本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域 ，具體涉及一種多極耳變尺寸的鋰離子電池極片及其高倍率動(dòng)力鋰離子電池及其制造方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池電芯主要分為疊片式和卷繞式兩種制作方式，而目前市場(chǎng)流行的方形電池基本使用疊片式結(jié)構(gòu)，即電芯是由一片片的正負(fù)極片和隔膜對(duì)位堆疊而成，且每個(gè)極片必須有一個(gè)極耳，過多層的極耳焊接有困難，容易產(chǎn)生虛焊、焊接不牢固或過焊現(xiàn)象，且這種生產(chǎn)方式效率極低，只有卷繞電池的五分之一，另外極片在沖切過程中，邊料多、毛刺大，所需隔膜厚，且掉粉嚴(yán)重，微短路和低電壓現(xiàn)象普遍，生產(chǎn)成本高，制程合格率低，且對(duì)電池的安全性能有較大隱患；而市場(chǎng)上流行的圓柱形電池一般采用卷繞式結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，極片毛刺小而少，隔膜不用太厚而被普及，但由于極片長(zhǎng)，單條極片上一般只有1-3個(gè)極耳，采用間歇式涂布，然后再焊接極耳，導(dǎo)致工序增加、耗時(shí)增長(zhǎng)，且負(fù)極極耳焊接處易析鋰，有安全隱患，且因極耳偏少內(nèi)阻偏大，不利于大電流充放，比功率無法徹底發(fā)揮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供了一種多極耳變尺寸的高倍率鋰離子電池，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單電池內(nèi)阻相對(duì)較小，生產(chǎn)效率高，合格率高，可用于實(shí)際批量生產(chǎn)。 其采用的技術(shù)方案如下：

一種多極耳變尺寸的高倍率鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液和殼體，其特征在于，電池的制作方式是由帶有多個(gè)不同尺寸的極耳的正負(fù)極極片和隔膜經(jīng)過卷繞制作而成；

(1)正負(fù)極片制作：所述的正極片分別是由活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照一定比例充分?jǐn)嚢杌旌铣蓾{料，然后經(jīng)過涂布機(jī)均勻的涂布在集流體上，所述的負(fù)極片分別是由負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照一定比例充分?jǐn)嚢杌旌铣蓾{料，然后經(jīng)過涂布機(jī)均勻的涂布在集流體上；

(2)極耳切割：在集流體兩邊留有的空白箔材，加工成多個(gè)不同間隔且不同寬度的極耳，極耳的高度根據(jù)電芯的厚度和直徑大小而定；

(3)電芯制作：采用圓形或方形的卷針上，將隔膜、正負(fù)極極片卷繞成方形或圓形電芯，然后放入殼體或軟包鋁塑膜外殼中，進(jìn)行封裝焊接、真空干燥、注液、封口、化成、分容、檢測(cè)，然后即制作成鋰離子電池。

優(yōu)選的，正極極耳數(shù)大于等于3個(gè)，負(fù)極極耳數(shù)大于等于3個(gè)。

優(yōu)選的，極片上的極耳間距不同。

優(yōu)選的，極耳的寬度不完全相同。

優(yōu)選的，極片涂布采用連續(xù)涂布，極耳采用沖切、輥切、激光切割中的任何一種。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電池內(nèi)阻相對(duì)較小，在保證電池外型不變的情況下，即可代替方形的疊片式加工，又可增加卷繞式極片的極耳個(gè)數(shù)，且極片連續(xù)涂布，生產(chǎn)效率高，合格率高，可用于實(shí)際批量生產(chǎn)的一種多極耳變尺寸的 高倍率卷繞式電池的制作方法。

【附圖說明】

附圖1是本發(fā)明實(shí)例1正極極片極耳成型后的示意圖

附圖2是本發(fā)明實(shí)例1負(fù)極極片極耳成型后的示意圖

附圖3是本發(fā)明實(shí)例1電芯成型后的三維圖

附圖4是本發(fā)明實(shí)例2正極極片極耳成型后的示意圖

附圖5是本發(fā)明實(shí)例2正極極片極耳成型后的示意圖

附圖6是本發(fā)明實(shí)例2電芯卷繞成型后的示意圖

附圖7是本發(fā)明極片示意圖

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，分別對(duì)卷繞式和疊片式電芯生產(chǎn)對(duì)本發(fā)明及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說明：

電池制造方法包括以下步驟：

a)多極耳鋰離子電池的制作方法：電池包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液和殼體組成，首先制作正極片：將正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑按照一定比例加入溶劑中，制程漿料，然后經(jīng)過輥涂或擠壓噴涂式涂布機(jī)均勻的涂布在集流體上，且集流體兩邊留有一定寬度的空白，之后經(jīng)輥切或激光極耳切割機(jī)切出設(shè)計(jì)的極耳尺寸，極耳的個(gè)數(shù)和寬度可根據(jù)需要通過的電流能力綜合而定。負(fù)極片的制作可參考以上正極片的制作方法，在此不再重復(fù)。

b)制作電芯：采用市場(chǎng)普遍采用的卷繞電芯的加工的方式先將隔膜放在圓形或方形的卷針上預(yù)卷一到兩圈，然后將負(fù)極片放在隔膜上，用隔膜將負(fù)極片包住，且負(fù)極片的極耳露在隔膜的一側(cè)，卷半圈后，將正極片插入卷針 和隔膜之間，且正極極耳和負(fù)極極耳在同側(cè)或兩側(cè)，然后將正極片、隔膜和負(fù)極片卷繞成電芯，隔膜最后圍繞電芯外圈，并用膠帶固定，其中隔膜比負(fù)極寬2-5mm，負(fù)極比正極寬1.5-3mm；若采用正極片包負(fù)極片的結(jié)構(gòu)，則在卷繞時(shí)先放入正極片，然后再卷負(fù)極片，且隔膜比正極寬2-5mm，正極比負(fù)極寬1.5-3mm。在電芯的同側(cè)或兩側(cè)伸出一疊整齊的負(fù)極極耳和一疊整齊的正極極耳，然后將正極極耳和負(fù)極極耳分別焊接在一起，或直接焊接到需要引出的兩個(gè)極耳或端子上，之后進(jìn)行貼膠帶，測(cè)短路，然后放入殼體或軟包鋁塑膜外殼中，進(jìn)行封裝焊接、真空干燥、注液、封口、化成、分容、檢測(cè)，然后即制作成鋰離子電池。

實(shí)施例1

正極集流體制作：將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑按照一定比例混合，并按照一定量和次序加入攪拌罐中充分?jǐn)嚢杈鶆?，制備成流?dòng)性好，分散均勻的正極漿料，然后利用輥涂或擠壓噴涂式涂布機(jī)將制備好的正極漿料均勻的涂布在鋁箔上，集流體兩邊留有留白，以方便后續(xù)制作多個(gè)正極耳，正極漿料制備采用鎳鈷錳酸鋰∶導(dǎo)電劑SP∶KS-6∶PVDF為93∶2.5∶1.5∶3配比加工漿料，固含量為60-65％，雙面涂覆面密度為310-320g/m2。

本發(fā)明中提到的正極活性物質(zhì)可以為錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰中的一種或幾種的混合，導(dǎo)電劑為石墨烯、氧化石墨烯、活性炭、碳納米管、炭氣凝膠、碳纖維、炭黑、乙炔黑中的一種或多種構(gòu)成，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉、丙烯酸酯、聚氧化乙烯、海藻酸鈉、海藻酸鋰、SBR、水性膠中的一種或多種，溶劑為NMP或去離子水。

負(fù)極極片的制作：將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑按照一定比例混合，并按照一定量和次序加入攪拌罐中充分?jǐn)嚢杈鶆?，制備成流?dòng)性好，分散均勻的負(fù)極漿料，然后利用輥涂或擠壓噴涂式涂布機(jī)將制備好的負(fù)極漿料均勻的涂布在集流體上，負(fù)極漿料制備采用石墨∶導(dǎo)電劑SP∶CMC∶SBR為94∶2∶1.6∶2.4配比加工漿料，固含量為48-52％，雙面涂覆面密度為160-170g/m²。

本發(fā)明中提到的負(fù)極活性物質(zhì)可以為人造石墨、天然石墨、硬碳材料、硅碳Si-C、錫碳Sn-C、鈦酸鋰、石墨烯一種或幾種的混合，導(dǎo)電劑為石墨烯、氧化石墨烯、活性炭、碳納米管、炭氣凝膠、碳纖維、炭黑、乙炔黑的一種或多種構(gòu)成，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉、丙烯酸酯、聚氧化乙烯、海藻酸鈉、海藻酸鋰、SBR、水性膠中的一種或多種，溶劑為NMP或去離子水，集流體為微米級(jí)厚度的鋁或銅箔中的一種，本例中正極采用18um的鋁箔，負(fù)極采用9um的銅箔。

之后將涂布完成的極片進(jìn)行分切，后續(xù)進(jìn)行極耳加工，如附圖1和附圖2所示，本發(fā)明旨在正負(fù)極片預(yù)留空白位置上設(shè)置多條有不同間隔且不同寬度的極耳A、極耳B和極耳C，極耳的間隔和大小可通過輥切、沖切或激光切割方式制作而成。因卷繞式結(jié)構(gòu)越靠近內(nèi)部，半徑越小，曲率越大，故A極耳的寬度比B極耳的寬度小0.5-1.5mm，極耳B的寬度比極耳C的寬度小0.5-1.5mm，本發(fā)明舉例為5Ah電芯，故綜合疊片電芯的結(jié)構(gòu)較寬和電芯的過電流能力選擇A極耳寬度為6mm，B極耳寬度為7mm，C極耳寬度為8mm，且卷繞時(shí)從左到右，先從A極耳開始卷繞，設(shè)置不同寬度的極耳，是為了卷繞時(shí)極耳能徹底重疊在最寬的極耳范圍內(nèi)，即在本例中的8mm范圍內(nèi)，以保 證極耳焊接方便，提高加工效率和成品率。

如附圖1和附圖2所示，本發(fā)明舉例采用直徑為6mm的圓形卷針，正極極片輥壓后厚度為108-112um，負(fù)極極片輥壓后厚度為118-122um，正極涂覆區(qū)寬度在100mm，負(fù)極涂覆區(qū)寬度在103-105mm寬度，普通的5Ah卷繞電芯一般只有1-3個(gè)極耳，而本例中我們采用了7個(gè)極耳，降低了電芯內(nèi)阻的同時(shí)也提高了電芯的倍率性能。且極耳從內(nèi)向外采用不同寬度，此方法可進(jìn)一步避免因極片輥壓厚度不均和卷繞張力不穩(wěn)定的影響，導(dǎo)致極耳錯(cuò)位，從而使極耳都能重疊在最寬的極耳范圍內(nèi)，避免造成成品率低下的情況，因此該方法適用于批量生產(chǎn)電芯。

如附圖1和附圖2所示，此例子中的正極片極耳的間距分別為42.5mm，130.5mm，135mm，162mm，190mm，158.5mm，174mm，且A極耳的寬度為6mm，B極耳的寬度為7mm，C極耳的寬度為8mm；負(fù)極片極耳的間距分別為66.5mm，139.5mm，142mm，169mm，197mm，163.5mm，179.5mm且A極耳的寬度為6mm，B極耳的寬度為7mm，C極耳的寬度為8mm。

本例中選用25um的隔膜，先將隔膜在卷針上卷一到兩圈，然后將負(fù)極片的左邊位置放在隔膜上，卷兩圈后，再將正極片的左邊插入卷針和隔膜之間，且正極極耳和負(fù)極極耳在兩側(cè)，然后將正極片、隔膜和負(fù)極片卷繞成電芯，隔膜最后圍繞電芯外圈，并用高溫膠帶固定，其中隔膜比負(fù)極寬2-5mm，負(fù)極比正極寬1.5-3mm；在電芯的兩側(cè)伸出一疊整齊的負(fù)極極耳和一疊整齊的正極極耳，組成電芯，如圖3所示。然后將正極極耳和負(fù)極極耳分別焊接在一起，并引出到兩個(gè)固定鎳極耳或銅鍍鎳極耳，然后放入殼體中，進(jìn)行封裝焊接、真空干燥、注液、封口、化成、分容、檢測(cè)，然后即制作成鋰離子 電池。

其中隔膜選用PP、PE單層、雙層或二者復(fù)合的多層薄膜。

如圖3所示，31為卷繞后由7個(gè)正極極耳組成的折疊極耳，32為卷繞后由7個(gè)負(fù)極極耳組成的折疊極耳。

實(shí)施例2

因本例中所用到的極片涂布和分切的制作方法同例1中相同，就不再重復(fù)敘述。

如附圖4和附圖5所示，本實(shí)例在正負(fù)極片預(yù)留空白位置上設(shè)置多條有不同間隔且不同寬度的極耳A、極耳B和極耳C，極耳，極耳的大小和間隔通過輥切、沖切或激光切割方式制作而成。本例中采用方形卷針卷繞式生產(chǎn)方形電芯結(jié)構(gòu)，且極耳在同一側(cè)，卷繞從極片的左邊開始，并設(shè)置3種不同寬度的極耳A、極耳B和極耳C，設(shè)置A極耳的寬度比B極耳的寬度大0.5-1.5mm，極耳B的寬度比極耳C的寬度大0.5-1.5mm，本發(fā)明舉例為5Ah電芯，故綜合電芯的過電流能力選擇A極耳寬度為13mm，B極耳寬度為12mm，C極耳寬度為11mm，且卷繞時(shí)從左到右，先從A極耳開始卷繞，設(shè)置不同寬度的極耳，是為了卷繞時(shí)極耳能徹底重疊在最寬的極耳范圍內(nèi)，即在本例中的13mm范圍內(nèi)，以保證極耳焊接方便，提高加工效率和成品率。

如附圖4和附圖5所示，本發(fā)明舉例采用長(zhǎng)×寬為55mm×2mm的方形卷針，正極極片輥壓后厚度為108-112um，負(fù)極極片輥壓后厚度為118-122um，，若按照疊片的加工方式，正極涂覆區(qū)寬度在100mm左右，負(fù)極涂覆區(qū)寬度在102-105mm寬度時(shí)，5Ah電芯需要正極片21片，負(fù)極片22片，在此例子中，我們?cè)跐M足過電流的基礎(chǔ)上設(shè)置負(fù)極極耳個(gè)數(shù)為11個(gè)，正極極耳個(gè)數(shù)為10 個(gè)，且此方法可進(jìn)一步避免因極片輥壓厚度不均和卷繞張力不穩(wěn)定的影響，導(dǎo)致極耳錯(cuò)位，從而造成成品率低下的情況，因此該方法適用于批量生產(chǎn)電芯。

如附圖4和附圖5所示，此例子中的正極片極耳的間距分別為11.5mm，72.5mm，130mm，74.5mm，137.5mm，78mm，143mm，80.5mm，150.5mm，且A極耳的寬度為15mm，B極耳的寬度為14mm，C極耳的寬度為13mm；負(fù)極片極耳的間距分別為71.5mm，126.5mm，73.5mm，132.5mm，76.5mm，139.5mm，78.5mm，146mm，81mm，153mm，且A極耳的寬度為13mm，B極耳的寬度為12mm，C極耳的寬度為11mm。

本例中選用25um的隔膜，先將隔膜在卷針上卷一到兩圈，然后將負(fù)極片的左邊位置放在隔膜上，且負(fù)極片的極耳露在隔膜的一側(cè)，卷半圈后，再將正極片的左邊插入卷針和隔膜之間，且正極極耳和負(fù)極極耳在同側(cè)，然后將正極片、隔膜和負(fù)極片卷繞成電芯，隔膜最后圍繞電芯外圈，并用高溫膠帶固定，其中隔膜比負(fù)極寬2-5mm，負(fù)極比正極寬1.5-3mm；在電芯的同一側(cè)伸出一疊整齊的負(fù)極極耳和一疊整齊的正極極耳，組成電芯，如圖6所示。然后將正極極耳和負(fù)極極耳分別焊接在一起，并引出兩個(gè)固定鎳極耳或銅鍍鎳極耳，然后放入殼體或軟包鋁塑膜外殼中，進(jìn)行封裝焊接、真空干燥、注液、封口、化成、分容、檢測(cè)，然后即制作成鋰離子電池。

其中隔膜選用PP、PE單層、雙層或二者復(fù)合的多層薄膜。

如圖6所示，61為卷繞后由10個(gè)正極極耳組成的折疊極耳，62為卷繞后由11個(gè)負(fù)極極耳組成的折疊極耳，63為兩個(gè)極耳間的距離，64為電芯內(nèi)部的正極極片邊緣，65為負(fù)極極片邊緣，66為隔膜邊緣。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。