[发明专利]一种大尺寸圆柱锂离子二次电池及其正负极极片

说明书

本发明提供一种大尺寸圆柱锂离子二次电池及其正负极极片。所述大尺寸圆柱锂离子二次电池正负极极片包括正极极片和负极极片，所述正极极片和负极极片在长度方向的两侧预留空箔的两面涂覆有金属。本发明通过在极组两端面正、负极极片之间空隙内填充金属，所得端面平整，利于后续集流盘焊接，提高成品率，且焊接前后正、负极极片不会受损，克服了揉平工艺中揉进极组的箔材把极片涂料的料区局部拱起造成正负极极片间隙过大导致的负极极片析锂，提高了电池的循环性能和安全性能，同时空箔宽度也没有增加，具有高能量密度，并且所制备的电池的内阻减小3‑18％，提高了电池的整体性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种大尺寸圆柱锂离子二次电池及其正负极极片。

背景技术

随着锂离子二次电池在电动汽车上的应用，其需求量逐年递增。锂离子二次电池按照封装工艺可分为圆柱电池、方形电池与软包电池。圆柱电池相比方形电池与软包电池，具有加工设备成熟度高、生产效率高、成本低、电池一致性高等优点，因此，被电动汽车厂商大量使用。

处于对电动汽车里程的焦虑，增加单位体积单位质量锂离子二次电池的能量密度是必然的选择。解决方法之一是提高正负极材料的能量密度，这需要比较长时间的研发与可靠性测试；解决办法之二是增大单体锂离子二次电池体积。

对于上述第二种解决方法，大尺寸圆柱锂离子二次电池极片过长，若采用单极耳引出电流的封装方法会造成电池内阻过大，充放电过程中温升过高，容易引发电池起火爆炸，因此不宜采用极耳引流方式引出电流。

采用正负极极片一侧各留出一定宽度的空白箔材，极片卷绕之后形成极组，对极组两侧的空白箔材进行揉平形成端面，端面再与集流盘进行焊接组装制备成圆柱锂离子二次电池。

目前揉平工序存在以下问题：

1、正负极极片留空白箔比较窄，通常≤10mm；揉平之后，被揉进极组的箔材会把极片涂料的料区局部拱起，造成正负极极片间隙过大，这会导致制成的电池在使用过程中，每次充电，被拱起的负极极片析锂，析锂会导致负极极片进一步被拱起，如此反复，导致负极极片两侧全部析锂，电池存在严重的安全隐患，并且电池循环后期循环跳水；为了解决上述问题，可以增加正负极极片留白空箔的宽度，但是会增加电池的正负极箔材成本，同时也会降低电池能量密度。

2、揉平过程中，铝箔与铜箔很容易产生金属屑，落入极组之中，在随后的充放电过程中，电池存在严重的安全隐患，容易引起短路、起火、爆炸等。

3、在集流盘焊接过程中，由于揉平技术的缺陷，会导致在端面上从圆心向外的方向上被揉平的铝箔或者铜箔分布不均，从而导致激光击穿铝箔铜箔，熔化极组中的隔膜，造成短路。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大尺寸圆柱锂离子二次电池及其正负极极片。

具体地，本发明提供一种大尺寸圆柱锂离子二次电池正负极极片，包括正极极片和负极极片，所述正极极片/负极极片在长度方向的两侧预留空箔的两面涂覆有金属。

本发明发现，通过在空箔的两面涂覆金属(含金属单质和合金)，所得正、负极极片极片(连同隔膜)卷绕成极组后，涂覆的金属能够有效填充极组两端面极片之间空隙，可直接进行端面的集流盘焊接工艺，省去现有揉平工艺，实现在不增加空箔宽度的前提下，所制备的大尺寸圆柱锂离子二次电池在使用过程中负极极片不析锂，同时还具有较优的能量密度、循环性能与安全性能。

其中，所述正极极片包括正极集流体、正极活性物质和第一金属，所述正极集流体包括正极涂覆区和正极空箔区，所述正极空箔区位于正极涂覆区的两侧，所述正极涂覆区涂覆有正极活性物质，所述正极空箔区涂覆有第一金属。

在一些优选的实施方式中，所述第一金属选自铝、铝锰、铝硅、铝镁、铝镁铜、铝镁硅铜、铝锌镁铜中的一种或者几种；优选铝。