專利名稱：一種大容量高功率鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池，特別是涉及一種大容量高功率鋰離子電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是近10年來發(fā)展起來的一種新型電池，是目前比能量最高的一種便 攜式化學(xué)電源，它具有電壓高、比能量大、放電電壓平穩(wěn)、低溫性能好、安全性能高以及貯存 時(shí)間和工作壽命長等優(yōu)點(diǎn)。1990年，日本索尼公司率先研制成功了鋰離子電池，這使鋰離子 電池的研究進(jìn)入了實(shí)用化階段，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通訊、攝像機(jī)、筆記本電腦等電子電器 中，并且逐步向電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、衛(wèi)星定位系統(tǒng)及國防、航天航空等領(lǐng)域拓展。目前的卷繞式鋰離子電池，是由一片負(fù)極極片、一片隔膜、一片正極極片卷繞而 成，這種常規(guī)卷繞式鋰離子電池一致性好，容易操作便于機(jī)械化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，成品率 也高；但是電池內(nèi)部的空間不能充分利用導(dǎo)致電池的體積容量較低，由于正負(fù)極片都較長， 電池的內(nèi)阻也較高。同時(shí)隨著科技的發(fā)展，要求鋰離子電池具有大電流放電特性，有的要求 20C、30C甚至更高的放電倍率，采用常規(guī)的卷繞式結(jié)構(gòu)很難制備出高倍率性能的鋰離子電 池。疊片式結(jié)構(gòu)能有效地降低電池的內(nèi)阻，提高放電倍率，但是疊片式結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過程中操 作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，電池的一致性較差，成品率較低。因此制備大容量高功率鋰離子電池， 常規(guī)卷繞式和疊片式的結(jié)構(gòu)都不是很好的選擇。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適合于生產(chǎn)大容量、高功率的鋰離子電池結(jié)構(gòu)。針 對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的疊片卷繞式軟包裝鋰離子電池的電池單元。本實(shí)用新 型制備的電池容量高，能量密度大，內(nèi)阻低，一致性好，成品率高，生產(chǎn)效率高。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種大容量高功率鋰離子電池，包括鋁塑復(fù)合膜 電池殼體、卷繞形成的電池單元、電解液。電池殼體由沖壓成型的鋁塑復(fù)合膜構(gòu)成；電池單 元由一片負(fù)極極片、兩片隔膜、兩片正極極片卷繞而成。在每片正極極片的一端設(shè)計(jì)有一片 正極極耳，一片正極極耳上設(shè)計(jì)有一聚丙烯膠，另一片正極極耳上未設(shè)計(jì)聚丙烯膠，在負(fù)極 極片的中間部位的跳涂區(qū)設(shè)計(jì)有一只負(fù)極極耳，負(fù)極極耳上設(shè)計(jì)有一聚丙烯膠；先將兩片 隔膜疊放對齊，再將負(fù)極極片放到兩片隔膜中間，在負(fù)極極耳一側(cè)，將隔膜/負(fù)極極片/隔 膜疊片對折，套在U型卷針一個(gè)卷針片上，轉(zhuǎn)動(dòng)卷針半圈，把兩片正極極片插入相應(yīng)位置形 成正極極片/隔膜/負(fù)極極片/隔膜/正極極片/隔膜/負(fù)極極片/隔膜疊層進(jìn)行卷繞， 兩片正極極耳要上下對齊，卷繞后將兩個(gè)正極極耳焊接在一起，焊接位置在聚丙烯膠下側(cè)， 兩片正極極片并聯(lián)，單個(gè)電池單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)電芯的內(nèi)部并聯(lián)。根據(jù)不同設(shè)計(jì)要求和需要，正、負(fù)極極耳可以位于卷繞體同側(cè)，也可以位于卷繞體 兩側(cè)，同時(shí)根據(jù)需求可以調(diào)整極耳寬度以及極耳中心距。本實(shí)用新型的有益效果是對于相同設(shè)計(jì)容量的鋰離子電池，本實(shí)用新型的正極 極片長度為現(xiàn)有技術(shù)的正極極片長度的一半，所以降低正極極片的制作難度，提高制作正極極片成品率；負(fù)極極片的長度和現(xiàn)有技術(shù)的負(fù)極極片長度相當(dāng)，但是在卷繞時(shí)，負(fù)極極 耳在負(fù)極極片中間，要將負(fù)極極片對折形成疊片后進(jìn)行卷繞的，所以本實(shí)用新型所要卷繞 的疊片長度僅為現(xiàn)有技術(shù)疊片長度的一半，降低卷繞的難度，降低卷繞過程中出現(xiàn)極片或 隔膜錯(cuò)位偏離以及疊片內(nèi)外層錯(cuò)位偏離的可能性，減少卷繞圈數(shù)，提高生產(chǎn)效率，提高成品 率。本實(shí)用新型采用兩片正極極片，卷繞后將兩片正極極耳焊接在一起，兩片正極極片形成 并聯(lián)，降低了內(nèi)阻，提高了鋰離子電池的高功率性能和倍率性能。同時(shí)本實(shí)用新型能提高殼 體內(nèi)有效空間的利用，提高鋰離子電池的體積能量密度。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，制備 出的鋰離子電池容量大，功率高，內(nèi)阻小，有效地解決了大容量高功率鋰離子電池制備困難 的問題，為制備大容量高功率鋰離子電池提供了一種有效的方法。
圖1為本實(shí)用新型的鋰離子電池的主視圖圖2為本實(shí)用新型的正極極片的主視圖圖3為圖2的側(cè)視剖面圖圖4為本實(shí)用新型的負(fù)極極片的主視圖圖5為圖4的側(cè)視剖面圖圖6為本實(shí)用新型隔膜、負(fù)極極片疊放方式以及在卷針上的位置示意圖圖7為本實(shí)用新型正負(fù)負(fù)極片、隔膜在卷針上的疊放次序和位置示意圖圖8為本實(shí)用新型的電池卷芯的主視圖附圖標(biāo)記一覽表1-鋁塑膜電池殼體；2、2，-正極極片；3-負(fù)極極片；4、4’ -正極極耳；5_負(fù)極極 耳；6-聚丙烯膠；7、7’ -隔膜；8-正極集流體鋁箔；9-正極活性物質(zhì)層；10-負(fù)極集流體銅 箔；11-負(fù)極活性物質(zhì)層；12-U型卷針卷針片；13——電池卷芯。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參見圖1至圖8。本實(shí)施例所述的大容量高功率鋰離子電池，包括鋁塑復(fù)合膜電池殼體1、置于電池 殼體1中的正極極片2、正極極片2’、負(fù)極極片3、隔膜7和隔膜7’，所述電池殼體1呈方形， 該電池殼體1由沖壓成型的鋁塑復(fù)合膜構(gòu)成。所述正極極片2、正極極片2’的集流體8為 長條形的鋁箔，集流體8的上下兩個(gè)表面涂敷有正極活性物質(zhì)層9，涂敷區(qū)域參見圖3，采用 常規(guī)的涂布方式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和卷針寬度進(jìn)行涂布；正極極片2、正極極片2’上分別設(shè)計(jì) 有正極極耳4、正極極耳4’，正極極耳4上設(shè)計(jì)有一聚丙烯膠6，正極極耳4、正極極耳4’分 別焊接在正極極片2、正極極片2’的一端，參見圖2和圖3。所述負(fù)極極片3的集流體10 為長條形的銅箔，集流體10的上下兩個(gè)表面涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)層11，涂敷區(qū)域參見圖5， 采用常規(guī)的涂布方式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和卷針寬度進(jìn)行涂布；負(fù)極極片3上設(shè)計(jì)有負(fù)極極耳 5，負(fù)極極耳5上設(shè)計(jì)有一聚丙烯膠6，負(fù)極極耳焊接在負(fù)極極片的中間位置，位置由設(shè)計(jì)要 求、卷針寬度和厚度決定，參見圖4和圖5。所述隔膜7、隔膜7’沒有差別。將隔膜7’對折 套在U型卷針的卷針片12上，左右兩端對齊，將負(fù)極極片3對折套在卷針的卷針片12上，再將隔膜7對折套在卷針的卷針片12上，調(diào)整隔膜7’、負(fù)極極片3、隔膜7的位置，使負(fù)極 極耳5和卷針片12的外邊緣對齊，同時(shí)要使隔膜V和隔膜7完全包覆住負(fù)極極片3，隔膜 7’、負(fù)極極片3、隔膜7的疊放方式以及在卷針上的位置參見圖6。轉(zhuǎn)動(dòng)卷針，轉(zhuǎn)動(dòng)半周，將正極極片2、正極極片2’分別插到疊層中相應(yīng)位置，形成 正極極片/隔膜/負(fù)極極片/隔膜/正極極片/隔膜/負(fù)極極片隔膜疊層，正極極耳4、正 極極耳4’上下要對齊，參見圖7，轉(zhuǎn)動(dòng)卷針將疊層卷繞成一個(gè)具有機(jī)械強(qiáng)度和彈性的電池 卷芯13，參見圖8。電池卷芯13有正極極耳4、正極極耳4’，在兩個(gè)極耳之間的空隙貼上高 溫絕緣膠，將正極極耳4’焊接在正極極耳4上，焊接位置在聚丙烯膠下面。電池卷芯13兩 個(gè)正極極耳焊接在一起后，放置于鋁塑復(fù)合膜電池殼體中，進(jìn)行頂封、側(cè)封，在氬氣保護(hù)的 手套箱中注入電解液并進(jìn)行預(yù)封，化成、老化后真空抽氣封口，得到大容量高功率鋰離子電 池，參見圖1。上面所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)施 新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型原理和設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域中的 普通技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，也屬于本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍。
權(quán)利要求一種大容量高功率鋰離子電池，采用疊片卷繞式軟包裝的電池單元。其特征在于電池單元由一片負(fù)極極片、兩片隔膜、兩片正極極片卷繞而成，在每片正極極片的一端設(shè)計(jì)有一片正極極耳，在負(fù)極極片的中間部位設(shè)計(jì)有一片負(fù)極極耳，負(fù)極極片要在極耳一側(cè)對折后使用，兩片正極極片、一片負(fù)極極片、兩片隔膜插入相應(yīng)位置形成正極極片/隔膜/負(fù)極極片/隔膜/正極極片/隔膜/負(fù)極極片/隔膜疊層進(jìn)行卷繞，兩片正極極耳焊接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大容量高功率鋰離子電池，其特征在于負(fù)極極片有兩個(gè)涂料 區(qū)域，負(fù)極極耳焊接在中間的跳涂區(qū)，兩個(gè)涂料區(qū)域分別對應(yīng)于兩個(gè)正極極片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大容量高功率鋰離子電池，其特征在于電池單元采用疊片卷 繞方式卷繞而成，負(fù)極極片要在極耳一側(cè)對折后使用，兩片正極極片分別對應(yīng)負(fù)極極片的 兩個(gè)涂料區(qū)，兩片正極極耳位置要對齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述大容量高功率鋰離子電池，其特征在于負(fù)極極耳采用鎳帶，負(fù) 極極耳上設(shè)計(jì)有一聚丙烯膠；正極極耳采用鋁帶，兩片正極極片，每片正極極片上設(shè)計(jì)有正 極極耳，一片正極極耳上設(shè)計(jì)有一聚丙烯膠，另一片正極極片上沒有設(shè)計(jì)聚丙烯膠并且極 耳較短。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述大容量高功率鋰離子電池，其特征在于兩片正極極耳焊接在 一塊，焊接位置在聚丙烯膠下側(cè)，兩片正極極片并聯(lián)，單個(gè)電池單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)電芯的內(nèi)部并聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型采用了軟包裝鋰離子電池的電池單元，所述電池單元是由兩片正極極片，一片負(fù)極極片和兩片隔膜卷繞形成的卷繞體，在每片正極極片的一端上設(shè)計(jì)有一只正極極耳，在負(fù)極極片的中間部位設(shè)計(jì)有一只負(fù)極極耳。卷繞完成后，將兩個(gè)正極極耳焊接在一起，實(shí)現(xiàn)兩片正極極片電池內(nèi)部并聯(lián)，引出一只正極極耳，引出的正極極耳和負(fù)極極耳作為電池的正負(fù)極。本實(shí)用新型采用疊片卷繞方式，低了鋰離子電池的內(nèi)阻，提高鋰離子電池的高功率性能和倍率性能。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，制備出的鋰離子電池容量大，功率高，內(nèi)阻小。同時(shí)本實(shí)用新型降低了卷繞難度，減小卷繞過程中出現(xiàn)錯(cuò)位偏離的可能性，減少卷繞圈數(shù)，提高生產(chǎn)效率，提高成品率。
文檔編號H01M10/0583GK201741762SQ20092025994
公開日2011年2月9日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者李秋紅, 王太宏, 陳杰, 陳立寶 申請人:湖南大學(xué)