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一种软包三元动力 电池及其制备方法

阅读：219发布：2022-08-31

专利汇可以提供一种软包三元动力电池及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种软包三元动力电池及其制备方法，属于电池及其制备方法技术领域。本发明的一种软包三元动力电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液和电池壳体，其中，正极极片、负极极片和隔膜形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电池芯，所述的正极极片包括正极集流体，该正极集流体包括第一涂覆区、第二涂覆区以及第一涂覆区与第二涂覆区之间的过渡区，所述第一涂覆区和第二涂覆区的正反面均设有正极材料层。采用本发明的技术方案能够在保证大容量的基础上，显著提高锂离子电池的安全性能，从而满足新能源汽车的使用要求。，下面是一种软包三元动力电池及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种软包三元动力电池，包括正极极片(2)、负极极片(1)、隔膜、电解液和电池壳体，正极极片(2)、负极极片(1)和隔膜形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电池芯，其特征在于：所述的正极极片(2)包括正极集流体，该正极集流体包括第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)以及第一涂覆区(202)与第二涂覆区(203)之间的过渡区(204)，所述第一涂覆区(202)和第二涂覆区(203)的正反面均设有正极材料层。
2.根据权利要求1所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述过渡区(204)与第一涂覆区(202)及第二涂覆区(203)之间均为间断式连接，相邻连接段之间的的间隔距离为
2-3mm，该过渡区(204)的正反面均匀涂覆有正极材料层。
3.根据权利要求2所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)及过渡区(204)为沿正极极片(2)横向或纵向均匀分布的三个区域；所述负极极片(1)包括负极集流体，负极集流体的正反面均匀涂覆有负极材料层。
4.根据权利要求1所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述过渡区(204)与第一涂覆区(202)及第二涂覆区(203)之间均连续相连，且过渡区(204)的正反面均匀涂覆有Al2O3涂层。
5.根据权利要求4所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：当第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)及过渡区(204)沿正极极片(2)横向依次分布时，过渡区(204)的宽度为正极极片(2)总宽度的1/4；当第一涂覆区(202)、第二涂覆区(203)及过渡区(204)沿正极极片(2)纵向依次分布时，过渡区(204)的宽度为正极极片(2)总长的1/5。
6.根据权利要求4或5所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述的负极极片(1)包括负极集流体，该负极集流体包括第三涂覆区(102)、第四涂覆区(103)和空箔区(104)，空箔区(104)的位置及尺寸与过渡区(204)相对应，且第三涂覆区(102)与第四涂覆区(103)的正反面均匀涂覆有负极材料层。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述正极集流体采用厚度为12～25μm的铝箔，所述负极集流体采用厚度为10～15μm的铜箔；所述的隔膜采用厚度为15μm～25μm的聚丙烯+陶瓷隔膜或聚乙烯+陶瓷隔膜或聚丙烯+聚乙烯+聚丙烯三层膜或无纺布隔膜，所述的电解液为六氟磷酸锂、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸丙乙酯中的一种或几种的混合物，所述的电池壳体由铝塑膜包装而成。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述的正极材料层由正极活性物质、粘结剂和导电剂组成，其中正极活性物质采用镍钴锰酸锂三元材料，粘结剂采用聚偏氟乙烯，导电剂采用导电炭黑、超导碳、导电石墨、鳞片石墨和碳纳米管中的一种或多种；所述的负极材料层由负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂组成，其中负极活性材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳材料中的一种或多种，导电剂采用导电碳黑、超导碳、导电石墨中的一种或多种；增稠剂采用羧甲基纤维素钠，粘结剂采用丁苯橡胶。
9.根据权利要求8所述的一种软包三元动力电池，其特征在于：所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂92％～95％、超导碳1％～3％、导电石墨1％～3％、碳纳米管0％～2％、聚偏氟乙烯2％～4％；所述的负极材料层由如下质量百分比的组分组成：负极活性材料92％～95％、导电炭黑1％～3％、导电石墨0％～2％、丁苯橡胶2％～4％、羧甲基纤维素钠1％～2％。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的软包三元动力电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、浆料的制备
(1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N-甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2～3小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌3～6小时，得到的浆料经过筛即得到正极材料浆料，正极材料浆料的固含量为60％～75％；在浆料制备前，将镍钴锰酸锂置于120～150℃下烘烤12～24小时，将导电剂置于120～150℃下烘烤4～6小时；
(2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌1～3小时，随后加入导电剂搅拌2～4小时，再加入负极活性材料搅拌2～5小时，随后加入粘接剂搅拌2～3小时，得到的浆料经过筛即得到负极材料浆料，负极材料浆料的固含量为38～50％；
步骤二、正负极涂布
将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体的第一涂覆区(202)和第二涂覆区(203)的正
2
反两面，并预留正极极耳(201)位，正极涂布面密度为25～38mg/cm ，然后在过渡区(204)的正反面均匀涂覆正极材料浆料或Al2O3涂料，正极涂布完成后置于95～120℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体涂覆区的正反两面，并预留负极极耳(101)位，负极涂布面密度为13.6～22mg/cm2，负极涂布完成后置于70～110℃烤箱内进行烘烤；
步骤三、极片辊压和切割
将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.0～3.8g/cm3，负极压实密度为1.2～1.6g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正负极极耳位置；
步骤四、极片烘烤
将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片(2)在100～130℃温度下烘烤10～12小时，负极极片(1)在温度为80～100℃下烘烤10～12小时，烘烤过程中每隔2～4小时连续抽放氩气3～5次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气3～5次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；
步骤五、电池芯的制备
将烘烤后的正极极片(2)、负极极片(1)和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；
步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装
根据电池设计要求将正极极耳(201)和负极极耳(101)分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为150～250℃、压力为0.2～0.5Mpa、时间为5～10秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；
步骤七、电芯烘烤及电池注液
在80～120℃真空状态下烘烤电芯20～24小时，烘烤过程中每隔4～6小时连续抽放氩气2～4次，烘烤结束后再连续进行抽放3～5次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；
步骤八、电池化成和分容
采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

说明书全文

一种软包三元动力 电池及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于电池及其制备方法技术领域，更具体地说，涉及一种软包三元动力电池及其制备方法。

背景技术

[0002] 锂离子电池作为绿色环保能源已经广泛应用于各种领域，以正极材料区分，锂离子电池分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池和磷酸铁锂电池等。其中，三元材料电池由于具有电压平台高、能量密度高、振实密度高、电化学稳定、循环性能好等特性，在提升新能源汽车的续航里程，减轻用户续航里程忧虑方面具有明显优势，同时还具有放电电压高，输出功率比较大，低温性能好，可适应全天候气温等优点，因此正逐渐受到汽车生产厂商和用户的青睐。

[0003] 随着人们使用需求的提高，电动汽车、混合动力汽车、低速车等对锂离子电池的容量要求越来越高，然而电芯容量的增加，对其安全性的要求也逐渐提高。但现有三元电池的安全性能相对较差，尤其是电池在大电流充放电过程中及针刺试验中，极易发生短路爆炸现象，现有技术中通常是采用降低电池容量的方法来提高其安全性能，从而无法满足人们对电动汽车、混合动力汽车、低速车等的使用要求。比如电池在过充条件下，达到一定温度，电解液会发生分解及氧化反应，产生大量的热，如果热量没有得到及时的抑制，热量的累积会导致温度进一步的升高。当温度达到一定程度，电池会爆炸起火。目前大部分电池的过充测试表明，电池在过充过程中安全温度约为110℃左右。当电池温度达到或超过110℃时，电池内部电解液和阴极材料会发生剧烈反应，发生热失控，温度急剧上升，最终导致起火爆炸。因此，如何在保证锂离子电池具有大容量的基础上，提高其安全性能至关重要，也是现有新能源汽车用锂离子电池生产中急需解决的一个技术难题。

[0004] 经检索，关于提高锂离子电池安全性能的专利报道已有相关公开。如，中国专利 201521110006.0公开了一种卷绕式软包装锂离子电池，该申请案的电池包括正极片和负极片，正极片和负极片叠在一起弯折卷绕成电芯，正极片和负极片的起始端到第一次弯折处分别为没有涂布活性物质的正极首端空箔区和负极首端空箔区，负极首端空箔区长度比正极首端空箔区长，该长出的部分为负极端区，正极片的尾端和负极片的尾端分别设置有没有涂布活性物质的正极末端空箔区和负极末端空箔区，正极末端空箔区的起始端和末端两端的连线与负极首端空箔区相交，且负极端区在正极末端空箔区和正极末端空箔区两端的连线的围设范围内。采用该申请案的电池结构使得在刺穿测试穿过负极端区时能同时穿过正极末端空箔区，让正极片和负极片短路时产生的热量得到快速的释放，在一定程度上提高了电池的安全性能；但其仅能提升电池在针刺时的安全性能，对其他性能则没有改善，且采用该申请案的方案还使得电池能量密度有所减少。

[0005] 又如，中国专利201610458567.2公开了一种电池极片，该电池极片包括正极集流体和正极活性材料，正极集流体的一侧表面设置有至少两个间隔设置的正极内涂覆区，相邻两个正极内涂覆区之间设置有正极内空箔区，正极集流体的另一侧表面设置有至少两个间隔设置的正极外涂覆区，相邻两个正极外涂覆区之间设置有正极外空箔区，正极活性材料涂覆在正极内涂覆区和正极外涂覆区上。该申请案通过间隔设置若干涂覆区，并在相邻涂覆区之间设置空箔区，使该空箔区形成缓冲空间，在保证电池具有较高能量密度的情况下有效缓冲极片材料体积膨胀所产生的应力，从而防止极片断裂；但该申请案主要用于保证电池的电性能，而对电池电芯内部短路或者大电流流过时的安全性能则无法保证。

发明内容

[0006] 1.发明要解决的技术问题

[0007] 本发明的目的之一在于克服现有锂离子电池的安全性能相对较差，在大电流充放电过程中或针刺测试中易发生短路爆炸的不足，提供了一种软包三元动力电池。采用本发明的技术方案能够显著提高锂离子电池的安全性能，从而满足新能源汽车的使用要求。

[0008] 本发明的第二个目的是为了克服采用现有方法制备所得锂离子电池的安全性能相对较差的不足，而提供了一种软包三元动力电池的制备方法，采用本发明的方法制备所得动力电池的安全性能得到大大提高。

[0009] 2.技术方案

[0010] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0011] 其一，本发明的一种软包三元动力电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液和电池壳体，其中，正极极片、负极极片和隔膜形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电池芯，所述的正极极片包括正极集流体，该正极集流体包括第一涂覆区、第二涂覆区以及第一涂覆区与第二涂覆区之间的过渡区，所述第一涂覆区和第二涂覆区的正反面均设有正极材料层。

[0012] 更进一步的，所述过渡区与第一涂覆区及第二涂覆区之间均为间断式连接，相邻连接段之间的的间隔距离为2-3mm，该过渡区的正反面均匀涂覆有正极材料层。

[0013] 更进一步的，所述第一涂覆区、第二涂覆区及过渡区为沿正极极片横向或纵向均匀分布的三个区域；所述负极极片包括负极集流体，负极集流体的正反面均匀涂覆有负极材料层。

[0014] 更进一步的，所述过渡区与第一涂覆区及第二涂覆区之间均连续相连，且过渡区的正反面均匀涂覆有Al2O3涂层。

[0015] 更进一步的，当第一涂覆区、第二涂覆区及过渡区沿正极极片横向依次分布时，过渡区的宽度为正极极片总宽度的1/4；当第一涂覆区、第二涂覆区及过渡区沿正极极片纵向依次分布时，过渡区的宽度为正极极片总长的1/5。

[0016] 更进一步的，所述的负极极片包括负极集流体，该负极集流体包括第三涂覆区、第四涂覆区和空箔区，空箔区的位置及尺寸与过渡区相对应，且第三涂覆区与第四涂覆区的正反面均匀涂覆有负极材料层。

[0017] 更进一步的，所述正极集流体采用厚度为12～25μm的铝箔，所述负极集流体采用厚度为10～15μm的铜箔；所述的隔膜采用厚度为15μm～25μm的聚丙烯+陶瓷隔膜或聚乙烯+陶瓷隔膜或聚丙烯+聚乙烯+聚丙烯三层膜或无纺布隔膜，所述的电解液为六氟磷酸锂、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸丙乙酯中的一种或几种的混合物，所述的电池壳体由铝塑膜包装而成。

[0018] 更进一步的，所述的正极材料层由正极活性物质、粘结剂和导电剂组成，其中正极活性物质采用镍钴锰酸锂三元材料，粘结剂采用聚偏氟乙烯，导电剂采用导电炭黑、超导碳、导电石墨、鳞片石墨和碳纳米管中的一种或多种；所述的负极极片由负极集流体及涂覆于负极集流体正反两面的负极材料层组成，该负极材料层由负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂组成，其中负极活性材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳材料中的一种或多种，导电剂采用导电碳黑、超导碳、导电石墨中的一种或多种；增稠剂采用羧甲基纤维素钠，粘结剂采用丁苯橡胶。

[0019] 更进一步的，所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂91％～96％、超导碳1％～4％、导电石墨1％～3％、碳纳米管0％～2％、聚偏氟乙烯2％～5％；所述的负极材料层由如下质量百分比的组分组成：负极活性材料91％～95％、导电炭黑0％～2％、导电石墨0％～2％、丁苯橡胶2％～4％、羧甲基纤维素钠1％～2％。

[0020] 其三，本发明的一种软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：

[0021] 步骤一、浆料的制备

[0022] (1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N- 甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2～3小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌3～6小时，得到的浆料经过筛即得到正极材料浆料，正极材料浆料的固含量为60％～75％；在浆料制备前，将镍钴锰酸锂置于120～150℃下烘烤 12～24小时，将导电剂置于120～150℃下烘烤4～6小时；

[0023] (2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌1～3小时，随后加入导电剂搅拌2～4小时，浆料过胶体磨以使导电剂得到完全分散，再加入负极活性材料搅拌2～5小时，随后加入粘接剂搅拌2～3小时，得到的浆料经过筛即得到负极材料浆料，负极材料浆料的固含量为38～50％；

[0024] 步骤二、正负极涂布

[0025] 将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体的第一涂覆区和第二涂覆区的正反两面，并预留正极极耳位，正极涂布面密度为25～38mg/cm2，然后根据需要在过渡区的正反面均匀涂覆正极材料浆料或Al2O3涂料，正极涂布完成后置于95～120℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体涂覆区的正反两面，并预留负极极耳位，负极涂布面密度为13.6～ 22mg/cm2，负极涂布完成后置于70～110℃烤箱内进行烘烤；

[0026] 步骤三、极片辊压和切割

[0027] 将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.0～3.8g/cm3，负极压实密度为1.2～1.6g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正负极极耳位置；

[0028] 步骤四、极片烘烤

[0029] 将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片在100～130℃温度下烘烤10～12 小时，负极极片在温度为80～100℃下烘烤10～12小时，烘烤过程中每隔2～4小时连续抽放氩气3～5次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气3～5次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；

[0030] 步骤五、电池芯的制备

[0031] 将烘烤后的正极极片、负极极片和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；

[0032] 步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装

[0033] 根据电池设计要求将正极极耳和负极极耳分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为150～250℃、压力为0.2～0.5Mpa、时间为5～10秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；

[0034] 步骤七、电芯烘烤及电池注液

[0035] 在80～120℃真空状态下烘烤电芯20～24小时，烘烤过程中每隔4～6小时连续抽放氩气2～4次，烘烤结束后再连续进行抽放3～5次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；

[0036] 步骤八、电池化成和分容

[0037] 采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

[0038] 3.有益效果

[0039] 采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

[0040] (1)本发明的一种软包三元动力电池，通过对电池极片结构进行优化设计，从而能够显著提高电池的安全性能，满足现有绿色电力汽车的使用要求。

[0041] (2)本发明的一种软包三元动力电池，其正极极片的过渡区与第一涂覆区及第二涂覆区之间均为间断式连接，且过渡区、第一涂覆区及第二涂覆区的正反面均匀涂覆有正极材料层，从而保证电池在正常情况下能够进行正常充放电过程，而当电池承受外界针刺、短路、挤压、冲击等时电芯内部发生短路，短路瞬间电流较大达到一定数值时，使正极极片从过渡区断裂，从而使电池部分失效，大大提高了锂离子电池的安全性能。

[0042] (3)本发明的一种软包三元动力电池，其正极极片的过渡区与第一涂覆区及第二涂覆区之间均连续相连，过渡区的正反面均匀涂覆有Al2O3涂层，同时负极极片上设有与正极极片过渡区相对应的空箔区，因此当电池在挤压或者针刺或者冲击时，正极过渡区铝箔与负极空箔区铜箔发生短路，将电池内部的容量迅速散发，而正极涂覆的三氧化二铝也能起到降低电池内部温度，阻止燃烧的作用，从而显著提高了电池的安全性能。

[0043] (4)本发明的一种软包三元动力电池，通过对正极极片过渡区与第一涂覆区、第二涂覆区之间相邻连接段的间距或过渡区的尺寸进行优化设计，从而既能够有效保证电池的正常使用性能，又能提高其安全性能，防止电池内部短路时发生爆炸。

[0044] (5)本发明的一种软包三元动力电池，通过正极过渡区及负极空箔区的设置还能够形成缓冲空间，在保证电池具有较高能量密度的情况下能够有效缓冲极片材料体积膨胀所产生的应力，从而提高电池的电性能。所述正极过渡区及负极空箔区的设置还能够形成散热空间，大大提高了电池的散热能力，有利于防止电池内部短路现象的发生，从而进一步提高了电池的电性能。

[0045] (6)本发明的一种软包三元动力电池的制备方法，采用该方法制备所得三元动力电池同时具有优异的电性能和安全性能，能够满足目前人们对各种电车等的大容量与安全的要求。

[0046] (7)本发明的一种软包三元动力电池的制备方法，通过对正极材料与负极材料的组分、配比及其他工艺参数进行优化设计，从而可以有效保证所得电池具有优异的充放电性能及使用性能。附图说明

[0047] 图1为实施例1-3的三元动力电池的结构示意图；

[0048] 图2为实施例1-3的正极极片的结构示意图；

[0049] 图3为实施例4和5的三元动力电池的结构示意图；

[0050] 图4为实施例4和5的正极极片的结构示意图；

[0051] 图5为实施例6的正极极片的结构示意图；

[0052] 图6为实施例6的负极极片的结构示意图；

[0053] 图7为实施例8的正极极片的结构示意图。

[0054] 示意图中的标号说明：

[0055] 1、负极极片；101、负极极耳；102、第三涂覆区；103、第四涂覆区；104、空箔区；2、正极极片；201、正极极耳；202、第一涂覆区；203、第二涂覆区；204、过渡区。

具体实施方式

[0056] 为进一步了解本发明的内容，现结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。值得说明的是，本发明中正极材料层由正极活性物质、粘结剂和导电剂组成，其中按质量百分比计，正极活性物质占92％～95％，粘结剂占2％～4％，导电剂占2％～8％。更优选的，导电剂由如下质量百分比的组分组成：超导碳1％～3％、导电石墨1％～3％、碳纳米管0％～2％。负极材料层由负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂组成，按质量百分比计，负极活性材料占92％～95％，导电剂占1％～5％，增稠剂占1％～2％，粘结剂占2％～4％，更优选的，导电剂由如下质量百分比的组分组成：导电炭黑1％～3％、导电石墨0％～2％。所述的电解液为六氟磷酸锂、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸丙乙酯中的一种或几种的混合物，由于篇幅有限，下面仅列举部分实施例进行说明。

[0057] 实施例1

[0058] 如图1所示，本实施例的一种软包三元动力电池，包括正极极片2、负极极片1、隔膜、电解液和电池壳体，其中，正极极片2、负极极片1和隔膜形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电池芯。上述隔膜采用聚乙烯+陶瓷涂覆隔膜，该隔膜厚度为15μm；所述电解液为六氟磷酸锂，所述的电池壳体由铝塑膜包装而成。

[0059] 上述电池正极极片2包括正极集流体，正极集流体采用厚度为25μm的铝箔，如图2所示，该正极集流体包括第一涂覆区202、第二涂覆区203以及第一涂覆区202与第二涂覆区 203之间的过渡区204(第一涂覆区202、第二涂覆区203及过渡区204沿电池横向依次分布，即通过过渡区204将正极极片分隔为横向分布的三个区域)。本实施例中第一涂覆区202与第二涂覆区203关于过渡区204对称设置，该过渡区204与第一涂覆区202及第二涂覆区203 之间均为间断式连接，且相邻连接段之间的间隔距离为2mm。上述第一涂覆区202、第二涂覆区203及过渡区204的正反面均设有正极材料层，且正极材料层的厚度为110μm。本实施例中，所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂92％、超导碳3％、导电石墨1％、碳纳米管1％、聚偏氟乙烯3％。

[0060] 本实施例的负极极片1包括负极集流体，负极集流体采用厚度为10μm的铜箔，该负极集流体的正反面均匀涂覆有负极材料层，负极材料层的厚度为125μm，该负极材料层由如下质量百分比的组分组成：负极活性材料93％、导电炭黑2％、增稠剂2％，粘结剂占3％。

[0061] 针对现有三元动力电池的安全性能相对较差，通常是通过牺牲电池容量来保证其安全性能，从而难以满足绿色能源汽车的使用要求的不足，本实施例通过对电池正极极片的结构进行优化设计，即通过过渡区204将正极极片分隔为三个区域，且过渡区204与涂覆区之间均为间断式(断续)连接，从而在保证大容量的前提下，显著提高了锂离子电池的安全性能。通过上述结构设计，锂离子电池在正常情况下能够进行正常充放电过程，而当电池承受外界针刺、短路、挤压、冲击等时电芯内部发生短路，短路瞬间电流较大达到一定数值时(达到 12A/mm2时)，使正极极片从过渡区204断裂，从而使电池部分失效，大大提高了电池的安全性能，且同时不会影响其正常使用。

[0062] 此外，上述过渡区204与涂覆区连接处相邻连接段的间隔尺寸对于提高电池安全性能，并保证其正常使用至关重要。当上述间隔距离过小时，电池在承受外界针刺、短路、挤压、冲击等而发生电芯内部短路时难以从过渡区204处断裂，从而导致电池安全性能无法得到有效提高；而当上述间隔距离过大时，则电池在小电流作用下即可能发生断裂，从而影响其正常使用。发明人通过大量实验对过渡区204与涂覆区连接处相邻连接段的间隔尺寸进行优化设计，从而既能保证电池的正常使用性能，又能提高其安全性能，防止电池内部发生短路时发生爆炸。

[0063] 同时，发明人还通过大量实验对电池正极和负极材料的组分、配比及电池制备的具体工艺进行优化设计，从而进一步保证了电池的安全使用性能和电性能，保证其同时具有大容量和优良的安全性能，能够满足人们的使用需求。

[0064] 本实施例的上述软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：

[0065] 步骤一、浆料的制备

[0066] (1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N- 甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌3小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌3小时，得到的浆料经过筛2次，即得到正极材料浆料，该正极材料浆料的固含量为60％。在浆料制备前，将镍钴锰酸锂置于150℃烘烤12小时，将导电剂置于120℃烘烤6小时。

[0067] (2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌3小时，随后加入导电剂搅拌2小时，以使导电剂得到完全分散，再加入负极活性材料搅拌2小时，随后加入粘接剂搅拌3小时，得到的浆料经过筛即得到负极材料浆料，该负极材料浆料的固含量为44％；

[0068] 步骤二、正负极涂布

[0069] 将正极材料浆料均匀涂覆于第一涂覆区202、第二涂覆区203及过渡区204的正反两面，并预留正极极耳201位，正极涂布面密度为35mg/cm2，正极涂布完成后置于120℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体的正反两面，并预留负极极耳101位，负极涂布面密度为20mg/cm2，负极涂布完成后置于87℃烤箱内进行烘烤；

[0070] 步骤三、极片辊压和切割

[0071] 将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.5g/cm3，负极压实密度为 1.4g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正极极片过渡区204与涂覆区的连接部位和正负极极耳位置；

[0072] 步骤四、极片烘烤

[0073] 将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片在100℃温度下烘烤12小时，负极极片在温度为100℃下烘烤12小时，烘烤过程中每隔4小时连续抽放氩气3次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气3次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；

[0074] 步骤五、电池芯的制备

[0075] 将烘烤后的正极极片2、负极极片1和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；

[0076] 步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装

[0077] 根据电池设计采用超声焊将正极极耳201和负极极耳101分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为150℃、压力为0.4Mpa、时间为5秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；

[0078] 步骤七、电芯烘烤及电池注液

[0079] 在80℃真空状态下烘烤电芯24小时，烘烤过程中每隔6小时连续抽放氩气2次，烘烤结束后再连续进行抽放5次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；

[0080] 步骤八、电池化成和分容

[0081] 采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在 4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

[0082] 实施例2

[0083] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构基本同实施例1，其区别主要在于：如图1、图2所示，所述过渡区204将电池正极极片分隔为横向均匀分布的三段区域，该过渡区204 的宽度与第一涂覆区202、第二涂覆区203宽度相同，且过渡区204与第一涂覆区202、第二涂覆区203连接处相邻连接段之间的间距为3mm。所述隔膜采用厚度为15μm的聚丙烯+陶瓷涂覆隔膜；所述电解液为六氟磷酸锂和碳酸甲乙酯的混合物，正极集流体采用厚度为12μm 的铝箔，正极材料层的厚度为120μm；负极集流体采用厚度为10μm的铜箔，负极材料层的厚度为130μm。

[0084] 本实施例中，所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂92％、超导碳3％、导电石墨1％、聚偏氟乙烯4％。所述负极材料层由如下质量百分比的组分组成：人造石墨93.8％、导电炭黑2％、羧甲基纤维素1.2％、丁苯橡胶3％。

[0085] 本实施例的上述软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：

[0086] 步骤一、浆料的制备

[0087] (1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N- 甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2.5小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌3小时，得到的浆料经过筛2次，即得到正极材料浆料，该正极材料浆料的固含量为60％。在浆料制备前，磷酸铁锂导电剂均需在120℃烘烤 12小时，导电剂需在120℃烘烤5小时。

[0088] (2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌1小时，随后加入导电剂搅拌2.5小时，再加入负极活性材料搅拌2小时，随后加入粘接剂搅拌3小时，得到的浆料经过筛1次，即得到负极材料浆料，该负极材料浆料的固含量为38％；

[0089] 步骤二、正负极涂布

[0090] 将正极材料浆料均匀涂覆于第一涂覆区202、第二涂覆区203和过渡区204的正反两面，并预留正极极耳201位，正极涂布面密度为25mg/cm2，正极涂布完成后置于95℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体的正反两面，并预留负极极耳101位，2
负极涂布面密度为13.6mg/cm，负极涂布完成后置于70℃烤箱内进行烘烤；

[0091] 步骤三、极片辊压和切割

[0092] 将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.0g/cm3，负极压实密度为 1.2g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正极极片过渡区204与涂覆区的连接部位和正负极极耳位置；

[0093] 步骤四、极片烘烤

[0094] 将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片在100℃温度下烘烤12小时，负极极片在温度为80℃下烘烤10小时，烘烤过程中每隔2小时连续抽放氩气3次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气3次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；

[0095] 步骤五、电池芯的制备

[0096] 将烘烤后的正极极片2、负极极片1和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；

[0097] 步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装

[0098] 根据电池设计要求将正极极耳201和负极极耳101分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为150℃、压力为0.2Mpa、时间为5秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；

[0099] 步骤七、电芯烘烤及电池注液

[0100] 在80℃真空状态下烘烤电芯24小时，烘烤过程中每隔4小时连续抽放氩气2次，烘烤结束后再连续进行抽放3次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；

[0101] 步骤八、电池化成和分容

[0102] 采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在 4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

[0103] 实施例3

[0104] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构基本同实施例1，其区别主要在于：所述隔膜采用厚度为25μm的聚丙烯+聚乙烯+聚丙烯三层膜；所述电解液为六氟磷酸锂，正极集流体采用厚度为25μm的铝箔；所述过渡区204与涂覆区之间相邻连接段的间距为2.5mm。

[0105] 本实施例的正极材料层的厚度为110μm，该正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂95％、超导碳1％、导电石墨1％、聚偏氟乙烯3％。所述负极集流体采用厚度为 15μm的铜箔，负极集流体表面负极材料层的厚度为123μm，该负极材料层由如下质量百分比的组分组成：天然石墨95％、导电炭黑1％、丁苯橡胶2％、羧甲基纤维素钠2％。

[0106] 本实施例的上述软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：

[0107] 步骤一、浆料的制备

[0108] (1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N- 甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌3小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌4小时，得到的浆料经过筛1次，即得到正极材料浆料，该正极材料浆料的固含量为68％。在浆料制备前，磷酸铁锂导电剂均需在135℃烘烤22 小时，导电剂需在140℃烘烤4小时。

[0109] (2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌2小时，随后加入导电剂搅拌3小时，以使导电剂得到完全分散，再加入负极活性材料搅拌3.5小时，随后加入粘接剂搅拌2小时，得到的浆料经过筛即得到负极材料浆料，该负极材料浆料的固含量为42％；

[0110] 步骤二、正负极涂布

[0111] 将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体的正反两面，并预留正极极耳201位，正极涂布面密度为28mg/cm2，正极涂布完成后置于98℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体的正反两面，并预留负极极耳101位，负极涂布面密度为16.8mg mg/cm2，负极涂布完成后置于108℃烤箱内进行烘烤；

[0112] 步骤三、极片辊压和切割

[0113] 将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.3g/cm3，负极压实密度为 1.4g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正极极片过渡区204与涂覆区的连接部位和正负极极耳位置；

[0114] 步骤四、极片烘烤

[0115] 将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片在105℃温度下烘烤11小时，负极极片在温度为100℃下烘烤12小时，烘烤过程中每隔3小时连续抽放氩气4次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气4次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；

[0116] 步骤五、电池芯的制备

[0117] 将烘烤后的正极极片2、负极极片1和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；

[0118] 步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装

[0119] 根据电池设计要求将正极极耳201和负极极耳101分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为175℃、压力为0.4Mpa、时间为10秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；

[0120] 步骤七、电芯烘烤及电池注液

[0121] 在95℃真空状态下烘烤电芯24小时，烘烤过程中每隔5小时连续抽放氩气4次，烘烤结束后再连续进行抽放5次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；

[0122] 步骤八、电池化成和分容

[0123] 采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在 4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

[0124] 实施例4

[0125] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构基本同实施例1，其区别主要在于：如图3、图4所示，本实施例中过渡区204将电池正极极片分隔为纵向分布的三个区域(即第一涂覆区202、过渡区204和第二涂覆区203沿电池正极极片纵向依次分布)，所述隔膜采用厚度为 20μm的聚乙烯+陶瓷隔膜，所述电解液为碳酸乙烯酯，正极集流体采用厚度为22μm的铝箔，所述过渡区204与涂覆区之间相邻连接段的间距为2mm。

[0126] 本实施例的正极材料层的厚度为113μm，该正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂94％、超导碳1％、导电石墨1％、碳纳米管2％、聚偏氟乙烯2％。所述负极集流体采用厚度为15μm的铜箔，负极集流体表面负极材料层的厚度为130μm，该负极材料层由如下质量百分比的组分组成：天然石墨92％、导电炭黑3％、导电石墨2％、丁苯橡胶2％、羧甲基纤维素钠1％。

[0127] 本实施例的上述软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：

[0128] 步骤一、浆料的制备

[0129] (1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N- 甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌3.5小时，得到的浆料经过筛2次，即得到正极材料浆料，该正极材料浆料的固含量为75％。在浆料制备前，磷酸铁锂导电剂均需在150℃烘烤 24小时，导电剂需在145℃烘烤6小时。

[0130] (2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌3小时，随后加入导电剂搅拌4小时，以使导电剂得到完全分散，再加入负极活性材料搅拌5小时，随后加入粘接剂搅拌2.5小时，得到的浆料经过筛即得到负极材料浆料，该负极材料浆料的固含量为50％；

[0131] 步骤二、正负极涂布

[0132] 将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体的正反两面，并预留正极极耳201位，正极2
涂布面密度为38mg/cm ，正极涂布完成后置于120℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体的正反两面，并预留负极极耳101位，负极涂布面密度为22mg mg/cm2，负极涂布完成后置于110℃烤箱内进行烘烤；

[0133] 步骤三、极片辊压和切割

[0134] 将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.8g/cm3，负极压实密度为 1.6g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正极极片过渡区204与涂覆区的连接部位和正负极极耳位置；

[0135] 步骤四、极片烘烤

[0136] 将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片在130℃温度下烘烤10小时，负极极片在温度为95℃下烘烤11小时，烘烤过程中每隔4小时连续抽放氩气5次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气4次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；

[0137] 步骤五、电池芯的制备

[0138] 将烘烤后的正极极片2、负极极片1和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；

[0139] 步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装

[0140] 根据电池设计要求将正极极耳201和负极极耳101分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为250℃、压力为0.3Mpa、时间为8秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；

[0141] 步骤七、电芯烘烤及电池注液

[0142] 在120℃真空状态下烘烤电芯24小时，烘烤过程中每隔6小时连续抽放氩气3次，烘烤结束后再连续进行抽放4次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；

[0143] 步骤八、电池化成和分容

[0144] 采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在 4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

[0145] 实施例5

[0146] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构基本同实施例4，其区别主要在于：所述隔膜采用厚度为23μm的无纺布隔膜，所述电解液为碳酸二甲酯，正极集流体采用厚度为20μm 的铝箔，所述过渡区204与涂覆区之间相邻连接段的间距为2.5mm。

[0147] 本实施例的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂93％、超导碳2％、导电石墨2％、碳纳米管1％、聚偏氟乙烯2％。所述负极集流体采用厚度为15μm的铜箔，负极集流体表面负极材料层的厚度为120μm，该负极材料层由如下质量百分比的组分组成：
天然石墨93％、导电炭黑1％、导电石墨1％、丁苯橡胶4％、羧甲基纤维素钠1％。

[0148] 本实施例的上述软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：

[0149] 步骤一、浆料的制备

[0150] (1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N- 甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2.7小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌6小时，得到的浆料经过筛即得到正极材料浆料，该正极材料浆料的固含量为72％。在浆料制备前，磷酸铁锂导电剂均需在145℃烘烤18小时，导电剂需在150℃烘烤5.5小时。

[0151] (2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌2.5小时，随后加入导电剂搅拌2小时，以使导电剂得到完全分散，再加入负极活性材料搅拌4.5小时，随后加入粘接剂搅拌3小时，得到的浆料经过筛2次，即得到负极材料浆料，该负极材料浆料的固含量为46％；

[0152] 步骤二、正负极涂布

[0153] 将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体的正反两面，并预留正极极耳201位，正极涂布面密度为36mg/cm2，正极涂布完成后置于110℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体的正反两面，并预留负极极耳101位，负极涂布面密度为20mg mg/cm2，负极涂布完成后置于90℃烤箱内进行烘烤；

[0154] 步骤三、极片辊压和切割

[0155] 将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.5g/cm3，负极压实密度为 1.4g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正极极片过渡区204与涂覆区的连接部位和正负极极耳位置；

[0156] 步骤四、极片烘烤

[0157] 将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片在122℃温度下烘烤10.5小时，负极极片在温度为98℃下烘烤10.5小时，烘烤过程中每隔3.5小时连续抽放氩气3次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气4次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；

[0158] 步骤五、电池芯的制备

[0159] 将烘烤后的正极极片2、负极极片1和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；

[0160] 步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装

[0161] 根据电池设计要求将正极极耳201和负极极耳101分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为225℃、压力为0.5Mpa、时间为7秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；

[0162] 步骤七、电芯烘烤及电池注液

[0163] 在105℃真空状态下烘烤电芯24小时，烘烤过程中每隔6小时连续抽放氩气2次，烘烤结束后再连续进行抽放3次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；

[0164] 步骤八、电池化成和分容

[0165] 采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在 4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

[0166] 实施例6

[0167] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构基本同实施例1，其区别主要在于：如图5 所示，本实施例中过渡区204与第一涂覆区202及第二涂覆区203之间均连续相连，且过渡区204的正反面均匀涂覆有Al2O3涂层，如图6所示，本实施例的负极极片也对应包括沿横向分布的第三涂覆区102、空箔区104和第四涂覆区103，空箔区104的位置及尺寸与过渡区 204相对应，且第三涂覆区102与第四涂覆区103的正反面均匀涂覆有负极材料层。本实施例中过渡区204的宽度为正极极片2总宽度的1/4。所述隔膜采用厚度为20μm的无纺布隔膜；所述电解液为碳酸丙乙酯，正极集流体采用厚度为22μm的铝箔。

[0168] 本实施例中通过对正负极极片的结构进行优化，即通过正极极片过渡区204及负极极片空箔区104的设置，从而保证电池在挤压或者针刺或者冲击时，正极过渡区铝箔与负极空箔区铜箔发生短路，将电池内部的容量迅速散发，而正极涂覆的三氧化二铝能起到降低电池内部温度，阻止燃烧的作用，从而显著提高了电池的安全性能。通过正极过渡区204及负极空箔区104的设置还能够形成缓冲空间，在保证电池具有较高能量密度的情况下能够有效缓冲极片材料体积膨胀所产生的应力，从而提高电池的电性能。同时正极过渡区及负极空箔区的设置还能够形成散热空间，大大提高了电池的散热能力，有利于防止电池内部短路现象的发生，从而进一步提高了电池的电性能。

[0169] 此外，本实施例中正极极片过渡区204的宽度至关重要，发明人通过大量实验对过渡区204的宽度进行优化设计发现，当过渡区204的宽度为正极极片2总宽度的1/4时，能够有效实现电池安全性能与正常使用性能(如导电性能)的最佳配合，但当该宽度为正极极片2总宽度的1/5-1/4时，也能够满足要求。

[0170] 所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂93％、超导碳1％、导电石墨3％、碳纳米管1％、聚偏氟乙烯2％。所述负极集流体采用厚度为13μm的铜箔，负极集流体表面负极材料层的厚度为，该负极材料层由如下质量百分比的组分组成：硬碳材料93％、导电炭黑3％、导电石墨1％、丁苯橡胶2％、羧甲基纤维素钠1％。

[0171] 本实施例的上述软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：

[0172] 步骤一、浆料的制备

[0173] (1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N- 甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2.2小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌5小时，得到的浆料经过筛1次即得到正极材料浆料，该正极材料浆料的固含量为70％。在浆料制备前，磷酸铁锂导电剂均需在140℃烘烤14 小时，导电剂需在135℃烘烤4小时。

[0174] (2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌3小时，随后加入导电剂搅拌2.5小时，再加入负极活性材料搅拌2.5小时，随后加入粘接剂搅拌2小时，得到的浆料经过筛即得到负极材料浆料，该负极材料浆料的固含量为44％；

[0175] 步骤二、正负极涂布

[0176] 将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体的第一涂覆区202和第二涂覆区203的正反两面，并预留正极极耳201位，正极涂布面密度为33mg/cm2，然后在过渡区204的正反面均匀涂覆 Al2O3涂料，正极涂布完成后置于108℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于第三涂覆区102和第四涂覆区103的正反两面，并预留负极极耳101位，负极涂布面密度为2
17mg mg/cm，负极涂布完成后置于85℃烤箱内进行烘烤；

[0177] 步骤三、极片辊压和切割

[0178] 将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.4g/cm3，负极压实密度为 1.3g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正负极极耳位置；

[0179] 步骤四、极片烘烤

[0180] 将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片在100℃温度下烘烤12小时，负极极片在温度为100℃下烘烤12小时，烘烤过程中每隔3小时连续抽放氩气4次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气5次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；

[0181] 步骤五、电池芯的制备

[0182] 将烘烤后的正极极片2、负极极片1和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；

[0183] 步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装

[0184] 根据电池设计要求将正极极耳201和负极极耳101分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为175℃、压力为0.3Mpa、时间为7秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；

[0185] 步骤七、电芯烘烤及电池注液

[0186] 在120℃真空状态下烘烤电芯24小时，烘烤过程中每隔5小时连续抽放氩气4次，烘烤结束后再连续进行抽放4次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；

[0187] 步骤八、电池化成和分容

[0188] 采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在 4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

[0189] 实施例7

[0190] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构及制备工艺基本同实施例2，其区别主要在于：本实施例中过渡区204与第一涂覆区202及第二涂覆区203之间均连续相连，且过渡区 204的正反面均匀涂覆有Al2O3涂层。本实施例的负极极片也对应包括沿横向分布的第三涂覆区102、空箔区104和第四涂覆区103，空箔区104的位置及尺寸与过渡区204相对应，且第三涂覆区102与第四涂覆区103的正反面均匀涂覆有负极材料层。本实施例中过渡区204的宽度为正极极片2总宽度的1/4。

[0191] 实施例8

[0192] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构基本同实施例6，其区别主要在于：如图7 所示，本实施例中第一涂覆区202、过渡区204及第二涂覆区203沿正极极片纵向依次分布，且过渡区204的宽度(指图7中的纵向距离)为正极极片长度(图7中的纵向距离)的1/5，本实施例的负极极片也对应包括沿纵向依次分布的第三涂覆区102、空箔区104和第四涂覆区103，空箔区104的位置及尺寸与过渡区204相对应，且第三涂覆区102与第四涂覆区103 的正反面均匀涂覆有负极材料层。本实施例的隔膜厚度为17μm，所述电解液为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸丙乙酯的混合物，正极集流体采用厚度为18μm的铝箔。

[0193] 本实施例中，所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂92％、超导碳2％、导电石墨2％、聚偏氟乙烯4％。所述负极集流体采用厚度为14μm的铜箔，负极集流体表面负极材料层的厚度为120μm，该负极材料层由如下质量百分比的组分组成：(天然石墨 +中间相碳微球)94％、导电炭黑2％、丁苯橡胶3％、羧甲基纤维素钠1％。

[0194] 本实施例的上述软包三元动力电池的制备方法，包括以下步骤：

[0195] 步骤一、浆料的制备

[0196] (1)正极材料浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，将粘结剂加入N- 甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌2小时，然后加入混合均匀的镍钴锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌4小时，得到的浆料经过筛2次，即得到正极材料浆料，该正极材料浆料的固含量为60％。在浆料制备前，磷酸铁锂导电剂均需在150℃烘烤24 小时，导电剂需在120℃烘烤5小时。

[0197] (2)负极材料浆料的制备：以去离子水为介质制备负极浆料，将增稠剂加入去离子水中搅拌1小时，随后加入导电剂搅拌4小时，再加入负极活性材料搅拌3小时，随后加入粘接剂搅拌3小时，得到的浆料经过筛即得到负极材料浆料，该负极材料浆料的固含量为50％；

[0198] 步骤二、正负极涂布

[0199] 将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体的第一涂覆区202和第二涂覆区203的正反两面，并预留正极极耳201位，正极涂布面密度为24mg/cm2，然后在过渡区204的正反面均匀涂覆 Al2O3涂料，正极涂布完成后置于120℃烤箱内进行烘烤；将负极材料浆料均匀涂覆于第三涂覆区102和第四涂覆区103的正反两面，并预留负极极耳101位，负极涂布面密度为2
12mg mg/cm，负极涂布完成后置于75℃烤箱内进行烘烤；

[0200] 步骤三、极片辊压和切割

[0201] 将涂布后的正极和负极极片进行辊压处理，正极压实密度为3.2g/cm3，负极压实密度为 1.6g/cm3，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的正负极片进行激光切割，激光切割时准确预留正负极极耳位置；

[0202] 步骤四、极片烘烤

[0203] 将切割好的极片置于真空状态下进行烘烤，正极极片在118℃温度下烘烤10小时，负极极片在温度为80℃下烘烤12小时，烘烤过程中每隔2小时连续抽放氩气3次，烘烤结束后再连续进行抽放氩气4次，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出极片进行后续工序；

[0204] 步骤五、电池芯的制备

[0205] 将烘烤后的正极极片2、负极极片1和隔膜进行叠合，形成隔膜/负极/隔膜/正极叠片式结构电芯；

[0206] 步骤六、正负极极耳焊接、电芯入壳及封装

[0207] 根据电池设计要求将正极极耳201和负极极耳101分别焊接于正负极极片预留集流体上，然后把电芯装入冲好的电池壳体中，在温度为150℃、压力为0.2Mpa、时间为5秒条件下用封口机热封电池顶部和其中一侧边；

[0208] 步骤七、电芯烘烤及电池注液

[0209] 在120℃真空状态下烘烤电芯24小时，烘烤过程中每隔6小时连续抽放氩气4次，烘烤结束后再连续进行抽放3次氩气，然后在真空状态下冷却极片到45℃以下，取出电芯进行注液工序，然后热封电池另一侧边，随后搁置电池24小时；

[0210] 步骤八、电池化成和分容

[0211] 采用限时化成，化成工艺为：0.05C充电5小时，+0.1C充电4小时，+0.2C充电2.5小时，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为：1C恒流充到4.2V，再在 4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.05C，然后以1C放电到2.75V，此时电池放出的容量为电池容量。

[0212] 实施例9

[0213] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构基本同实施例1，其区别主要在于：所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂95％、导电炭黑1％、碳纳米管2％、聚偏氟乙烯2％。所述负极材料层由如下质量百分比的组分组成：中间相碳微球93％、超导碳2％、丁苯橡胶3％、羧甲基纤维素钠2％。所述电解液为碳酸二甲酯。

[0214] 本实施例的上述软包三元动力电池的制备方法，其制备工艺同实施例1。

[0215] 实施例10

[0216] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构及制备工艺基本同实施例6，其区别主要在于：所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂93％、超导碳3％、鳞片石墨1％、聚偏氟乙烯3％。所述负极材料层由如下质量百分比的组分组成：(天然石墨+中间相碳微球)94％、导电炭黑2％、超导碳1％、丁苯橡胶2％、羧甲基纤维素钠1％；所述电解液为碳酸二乙酯。

[0217] 实施例11

[0218] 本实施例的一种软包三元动力电池，其结构及制备工艺基本同实施例6，其区别主要在于：所述的正极材料层由如下质量百分比的组分组成：镍钴锰酸锂94％、导电炭黑2％、聚偏氟乙烯4％。所述负极材料层由如下质量百分比的组分组成：天然石墨94％、导电炭黑2％、导电石墨2％、丁苯橡胶2％。所述电解液为碳酸二乙酯和碳酸丙乙酯的混合物。

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一种软包三元动力电池及其制备方法

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