[发明专利]一种含有储液模块的锂离子电芯及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其是涉及一种含有储液模块的锂离子电芯及其制备方法，其中，含有储液模块的锂离子电芯，包括电芯和复合在所述电芯顶部和底部的储液模块；所述储液模块为聚合物溶液经溶剂挥发后在所述电芯顶部和底部形成的凝胶层结构；其中，所述聚合物溶液包括如下重量百分数的组分：聚合物10‑20％，分散剂2‑5％和溶剂75‑88％。本发明复合在锂离子电芯顶部和底部的储液模块由聚合物溶液溶剂挥发后在其表面形成的凝胶层组成，当该凝胶层复合在锂离子电芯顶部和底部多余的隔膜上时，一方面，可防止隔膜在初期注液时被电解液冲到，提高电池合格率；另一方面，凝胶层吸收电解液可形成一个小型的“蓄水池”，进而提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其是涉及一种含有储液模块的锂离子电芯及其制备方法。

背景技术

近些年来，成组效率高、可靠性好、能量密度高的大容量方形硬壳电池越来越受到市场欢迎。无论电池内部是卷绕电芯还是叠片电芯，隔膜都会包裹着正负极，所以最终成型的卷芯的上部或下部会多余部分隔膜。此外，随着对电池高能量密度的追求，电芯的厚度也会增加。

而大容量电芯在生产制造过程中存在以下问题：一是厚的电芯在实际生产过程中，由于需要加快注液时间以提高生产产能，注液时顶部多余的隔膜很软，没有支撑的作用，极易被高速注入的电解液冲开，导致正负极短路；二是在电池使用过程中，电芯处于直立状态，会造成电解液由于重力作用在电极堆中分布不均匀。循环过程中，电极的副反应会加速电解液的消耗，电池上部的电解液保存较少，电极容易干涸，电池容量降低、内阻增加。

为了解决上述问题，现有技术中，多采用在电芯本体顶部和底部放置储液模块的方法来存储电解液，该方式虽在一定程度上提高了电芯内电解液的含量，但也不可避免地带来了以下问题：1、占据了电芯大量的内部空间，使电芯能量密度大幅下降；2、储液模块的材质采用聚乙烯或聚丙烯，吸液能量有限；3、将电芯本体顶部和底部的储液模块一并封入电芯内部，操作难度大，目前尚无配套的自动化设备可以实现，只能采用手工操作，因此，存在人工成本大，难以实现商业化生产。

因此，开发一种含有储液模块的锂离子电芯，以改善电池中电芯对电解液的浸润性及自支撑性，是本领域亟需解决的一项技术问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种含有储液模块的锂离子电芯，旨在改善电芯对电解液的浸润性和自支撑性；

本发明的第二目的在于提供一种含有储液模块锂离子电芯的制备方法，旨在提高电池的循环使用寿命。

本发明的一种含有储液模块的锂离子电芯，包括电芯和复合在所述电芯顶部和底部的储液模块；

所述储液模块为聚合物溶液经溶剂挥发后在所述电芯顶部和底部形成的凝胶层结构；

其中，所述聚合物溶液包括如下重量百分数的组分：聚合物10-20％，分散剂2-5％和溶剂75-88％。

在大容量电芯的制备过程中，存在顶部多余的隔膜较软，无支持作用，易被高速注入的电解液冲开，导致正负极短路，以及电池在使用过程中，电解液由于重力作用在电极堆中分布不均匀，导致电极易干涸，电池容量降低、内阻增加的问题。为解决上述问题，本发明的含有储液模块的锂离子电芯包括电芯和复合在电芯顶部和底部的储液模块，而该储液模块为电芯顶部和底部的聚合物溶液经溶剂挥发后在其表面形成的凝胶层结构，这里制备凝胶层的聚合物溶液主要有10-20％的聚合物、2-5％的分散剂以及75-88％的溶剂，上述溶液经自然干燥或烘烤后可在电芯顶部和底部的表面形成凝胶结构，而该凝胶结构一方面可提高隔膜的强度，使隔膜在初期注液时不宜被电解液冲倒，保持直立状态，进而提高电池的成品合格率；另一方面，凝胶在隔膜表面形成的薄层结构，吸收电解液后可形成小型的“蓄水池”，使电芯上部在循环后期能够保存部分电解液，改善电极干涸，电池容量降低、内阻增加的问题，进而提高电池的循环寿命。