[发明专利]一种层叠式裸电芯、制备方法及其应用

说明书

本发明提出了一种层叠式裸电芯的制备方法，包括如下步骤：S1、层叠负极、隔膜以及正极形成电芯，所述隔膜分布于正极与负极之间；S2、配置涂胶溶液，将涂胶溶液涂覆至S1中所制得电芯的边缘上干燥固化后获得边缘包覆绝缘层的叠片电芯；所述S2中的涂胶溶液按质量分数包括如下组分：1～45％交联剂，0.5～10％增粘剂，2％～10％改性剂以及40％～95.5％溶剂，其中交联剂为α‑氰基丙烯酸酯，结构通式为CH₂＝C(CN)‑COO‑R，所述α‑氰基丙烯酸酯中R为脂肪链。本发明包覆方法工艺简单，一次性完成包覆，包覆面积小，生产成本明显降低，对现有的工艺产线改动小，可操作性强。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种层叠式裸电芯、制备方法及其应用。

背景技术

非水电解质锂离子电池自90年代有索尼公司率先商业化以来，凭借其高能量密度，长循环寿命等特点，广泛应用了各类电子便携式设备。最近几年，随着锂电池应用领域进一步扩大，大容量的锂电池也进入了电动汽车，电动工具以及储能等领域中。伴随的电池尺寸做大，容量的做大，电池的使用安全问题逐步凸显，对该性能的要求也随之提高。

目前的锂离子电池主要有卷绕和叠片两种工艺。对比这两种工艺，层叠式电芯体积利用率高，能量密度高，而且不容易变形。多种极片并联而成，因此内阻相对较低，倍率放电性能优异。但是层叠式电芯也具有固有的缺陷。比如叠片式锂离子电池在生产过程中，极片通过切片而成，层层堆叠而成，在后续的转移过程容易发生相对错位，导致正负极对位不齐，隔膜无法覆盖正负极，极片相互接触，导致短路的发生。再者，叠片式锂离子电池极片通过切片而成，四周都有切断面，因而不可避免地产生毛刺。这些毛刺容易刺穿隔膜往往导致制造过程电芯短路的不良。未能识别出的微小的毛刺进入电池后，边缘毛刺的地方电场相对其他地方要大，电流密度大。尤其是正极处的毛刺，在锂离子电池脱嵌锂过程中，对应的负极区域电流密度偏大，容易造成负极析锂，一旦枝晶穿过隔膜则会造成电池短路，甚至起火燃烧。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种层叠式裸电芯及其制备方法，简化包覆方法工艺，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种层叠式裸电芯的制备方法，其特包括如下步骤：

S1、层叠负极、隔膜以及正极形成裸电芯，所述隔膜分布于正极与负极之间；

S2、配置涂胶溶液，将涂胶溶液涂覆至S1中所制得电芯边缘上干燥固化后获得边缘包覆绝缘层的叠片电芯；

所述S2中的涂胶溶液按质量分数包括如下组分：1～45％交联剂，0.5～10％增粘剂，2％～10％改性剂以及35％～96.5％溶剂，其中交联剂为α-氰基丙烯酸酯，结构简式为CH₂＝C(CN)-COO-R所述结构式的R代表为脂肪链；所述交联剂添加量优选5～30％。

进一步地，所述S2中涂胶溶液的涂覆方式包括喷涂、刷涂、点涂以及浸涂中任意一种，绝缘层覆盖于裸电芯边缘，优选浸涂。

进一步地，所述S2中电芯四个边缘角包覆有绝缘层，正极和负极边缘以及隔膜通过绝缘层连通；绝缘层对正极和负极边缘和隔膜边缘实现共形包覆。所述绝缘层边缘覆盖面积为4～100mm²，优选9～50mm²。

进一步地，所述S2中于电芯不含极耳的一侧边缘包覆有绝缘层，正负极边缘以及隔膜通过绝缘层连通，绝缘层对正极和负极边缘和隔膜边缘实现共形包覆；所述正极边缘被覆盖的深度不大于10mm。

进一步地，所述增粘剂为聚丙烯酸酯，包括聚甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物，氰基丙烯酸酯马来酸二炔丙酯共聚物；所述增粘剂添加量优选2～5％。