膜；第一極片包括第一極片起始端，第二極片包括第二極片起始端；以第一極片起始端開始，第一極片、第二極片以及第一極片和第二極片之間的隔膜經(jīng)卷繞為極芯，第一極片從第一極片起始端開始卷繞形成的半圈為極芯的第一圏，第二極片從第二極片起始端開始卷繞形成的第一圈為極芯的第二圈，卷繞在第二極片的第一圈表面上的第一極片為極芯的第三圈；第一極片包括第一集流體及涂覆在第一集流體兩表面的第一活性物質(zhì)；第二極片包括第二集流體及涂覆在第二集流體兩表面的第二活性物質(zhì)；位于極芯內(nèi)部的第一極片的半圈兩表面未涂覆第一活性物質(zhì)，位于極芯內(nèi)部的第二極片的第一圈兩表面未涂覆第二活性物質(zhì)，卷繞在第二極片的第一圈表面上的第一極片與第二極片的第一圈相對(duì)的面的表面未涂覆第一活性物質(zhì)。優(yōu)選，第一極片為正極片，第二極片為負(fù)極片；第一集流體為正極集流體，第二集流體為負(fù)極集流體；第一活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)，第二活性物質(zhì)為負(fù)極活性物質(zhì)?；蛘邇?yōu)選，第一極片為負(fù)極片，第二極片為正極片；第一集流體為負(fù)極集流體，第ニ集流體為正極集流體；第一活性物質(zhì)為負(fù)極活性物質(zhì)，第二活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)。進(jìn)ー步優(yōu)選，正極集流體為銅箔，負(fù)極集流體為鋁箔?；蛘?，提供一種鋰離子電池極芯，極芯包括第一集流體、兩個(gè)第二集流體、兩個(gè)ー面涂覆有第一活性物質(zhì)的第一集流體、若干第一極片、若干第二極片、隔膜，以第一集流體 為中心，所述第一集流體兩側(cè)間隔隔膜分別設(shè)置ー個(gè)第二集流體；在兩個(gè)第二集流體外側(cè)分別間隔隔膜設(shè)置一面涂覆有第一活性物質(zhì)的第一集流體，一面涂覆有第一活性物質(zhì)的第一集流體的涂覆有第一活性物質(zhì)的面位于外側(cè)；在兩個(gè)一面涂覆有第一活性物質(zhì)的第一集流體外側(cè)分別間隔隔膜設(shè)置第二極片；在第二極片外側(cè)依次重復(fù)層疊第一極片、第二極片為極芯，第一極片、第二極片之間間隔有隔膜；第一極片包括第一集流體及涂覆在第一集流體兩表面的第一活性物質(zhì)；第二極片包括第二集流體及涂覆在第二集流體兩表面的第二活性物質(zhì)。優(yōu)選，第一極片為正極片，第二極片為負(fù)極片；第一集流體為正極集流體，第二集流體為負(fù)極集流體；第一活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)，第二活性物質(zhì)為負(fù)極活性物質(zhì)。或者優(yōu)選，第一極片為負(fù)極片，第二極片為正極片；第一集流體為負(fù)極集流體，第ニ集流體為正極集流體；第一活性物質(zhì)為負(fù)極活性物質(zhì)，第二活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)。進(jìn)ー步優(yōu)選，正極集流體為銅箔，負(fù)極集流體為鋁箔。本實(shí)用新型的第二個(gè)目的是提供ー種鋰離子電池，包括電池外殼及密封在電池外殼中的極芯，其中，極芯為上述的極芯。優(yōu)選，電池外殼包括鋼質(zhì)金屬殼、招質(zhì)金屬殼或招塑復(fù)合膜；其中，招質(zhì)金屬殼和鋼質(zhì)金屬殼還包括蓋帽或蓋板。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)處于鋰離子電池極芯的內(nèi)部集流體表面不涂覆電極活性物質(zhì)，當(dāng)電池遭到嚴(yán)重的機(jī)械損傷時(shí)，特別是針狀物將電池刺穿時(shí)，這些沒有涂覆電極活性物質(zhì)的部位會(huì)發(fā)生短路。由于集流體本身的阻值很小,短路時(shí)產(chǎn)生的也很?。煌瑫r(shí)集流體本身散熱性能也很好，短路產(chǎn)生的熱量可以快速散發(fā)。因此電池內(nèi)部溫度和內(nèi)壓增加較小，不至于發(fā)生燃燒或者爆炸，較大程度的提高了鋰離子電池的安全性能。而且，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，且由于處于電池極芯的內(nèi)部集流體較短小，不會(huì)影響電池的容量，電池的體積能量密度得到了保證，且不會(huì)増加成本，成本低廉。

圖I是本實(shí)用新型的實(shí)施例I的鋰離子電池極芯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的鋰離子電池極芯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的對(duì)比例I的鋰離子電池極芯的結(jié)構(gòu)示意圖。[0021]圖4是本實(shí)用新型的對(duì)比例2的鋰離子電池極芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。實(shí)施例I根據(jù)電池的大小，設(shè)計(jì)正極片和負(fù)極片的長(zhǎng)度以及極芯的卷繞長(zhǎng)度，在正極片的起始端兩個(gè)表面設(shè)計(jì)不涂覆正極活性材料的長(zhǎng)度，負(fù)極片的起始端兩個(gè)表面設(shè)計(jì)不涂覆負(fù)極活性材料的長(zhǎng)度，本實(shí)施例以4. 5mm*40mm*61mm的電池為例，剪切正極片的長(zhǎng)度為534mm,負(fù)極片的長(zhǎng)度為506mm,在正極片起始端40mm長(zhǎng)距離兩個(gè)表面均未涂覆正極活性材料，在此長(zhǎng)度后的正極片兩個(gè)表面均涂覆有正極活性材料，在負(fù)極片起始端38mm長(zhǎng)距離的兩個(gè)表面均未涂覆負(fù)極活性材料，在兩個(gè)表面均未涂覆負(fù)極活性材料后的67mm長(zhǎng)距離 內(nèi)只在一個(gè)單面涂覆的負(fù)極活性材料，在此長(zhǎng)度后的負(fù)極片兩個(gè)表面均涂覆有負(fù)極活性材料。其中，正極片包括正極集流體及涂覆和/或填充在正極集流體上的正極活性材料。正極集流體本實(shí)用新型沒有限制，本實(shí)施例以鋁箔為例；正極活性材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，它包括正極活性物質(zhì)和粘合劑，正極活性物質(zhì)可以選自鋰離子電池中常用的正極活性物質(zhì)，本實(shí)施例以LiCoO2為例，粘合劑也為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，本實(shí)施例以聚偏二氟乙烯(PVDF)為例，一般來(lái)說(shuō)，粘合劑的含量為正極活性物質(zhì)的0. 01-8重量％，優(yōu)選為1-5重量％，所述正極活性材料還可以包括正極助劑，正極助劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，正極助劑選自導(dǎo)電劑，如乙炔黑、導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨中的至少一種，其含量為正極活性物質(zhì)的0-15重量％，優(yōu)選為0-10重量％。本實(shí)施例以IOOg LiCo02、1.0gPVDF、3g乙炔黑混成的正極漿料為例，涂覆在正極集流體上制成上述長(zhǎng)度的正極片。負(fù)極片包括負(fù)極集流體及涂覆和/或填充在負(fù)極集流體的負(fù)極活性材料。負(fù)極集流體本實(shí)用新型沒有限制，本實(shí)施例以銅箔為例；負(fù)極活性材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，它包括負(fù)極活性物質(zhì)和粘合劑，負(fù)極活性物質(zhì)可以選自鋰離子電池常用的負(fù)極活性物質(zhì)，如天然石墨、人造石墨等。所述粘合劑也為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇、丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉等，一般來(lái)說(shuō)，粘合劑的含量為負(fù)極活性物質(zhì)的0. 01-10重量％，優(yōu)選為1-9重量％。本實(shí)施例以IOOg天然石墨、2. Og 丁苯橡膠、I. Og羧甲基纖維素鈉混成的負(fù)極漿料為例，涂覆在負(fù)極集流體上制成上述長(zhǎng)度的負(fù)極片。正極片和負(fù)極片可以商購(gòu)得到，也可以采用常規(guī)的方法制備，只需保證在正極片起始端和負(fù)極片起始端有本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)即可，例如可以采用先測(cè)量劃定不涂覆區(qū)域、單面涂覆區(qū)域、雙面涂覆區(qū)域，遮蓋不涂覆區(qū)域后采用常規(guī)的涂覆方法進(jìn)行涂覆，也可以采用常規(guī)的全部雙面涂覆的正極片和負(fù)極片，后采用刮料的方法，將不需要涂覆活性材料的區(qū)域的活性材料刮掉。本實(shí)施例采用上述漿料直接涂覆為例。常規(guī)的正極片的制備方法為在寬幅極片上涂覆一種含有正極活性物質(zhì)和粘合劑的漿液，經(jīng)干燥、輥軋并分切，得到正極片。其中，所述含有正極活性物質(zhì)和粘合劑漿液的溶劑選自常規(guī)的溶劑，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)等，溶劑的用量可使所述漿液能夠涂覆到所述集電體上即可。一般來(lái)說(shuō)，溶劑的用量為漿液中正極活性物質(zhì)含量的40-90重量％，優(yōu)選為50-85重量％。干燥的溫度一般為50-160°C，優(yōu)選80-150°C。輥軋是為了使商購(gòu)的寬幅極片輥軋成正極片所需的厚度，該厚度可以根據(jù)各種不同的電池需要而在很大范圍內(nèi)變動(dòng)。分切的目的是為了使寬幅極片被切割成正極片所需要的寬度，該寬度可以根據(jù)各種不同的電池需要而在很大范圍內(nèi)變動(dòng)。負(fù)極片的制備方法與正極片的制備方法相同，只是將含有負(fù)極活性物質(zhì)和粘合劑的漿液代替含有正極活性物質(zhì)和粘合劑的漿液。如附圖I所示，為本實(shí)用新型的ー種極芯的卷繞結(jié)構(gòu)，正極片、負(fù)極片及位于正極片與負(fù)極片之間的隔膜卷繞而成極芯的設(shè)備、方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，本實(shí)施例以負(fù)極片起始端開始，負(fù)極片從起始端開始卷繞形成的半圈為極芯的第一圈，正極片從起始端開始卷繞形成的第一圈為極芯的第二圈，卷繞在正極片的第一圈表面上的負(fù)極片為極芯的第三圈為例進(jìn)行詳述，即將未涂覆負(fù)極活性材料的負(fù)極片的一端放置在中心為卷心，在負(fù)極片兩個(gè)表面均未涂覆負(fù)極活性材料的區(qū)域后單面涂覆有負(fù)極活性材料的面的反面的整個(gè)負(fù)極片復(fù)合有隔膜，隔膜也可彎折一部分包覆負(fù)極片起始端，將兩面均未涂覆負(fù)極活性材料的的區(qū)域均遮蓋起來(lái)，后在接近未涂覆區(qū)域終止端位置放置正極片起始端，即未涂覆正極活性材料的正極片那一端，正極片開始有涂覆正極活性材料的位置與負(fù)極片開始涂覆有負(fù)極活性材料的位置能夠?qū)R，負(fù)極片放置在復(fù)合有隔膜的正極片的ー側(cè)，后正極片、負(fù)極片以及正極片和負(fù)極片之間的隔膜，卷繞，可以順時(shí)針也可以逆時(shí)針，根據(jù)正極片、負(fù)極片的放置關(guān)系和設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行操作。本實(shí)施例以順時(shí)針為例，保證在負(fù)極片兩個(gè)表面均未涂覆負(fù)極活性材料的區(qū)域后單面涂覆有負(fù)極活性材料的面卷繞時(shí)位于卷心外側(cè)，則位于極芯內(nèi)部未涂覆負(fù)極活性材料的負(fù)極片的起始端經(jīng)卷繞形成的半圈為卷繞極芯的第一圈1，未涂覆正極活性材料的正極片的起始端經(jīng)卷繞形成的第一圈為卷繞極芯的第二圈2，卷繞在正極片第一圈表面的負(fù)極片，即負(fù)極片兩個(gè)表面均未涂覆負(fù)極活性材料的區(qū)域后單面涂覆有負(fù)極活性材料的負(fù)極片部分為極芯的第三圈3，其后由雙面均涂覆有正極活性材料的正極片部分、雙面均涂覆有正極活性材料的正極片部分形成卷繞極芯的第四圈、第五圈等，卷繞的圈數(shù)根據(jù)電池的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)的，從而制備成極芯。正極片和負(fù)極片中間均設(shè)置有隔膜，隔膜采用的是鋰離子電池中常用的各種隔膜，如聚丙烯氈、聚こ烯氈、聚烯烴微多孔膜、或超細(xì)玻璃纖維紙等本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的材料，它具有電絕緣性能和液體保持性能。將制得的極芯置于鋁塑復(fù)合膜中，并完成封ロ、注液、陳化、化成等エ序，制得454061型軟包裝鋰離子電池。封ロ、注液、陳化、化成等エ序采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)，例如注液注入非水電解液，非水電解液為本領(lǐng)域常用的非水電解液，如電解質(zhì)鋰鹽和非水溶劑的混合溶液。電解質(zhì)鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的ー種或幾種。有機(jī)溶劑可以選自鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸ニ甲酯(DMC)、碳酸ニこ酯(DEC)、碳酸甲こ酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸ニ丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機(jī)酯類中的至少ー種。環(huán)狀酸酯可以為碳酸こ烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞こ烯酯(VC)、Y-丁內(nèi)酯(GBL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機(jī)酯類中的至少ー種。所述非水電解液中，電解質(zhì)鋰鹽的濃度一般為O. 1-2摩爾/升，優(yōu)選為O. 8-1. 2摩爾/升。電池的組裝方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在此不再贅述。對(duì)電池在上述以外的構(gòu)成上所需部件的選擇也沒有特別的限定。實(shí)施例2根據(jù)電池的大小，裁切疊片式極芯的正極片和負(fù)極片，本實(shí)施例以4. 5mm*40mm*61mm的電池為例，剪切36mm*52mm的正極片，37mm*53mm的負(fù)極片，其中，正極片、負(fù)極片如實(shí)施例I所述，正極片包括正極集流體及涂覆和/或填充在正極集流體上的正極活性材料，負(fù)極片包括負(fù)極集流體及涂覆和/或填充在負(fù)極集流體的負(fù)極活性材料。正極片、負(fù)極片的制備方法也如實(shí)施例I所述，在此不再贅述。如附圖2所示，為本實(shí)用新型的ー種極芯的疊片結(jié)構(gòu)，放置疊片的方法和設(shè)備為 本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，本實(shí)施例以中心設(shè)置負(fù)極集流體為例進(jìn)行詳述，先裁切ー個(gè)大小與正極片、負(fù)極片相當(dāng)?shù)呢?fù)極集流體，以負(fù)極集流體為中心，在負(fù)極集流體兩面復(fù)合隔膜，后在兩面間隔隔膜分別設(shè)置一個(gè)已經(jīng)裁切好的大小與正極片、負(fù)極片相當(dāng)?shù)恼龢O集流體，在正極集流體外側(cè)復(fù)合隔膜，在外側(cè)間隔隔膜分別設(shè)置一個(gè)已經(jīng)裁切好的大小與正極片、負(fù)極片相當(dāng)?shù)囊幻嫱扛灿胸?fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極集流體，且保證涂覆有負(fù)極活性物質(zhì)的面位于外側(cè)，再在此涂覆有負(fù)極活性物質(zhì)的面的外側(cè)復(fù)合隔膜，間隔隔膜設(shè)置正極片，在正極片外側(cè)依次重復(fù)層疊負(fù)極片、隔膜、正極片制成極芯，保證負(fù)極集流體為中心，其兩邊成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。則位于極芯中心的負(fù)極集流體為疊片式極芯的第一層P，位于負(fù)極集流體兩側(cè)的兩個(gè)正極集流體為疊片式極芯的第二層2'，位于兩個(gè)正極集流體外側(cè)的兩個(gè)一面涂覆有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極集流體為疊片式極芯的第三層3'，其后在外側(cè)對(duì)稱放置的正極片、負(fù)極片分別疊片式極芯的第四層，第五層等，層疊的負(fù)極片、正極片的數(shù)量根據(jù)電池厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。將制得的極芯置于鋁塑復(fù)合膜中，并完成封ロ、注液、陳化、化成等エ序，制得軟包裝鋰離子電池。電池的組裝及對(duì)電池在上述以外的構(gòu)成上所需部件如實(shí)施例I所述，在此不再贅述。對(duì)比例I采用與實(shí)施例I相同的寬度、長(zhǎng)度、涂覆活性材料、活性材料的涂覆厚度的正極片、負(fù)極片，不同的是正極片的所有正極集流體的兩面均涂覆有正極活性物質(zhì)，即整個(gè)正極集流體不含有未涂覆正極活性材料的區(qū)域；負(fù)極片的所有負(fù)極集流體的兩面均涂覆有負(fù)極活性物質(zhì)，即整個(gè)負(fù)極集流體不含有未涂覆負(fù)極活性材料的區(qū)域，如圖3所示。采用與實(shí)施例I相同的方法卷繞制備相同長(zhǎng)度和相同圈數(shù)的極芯，采用與實(shí)施例I相同的方法和條件制備454061型軟包裝鋰離子電池。對(duì)比例2采用與實(shí)施例I相同的寬度、長(zhǎng)度、涂覆活性材料、活性材料的涂覆厚度的正極片、負(fù)極片，不同的是根據(jù)與實(shí)施例I相同長(zhǎng)度和相同圈數(shù)的極芯設(shè)計(jì)的正極片末端含有未輔料區(qū)，負(fù)極片末端含有未輔料區(qū)，在正極片末端82mm長(zhǎng)距離兩個(gè)表面均未涂覆正極活性材料，在負(fù)極片末端78mm長(zhǎng)距離的兩個(gè)表面均未涂覆負(fù)極活性材料，在兩面均未涂覆正極活性材料前的80mm長(zhǎng)距離內(nèi)只在ー個(gè)單面涂覆的正極活性材料，以負(fù)極片起始端為奇數(shù)圈，正極片起始端為偶數(shù)圈進(jìn)行詳述，即以兩面均涂覆有負(fù)極活性材料的負(fù)極片的一端放置在中心為卷心進(jìn)行卷繞，卷繞方式如實(shí)施例1，制成極芯，則位于極芯外部未涂覆正極活性材料的正極片的末端為卷繞極芯的最外圈，未涂覆負(fù)極活性材料的負(fù)極片的末端為卷繞極芯的次外圈，正極片兩個(gè)表面均未涂覆正極活性材料的區(qū)域前單面涂覆有正極活性材料的正極片部分為極芯的次次外圈，如圖4所示。采用與實(shí)施例I相同的方法和條件制備454061型軟包裝鋰離子電池。性能測(cè)試電池容量取實(shí)施例I、對(duì)比例I、對(duì)比例2的電池，在鋰離子電池專用充放電測(cè)試柜上，以650mA的電流恒流恒壓充電，上限電壓4. 2V，充電截止電流20mA ;再以650mA的電流恒流放電，放電的容量即為電池的容量，測(cè)試結(jié)果如表I。電池厚度取實(shí)施例I、對(duì)比例I、對(duì)比例2的電池，用卡尺測(cè)量電池中部的厚度，測(cè)試結(jié)果如表I。針刺實(shí)驗(yàn)取充滿電的實(shí)施例I、對(duì)比例I、對(duì)比例2的電池各5支，分別用直徑
3.Omm的鋼針以150mm/s的速度完全穿透，如果有冒煙、起火或爆炸現(xiàn)象的記為NG ;沒有冒煙、起火或爆炸現(xiàn)象的記為0K，測(cè)試結(jié)果如表I。大致成本實(shí)施例I、對(duì)比例I、對(duì)比例2的制備方法和設(shè)備基本一致，此處主要考慮漿料成本、集流體(銅箔和鋁箔)成本、隔膜成本、成品率。大致成本以對(duì)比例I的平均成本為100，其余皆為其相對(duì)值。表I
I電池容量(mAh) I電池厚度(Mn) |針刺測(cè)試|大致成本*
實(shí)施依Tl" 1300~4.43OKTH
對(duì)比/[歹Tl" 1300~4.40NG100
對(duì)比例 2 11300|4. 58IOK|ll0從表I可以看出，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了電池的安全性，而且保持了低成本、高能量密度(電池厚度小)的優(yōu)勢(shì)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種鋰離子電池極芯，所述極芯包括第一極片、第二極片以及第一極片和第二極片之間的隔膜； 所述第一極片包括第一極片起始端，所述第二極片包括第二極片起始端； 以第一極片起始端開始，第一極片、第二極片以及第一極片和第二極片之間的隔膜經(jīng)卷繞為極芯，第一極片從第一極片起始端開始卷繞形成的半圈為極芯的第一圈，第二極片從第二極片起始端開始卷繞形成的第一圈為極芯的第二圈，卷繞在第二極片的第一圈表面上的第一極片為極芯的第三圈； 所述第一極片包括第一集流體及涂覆在第一集流體兩表面的第一活性物質(zhì)； 所述第二極片包括第二集流體及涂覆在第二集流體兩表面的第二活性物質(zhì)； 其特征在于，位于極芯內(nèi)部的第一極片的半圈兩表面未涂覆第一活性物質(zhì)，位于極芯內(nèi)部的第二極片的第一圈兩表面未涂覆第二活性物質(zhì)，卷繞在第二極片的第一圈表面上的第一極片與第二極片的第一圈相對(duì)的面的表面未涂覆第一活性物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的極芯，其特征在于，所述第一極片為正極片，所述第二極片為負(fù)極片； 所述第一集流體為正極集流體，所述第二集流體為負(fù)極集流體； 所述第一活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)，所述第二活性物質(zhì)為負(fù)極活性物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的極芯，其特征在于，所述第一極片為負(fù)極片，所述第二極片為正極片； 所述第一集流體為負(fù)極集流體，所述第二集流體為正極集流體； 所述第一活性物質(zhì)為負(fù)極活性物質(zhì)，所述第二活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的極芯，其特征在于，所述正極集流體為銅箔，所述負(fù)極集流體為鋁箔。
5.一種鋰離子電池極芯，其特征在于，所述極芯包括第一集流體、兩個(gè)第二集流體、兩個(gè)一面涂覆有第一活性物質(zhì)的第一集流體、若干第一極片、若干第二極片、隔膜， 以第一集流體為中心，所述第一集流體兩側(cè)間隔隔膜分別設(shè)置ー個(gè)第二集流體；在兩個(gè)第二集流體外側(cè)分別間隔隔膜設(shè)置一面涂覆有第一活性物質(zhì)的第一集流體，一面涂覆有第一活性物質(zhì)的第一集流體的涂覆有第一活性物質(zhì)的面位于外側(cè)； 在兩個(gè)一面涂覆有第一活性物質(zhì)的第一集流體外側(cè)分別間隔隔膜設(shè)置第二極片； 在第二極片外側(cè)依次重復(fù)層疊第一極片、第二極片為極芯，第一極片、第二極片之間間隔有隔膜； 所述第一極片包括第一集流體及涂覆在第一集流體兩表面的第一活性物質(zhì)； 所述第二極片包括第二集流體及涂覆在第二集流體兩表面的第二活性物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的極芯，其特征在于，所述第一極片為正極片，所述第二極片為負(fù)極片； 所述第一集流體為正極集流體，所述第二集流體為負(fù)極集流體； 所述第一活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)，所述第二活性物質(zhì)為負(fù)極活性物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的極芯，其特征在于，所述第一極片為負(fù)極片，所述第二極片為正極片； 所述第一集流體為負(fù)極集流體，所述第二集流體為正極集流體；所述第一活性物質(zhì)為負(fù)極活性物質(zhì)，所述第二活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的極芯，其特征在于，所述正極集流體為銅箔，所述負(fù)極集流體為鋁箔。
9.一種鋰離子電池,其特征在于,所述電池包括電池外殼及密封在電池外殼中的極芯，其中，所述極芯為權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的極芯。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電池外殼包括鋼質(zhì)金屬殼、鋁質(zhì)金屬殼或鋁塑復(fù)合膜；其中，鋁質(zhì)金屬殼和鋼質(zhì)金屬殼還包括蓋帽或蓋板。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種鋰離子電池極芯及鋰離子電池，極芯包括第一極片、第二極片以及第一極片和第二極片之間的隔膜；以第一極片起始端開始，第一極片、第二極片以及第一極片和第二極片之間的隔膜經(jīng)卷繞為極芯，位于極芯內(nèi)部的第一極片的半圈兩表面未涂覆第一活性物質(zhì)，位于極芯內(nèi)部的第二極片的第一圈兩表面未涂覆第二活性物質(zhì)，卷繞在第二極片的第一圈表面上的第一極片與第二極片的第一圈相對(duì)的面的表面未涂覆第一活性物質(zhì)；或者為層疊極芯，極芯中心的第一層，中心兩側(cè)的第二層均未輔料，對(duì)稱分布的第三層單面敷料。成本低廉易實(shí)現(xiàn)，且能量密度高，具有良好的針刺性能，提高了鋰離子電池的安全性能。
文檔編號(hào)H01M10/0587GK202434660SQ20112047671
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者張忠財(cái), 梁世碩, 羅勇 申請(qǐng)人:深圳市比亞迪鋰電池有限公司