一種鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋰離子電池，包括陽極極片、陰極極片、設置于陽極極片和陰極極片之間的隔膜以及電解液，陽極極片包括陽極集流體和陽極活性材料層，陽極集流體設置有陽極涂覆區(qū)和陽極空白區(qū)，陽極活性材料層涂覆于陽極涂覆區(qū)；陰極極片包括陰極集流體和陰極活性材料層，陰極集流體設置有陰極涂覆區(qū)和陰極空白區(qū)，陰極活性材料層涂覆于陰極涂覆區(qū)，當陽極空白區(qū)和陰極空白區(qū)均涂覆有聚合物層時，兩個聚合物層相互接觸；當陽極空白區(qū)和陰極空白區(qū)中的一個空白區(qū)涂覆有聚合物層時，聚合物層與另一極空白區(qū)接觸。本實用新型可有效地控制電池的電壓，而防止電池電壓變化異常，使得鋰離子電池能夠正常及長時間的使用。
【專利說明】一種鋰離子電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池相對于鉛酸電池、鎳氫電池和鎳鎘電池具有更高的能量密度、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，當前已廣泛應用于消費電子領(lǐng)域。
[0003]鋰離子內(nèi)部的副反應和電池過充時的安全性能往往跟電池的電壓有關(guān)。一方面，電池的電壓越高，電池內(nèi)部的副反應越多,對電池性能的衰減越明顯；另一方面，電池過充時的安全性能也與電池電壓有很大關(guān)系，過充時電壓上升的比較快，電池容易出現(xiàn)安全問題。所以，現(xiàn)在的鋰離子電池均不能有效的控制電池的電壓，造成了電池使用壽命短。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于:為解決鋰離子電池安全性問題，提供了一種鋰離子電池，可有效地控制電池的電壓，而防止電池電壓變化異常，使得鋰離子電池能夠正常及長時間的使用。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種鋰離子電池，包括陽極極片、陰極極片、設置于所述陽極極片和所述陰極極片之間的隔膜以及電解液，所述陽極極片包括陽極集流體和陽極活性材料層，所述陽極集流體設置有陽極涂覆區(qū)和陽極空白區(qū)，所述陽極活性材料層涂覆于所述陽極涂覆區(qū)；所述陰極極片包括陰極集流體和陰極活性材料層，所述陰極集流體設置有陰極涂覆區(qū)和陰極空白區(qū)，所述陰極活性材料層涂覆于所述陰極涂覆區(qū)，當所述陽極空白區(qū)和所述陰極空白區(qū)均涂覆有聚合物層時，兩個所述聚合物層相互接觸；當所述陽極空白區(qū)和所述陰極空白區(qū)中的一個空白區(qū)涂覆有聚合物層時，所述聚合物層與另一極空白區(qū)接觸。
[0006]所述聚合物層設置為聚苯胺層或聚苯層，所述聚合物層的材料為電導率受活性材料電位影響的材料，所述陽極空白區(qū)和所述陰極空白區(qū)分別位于所述陽極極片和所述陰極極片的端部或中部。
[0007]其中，所述聚苯胺層包括聚苯胺和粘接劑，所述聚苯胺和所述粘接劑的質(zhì)量比例為1:9、:1，一般的，聚苯胺層的氧化電位為3.3V左右，其不能直接與陰極材料接觸，因為其氧化電位較低，會影響電池的正常充電性能；聚苯胺與陽極直接接觸，相對于聚苯層，其與陽極兼容性好。所述聚苯層包括聚苯和粘接劑，所述聚苯和所述粘接劑的質(zhì)量比例為1:9、:1，一般的，聚苯層在1-4.3V之間會發(fā)生氧化反應，從而增強其電子導電性，起到控制電池電壓的作用。
[0008]聚苯胺與聚苯為電勢敏感材料，當過充時，電極電勢超過了材料的氧化電勢，聚合物發(fā)生P型摻雜，聚合物因摻雜而顯示電子電導特征，聚合物層由絕緣態(tài)變成導電態(tài)，從而造成電池內(nèi)部短路，短路電流引起電池電壓下降。
[0009]所述聚苯胺層涂覆于所述陽極空白區(qū)，所述聚苯層涂覆于所述陰極空白區(qū)，所述聚苯胺層與所述聚苯層接觸。
[0010]所述聚苯層涂覆于所述陽極空白區(qū)，所述聚苯胺層涂覆于所述陰極空白區(qū)，所述聚苯胺層與所述聚苯層接觸。
[0011]所述聚合物層與所述陽極空白區(qū)之間設置有第一中間層。
[0012]所述聚合物層與所述陰極空白區(qū)之間設置有第二中間層。
[0013]所述第一中間層的面積為所述陽極空白區(qū)的面積的1/5?1/2。
[0014]所述第二中間層的面積為所述陰極空白區(qū)的面積的1/5?1/2。
[0015]關(guān)于電池內(nèi)部放電電流的大小，可通過聚苯胺層和粘接劑，聚苯層和粘接劑的比例進行控制，當加大聚苯胺層和聚苯層的質(zhì)量比例時，放電電流會成比例的加大；當聚苯胺層和聚苯層的涂覆面積比例時，則放電電流也會成比例的加大。
[0016]本實用新型的有益效果在于:當電池充電到聚苯胺層和聚苯層的氧化電位時，聚苯胺層和聚苯層的電子導電性增強，通過聚苯胺層與聚苯層接觸發(fā)生可控制的內(nèi)短路，從而將多余的電量放掉，使得電池處于安全狀態(tài)。當把多余的電量放掉后，電池的電壓有一些降低，此時聚苯胺層和聚苯層的導電性變?nèi)踔敝翛]有電子導電，因此電池內(nèi)部電子通路被截斷，電池處于穩(wěn)定的狀態(tài)，從而有效地控制電池的電壓，使得電池能夠正常及長時間的使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的【具體實施方式】I的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1的A部放大圖。
[0019]圖3為本實用新型的【具體實施方式】2的端部放大圖。
[0020]圖4為本實用新型的【具體實施方式】3的端部放大圖。
[0021]圖5為本實用新型的【具體實施方式】4的端部放大圖。
[0022]圖6為本實用新型的【具體實施方式】5的端部放大圖。
[0023]圖7為本實用新型的【具體實施方式】6的端部放大圖。
[0024]圖8為本實用新型的【具體實施方式】7的端部放大圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合【具體實施方式】和說明書附圖，對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0026]【具體實施方式】1，如圖1、2所示，一種鋰離子電池，包括陽極極片1、陰極極片2、設置于陽極極片I和陰極極片2之間的隔膜3以及電解液，陽極極片I包括陽極集流體4和陽極活性材料層5，陽極集流體4設置有陽極涂覆區(qū)7和陽極空白區(qū)8，陽極活性材料層5涂覆于陽極涂覆區(qū)7 ;陰極極片2包括陰極集流體9和陰極活性材料層10，陰極集流體9設置有陰極涂覆區(qū)12和陰極空白區(qū)13，陰極活性材料層10涂覆于陰極涂覆區(qū)12，當陽極空白區(qū)8和陰極空白區(qū)13均涂覆有聚合物層16時，兩個聚合物層16相互接觸。
[0027]聚合物層16設置為聚苯胺層6或聚苯層11，當兩個聚合物層16接觸后發(fā)生可控制的內(nèi)短路，從而將多余的電量放掉，使得電池處于安全狀態(tài)。聚苯胺層6涂覆于陽極空白區(qū)8，聚苯層11涂覆于陰極空白區(qū)13，聚苯胺層6與聚苯層11接觸。其中，陽極空白區(qū)8和陰極空白區(qū)13分別位于陽極極片I和陰極極片2的端部或中部，優(yōu)選的，將陽極空白區(qū)8和陰極空白區(qū)13設置在端部。
[0028]【具體實施方式】2，如圖3所示，與【具體實施方式】I不同的是:本實施方式的聚苯層11涂覆于陽極空白區(qū)8，而且聚苯層11與陽極空白區(qū)8之間設置有第一中間層14，聚苯胺層6涂覆于陰極空白區(qū)13，聚苯胺層6與聚苯層11接觸。第一中間層14的設置比直接涂覆在陽極集流體4電位更穩(wěn)定，能很快將多余的電量放掉，提高了過充的安全性。一般的，第一中間層14的材料與陽極活性材料層5的材料相同。
[0029]其它的結(jié)構(gòu)與【具體實施方式】I的結(jié)構(gòu)相同，這里不再贅述。
[0030]【具體實施方式】3，如圖4所示，與【具體實施方式】2不同的是:本實施方式的聚苯胺層6與陰極空白區(qū)13之間設置有第二中間層15。聚苯層11和第一中間層14的厚度之和小于或等于陽極活性材料層5的厚度，聚苯胺層6和第二中間層15的厚度之和小于或等于陰極活性材料層10的厚度，這樣有利于提高電池的能量密度。而且相比于【具體實施方式】2放電效果更好。
[0031]其它的結(jié)構(gòu)與【具體實施方式】2的結(jié)構(gòu)相同，這里不再贅述。
[0032]【具體實施方式】4，如圖5所示，與【具體實施方式】I不同的是:本實施方式的陽極空白區(qū)8和陰極空白區(qū)13中的一個空白區(qū)涂覆有聚合物層16時，聚合物層16與另一極空白區(qū)接觸。實現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)有兩種情況，一是:聚合物層16涂覆于陽極空白區(qū)8，并且聚合物層16與陰極空白區(qū)13接觸；二是:聚合物層16涂覆于陰極空白區(qū)13，并且聚合物層16與陽極空白區(qū)8接觸。
[0033]其它的結(jié)構(gòu)與【具體實施方式】I的結(jié)構(gòu)相同，這里不再贅述。
[0034]【具體實施方式】5，如圖 6所示，與【具體實施方式】4不同的是:本實施方式的聚合物層16與陽極空白區(qū)8之間設 置有第一中間層14。
[0035]其它的結(jié)構(gòu)與【具體實施方式】4的結(jié)構(gòu)相同，這里不再贅述。
[0036]【具體實施方式】6，如圖7所示，與【具體實施方式】5不同的是:本實施方式的聚合物層16與陰極空白區(qū)13之間設置有第二中間層15。
[0037]其它的結(jié)構(gòu)與【具體實施方式】5的結(jié)構(gòu)相同，這里不再贅述。
[0038]【具體實施方式】7，如圖8所示，與【具體實施方式】3不同的是:本實施方式的第一中間層14的面積為陽極空白區(qū)8的面積的1/5~1/2，第二中間層15的面積為陰極空白區(qū)13的面積的1/5~1/2 ;這時聚合物層16同時涂覆在陽極集流體4和第一中間層14上，也同時涂覆在陰極集流體9和第二中間層15上，相比于【具體實施方式】4的放電效果要好，但是次于【具體實施方式】6的放電效果。
[0039]本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池進行性能測試如下:將若干個本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池的電芯以IC充電至4.3V，再恒壓至0.05C，然后將電芯置于60°C烘箱中進行高溫存儲，經(jīng)過三天的高溫存儲后，測得現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池的電壓均高于本實用新型鋰離子電池的電壓，因為本實用新型的鋰離子電池通過聚苯胺層6與聚苯層11接觸發(fā)生可控制的內(nèi)短路，從而將多余的電量放掉，使得電池處于一直處于安全電壓的狀態(tài)。例如將一塊進行高溫存儲的本實用新型的鋰離子電池和一塊進行高溫存儲的現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池以0.5C的電流進行充電，充至電池電量的200%S0C時，本實用新型的鋰離子電池沒有出現(xiàn)起火和爆炸等情況，電池的電壓為4.1`4.5V，然而現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池出現(xiàn)了起火的情況。
[0040]上述測試表明:本實用新型對電池充電時，充進去的電量能夠被放掉而不至于累積到電池失控的狀態(tài)，實現(xiàn)了本實用新型對充電電壓的有效控制，提高了鋰離子電池安全性能，改善了電池的高溫存儲性能。
[0041]根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧嵤┓绞竭M行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實用新型的基礎上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本實用新型的保護范圍。此外，盡管本說明書中使用了 一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實用新型構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池，包括陽極極片、陰極極片、設置于所述陽極極片和所述陰極極片之間的隔膜以及電解液，所述陽極極片包括陽極集流體和陽極活性材料層，所述陽極集流體設置有陽極涂覆區(qū)和陽極空白區(qū)，所述陽極活性材料層涂覆于所述陽極涂覆區(qū)；所述陰極極片包括陰極集流體和陰極活性材料層，所述陰極集流體設置有陰極涂覆區(qū)和陰極空白區(qū)，所述陰極活性材料層涂覆于所述陰極涂覆區(qū)，其特征在于:當所述陽極空白區(qū)和所述陰極空白區(qū)均涂覆有聚合物層時，兩個所述聚合物層相互接觸；當所述陽極空白區(qū)和所述陰極空白區(qū)中的一個空白區(qū)涂覆有聚合物層時，所述聚合物層與另一極空白區(qū)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于:所述聚合物層設置為聚苯胺層或聚苯層，所述陽極空白區(qū)和所述陰極空白區(qū)分別位于所述陽極極片和所述陰極極片的端部或中部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于:所述聚苯胺層涂覆于所述陽極空白區(qū)，所述聚苯層涂覆于所述陰極空白區(qū)，所述聚苯胺層與所述聚苯層接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于:所述聚苯層涂覆于所述陽極空白區(qū)，所述聚苯胺層涂覆于所述陰極空白區(qū)，所述聚苯胺層與所述聚苯層接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于:所述聚合物層與所述陽極空白區(qū)之間設置有第一中間層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于:所述聚合物層與所述陰極空白區(qū)之間設置有第二中間層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于:所述第一中間層的面積為所述陽極空白區(qū)的面積的1/5?1/2。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池，其特征在于:所述第二中間層的面積為所述陰極空白區(qū)的面積的1/5?1/2。
【文檔編號】H01M10/0525GK203536529SQ201320587900
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】王小梅, 付成華, 韓昌隆, 褚春波 申請人:寧德新能源科技有限公司