專利名稱：一種鋰離子電池正極極片的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池正極極片。
背景技術：
隨著現代社會的發(fā)展，各種移動設備，如攝像機、筆記本電腦、便攜式DVD和數碼相機等都有了越來越廣泛的應用，因此，對高能電池的需求也越來越大。鋰離子電池因具有重量輕、儲能大、功率大、無污染、壽命長、自放電系數小、溫度適應范圍寬泛等許多突出的優(yōu)點，逐漸受到人們的青睞，成為移動設備的最佳電源，甚至在航空、航天、航海、汽車、醫(yī)療設備等領域中也逐步取代了其他的傳統(tǒng)電池。 鋰離子電池內一般包括若干個依次疊加的電池單體，每個電池單體包括相互卷繞或疊加的正極極片、隔離膜和負極片，其中，隔離膜間隔于相鄰的正、負極片之間，起到電子阻隔、離子導通的作用，同時用于保持電解液。正極極片包括一般采用鋁箔制作的正極集流體和附著在正極集流體上、含有正極活性物質的正極膜片；負極片包括一般采用銅箔制作的負極集流體和附著在負極集流體上、含有負極活性物質的負極膜片；隔離膜則為采用塑化、萃取等工藝制成的微孔薄膜，這樣的結構有利于隔離膜對含有鋰鹽的有機溶劑電解液的保持。制造鋰離子電池時，只要將一個或多個上述的電池單體制成電池芯，并在電池芯的外面包裹上包裝薄膜，之后向其內注入電解液，經過抽空、密封即可。由于目前鋰離子電池所使用的電解液為易燃的有機電解液，所以二次鋰離子電池對安全性要求很高。鋰離子電池的極片制備過程，通常包括制漿、涂膜、干燥、壓型、切割等工序，雖然不同廠商或不同電池的制造工序可能會有所變化，但極片切割都是必不可少的工序。由于鋰離子電池大都采用鋁箔作為正極集流體，鋁自身的特性決定其切割時容易在邊緣處產生毛刺。如

圖1所示，正極極片200上作為正極集流體的鋁箔220邊緣與正極膜片240的邊緣平齊或稍微突出于正極膜片240的邊緣并且有一些切割產生的毛刺，因此將該正極極片200與隔離膜和負極片疊加后，鋁箔220的切割毛刺就易于刺破隔離膜，以致與相鄰的負極膜片接觸而發(fā)生短路。短路的電池會迅速升溫，從而導致易燃的有機電解液著火，甚至導致電池發(fā)生爆炸。為了去除正極極片邊緣的毛刺，申請?zhí)枮镃N200910036707. 7的中國專利申請公開了一種將正極極片卷料用堿液浸泡來去除毛刺的方法。該濕法處理雖然也可以將正極集流體切割邊緣的毛刺去除，但是存在毛細現象以及工序實現困難等問題。而且，用堿液浸泡后的卷料邊緣可能還會產生一定的毛刺，也就是說，在去毛刺的同時又會產生毛刺，還是有一定的安全隱患。有鑒于此，確有必要提供一種鋰離子電池正極極片，該正極極片的正極集流體的邊緣毛刺大大減少甚至沒有，從而大大提高使用該正極極片的電池的安全性。

實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，而提供一種鋰離子電池正極極片，該正極極片的正極集流體的邊緣毛刺大大減少甚至沒有，從而大大提高使用該正極極片的電池的安全性。為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種鋰離子電池正極極片，包括其邊緣經氣體等離子體刻蝕處理的正極集流體和設置于所述正極集流體表面的正極膜片，所述正極集流體的寬度小于所述正極膜片的寬度，所述正極集流體的邊緣設置有氧化層。作為本實用新型鋰離子電池正極極片的一種改進，所述氧化層的厚度為flOym。作為本實用新型鋰離子電池正極極片的一種改進，所述氧化層的厚度為f3um。作為本實用新型鋰離子電池正極極片的一種改進，所述氧化層的厚度為2pm。作為本實用新型鋰離子電池正極極片的一種改進，在寬度方向上，所述正極集流體的左邊緣與所述正極膜片的左邊緣之間的距離為(T50iim，所述正極集流體的右邊緣與所述正極膜片的右邊緣之間的距離為(T50 u m,并且所述正極集流體的左邊緣和右邊緣均位于所述正極膜片的左邊緣和右邊緣之間。作為本實用新型鋰離子電池正極極片的一種改進，在寬度方向上，所述正極集流體的左邊緣與所述正極膜片的左邊緣之間的距離為1(T45 u m，所述正極集流體的右邊緣與所述正極膜片的右邊緣之間的距離為l(r45i!m。作為本實用新型鋰離子電池正極極片的一種改進，在寬度方向上，所述正極集流體的左邊緣與所述正極膜片的左邊緣之間的距離為30 u m,所述正極集流體的右邊緣與所述正極膜片的右邊緣之間的距離為30 Pm。相對于現有技術，本實用新型的鋰離子電池正極極片通過氣體等離子體刻蝕處理的方法，形成集流體“縮進”的特殊的正極極片結構(即正極集流體的寬度小于正極膜片的寬度)，在不影響正極極片整體形狀且保持正極膜片涂層完整的情況下，一方面可以將正極集流體的切割毛刺去除，另一方面正極集流體的縮進結構和其外側的氧化層的絕緣作用，可以避免未除盡的毛刺或由于刻蝕產生的粗糙表面伸出從而刺破隔離膜的風險，有效保證鋰離子電池的安全。
以下結合附圖和各個具體實施方式
，對本實用新型及其有益技術效果進行詳細說明。圖1為現有技術中的正極極片的結構示意圖。圖2為本實用新型的俯視示意圖。圖3為本實用新型的剖視示意圖。圖4為本實用新型具體實施方式
中去除正極集流體上的毛刺所采用的裝置的結構示意圖。
具體實施方式如圖2和圖3所示，本實用新型提供的一種鋰離子電池正極極片，包括其邊緣經氣體等離子體刻蝕處理的正極集流體10和設置于正極集流體10表面的正極膜片20，正極集流體10的寬度小于正極膜片20的寬度，正極集流體10的邊緣設置有氧化層30。氧化層30的設置可以避免未除盡的毛刺或由于刻蝕產生的粗糙表面伸出從而刺破隔離膜的風險。其中，氧化層30的厚度為f lOym。若氧化層30的厚度太小，無法有效避免未除盡的毛刺或由于刻蝕產生的粗糙表面伸出從而刺破隔離膜的風險。而若氧化層30的厚度太大，又會造成不必要的材料的浪費。氧化層30的厚度為這是優(yōu)選的范圍。氧化層30的厚度為2 u m，這是較佳的而選擇。氧化層30可以通過噴濺、真空鍍層或涂覆等方式設置在正極集流體10的邊緣。在寬度方向上，正極集流體10的左邊緣與正 極膜片20的左邊緣之間的距離為0^50 um (即蝕刻深度)，正極集流體10的右邊緣與正極膜片20的右邊緣之間的距離為(T50iim，并且正極集流體10的左邊緣和右邊緣均位于正極膜片20的左邊緣和右邊緣之間?？涛g深度在(T50 范圍內?？涛g深度的限定是為了既保證達到去除毛刺的目的，又不破壞正極極片?？s進距離越大，可能未被除盡的毛刺以及由氣體刻蝕產生的粗糙凸起都會被外層的膜片包裹住，安全性能越好。但距離太大會導致膜片的邊緣沒有集流體支撐，出現脫落。而且刻蝕深度太大，會對正極集流體10上無正極活性物質的區(qū)域產生不應該的破壞，影響后續(xù)工序的極耳焊接。因此縮進的距離在(T 50 是較優(yōu)的結果。優(yōu)選的，在寬度方向上，正極集流體10的左邊緣與正極膜片20的左邊緣之間的距離為10 45 u m,正極集流體10的右邊緣與正極膜片20的右邊緣之間的距離為10 45 u m。更優(yōu)選的，在寬度方向上，正極集流體10的左邊緣與正極膜片20的左邊緣之間的距離為30 u m,正極集流體10的右邊緣與正極膜片20的右邊緣之間的距離為30 u m。具體操作時，通過氣體電離產生等離子體高速轟擊并與正極集流體10上的毛刺(毛刺為鋁或鋁的氧化物)發(fā)生化學反應以除去正極集流體10切割邊緣的毛刺，同時產生正極集流體10縮進的結構且其外側通過涂覆等方式設置有一層氧化層起絕緣作用。去除正極集流體10上的毛刺所采用的裝置如圖4所示，該裝置包括真空腔體1、用于放置正極極片2的可旋轉的托盤架3、氣體分配系統(tǒng)4、電離腔體5、等離子體發(fā)生器6、負偏壓電源7和用于進行尾氣處理的真空控制系統(tǒng)8，可旋轉的托盤架3設置于真空腔體I內，電離腔體5位于等離子體發(fā)生器6和真空腔體I之間并且與氣體分配系統(tǒng)4連接，負偏壓電源7分別與電離腔體5和可旋轉的托盤架3電連接，真空控制系統(tǒng)8與真空腔體I連接。其中，等離子體發(fā)生器6包括射頻電源61和電極62，電極62與電離腔體5連接，電極62與射頻電源61電連接。實際使用時，先將經過刀模組件切割的正極極片的邊緣置于電子掃描顯微鏡下觀察，發(fā)現正極集流體10切痕邊緣出現毛刺，毛刺長度范圍在(T30 i! m之間。再將正極極片卷繞放置在可以旋轉的托盤架3上，此托盤置于密封的真空腔體I內，氣體混合物(Cl2、BC13、Ar和O2)由氣體分配系統(tǒng)4按照體積比例(I飛):(T5):(0. 5^2) : (5 15)流入電離腔體5內，等離子體發(fā)生器6的電極62在射頻電源61的作用下產生足夠強的磁場,將進入電離腔體5的氣體混合物變成等離子體。負偏壓電源7在電離腔體5和正極極片間形成電場，電離腔體5內的等離子體在電場作用下進入真空腔體1，高速轟擊正極極片，并與正極極片中裸露的正極集流體10切痕邊緣的毛刺(毛刺成分為鋁或鋁的氧化物)發(fā)生反應，反應時間為2(T60min，從而將正極極片上的毛刺除去。這些氣體與毛刺發(fā)生化學反應的方程式分別為A1203 + 3BC13 —2A1C13 + 3B0C1 (I) ；2A1 + 3C12 — 2A1C13 (2) ；2A1 + 302 — 2A1203 (3)。反應后的產物由真空控制系統(tǒng)8抽吸排出并經過尾氣處理。由于上述氣體物質并不與正極膜片20及其中的正極活性物質發(fā)生反應，因此去毛刺過程基本上不會對正極膜片20造成不良影響。最后在正極集流體10的外側通過涂覆等方式形成一層起絕緣作用的氧化層30。在處理后，如圖3所示，正極集流體10上的切割邊緣及其上的毛刺都被刻蝕去掉。將經過等離子氣體處理后的正極極片的邊緣再次置于電子掃描顯微鏡下觀察，發(fā)現正極集流體10的切痕邊緣已無毛刺，正極集流體10的邊緣光滑，部分微鋸齒狀突起(由氣體刻蝕導致)，正極集流體10的縮進距離為(T50 u m。由于正極膜片20并不與處理氣體反應，所以此時正極集流體10的寬度短于隔離膜，其邊緣已縮入隔離膜內，而且由于正極集流體10上的毛刺也已經完全去除，并在正極集流體10的外側鈍化形成一層起絕緣作用的氧化層30，因此不可能再發(fā)生正極集流體10 刺破隔離膜后與負極極片的負極膜片接觸短路的安全事故。而且，即使隔離膜由于其他原因發(fā)生了破損，縮入正極膜片20內的正極集流體10也很難接觸到負極膜片，因此本實用新型的正極極片能夠有效保證鋰離子電池的安全。另外，上述氣體物質與電池單體中的其他物質，如負極集流體、負極膜片、負極活性物質、正負極片間的隔離膜等，都不發(fā)生化學反應，或者是發(fā)生化學反應的活性很低。綜上所述，本實用新型通過等離子刻蝕處理的方法，在不影響正極極片邊緣形狀且保持正極膜片20涂層完整的情況下，將正極集流體10的切割邊緣和毛刺同時去除，處理后作為正極集流體10的寬度比正極膜片20還短，無法暴露在正極極片邊緣，因此不會再刺破隔離膜而與負極膜片發(fā)生短路，甚至在隔離膜由于其他原因破損的情況下，也不會與負極膜片接觸，從而有效提高鋰離子電池的安全性能。需要說明的是，雖然本說明書僅僅以Cl2、BCl3、Ar、02為例對本實用新型構思中的氣體物質進行說明，但是本領域的技術人員根據本說明書的揭示，也可以采用不影響正極極片邊緣外形和不影響正極膜片涂層完整的其他氣體物質。另外，不排除采用相類似的干法處理方法對負極極片進行刻蝕處理去掉負極極片邊緣集流體切割后的毛刺。根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式
，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本實用新型構成任何限制。
權利要求1.一種鋰離子電池正極極片，包括其邊緣經氣體等離子體刻蝕處理的正極集流體和設置于所述正極集流體表面的正極膜片，其特征在于所述正極集流體的寬度小于所述正極膜片的寬度，所述正極集流體的邊緣設置有氧化層。
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池正極極片，其特征在于所述氧化層的厚度為 I 10 μ m。
3.根據權利要求2所述的鋰離子電池正極極片，其特征在于所述氧化層的厚度為 I 3 μ m0
4.根據權利要求3所述的鋰離子電池正極極片，其特征在于所述氧化層的厚度為 2 μ m0
5.根據權利要求1所述的鋰離子電池正極極片，其特征在于在寬度方向上，所述正極集流體的左邊緣與所述正極膜片的左邊緣之間的距離為(Γ50 μ m，所述正極集流體的右邊緣與所述正極膜片的右邊緣之間的距離為(Γ50 μ m,并且所述正極集流體的左邊緣和右邊緣均位于所述正極膜片的左邊緣和右邊緣之間。
6.根據權利要求5所述的鋰離子電池正極極片，其特征在于在寬度方向上，所述正極集流體的左邊緣與所述正極膜片的左邊緣之間的距離為1(Γ45μπι，所述正極集流體的右邊緣與所述正極膜片的右邊緣之間的距離為1(Γ45μπι。
7.根據權利要求6所述的鋰離子電池正極極片，其特征在于在寬度方向上，所述正極集流體的左邊緣與所述正極膜片的左邊緣之間的距離為30 μ m，所述正極集流體的右邊緣與所述正極膜片的右邊緣之間的距離為30 μ m。
專利摘要本實用新型屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池正極極片,包括其邊緣經氣體等離子體刻蝕處理的正極集流體和設置于所述正極集流體表面的正極膜片，所述正極集流體的寬度小于所述正極膜片的寬度，所述正極集流體的邊緣設置有氧化層。相對于現有技術，本實用新型的鋰離子電池正極極片通過氣體等離子體刻蝕處理的方法，形成集流體“縮進”的特殊的正極極片結構,在不影響正極極片整體形狀且保持正極膜片涂層完整的情況下，一方面可以將正極集流體的切割毛刺去除，另一方面正極集流體的縮進結構和其外側的氧化層的絕緣作用，可以避免未除盡的毛刺或由于刻蝕產生的粗糙表面伸出從而刺破隔離膜的風險，有效保證鋰離子電池的安全。
文檔編號H01M4/70GK202839841SQ20122037312
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
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