[发明专利]一种密闭式金属负极、卷绕式电池及制备方法

说明书

本申请实施例提供一种密闭式金属负极、卷绕式电池及制备方法，涉及电池领域。密闭式金属负极包括两层层叠设置的微孔膜，以及层叠位于两层微孔膜之间的负极片，两层微孔膜的边缘复合在一起形成密闭的封装结构。卷绕式电池包括正极片、隔膜和上述的密闭式金属负极，密闭式金属负极、正极片、隔膜卷绕在一起。密闭式金属负极、卷绕式电池及制备方法，负极的封装效果好，电池的可靠性强；工艺简单，在实现负极封装的同时，还能简化卷绕工序。

技术领域

本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种密闭式金属负极、卷绕式电池及制备方法。

背景技术

金属负极就是作为电池负极的金属电极，其在充电还原过程容易生成枝晶，比如锌电极在还原沉积时容易生成锌枝晶，故目前通常采用微孔膜对锌电极进行隔绝和防护。对于小型卷绕式锌电极，如AA型或AAA型，由于其尺寸小，对锌电极隔绝和防护操作困难，微孔膜一般只以超出锌电极卷绕轴向边缘小于2mm甚至1mm的安全距离作为防护，因此虽然锌电极边缘在径向上被微孔膜隔绝，但在轴向上几乎是开放的，锌依然会越过开放的微孔膜边缘，生成枝晶而致使电池微短路。另外，锌电极在轴向上开放的端面也容易发生锌溶解迁移而流失。对于较大型的卷绕式锌电极，如SC型或D型，一般会预留足够的空间去封闭轴向上开放的边缘，比如先用额外的微孔膜包裹锌电极的边缘，这种包裹锌电极的方式操作比较复杂，而且因为微孔膜有一定的厚度，卷绕后额外的微孔膜会影响了卷绕极组的松紧度，即有额外微孔膜包裹的区域，卷绕松紧度会大于正常区域；另外微孔膜有一定的隔绝阻力，造成有额外微孔膜的区域的正负极片反应阻力较大，均会造成卷绕极组的不均匀性：有额外微孔膜的区域利用率低，正常区域“过劳”，尤其在大倍率充放电模式下影响显著。

另一方面，卷绕极组除了微孔膜这层隔膜外，还需要设置至少一层容纳电解液的隔膜，共至少双层隔膜，外加相互独立的正极片、负极片，卷绕起来非常困难。目前的卷绕方式是预先用胶粘剂将微孔膜和纤维膜粘结复合成一体，形式上等同单层隔膜，再与正极片、负极片一起卷绕。但此种卷绕方式存在严重弊端，一方面是胶粘剂造成额外阻力，影响电池性能，尤其是放电平台和倍率性能，且如果胶粘剂用量少，粘合的两层隔膜在裁切、卷绕等外力作用下容易分离，如果胶粘剂过多，则加剧对电池性能的负面影响；另一方面，额外引入的隔膜复合工序，增加了工艺难度和成本。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种密闭式金属负极、卷绕式电池及制备方法，负极的封装效果好，电池的可靠性强；工艺简单，在实现负极封装的同时，还能简化卷绕工序。

第一方面，本申请实施例提供了一种密闭式金属负极，其包括两层层叠设置的微孔膜，以及层叠位于两层微孔膜之间的负极片，两层微孔膜的边缘复合在一起形成密闭的封装结构。

在上述技术方案中，采用微孔膜将容易在充电还原过程容易生成枝晶的负极片密闭封装为一个没有开放边缘的整体，实现对负极片可靠的隔绝和防护，负极的封装效果好；而且该密闭式金属负极整体性强，厚度较均匀，形成的电池可靠性强。

在一种可能的实现方式中，其包括由一片微孔膜对折形成的两层微孔膜，微孔膜除了对折边之外的边缘超出负极片对应的边缘并复合在一起；可选地，负极片为长方形，微孔膜的对折边对应于负极片的长边。

或者，其包括由两片微孔膜层叠形成的两层微孔膜，微孔膜的四周边缘超出负极片对应的边缘并复合在一起。

在上述技术方案中，采用一片微孔膜对折封装负极片的方式，能够简化复合封装的工序和成本，尤其是微孔膜的对折边对应负极片的长边时，即该对折边较长，利用该对折边能够极大简化复合的工序和成本，还能够利用该对折边对齐正极片和其他隔膜的相应边缘，不仅能实现隔绝和防护，而且无需预留出安全距离，形成的电池空间利用率高。采用两片微孔膜层叠封装负极片的方式，适合柔韧性欠缺、不便于折叠的微孔膜对负极片的封装。

在一种可能的实现方式中，微孔膜的边缘超出负极片对应的边缘的宽度为0.1～3mm。