一种锂离子电池电芯及锂离子电池
阅读说明：本技术 一种锂离子电池电芯及锂离子电池 (Lithium ion battery cell and lithium ion battery ) 是由 曹迎倩 高秀玲 张越超 从长杰 于 2021-01-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种锂离子电池电芯及锂离子电池,包括相对设置的两个支撑阻燃组件、设于两个支撑组件之间的多个极片组及设于相邻两个极片组之间的多孔高粘组件。本发明所述的锂离子电池电芯可以从电芯内部“原位”解决电芯错位问题,而且不改变现有的工装,支撑阻燃组件具有高支撑性、隔热、高强度性能的同时也具有高阻燃性能,电芯使用的材料还具有体积小,密度低的优点,符合能量型电芯材料的要求。(The invention provides a lithium ion battery cell and a lithium ion battery, which comprise two supporting flame-retardant components arranged oppositely, a plurality of pole piece groups arranged between the two supporting components and a porous high-viscosity component arranged between the two adjacent pole piece groups. The lithium ion battery cell can solve the problem of cell dislocation from the interior of the cell in an in-situ manner, the existing tool is not changed, the supporting flame-retardant component has high supporting property, heat insulation property and high strength property and also has high flame-retardant property, and the material used by the cell also has the advantages of small volume and low density and meets the requirements of energy type cell materials.)
技术领域
本发明属于锂离子电池制造领域，尤其是涉及一种锂离子电池电芯及锂离子电池。
背景技术
市场对锂离子电池动力的要求取决于车的性能要求。在整个新能源汽车的发展过程中，我们希望车辆的续航里程更高，在相同体积内容纳更多的电量，为了达到这个目的有几种解决方案：一个方案是提高单体电池能量密度，我们可以从NCM111到NCM523到NCM622到NCM811；另一个方案是通过电芯及pack结构的革新来实现，比如CTP、刀片电池以及LCM长电芯来实现。然而，在增大电芯长度(长度大于400mm,目前比较流行的590mm)时，会给电芯设计带来一系列的问题。比如长电芯的叠片错位问题。在现有的技术中，还是采用常规的方法，将叠片后的电芯组件，四周用胶带固定，之后放置于冲坑的铝塑膜中。然后由于电芯长度较长，在转移入坑过程中极易错位，对生产工艺要求太过于严苛，产品良品率下降。此外，还存在制成后的电芯由于质量较大而质地较软，转移困难，且在转移过程中，极片与芯包之间的不断摩擦，易造成内部正负极极片错位，包覆不良，最终导致热失控的风险。
目前的技术中，软包长电芯直接叠片，严格控制叠片时的错位问题，增大检测的力度，叠片结束后的电芯全检X-Ray，筛选出不合格产品。
公开号为CN211480207U的发明专利给出了一种外部固定长电芯的装置，该专利在电芯外部四周设置了保护框，保护框由侧板和端板依次首尾相连，该技术是在电芯制成后，解决了电芯转移以及模组入壳问题。并没有解决在生产过程中长极片脆弱，转移，错位的问题。
公开号为CN111564593A的发明专利给出了一种隔膜，隔膜两端涂覆有粘结层，该粘结层的宽度仅与负极片的边缘粘结，可以从一定程度上解决极片错位问题。然而其并没有解决正极片与隔膜之间的错位问题，正极片可能滑动出现负极包覆正极不良的情况，进而造成边缘析锂。
现有技术中急需解决的问题为：
(1)没有根本上解决电芯质软，极片脆弱易断的问题；
(2)极片组件在焊接前依然存在错位的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种锂离子电池电芯及锂离子电池，以克服电芯极片错位问题及长电芯质软的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种锂离子电池电芯，包括相对设置的两个支撑阻燃组件、设于两个支撑组件之间的多个极片组及设于相邻两个极片组之间的多孔高粘组件。
优选的，所述支撑阻燃组件表面设有阻燃层，支撑阻燃组件包括支撑阻燃侧板及与支撑阻燃侧板垂直固接的支撑阻燃端板。
优选的，所述极片组包括多个依次间隔设置的正极片及负极片，相邻的正极片与负极片之间设有隔膜，所述支撑阻燃侧板与正极片及负极片平行。
优选的，所述支撑阻燃侧板的长度及宽度与所述隔膜的长度及宽度相等且大于所述负极片的长度及宽度，所述支撑阻燃端板的长度为所述正极片宽度的1/3-1/2。
优选的，同一极片组内正极片或负极片的数量为1-50片，优选的，同一极片组内正极片或负极片的数量为8-12片。
优选的，所述多孔高粘组件与极片组之间设有隔膜，多孔高粘组件包括均匀设有多个通孔的多孔基体及设于多孔基体上的粘接层，所述多孔高粘组件的长度及宽度与所述负极片的长度及宽度相等。
优选的，所述通孔的孔径为0.1mm-0.5mm，相邻两个通孔之间的距离为1mm-3mm。
优选的，所述阻燃层的材质为磷类阻燃剂、有机高阻燃材料、无机高阻燃材料中的一种或多种的混合物，优选的，所述阻燃层的材质为硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯，磷酸三苯酯中的一种或多种的混合物。
优选的，所述粘接层的材质为聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、丁苯橡胶、环氧树脂、氨基树脂、聚酰胺、聚乙烯亚胺、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物中的一种或多种的组合物，优选地，所述粘接层的材质为羧甲基纤维素钠和海藻酸钠中的一种或两种的混合物。
一种锂离子电池，包括如上述任一所述的锂离子电池电芯。
相对于现有技术，本发明所述的锂离子电池电芯及锂离子电池具有以下优势：
(1)本发明所述的锂离子电池电芯可以从电芯内部“原位”解决电芯错位问题，而且不改变现有的工装；
(2)本发明所述的支撑阻燃组件具有高支撑性、隔热、高强度性能的同时也具有高阻燃性能；
(3)本发明所述的锂离子电池电芯使用的材料还具有体积小，密度低的优点，符合能量型电芯材料的要求。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的锂离子电池电芯的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的支撑阻燃组件的结构示意图；
图3为本发明所述的多孔高粘组件的结构示意图。
附图标记说明：
1、支撑阻燃组件；2、极片组；3、多孔高粘组件；
具体实施方式
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
提供一种多孔高粘组件3，基体材料选用的是环氧树脂，通过加热固化成型制备成与负极片相同大小的多孔隔板，孔径为0.2mm，孔间距为2mm。厚度0.1mm,固化成型后，将羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯共聚物按质量比1：9加入去离子水，在搅拌机中搅拌分散均匀，用150目筛网过滤得到所需的浆料，然后通过凹版涂覆将所述浆料涂覆在基体材料的两个端面上，涂层厚度10um，烘干形成粘接层。之后分割裁剪到合适的尺寸备用即可。
提供一种支撑阻燃组件1，基体材料选用的是环氧树脂，通过加热固化成型制备成与隔膜相同大小的隔板组件，厚度0.1mm,将阻燃剂三氧化二锑与粘结剂羧甲基纤维素钠按照95：5的比例加入去离子水分散，之后用150目筛网过滤得到所需的浆料，通过凹版涂覆将所述浆料涂覆在上述基体材料的两个端面上，涂层厚度10um，烘干形成阻燃材料层。之后分割裁剪到合适的尺寸备用即可。
提供一种动力锂电池，是这样制得的：将上述结构组件按照如下方式与极片组3(包括多个依次间隔设置的正极片及负极片)，隔膜组装成电芯：首先最底下放置支撑阻燃组件1，之后采用叠片的方式，将隔膜，负极片，正极片，多孔高粘组件3组装在一起，隔膜采用“之”字形结构进行。多孔高粘组件3均匀的放置于芯包中，每搁10片放置一片，叠完以后，“支撑阻燃组件1/隔膜/负极片/隔膜/正极片/多孔高粘组件3/隔膜/正极片/隔膜/负极片”组成的单元初步用胶带固定，再将支撑阻燃组件1放置于上述初级单元上，再用胶带进一步固定即可。贴胶带位置：顶部和底部各2条，左右侧边各4条。叠片完毕后对电芯进行封装，注液，烘烤和化成；所述的电芯长宽厚分别为：590mm、60mm、25mm。
实施例2
提供一种动力锂电池，是这样制得的：
与上述实施例1不同之处在于，在芯包中每隔2片负极放置一片多孔高粘组件3，其余不变；
实施例3
提供一种动力锂电池，是这样制得的：
与上述实施例1不同之处在于，芯包中间不放置多孔高粘组件3，其余不变；
实施例4
提供一种动力锂电池，是这样制得的：
与上述实施例1不同之处在于，芯包两侧不放置支撑阻燃组件1，其余不变；
对比例1
提供一种动力锂电池，是这样制得的：与上述实施例1类似，不同之处在于，芯包中不包含上述任何结构组件。
对实施例1～4和对比例1提供的锂离子电池的性能进行考察：
1、电池组装成品率统计：对上述锂离子电池的过程进行统计，以出货产品要求为标准，统计组装100个电池的成品数量，计算得出成品率。
2、电池循环性能测试：将上述制备的锂离子电池，在25℃环境下，以1C/1C的充放电倍率对电池进行循环测试，计算剩余容量为80％SOH时所循环的圈数；
3、依据ISO12405-1:2011标准，用于动力电池锂电池组的振动可靠性测试，主要模拟在动力电池使用过程中因各种因素所引起的随机或规律振动，进而造成动力电池的使用性能和安全性下降。
4、依据国标GBT 31485-2015，用于动力电池锂电池加热测试，将单体电芯放置于烘箱中，按照5℃/min的速率由室温升至130℃±2℃。并保持此温度30min后停止加热；之后观察1h，观察电芯是否会发生爆炸和起火。
5、统计制成的电芯的DCR。
测试结果表1所示。
表1电芯性能测试结果
从上述电芯的实验结果来看，对电池而言，较大的外形尺寸，特别是较长的长度，是对锂电池制作工艺和长期使用可靠性、安全性的一个较大挑战。对比例1循环和振动测试中，由于正、负极极片可能发生的相对运动而引发的短路、微短路现象，引起长期循环的变差和抗震动性能较低。且制成过程中由于没有支撑和固定，电芯制成过程中，内部极片撕裂风险增大，芯包X-Ray检测通过率降低，影响产品合格率；实施例1，在电芯中添加了支撑阻燃组件1及多孔高粘组件3两种结构组件，所以对长电芯起到了固定，支撑，限位作用，因此不易出现因正、负极极片发生相对运动而产生的短路或微短路现象，且DCR测试显示，添加此结构组件对电芯的内阻影响几乎可以忽略，因此其长期循环性能有所提升，且由于支撑阻燃组件1具有阻燃特性，在发生由于隔膜收缩引起的内短路时，可以及时的阻燃，避免热失控。实施例2，加入多层多孔高粘组件3后，尽管说固定支撑作用很好，但是添加量过多，会造成电芯内阻增大，长期循环性能下降。实施例3，只在两侧添加支撑阻燃组件1，靠近两侧支撑件的极片错位的风险减小，但是由于对中间层的约束力不够，因此，电芯中间层的正负极极耳依然存在错位的风险，因此其性能提升效果有限；实施例4，尽在电芯的中间层填充一层多孔高粘组件3，仅仅保证了电芯的硬度，但是两侧极片由于较远，其束缚力不够，依旧会发生摩擦错位问题，且由于两侧没有支撑阻燃组件1，抵抗热失控的风险降低。
综上，本发明所述的结构组件可以很好的将极片进行限位与支撑，既可以有效减小电芯在搬运以及长期循环震动中造成的正负极摩擦错位和热失控风险，又可以解决电芯因为较长而产生的“质软”问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。