含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910477955.9 (22)申请日 2019.06.03 (71)申请人 江西力能新能源科技有限公司 地址 343000 江西省吉安市永丰县工业园 南区 (72)发明人 侯伟侯民郭农庆 (74)专利代理机构 南昌贤达专利代理事务所 (普通合伙) 36136 代理人 金一娴 (51)Int.Cl. H01M 2/14(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/058(2010.01) (54)发明名称 一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构。

2、 (57)摘要 本发明公布了一种含勃姆石的陶瓷涂层的 锂电池结构， 包括电池主体， 所述电池主体包括 从里至外依次卷绕设置有隔膜一、 正极片、 隔膜 二、 负极片和隔膜三， 负极片上设有集流体， 集流 体上焊接有负极耳， 所述正极片上设有正极耳， 所述正极片和/或负极片上涂覆有高分子涂层； 所述电池主体上表面安装有正极帽， 所述正极帽 的侧表面均匀设置有通孔； 所述电池主体的外表 面设置有外壳， 所述外壳为圆柱状， 外壳内注有 电解液， 所述电池主体浸渍在所述电解液液面 下， 所述外壳上表面设有正极帽， 所述正极耳与 所述正极帽连接， 所述负极耳与所述外壳的底部 连接， 所述外壳的下表面设有绝。

3、缘垫片， 所述壳 体外还设有包覆层； 本发明电性能优异， 安全可 靠， 不易脱落。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 110364663 A 2019.10.22 CN 110364663 A 1.一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 包括电池主体(4)， 所述电池 主体(4)包括从里至外依次卷绕设置的隔膜一(404)、 正极片(403)、 隔膜二(402)、 负极片 (401)和隔膜三(400)， 负极片(401)上设有集流体(4012)， 集流体(4012)上焊接有负极耳 (406)， 所述正极片(403)上设有正极耳(405)， 所述正极片(403)和/或负极片(。

4、401)上涂覆 有高分子涂层(407)； 所述电池主体上表面安装有正极帽(2)， 所述正极帽(2)的侧表面均匀设置有通孔(3)； 所述电池主体(4)的外表面设置有外壳(1)， 所述外壳(1)为圆柱状， 所述外壳(1)内注 有电解液， 所述电池主体(4)浸渍在所述电解液液面下， 所述外壳(1)上表面设有正极帽 (2)， 所述正极耳(405)与所述正极帽(2)连接， 所述负极耳(406)与所述外壳(1)的底部连 接， 所述外壳(1)的下表面设有绝缘垫片(5)， 所述外壳(1)外还设有包覆层(6)， 该包覆层 (6)能够将所述外壳(1)和所述绝缘垫片(5)固定。 2.根据权利要求1所述的一种含勃姆石。

5、的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述隔 膜一(404)、 正极片(403)、 隔膜二(402)、 负极片(401)和隔膜三(400)至少卷绕30圈。 3.根据权利要求1所述的一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述高 分子涂层(407)的制备方法如下： S1： 将陶瓷混合粉体、 分散剂和水加入球磨机中， 球磨0.5h3h， 然后加入粘结剂， 继续 球磨20min60min， 制得浆料； S2： 将分散后得到的浆料涂覆在锂电池正极片(403)、 负极片(401)的两面， 涂覆层的厚 度为1-3 m； S3： 干燥： 将步骤S3涂覆后的正极片(403)、 负极片(401)放。

6、入真空干燥箱内进行干燥。 4.根据权利要求3所述的一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述分 散剂选自丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、 聚丙烯酸铵、 聚甲基丙烯酸铵和聚丙 烯酸钠中的至少一种。 5.根据权利要求3所述的一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述分 散剂的质量为所述陶瓷混合粉体质量的0.53， 所述粘结剂的质量为所述陶瓷混合粉 体质量的310， 所述水的质量为所述陶瓷混合粉体质量的1002500。 6.根据权利要求3所述的一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述陶 瓷混合粉体为质量比为3： 1的二氧化硅和勃姆石粉体组成。 。

7、7.根据权利要求3所述的一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述步 骤S3中干燥温度为60-110。 8.根据权利要求1所述的一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述高 分子涂层(407)表面涂覆有至少一条沿所述的负极片(401)的长度方向连续延伸的带状阻 隔涂层(4011)。 9.根据权利要求1所述的一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述的 带状阻隔涂层(4011)经过所述的负极耳(406)。 10.根据权利要求1所述的一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 其特征在于： 所述 的带状阻隔涂层(4011)的厚度为7-20 m。 权利要求书 1/。

8、1 页 2 CN 110364663 A 2 一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构 技术领域 0001 本发明涉及锂电池领域， 特别是一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构。 背景技术 0002 锂电池， 是一类由锂金属或锂合金为负极材料、 使用非水电解质溶液的电池， 由于 锂金属的化学特性非常活泼， 使得锂金属的加工、 保存和使用时对环境要求非常高， 但是随 着科学技术的发展， 现在锂电池已经成为了主流； 现有的锂电池在使用时存在一定的弊端， 首先， 不能够避免在使用过程中造成的短路， 并且难以减少电极端材料的腐蚀作用， 从而不 能提高使用寿命， 同时不能够更换电解液， 难以增加电池的使用率， 最。

9、后不能够提高电池的 安全性能， 操作比较麻烦， 给人们的使用过程带来了一定的影响， 而且但是该锂电池在使用 的过程中产生锂枝晶会刺穿隔膜， 从而造成短路， 引起电池起火、 爆炸、 报废等不安全现象。 发明内容 0003 为了解决上述存在的问题， 本发明公开了一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结 构， 包括电池主体， 所述电池主体包括从里至外依次卷绕设置的隔膜一、 正极片、 隔膜二、 负 极片和隔膜三， 负极片上设有集流体， 集流体上焊接有负极耳， 所述正极片上设有正极耳， 所述正极片和/或负极片上涂覆有高分子涂层； 0004 所述电池主体上表面安装有正极帽， 所述正极帽的侧表面均匀设置有通孔； 0。

10、005 所述电池主体的外表面设置有外壳， 所述外壳为圆柱状， 外壳内注有电解液， 所述 电池主体浸渍在所述电解液液面下， 所述外壳上表面设有正极帽， 所述正极耳与所述正极 帽连接， 所述负极耳与所述外壳的底部连接， 所述外壳的下表面设有绝缘垫片， 所述外壳外 还设有包覆层， 该包覆层能够将所述外壳和所述绝缘垫片固定。 0006 优选地， 所述隔膜一、 正极片、 隔膜二和负极片以所述电导体为中心至少卷绕设置 30圈。 0007 优选地， 所述高分子涂层的制备方法如下： 0008 S1： 将陶瓷混合粉体、 分散剂、 和水加入球磨机中， 球磨0.5h3h， 然后加入粘结 剂， 继续球磨20min60。

11、min， 制得浆料； 0009 S2： 将分散后得到的浆料涂覆在锂电池正、 负极片的两面， 涂覆层的厚度为1-3 m； 0010 S3： 干燥： 将步骤S3涂覆后的正、 负极片放入真空干燥箱内进行干燥。 0011 优选地， 所述分散剂选自丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、 聚丙烯酸铵、 聚甲基丙烯酸铵和聚丙烯酸钠中的至少一种。 0012 优选地， 所述分散剂的质量为所述陶瓷混合粉体质量的0.53， 有利于避免 因分散剂较少， 可能导致陶瓷粉体分散不均而产生团聚， 避免陶瓷粉体在陶瓷浆料中发生 沉降而影响陶瓷涂层的均匀性和粘结强度， 同时避免分散剂过多造成的浆料中离子浓度过 大而引起浆。

12、料中陶瓷混合粉体的分散效果变差； 所述粘结剂的质量为所述陶瓷混合粉体质 量的310， 一方面有利于避免因粘结剂较少造成粘结强度不够， 陶瓷涂层出现掉粉的 说明书 1/5 页 3 CN 110364663 A 3 现象， 另一方面避免因粘结剂用量过多导致陶瓷涂层透气性差而影响电池输出性能； 所述 水的质量为所述陶瓷混合粉体质量的1002500。 0013 优选地， 所述陶瓷混合粉体为质量比为3： 1的二氧化硅和勃姆石粉体组成。 0014 优选地， 所述步骤S3中干燥温度为60-110。 0015 优选地， 所述高分子涂层表面涂覆有至少一条沿所述的负极片本体的长度方向连 续延伸的带状阻隔涂层。 0。

13、016 优选地， 所述的带状阻隔涂层经过所述的负极耳。 0017 优选地， 所述的带状阻隔涂层的厚度为7-20 m。 0018 锂电池工作原理为： 锂负极片和电解质反应失去电子， 形成锂离子融入到电解质 中； 反应公式： 0019 LiLi+e 0020 锂负极溶解下的锂离子通过电解质迁移进入正极片中； 以锂锰为例反应公式： 0021 MnO2+Li+eMnO2(Li+)； 0022 所以在整个化学反应过程中， 负极处于一个逐渐消耗的过程。 通过涂覆阻隔涂层 来提高金属锂电极利用率的方法， 包括如下具体步骤： 在锂负极片表面、 或对应的隔膜或正 极片表面涂覆一带状阻隔涂层， 对锂负极片表面对应。

14、部位进行屏蔽或遮蔽， 对应部位的锂 金属在放电过程中由于受到屏蔽或遮蔽其放电反应受到抑制， 这些部位将最后被消耗， 因 此在电池放电后期会在负极片上形成受保护的导电通道、 防止负极片在放电后期形成各种 孤岛， 起到提高锂负极片的利用率的效果。 0023 本发明的有益效果： (1)负极片表面涂覆带状阻隔涂层， 带状阻隔涂层对锂负极片 本体表面相应部位进行遮蔽， 以延缓锂负极片上该相应部位的放电反应速度， 在锂负极片 上形成一个始终与负极极耳连接的受保护的导电通道， 避免形成电极 “孤岛” ； (3)在正、 极 片上涂覆陶瓷涂层能够有效避免在长期循环使用的过程中锂沉积形成的锂枝晶发生刺穿 现象； 。

15、(4)本发明通过在正极片、 负极片上涂覆高分子涂层， 且该涂层通过采用勃姆石成分 以及分批次加料涂覆制得， 与传统未涂覆高分子涂层的正极片、 负极片相比， 能够吸收电池 充放电过程中产生的部分热量， 同时高分子涂层的设置还限制了极片的温度上升， 并能够 防止热量的扩散， 从而有效控制极片上由于反应所引起的热失控。 (5)勃姆石价格便宜， 涂 极片比涂隔膜更能省利用空间， 同体积的电池能量密度大。 附图说明 0024 图1是本发明结构示意图； 0025 图2是本发明电池主体的结构示意图一； 0026 图3是本发明电池主体的卷绕示意图； 0027 图4是本发明电池主体的展开示意图； 0028 图5。

16、是本发明电池主体的展开立体示意图； 0029 图6是本发明负极片的侧视图； 0030 图7是本发明实施例2和对比例1的性能检测对照图； 0031 图中， 1-外壳， 2-正极帽， 3-通孔， 4-电池主体， 400-隔膜三， 401-负极片， 4011-阻 隔带状涂层， 4012-集流体， 402-隔膜二， 403-正极片， 404-隔膜一， 405-正极耳， 406-负极 说明书 2/5 页 4 CN 110364663 A 4 耳， 407-高分子涂层， 5-绝缘垫片， 6-包覆层。 具体实施方式 0032 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。

17、。 0033 下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。 0034 实施例1 0035 如图1-6所示， 一种含勃姆石的陶瓷涂层的锂电池结构， 包括电池主体4， 所述电池 主体4包括从里至外依次卷绕设置有隔膜一404、 正极片403、 隔膜二402、 负极片401和隔膜 三400， 负极片401上设有集流体4012， 集流体4012上焊接有负极耳406， 所述正极片403上设 有正极耳405， 所述正极片403和/或负极片401上涂覆有高分子涂层407； 0036 所述电池主体上表面安装有正极帽2， 所述正极帽2的侧表面均匀设置有通孔3； 0037 所述电池主体4的外表面设置有外壳1， 所述。

18、外壳1为圆柱状， 所述外壳1内注有电 解液， 所述电池主体4浸渍在所述电解液液面下， 所述外壳1上表面设有正极帽2， 所述正极 耳405与所述正极帽2连接， 所述负极耳406与所述外壳1的底部连接， 所述外壳1的下表面设 有绝缘垫片5， 所述壳体1外还设有包覆层6， 该包覆层6能够将所述外壳1和所述绝缘垫片5 固定。 0038 具体实施时， 所述隔膜一404、 正极片403、 隔膜二402、 负极片401和隔膜三400至少 卷绕30圈。 0039 实施例2 0040 本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化， 具体是所述高分子涂层的制 备方法如下： 0041 S1： 将陶瓷混合粉体、 分散。

19、剂、 和水加入球磨机中， 球磨0.5h， 然后加入粘结剂， 继 续球磨20min， 制得浆料； 0042 S2： 将分散后得到的浆料涂覆在锂电池正极片403、 负极片401的两面， 涂覆层的厚 度为1 m； 0043 S3： 干燥： 将步骤S3涂覆后的正极片403、 负极片401放入真空干燥箱内进行干燥， 干燥温度为60。 0044 所述分散剂采用丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。 0045 本实施例所述粘结剂采用聚乙烯醇。 0046 所述分散剂的质量为所述陶瓷混合粉体质量的0.5， 所述粘结剂的质量为所述 陶瓷混合粉体质量的3， 所述水的质量为所述陶瓷混合粉体质量的200。 004。

20、7 所述陶瓷混合粉体为质量比为3： 1的二氧化硅和勃姆石粉体组成。 0048 本实施例中所用陶瓷混合粉体的中位粒径为3 m。 0049 实施例3 0050 本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化， 具体是所述高分子涂层的制 备方法如下： 0051 S1： 将陶瓷混合粉体、 分散剂、 和水加入球磨机中， 球磨1.5h， 然后加入粘结剂， 继 续球磨30min， 制得浆料； 说明书 3/5 页 5 CN 110364663 A 5 0052 S2： 将分散后得到的浆料涂覆在锂电池正极片403、 负极片401的两面， 涂覆层的厚 度为2 m； 0053 S3： 干燥： 将步骤S3涂覆后的正极片。

21、403、 负极片401放入真空干燥箱内进行干燥， 干燥温度为70。 0054 所述分散剂聚丙烯酸钠。 0055 本实施例所述粘结剂采用聚乙烯醇。 0056 所述分散剂的质量为所述陶瓷混合粉体质量的2， 所述粘结剂的质量为所述陶 瓷混合粉体质量的6， 所述水的质量为所述陶瓷混合粉体质量的500。 0057 所述陶瓷混合粉体为质量比为3： 1的二氧化硅和勃姆石粉体组成。 0058 本实施例中所用陶瓷混合粉体的中位粒径为3 m。 0059 实施例4 0060 本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化， 具体是所述高分子涂层的制 备方法如下： 0061 S1： 将陶瓷混合粉体、 分散剂、 和水加入。

22、球磨机中， 球磨3h， 然后加入粘结剂， 继续 球磨60min， 制得浆料； 0062 S2： 将分散后得到的浆料涂覆在锂电池正极片403、 负极片401的两面， 涂覆层的厚 度为3 m； 0063 S3： 干燥： 将步骤S3涂覆后的正极片403、 负极片401放入真空干燥箱内进行干燥， 干燥温度为110。 0064 所述分散剂聚丙烯酸铵。 0065 本实施例所述粘结剂采用聚乙烯醇。 0066 所述分散剂的质量为所述陶瓷混合粉体质量的3， 所述粘结剂的质量为所述陶 瓷混合粉体质量的8， 所述水的质量为所述陶瓷混合粉体质量的1000。 0067 所述陶瓷混合粉体为质量比为3： 1的二氧化硅和勃姆。

23、石粉体组成。 0068 本实施例中所用陶瓷混合粉体的中位粒径为3 m。 0069 实施例5 0070 本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化， 具体是如图5所示， 所述高分 子涂层407表面涂覆有至少一条沿所述的负极片401的长度方向连续延伸的带状阻隔涂层 4011。 0071 所述的带状阻隔涂层4011经过所述的负极耳406。 0072 所述的带状阻隔涂层的厚度为7-20 m。 0073 带状阻隔涂层4011呈单条直线或两段直线或波浪线形状， 必要时可以根据电极反 应的情况设置多条阻隔涂层， 并可以有分叉。 阻隔涂层4011在正极片403表面的涂覆可采用 移印、 丝网印刷、 喷涂等工艺。

24、。 0074 对比例1 0075 采用未涂覆高分子涂层的实施例1的锂电池结构。 0076 性能检测： 对本发明实施例2和未涂覆高分子涂层的实施例1的锂电池结构(对比 例1)进行电池循环性能测试， 电池的放电倍率为0.2C， 所得结果参见图7， 从图7中可以看 出， 相较于对比例1， 实施例2的18650锂电池的循环性能明显更优。 说明书 4/5 页 6 CN 110364663 A 6 0077 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合， 为使描述简洁， 未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述， 然而， 只要这些技术特征的组合不存 在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。

25、。 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施 方式， 其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。 应当指出的 是， 对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形 和改进， 这些都属于本发明的保护范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为 准。 说明书 5/5 页 7 CN 110364663 A 7 图1 说明书附图 1/5 页 8 CN 110364663 A 8 图2 说明书附图 2/5 页 9 CN 110364663 A 9 图3 说明书附图 3/5 页 10 CN 110364663 A 10 图4 图5 图6 说明书附图 4/5 页 11 CN 110364663 A 11 图7 说明书附图 5/5 页 12 CN 110364663 A 12 。