復(fù)合箔材、電極片及鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種復(fù)合箔材、電極片及鋰離子電池。所述復(fù)合箔材包括：第一箔材料，設(shè)置有間隔排列的凹部；以及第二箔材料，嵌入第一箔材料的凹部中。所述電極片包括：集流體；以及活性材料層，設(shè)置在集流體的至少一個(gè)表面上；其中，所述集流體采用所述復(fù)合箔材，當(dāng)所述復(fù)合箔材受到機(jī)械外力破壞時(shí)，第一箔材料斷裂產(chǎn)生整齊的斷面，第二箔材料在斷裂之前產(chǎn)生比第一箔材料大的延伸，從而集流體與活性材料層發(fā)生脫離。所述鋰離子電池包括：正極電極片；負(fù)極電極片；以及隔離膜，位于正極電極片和負(fù)極電極片之間；其中，所述負(fù)極電極片采用所述電極片。
【專利說明】復(fù)合箔材、電極片及鋰離子電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及儲能器件領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合箔材、電極片及鋰離子電池。

【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有環(huán)境友好、能量密度高、循環(huán)壽命長、不存在記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于各類電子產(chǎn)品中。但是鋰離子電池在意外情況下，主體在受到外力(如棒壓、穿釘、擠壓)破壞時(shí)存在漏液，內(nèi)部短路，燃燒等風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]鋰離子電池在受到機(jī)械外力破壞時(shí)，電極片的集流體容易產(chǎn)生針狀毛刺，針狀毛刺的電阻較大，短路時(shí)容易出現(xiàn)電池局部過熱導(dǎo)致電池?zé)崾Э兀痣姵厝紵?。傳統(tǒng)的鋰離子電池為了解決機(jī)械破壞電池容易燃燒的問題，通常在鋰離子電池裸電芯外部多繞一部分空負(fù)極集流體，隔離膜，正極集流體，稱為馬甲。根據(jù)電池大小，容量的不同，馬甲通常是0.5圈、0.75圈、I圈、1.5圈等。馬甲的引入雖然能夠一定程度上解決電池在機(jī)械破壞時(shí)容易燃燒的問題，但是也占了電池的主體厚度，降低電池的能量密度、降低電池的生產(chǎn)優(yōu)率、同時(shí)也增加電池的材料成本。而且，馬甲對于一些外力破壞，如穿釘有惡化作用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種復(fù)合箔材、電極片及鋰離子電池，其能提高鋰離子電池的安全性，同時(shí)不損失鋰離子電池的能量密度。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第一方面，本實(shí)用新型提供了一種復(fù)合箔材，其包括:第一箔材料，設(shè)置有間隔排列的凹部；以及第二箔材料，嵌入第一箔材料的凹部中。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第二方面，本實(shí)用新型提供了一種電極片，其包括:集流體；以及活性材料層，設(shè)置在集流體的至少一個(gè)表面上；其中，所述集流體采用根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的復(fù)合箔材，當(dāng)所述復(fù)合箔材受到機(jī)械外力破壞時(shí)，第一箔材料斷裂產(chǎn)生整齊的斷面，第二箔材料在斷裂之前產(chǎn)生比第一箔材料I大的延伸，從而集流體與活性材料層發(fā)生脫離。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第三方面，本實(shí)用新型提供了一種鋰離子電池，其包括:正極極片；負(fù)極電極片；以及隔離膜，位于正極電極片和負(fù)極電極片之間；其中，所述負(fù)極極片采用根據(jù)本實(shí)用新型第二方面所述的電極片。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0009]當(dāng)本實(shí)用新型的復(fù)合箔材用于后文所述的電極片及鋰離子電池時(shí)，拉伸強(qiáng)度大、延伸率小的第一箔材料能夠保證鋰離子二次電池的易加工性，如涂布，冷壓時(shí)不容易發(fā)生電極片的斷裂等。在含有該復(fù)合箔材的鋰離子電池受到機(jī)械外力破壞時(shí)，拉伸強(qiáng)度大、延伸率小的第一箔材料斷裂，消耗一部分能量，產(chǎn)生整齊的斷面，而拉伸強(qiáng)度小、延伸率大的第二箔材料能夠在鋰離子電池在受到機(jī)械外力破壞時(shí)產(chǎn)生較大的延伸，產(chǎn)生的針狀毛刺較少，從而使得鋰離子電池內(nèi)部短路電流較小，防止鋰離子電池因短路導(dǎo)致局部過熱造成熱失控，避免鋰離子電池的燃燒，提高鋰離子電池的安全性。同時(shí)采用該復(fù)合箔材的鋰離子電池不損失能量密度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合箔材的第一箔材料的一實(shí)施例的立體圖；
[0011]圖2為采用圖1的第一箔材料的復(fù)合箔材立體圖；
[0012]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合箔材的第一箔材料的一實(shí)施例的立體圖；
[0013]圖4為采用圖3的第一箔材料的復(fù)合箔材立體圖；
[0014]圖5為圖2的替代實(shí)施例的立體圖，其中為了便于說明，以透視圖方式示出嵌入第一箔材料的凹部中的第二箔材料且一個(gè)凹部未嵌入第二箔材料；
[0015]圖6為圖2的另一替代實(shí)施例的立體圖，其中為了便于說明，以透視圖方式示出嵌入第一箔材料的凹部中的第二箔材料且一個(gè)凹部未嵌入第二箔材料；
[0016]圖7為圖2的又一替代實(shí)施例的立體圖，其中為了便于說明，以透視圖方式示出嵌入第一箔材料的凹部中的第二箔材料且一個(gè)凹部未嵌入第二箔材料。
[0017]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0018]I第一箔材料16左側(cè)外表面
[0019]Dl寬度17右側(cè)外表面
[0020]11凹部2第二箔材料
[0021]12上側(cè)外表面L2長度
[0022]13下側(cè)外表面D2寬度
[0023]14前側(cè)外表面S間隔
[0024]15后側(cè)外表面

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面參照附圖來詳細(xì)說明根據(jù)本實(shí)用新型的復(fù)合箔材、電極片及鋰離子電池。
[0026]首先說明根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材。
[0027]參照圖1至圖7，根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材包括:第一箔材料1，設(shè)置有間隔排列的凹部11 ;以及第二箔材料2，嵌入第一箔材料I的凹部11中。其中，當(dāng)所述復(fù)合箔材受到機(jī)械外力破壞時(shí)，第二箔材料2產(chǎn)生比第一箔材料I大的延伸且第一箔材料I斷裂產(chǎn)生整齊的斷面。
[0028]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，第一箔材料I的拉伸強(qiáng)度大于第二箔材料2的拉伸強(qiáng)度，第一箔材料I的延伸率小于第二箔材料2的延伸率。
[0029]當(dāng)本實(shí)用新型的復(fù)合箔材用于后文所述的電極片及鋰離子電池時(shí)，拉伸強(qiáng)度大、延伸率小的第一箔材料I能夠保證鋰離子二次電池的易加工性，如涂布，冷壓時(shí)不容易發(fā)生電極片的斷裂等。在含有該復(fù)合箔材的鋰離子電池受到機(jī)械外力破壞時(shí)，拉伸強(qiáng)度大、延伸率小的第一箔材料I斷裂，消耗一部分能量，產(chǎn)生整齊的斷面，而拉伸強(qiáng)度小、延伸率大的第二箔材料2能夠在鋰離子電池在受到機(jī)械外力破壞時(shí)第二箔材料2整體產(chǎn)生較大的延伸，產(chǎn)生的針狀毛刺較少，從而使得鋰離子電池內(nèi)部短路電流較小，防止鋰離子電池因短路導(dǎo)致局部過熱造成熱失控，避免鋰離子電池的燃燒，提高鋰離子電池的安全性。同時(shí)采用該復(fù)合箔材的鋰離子電池不損失能量密度。
[0030]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，第一箔材料I的拉伸強(qiáng)度可為245MPa?700MPa，延伸率為O %?2 %;第二箔材料2的拉伸強(qiáng)度可為50MPa?200MPa，延伸率為7.5%~ 25%。
[0031]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，第二箔材料2露出或不露出第一箔材料I的外表面。例如，在圖2和圖4中，第二箔材料2露出于第一箔材料I的上側(cè)外表面12。當(dāng)然不限于此,第二箔材料2也可設(shè)置于并露出于第一箔材料I的下側(cè)外表面13 (此時(shí)凹部11設(shè)置于第一箔材料I的下側(cè)外表面11);或者由于在第一箔材料I的上側(cè)外表面12和下側(cè)外表面13均可設(shè)置凹部11,所以設(shè)置于第一箔材料I的上側(cè)外表面12上的對應(yīng)第二箔材料2露出于上側(cè)外表面12而設(shè)置于第一箔材料I的下側(cè)外表面13上的對應(yīng)第二箔材料2露出于下側(cè)外表面13。當(dāng)然，至于在其他側(cè)外表面是否露出，可以視具體情況而定；在圖2，第二箔材料2在第一箔材料I的后側(cè)外表面15也露出；在圖4中，第二箔材料2在第一箔材料I的前側(cè)外表面14和后側(cè)外表面15均露出。在圖5中，第二箔材料2不露出第一箔材料I的外表面，換句話說，完全包覆在第一箔材料I內(nèi)。在圖6中，第二箔材料2包覆在第一箔材料I內(nèi)但在第一箔材料I的前側(cè)外表面14露出；在圖7中，第二箔材料2包覆在第一箔材料I內(nèi)但在第一箔材料I的前側(cè)外表面14和后側(cè)外表面15均露出。對于在左側(cè)外表面16和右側(cè)外表面17是否露出的情況，因?yàn)樯婕暗氖亲笥疫吘壊糠郑梢砸暰唧w情況確定。
[0032]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，第一箔材料I的厚度可為6 μ m-20 μ m ;第二箔材料2的厚度可為第一箔材料I的厚度的3/5?1/5。
[0033]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，參照圖2和圖4，第二箔材料2的寬度D2為第一箔材料I的寬度Dl的1/2?I。
[0034]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，參照圖2和圖4，相鄰的兩個(gè)第二箔材料2之間的間隔S為第二箔材料2的長度L2的1/2?3/4。
[0035]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，參照圖1和圖3，第一箔材料I上形成的間隔排列的凹部11可為等間隔排列的凹部11。
[0036]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，凹部11的深度為大于或等于第二箔材料2的厚度。
[0037]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，第二箔材料2的形狀可為長條形、波浪形、鋸齒形中的一種。當(dāng)?shù)诙牧?的形狀為波浪形或鋸齒形時(shí)，可以增加第二箔材料2與第一箔材料I的結(jié)合強(qiáng)度。
[0038]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的復(fù)合箔材的一實(shí)施例中，第一箔材料I和第二箔材料2可分別選自銅、鐵、鋁、鎳、不銹鋼、鋼材料中的一種。
[0039]接下來說明根據(jù)本實(shí)用新型第二方面的電極片。
[0040]根據(jù)本實(shí)用新型第二方面的電極片包括:集流體；以及活性材料層，設(shè)置在集流體的至少一個(gè)表面上；其中，所述集流體采用根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的復(fù)合箔材，當(dāng)所述復(fù)合箔材受到機(jī)械外力破壞時(shí)，第一箔材料I斷裂產(chǎn)生整齊的斷面，第二箔材料2在斷裂之前產(chǎn)生比第一箔材料I大的延伸，從而集流體與活性材料層發(fā)生脫離。集流體與活性材料層發(fā)生脫離起到如下作用:增加使用該電極片的鋰離子電池的極化，增加電能轉(zhuǎn)化為熱能的阻力，降低局部過熱導(dǎo)致熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。在此需要說明的是，對于在集流體上設(shè)置活性材料層可以依據(jù)實(shí)際情況來確定，例如，集流體(即復(fù)合箔材)可以僅在一個(gè)表面上全部設(shè)置活性材料層，如果復(fù)合箔材在這個(gè)表面上設(shè)置有相應(yīng)的露出于上側(cè)外表面12的第二箔材料2，即活性材料層同樣覆蓋第二箔材料2 ;或者例如，集流體(即復(fù)合箔材)可僅在兩個(gè)表面上全部設(shè)置活性材料層，此時(shí)無論在那個(gè)表面設(shè)置露出于該表面的第二箔材料2，相應(yīng)面上的活性材料層同樣覆蓋相應(yīng)的第二箔材料2。當(dāng)然，有時(shí)活性材料層也可不覆蓋第二箔材料2，例如，上側(cè)外表面12未設(shè)置活性材料層，而下側(cè)外表面13設(shè)置有活性材料層。對于第二箔材料2不露出第一箔材料I的外表面的情況而言，在集流體上設(shè)置活性材料層可以同樣依據(jù)實(shí)際情況來確定。
[0041]接下來說明根據(jù)本實(shí)用新型第三方面的鋰離子電池。
[0042]根據(jù)本實(shí)用新型第三方面的鋰離子電池包括:正極電極片；負(fù)極電極片；以及隔離膜，位于正極電極片和負(fù)極電極片之間；其中，所述負(fù)極電極片采用根據(jù)本實(shí)用新型第二方面所述的電極片。
[0043]當(dāng)所述復(fù)合箔材受到機(jī)械外力破壞時(shí)，第一箔材料I斷裂產(chǎn)生整齊的斷面，第二箔材料2在斷裂之前產(chǎn)生比第一箔材料I大的延伸，從而集流體與活性材料層發(fā)生脫離。集流體與活性材料層發(fā)生脫離起到除了起到前面所述的作用(增加使用該電極片的鋰離子電池的極化，增加電能轉(zhuǎn)化為熱能的阻力，降低局部過熱導(dǎo)致熱失控的風(fēng)險(xiǎn))之外還起到如下作用:負(fù)極電極片的集流體與活性材料層脫離使得負(fù)極電極片的集流體形成空箔材料部分(即集流體無活性材料層的部分)，空箔材料部分與與之極性相反的電極片(即正極電極片)的短路達(dá)到馬甲短路的效果，使鋰離子電池內(nèi)部熱量分布較為均勻，不會局部過熱引起熱失控，從而避免鋰離子電池的燃燒。
[0044]在根據(jù)本實(shí)用新型第三方面的鋰離子電池中，在一實(shí)施例中，所述正極電極片采用本實(shí)用新型第二方面的電極片。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合箔材，其特征在于，包括: 第一箔材料(I)，設(shè)置有間隔排列的凹部(11);以及 第二箔材料(2)，嵌入第一箔材料(I)的凹部(11)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合箔材，其特征在于，第二箔材料(2)露出或不露出第一箔材料⑴的外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合箔材，其特征在于， 第一箔材料⑴的厚度為6 μ m-20 μ m ； 第二箔材料(2)的厚度為第一箔材料(I)的厚度的3/5?1/5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合箔材，其特征在于，第二箔材料(2)的寬度(D2)為第一箔材料⑴的寬度(Dl)的1/2?I。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合箔材，其特征在于， 相鄰的兩個(gè)第二箔材料(2)之間的間隔(S)為第二箔材料(2)的長度(L2)的1/2?3/4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合箔材，其特征在于，凹部(11)的深度為大于或等于第二箔材料(2)的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合箔材，其特征在于，第二箔材料(2)的形狀為長條形、波浪形、鋸齒形中的一種。
8.—種電極片,包括: 集流體；以及 活性材料層，設(shè)置在集流體的至少一個(gè)表面上； 其特征在于， 所述集流體采用根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的復(fù)合箔材，當(dāng)所述復(fù)合箔材受到機(jī)械外力破壞時(shí)，第一箔材料(I)斷裂產(chǎn)生整齊的斷面，第二箔材料(2)在斷裂之前產(chǎn)生比第一箔材料(I)大的延伸，從而集流體與活性材料層發(fā)生脫離。
9.一種鋰離子電池，包括: 正極電極片； 負(fù)極電極片；以及 隔離膜，位于正極電極片和負(fù)極電極片之間； 其特征在于，所述負(fù)極電極片采用根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極片。
10.一種鋰離子電池，包括: 正極電極片； 負(fù)極電極片；以及 隔離膜，位于正極電極片和負(fù)極電極片之間； 其特征在于，所述負(fù)極電極片和所述正極電極片采用根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極片。
【文檔編號】H01M10/0525GK204156014SQ201420536158
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】伍永彬, 張曉磊, 李明, 陳宏浩 申請人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司