一种用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法与流程

1.本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法。


背景技术：

2.锂离子电池因为具有比能量高、续行能力强、循环寿命长、工作范围宽，充电时间短、可以大电流放电等优点，被广泛的应用于电动汽车等动力领域以及手机、手表、平板、笔记本等消费领域。随着锂离子电池逐渐向快充、高能量密度等领域发展，电芯带来的安全问题逐渐成为大家关注的重点。锂离子电池跌落测试是大家在关注的方向。
3.锂离子电池在针刺、异物挤压等测试过程中会出现四种接触短路，“正极活性物质与负极活性物质”、“正极活性物质与负极集流体”、“正极集流体与负极活性物质”、“正极集流体与负极集流体”。其中在四种短路方式中，最容易发生热失控的短路方式为“正极集流体与负极活性物质”之间的短路。
4.为改善锂离子电池安全测试，目前最常用的方法为在正极集流体与正极活性物质中间涂覆一层安全涂层，为了改善正极极片尾部收尾空铝箔在针刺、异物挤压测试过程中直接与负极活性物质直接接触。
5.现有的结构中，尾部空铝箔单面区需涂覆一层陶瓷涂层。陶瓷涂层具有一定的厚度，一般为7～10um，陶瓷涂层主要由al2o3，与粘接剂组成，由于陶瓷涂层具有一定的厚度，造成电芯能量密度的损失；同时陶瓷涂层在针刺、异物挤压过程中容易剥落，导致铝箔露出与负极活性物质接触最终发生短路。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法，能够改善电池在针刺过程中发生正负极短路造成热失控的问题，有助于提高电池的安全性。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法，包括：
9.步骤一、将阴极片的短膜面尾部的金属箔表面氧化处理；
10.步骤二、将安全涂层的浆料涂覆在金属箔表面，然后进行烘烤；
11.步骤三、将阴极活性物质浆料涂覆在安全涂层的表面，然后进行烘烤；
12.步骤四、对烘烤后的的阴极片进行辊压、分条、卷绕、顶侧封形成电芯。
13.优选的，所述步骤一中，包括：
14.将短膜面尾部的金属箔置于硫酸溶液中作为阳极，在外加电流的作用下，进行电解，在金属箔表面形成氧化层，氧化后金属箔经过去离子水清洗去除残留的硫酸溶液。
15.优选的，所述步骤一中，短膜面尾部的金属箔表面氧化处理形成氧化层，所述氧化层的厚度大于3um。
16.优选的，所述步骤二中，采用凹版辊，将安全涂层浆料涂覆金属箔的表面。
17.优选的，所述步骤三中，包括：
18.采用挤压涂布机，在安全涂层表面涂覆阴极活性物质浆料。
19.优选的，所述阴极活性物质浆料包括钴酸锂、pvdf、导电炭、碳纳米管、nmp。
20.优选的，所述安全涂层包括聚偏氟烯烃和/或聚偏氯烯烃高分子基体、导电材料和无机填料。
21.优选的，所述阴极片的两面分别设置有短膜面和长膜面，所述短膜面和所述长膜面均设置有安全涂层。
22.本发明的有益效果在于，本发明包括步骤一、将阴极片的短膜面尾部的金属箔表面氧化处理；步骤二、将安全涂层的浆料涂覆在金属箔表面，然后进行烘烤；步骤三、将阴极活性物质浆料涂覆在安全涂层的表面，然后进行烘烤；步骤四、对烘烤后的的阴极片进行辊压、分条、卷绕、顶侧封形成电芯。由于现有结构中，陶瓷涂层具有一定的厚度，造成电芯能量密度的损失；同时陶瓷涂层在针刺、异物挤压过程中容易剥落，导致铝箔露出与负极活性物质接触最终发生短路，且，金属箔涂一层陶瓷，陶瓷厚度≥7um，陶瓷涂层与铝箔保证有一定的粘接力，在针刺过程中，尾部铝箔未进行氧化处理，存在脱落的可能性，导致铝箔与负极活性物质直接接触，造成内短路产生大量焦耳热引发热失控，因此，通过氧化方法，使阴极片的尾部铝箔发生氧化生成一层氧化层，即氧化铝，铝箔表面生成的氧化铝较为致密，能够阻止内部进一步的氧化，还能阻止内部金属铝与负极活性物质直接接触；同时，氧化铝是在由铝箔表面一部分的金属铝氧化而成，与内部金属铝作用力为金属键与共价键共同作用，表面的氧化铝在针刺的作用下不易剥落，而且，氧化铝为表面金属铝直接氧化而成，不会造成厚度的增加，相对于现有的涂陶瓷结构，铝箔表面的氧化铝较为致密，不会有吸水的风险，此外，无需额外的原材料，节约资源，从而降低电池的生产成本。本发明能够改善电池在针刺过程中发生正负极短路造成热失控的问题，有助于提高电池的安全性。相比于尾部涂陶瓷来改善电芯针刺性能，本发明耗时短，工艺简单，且可提高电芯针刺性能，不会造成能量密度损失。
附图说明
23.下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
24.图1为本发明中实施方式一的结构示意图。
25.其中，附图标记说明如下：
26.1-金属箔；
27.2-氧化层；
28.3-安全涂层；
29.4-阴极活性物质浆料。
具体实施方式
30.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通
篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
31.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.以下结合附图1对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
34.实施方式
35.用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法，包括：
36.步骤一、将阴极片的短膜面尾部的金属箔1表面氧化处理；
37.步骤二、将安全涂层3的浆料涂覆在金属箔1表面，然后进行烘烤；
38.步骤三、将阴极活性物质浆料4涂覆在安全涂层3的表面，然后进行烘烤；
39.步骤四、对烘烤后的的阴极片进行辊压、分条、卷绕、顶侧封形成电芯。
40.需要说明的是：由于现有结构中，陶瓷涂层具有一定的厚度，造成电芯能量密度的损失；同时陶瓷涂层在针刺、异物挤压过程中容易剥落，导致铝箔露出与负极活性物质接触最终发生短路，且，金属箔1涂一层陶瓷，陶瓷厚度≥7um，陶瓷涂层与铝箔保证有一定的粘接力，在针刺过程中，尾部铝箔未进行氧化处理，存在脱落的可能性，导致铝箔与负极活性物质直接接触，造成内短路产生大量焦耳热引发热失控，因此，通过氧化方法，使阴极片的尾部铝箔发生氧化生成一层氧化层2，即氧化铝，铝箔表面生成的氧化铝较为致密，能够阻止内部进一步的氧化，还能阻止内部金属铝与负极活性物质直接接触；同时，氧化铝是在由铝箔表面一部分的金属铝氧化而成，与内部金属铝作用力为金属键与共价键共同作用，表面的氧化铝在针刺的作用下不易剥落，而且，氧化铝为表面金属铝直接氧化而成，不会造成厚度的增加，相对于现有的涂陶瓷结构，铝箔表面的氧化铝较为致密，不会有吸水的风险，此外，无需额外的原材料，节约资源，从而降低电池的生产成本。
41.在根据本发明的用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法中，步骤一中，包括：
42.将短膜面尾部的金属箔1置于硫酸溶液中作为阳极，在外加电流的作用下，进行电解，在金属箔1表面形成氧化层2，氧化后金属箔1经过去离子水清洗去除残留的硫酸溶液。
43.需要说明的是：将尾部铝箔置于硫酸溶液中作为阳极，在外加电流的作用下，进行电解，在铝箔表面形成氧化层2，氧化层2厚度大于3um，氧化后铝箔经去离子水清洗去除残留的硫酸溶液，氧化处理前对无需氧化处理一侧在表面涂覆一层油渍层，防止在硫酸溶液中发生电离而氧化，后续对油污进行清洗。
44.在根据本发明的用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法中，步骤一中，短膜面尾部的金属箔1表面氧化处理形成氧化层2，氧化层2的厚度大于3um。
45.需要说明的是：铝箔表面生成的氧化铝极为致密，可以阻止内部进一步的氧化，具
有较好的抗腐蚀作用，能很好的阻止内部金属铝与负极活性物质直接接触；同时氧化铝是在由铝箔表面一部分的金属铝氧化而成，与内部金属铝作用力为金属键与共价键共同作用，表面的金属铝在针刺的作用下不易剥落；且氧化铝为表面金属铝直接氧化而成，不会造成厚度的增加，不会由于氧化铝生成而导致能量密度的损失。
46.在根据本发明的用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法中，步骤二中，采用凹版辊，将安全涂层3浆料涂覆金属箔1的表面。
47.需要说明的是：通过凹版辊将安全涂层3浆料涂覆按照设计尺寸涂覆在铝箔表面。
48.需要说明的是：安全涂层3没有覆盖金属箔1表面形成的氧化层2。
49.在根据本发明的用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法中，步骤三中，包括：
50.采用挤压涂布机，在安全涂层3表面涂覆阴极活性物质浆料4。
51.需要说明的是：涂覆过程保证活性物质浆料完全覆盖住安全涂层3，涂覆好的极片经烘烤后获得阴极极片。
52.在根据本发明的用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法中，阴极活性物质浆料4包括钴酸锂、pvdf、导电炭、碳纳米管、nmp，但本发明不以此为限，还可以是其他阴极活性物质浆料4。
53.在根据本发明的用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法中，安全涂层3包括聚偏氟烯烃和/或聚偏氯烯烃高分子基体、导电材料和无机填料。
54.在根据本发明的用于改善锂离子电池安全测试的尾部铝箔处理方法中，阴极片的两面分别设置有短膜面和长膜面，短膜面和长膜面均设置有安全涂层3。
55.对比实施方式
56.与实施方式一不同的是：本实施方式的尾部铝箔未进行氧化处理。
57.具体的，包括安全涂层3的涂覆、正极材料的涂覆，涂覆顺序为长膜面与短膜面安全涂层3的涂覆，正极活性物质长膜面与短膜面的涂覆。
58.其他方法与实施方式一相同，这里不再赘述。
59.表1、实施方式和对比实施方式的电芯性能测试结果
60.测试方法普通电芯(对比实施方式)安全电芯(实施方式)倍率5/55/5低温5/55/5针刺0/55/5异物挤压0/55/5
61.如表1所示，在针刺过程和异物挤压中，尾部铝箔未进行氧化处理的电芯，存在脱落的可能性，导致铝箔与负极活性物质直接接触，造成内短路产生大量焦耳热引发热失控，因此，本发明能够改善电池在针刺过程中发生正负极短路造成热失控的问题，有助于提高电池的安全性。
62.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明
构成任何限制。