一種新型鋰離子電池及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型鋰離子電池及其制作方法，包括殼體、連接于殼體兩端的蓋帽和電芯，殼體包裹電芯，電芯自內(nèi)而外依次設(shè)有正極片、隔膜紙和負極片，正極片和負極片通過隔膜紙隔開；正極片和負極片上均設(shè)有穿孔，穿孔內(nèi)填充有涂層材料；正極片正反面涂有正極材料，負極片正反面涂有負極材料；正極片和負極片上均設(shè)有與充放電接口相連接的極耳。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的新型鋰離子電池及其制作方法，能夠在物理上增加正極或負極材料涂抹空間，最大限度的增加了電子容納空間，從而提升了單位體積電池容量，使新能源汽車增加25％續(xù)航能力或減輕車體重量，為手持電子設(shè)備提供更長的使用時間，減少充電次數(shù)，縮小產(chǎn)品體積。
【專利說明】
一種新型鋰離子電池及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型鋰離子電池及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源汽車的普及和廣泛使用，即全電動可充電汽車的普及和廣泛使用；還有手持設(shè)備的智能化便捷化也應用到人們生活和工作中。鑒于以上兩點，人們對汽車內(nèi)配置電池組的容量，或?qū)κ謾C和電腦等手持設(shè)備內(nèi)配置的電池容量提出了更高的要求?，F(xiàn)有的鋰離子電池材料體系主要由碳負極，氧化鈷鋰和有機電解液組成，其工藝是將負極材料均勻涂抹在平整光滑的銅箔材料的正面和反面，將正極材料均勻涂抹在平整光滑的鋁鉑正面和反面，涂抹的體積等于電池容量，如圖1所示，現(xiàn)有的一般極片涂層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)正面涂層101和反面涂層103均涂抹在極片102上面，形成一體，涂層101和涂層103為電池容量存儲體，極片102為導電體，容量受涂層寬度、厚度和長度決定，涂層厚度、寬度和長度受電池殼體限制。因此現(xiàn)有的鋰離子電池材料體系已經(jīng)無法實現(xiàn)更大的單位體積內(nèi)容量的提升。鑒于以上原因，我們在不改變材料體系的前提下，改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，物理性改變鋰離子容納空間，使單位體積容量提升，對用戶而言，汽車在使用該結(jié)構(gòu)工藝制成的電池，可在原行駛里程上增加25 %的里程;手持電子設(shè)備在使用該結(jié)構(gòu)工藝制成電池，可增加25 %的續(xù)航時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種新型鋰離子電池及其制作方法，能夠在物理上增加正極或負極材料涂抹空間，最大限度的增加了電子容納空間，從而提升了單位體積電池容量，使新能源汽車增加25%續(xù)航能力或減輕車體重量，為手持電子設(shè)備提供更長的使用時間，減少充電次數(shù)，縮小產(chǎn)品體積。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種新型鋰離子電池及其制作方法，包括殼體、連接于所述殼體兩端的蓋帽和電芯，所述殼體包裹所述電芯，所述電芯自內(nèi)而外依次設(shè)有正極片、隔膜紙和負極片，所述正極片和所述負極片通過隔膜紙隔開；
[0005]所述正極片和所述負極片上均設(shè)有穿孔，所述穿孔內(nèi)填充有涂層材料；
[0006]所述正極片正反面涂有正極材料，所述負極片正反面涂有負極材料；
[0007]所述正極片和所述負極片上均設(shè)有與充放電接口相連接的極耳。
[0008]優(yōu)選地，所述電芯為圓柱卷繞體。
[0009]優(yōu)選地，所述正極片上的穿孔設(shè)有若干個且等距設(shè)置，所述正極片穿孔內(nèi)的涂層材料與所述正極材料一致且與所述正極材料連接成一體；
[0010]所述負極片上的穿孔設(shè)有若干個且等距設(shè)置，所述負極片穿孔內(nèi)的涂層材料與所述負極材料一致且與所述負極材料連接成一體；
[0011]所述穿孔為空心圓狀或蜂窩狀。
[0012]優(yōu)選地，所述極耳包括正極耳和負極耳，所述正極耳設(shè)于所述正極片的頂端，所述負極耳設(shè)于所述負極片的底端。
[0013]優(yōu)選地，所述正極材料為層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物和鋰的化合物，所述負極材料為鋰碳層間化合物。
[0014]上述的新型鋰離子電池的制作方法包括以下步驟:
[0015]101、首先進行所述正極材料的配置，接下來進行所述負極材料的配置，將配好的正負極材料放好待用；
[0016]102、對正極極片和負極極片分別進行打孔加工；
[0017]103、將正極極片的孔內(nèi)和正反面均勻涂抹上正極材料，將負極極片的孔內(nèi)和正反面均勻涂抹上負極材料；
[0018]104、對涂抹后的正負極極片進行真空烘烤；
[0019]105、將烘烤完成的正極極片、隔膜和烘烤完成的負極極片通過自動卷繞設(shè)備卷繞起來；
[0020]106、將卷繞后的卷繞體裝到所述殼體內(nèi)，完成入殼；
[0021]107、進行封殼、注液和化成。
[0022]優(yōu)選地，所述打孔加工的方式為激光鐳射打孔或者化學腐蝕打孔。
[0023]優(yōu)選地，所述激光鐳射打孔工藝具體為:
[0024]利用激光束對正負極片進行打孔，在所述激光束的前面放置孔欄，將所述激光束通過所述孔欄重復照射到所述正極片或所述負極片固定的一點上，所述激光束的傳播方向與輻射傳播方向垂直；
[0025]其中，所述孔徑的尺寸范圍是0.1至0.25毫米，所述激光束的單脈沖能量為65至110微焦耳，所述激光束的脈沖數(shù)為9-20個，所述激光束的脈寬為100-210飛秒。
[0026]優(yōu)選地，所述化學腐蝕打孔工藝包括以下步驟:
[0027](I)將正負極片去油、水洗和干燥；
[0028](2)將干燥后的正負極片進行絲網(wǎng)印刷，印刷后進行干燥；
[0029](3)將絲網(wǎng)印刷干燥后的正負極極片進行濕法刻蝕；
[0030](4)對濕法刻蝕過的正負極片除墨、水洗和拋光；
[0031](5)對拋光后的正負極片進行水洗、干燥和檢驗。
[0032]優(yōu)選地，所述正極片和所述負極片的烘烤時間范圍是2至4小時，烘烤溫度范圍是80至90攝氏度，真空度小于負80千帕。
[0033]因此，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的新型鋰離子電池及其制作方法，能夠在物理上增加正極或負極材料涂抹空間，最大限度的增加了電子容納空間，從而提升了單位體積電池容量，使新能源汽車增加25%續(xù)航能力或減輕車體重量，為手持電子設(shè)備提供更長的使用時間，減少充電次數(shù)，縮小產(chǎn)品體積。
[0034]下面通過附圖和實施例，對發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0035]圖1為現(xiàn)有鋰離子電池實施例的極片涂層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明一種新型鋰離子電池實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3為本發(fā)明一種新型鋰離子電池實施例的極片涂層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4為本發(fā)明一種新型鋰離子電池實施例的電芯結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0039]實施例
[0040]圖2為本發(fā)明一種新型鋰離子電池實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明一種新型鋰離子電池實施例的極片涂層結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明一種新型鋰離子電池實施例的電芯結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明提供了一種新型鋰離子電池，包括殼體1、連接于殼體I兩端的蓋帽2和電芯，殼體I包裹所述電芯11，電芯11自內(nèi)而外依次設(shè)有正極片3、隔膜紙4和負極片5，正極片3和負極片5通過隔膜紙4隔開;正極片3和負極片5上均設(shè)有穿孔6，穿孔6內(nèi)填充有涂層材料;正極片3正反面涂有正極材料7，負極片5正反面涂有負極材料8;正極片3和負極片5上均設(shè)有與充放電接口相連接的極耳，本發(fā)明在正極片和負極片上布滿穿孔，該穿孔為空心狀或蜂窩狀，內(nèi)部填充有涂層材料，孔內(nèi)的涂層材料與正反面的涂層材料相連接，形成一體，每個涂層內(nèi)包含電子和離子，涂層內(nèi)的電子通過孔壁傳導電子，穿孔內(nèi)所填充的材料為擴容出的容量，容量多少取決于孔徑大小以及極耳厚度，離子通過正反面涂層釋出或嵌入，電子通過穿孔內(nèi)的孔壁即極片材料傳導到極耳，物理上增加正極或負極材料涂抹空間，以最大限度增加電子容納空間，從而可提升單位體積的電池容量。
[0041 ] 電芯11為圓柱卷繞體。
[0042]正極片3上的穿孔6設(shè)有若干個且等距設(shè)置，正極片穿孔6內(nèi)的涂層材料與正極材料7—致且與正極材料7連接成一體;負極片5上的穿孔6設(shè)有若干個且等距設(shè)置，負極片穿孔6內(nèi)的涂層材料與負極材料8—致且與負極材料8連接成一體，孔越多提升的容量越大；
[0043]穿孔6為空心圓狀或蜂窩狀，空心的可用來填充涂層材料，保證電子能夠順利的通過。
[0044]所述極耳包括正極耳9和負極耳10，正極耳9設(shè)于正極片3的頂端，負極耳10設(shè)于負極片5的底端，通過正負極耳與外部充放電接口相連，完成電池反應。
[0045]正極材料7為層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物和鋰的化合物，負極材料8為鋰碳層間化合物，過度金屬氧化物和鋰的化合物性能較好，具有高插入電位，如LixCoO2，LixN12以及尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4等，這些正極材料的插鋰電位都可以達到4V以上，這樣使材料內(nèi)的電子可以通過極片正向或逆向迀移電子。
[0046]上述的新型鋰離子電池的制作方法包括以下步驟:
[0047]101、首先進行所述正極材料的配置，接下來進行所述負極材料的配置，將配好的正負極材料放好待用；
[0048]102、對正極極片和負極極片分別進行打孔加工；
[0049]103、將正極極片的孔內(nèi)和正反面均勻涂抹上正極材料，將負極極片的孔內(nèi)和正反面均勻涂抹上負極材料；
[0050]104、對涂抹后的正負極極片進行真空烘烤；
[0051]105、將烘烤完成的正極極片、隔膜和烘烤完成的負極極片通過自動卷繞設(shè)備卷繞起來；
[0052]106、將卷繞后的卷繞體裝到所述殼體內(nèi)，完成入殼；
[0053]107、進行封殼、注液和化成。
[0054]所述打孔加工的方式為激光鐳射打孔或者化學腐蝕打孔。
[0055]所述激光鐳射打孔工藝具體為:
[0056]利用激光束對正負極片進行打孔，在所述激光束的前面放置孔欄，將所述激光束通過所述孔欄重復照射到所述正極片或所述負極片固定的一點上，所述激光束的傳播方向與輻射傳播方向垂直；
[0057]其中，所述孔徑的尺寸范圍是0.1至0.25毫米，所述激光束的單脈沖能量為65至110微焦耳，所述激光束的脈沖數(shù)為9-20個，所述激光束的脈寬為100-210飛秒。
[0058]所述化學腐蝕打孔工藝包括以下步驟:
[0059](I)將正負極片去油、水洗和干燥；
[0060](2)將干燥后的正負極片進行絲網(wǎng)印刷，印刷后進行干燥；
[0061](3)將絲網(wǎng)印刷干燥后的正負極極片進行濕法刻蝕；
[0062](4)對濕法刻蝕過的正負極片除墨、水洗和拋光；
[0063](5)對拋光后的正負極片進行水洗、干燥和檢驗。
[0064]所述正極片和所述負極片的烘烤時間范圍是2至4小時，烘烤溫度范圍是80至90攝氏度，真空度小于負80千帕。
[0065]所述激光束的形狀用光學系統(tǒng)獲得，在聚焦光束前放置一個所需形狀的孔欄，打出異型孔。
[0066]本發(fā)明通過增加極片打孔這一步驟，使得涂布材料增加，間接的增加了單位體積內(nèi)的容量，從而達到了同等殼體內(nèi)材料不變，體積不變的情況下，容量增加25 %的效果。
[0067]因此，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的新型鋰離子電池，能夠在物理上增加正極或負極材料涂抹空間，最大限度的增加了電子容納空間，從而提升了單位體積電池容量，使新能源汽車增加25%續(xù)航能力或減輕車體重量，為手持電子設(shè)備提供更長的使用時間，減少充電次數(shù)，縮小產(chǎn)品體積。
[0068]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種新型鋰離子電池及其制作方法，包括殼體、連接于所述殼體兩端的蓋帽和電芯，所述殼體包裹所述電芯，其特征在于: 所述電芯自內(nèi)而外依次設(shè)有正極片、隔膜紙和負極片，所述正極片和所述負極片通過隔膜紙隔開； 所述正極片和所述負極片上均設(shè)有穿孔，所述穿孔內(nèi)填充有涂層材料； 所述正極片正反面涂有正極材料，所述負極片正反面涂有負極材料； 所述正極片和所述負極片上均設(shè)有與充放電接口相連接的極耳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型鋰離子電池及其制作方法，其特征在于:所述電芯為圓柱卷繞體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型鋰離子電池及其制作方法，其特征在于: 所述正極片上的穿孔設(shè)有若干個且等距設(shè)置，所述正極片穿孔內(nèi)的涂層材料與所述正極材料一致且與所述正極材料連接成一體； 所述負極片上的穿孔設(shè)有若干個且等距設(shè)置，所述負極片穿孔內(nèi)的涂層材料與所述負極材料一致且與所述負極材料連接成一體； 所述穿孔為空心圓狀或蜂窩狀。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型鋰離子電池及其制作方法，其特征在于:所述極耳包括正極耳和負極耳，所述正極耳設(shè)于所述正極片的頂端，所述負極耳設(shè)于所述負極片的底端。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型鋰離子電池及其制作方法，其特征在于:所述正極材料為層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物和鋰的化合物，所述負極材料為鋰碳層間化合物。6.—種權(quán)利要求1-5任一所述的新型鋰離子電池的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 101、首先進行所述正極材料的配置，接下來進行所述負極材料的配置，將配好的正負極材料放好待用； 102、對正極極片和負極極片分別進行打孔加工； 103、將正極極片的孔內(nèi)和正反面均勻涂抹上正極材料，將負極極片的孔內(nèi)和正反面均勻涂抹上負極材料； 104、對涂抹后的正負極極片進行真空烘烤； 105、將烘烤完成的正極極片、隔膜和烘烤完成的負極極片通過自動卷繞設(shè)備卷繞起來； 106、將卷繞后的卷繞體裝到所述殼體內(nèi)，完成入殼； 107、進行封殼、注液和化成。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型鋰離子電池的制作方法，其特征在于:所述打孔加工的方式為激光鐳射打孔或者化學腐蝕打孔。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型鋰離子電池的制作方法，其特征在于，所述激光鐳射打孔工藝具體為: 利用激光束對正負極片進行打孔，在所述激光束的前面放置孔欄，將所述激光束通過所述孔欄重復照射到所述正極片或所述負極片固定的一點上，所述激光束的傳播方向與輻射傳播方向垂直； 其中，所述孔徑的尺寸范圍是0.1至0.25毫米，所述激光束的單脈沖能量為65至110微焦耳，所述激光束的脈沖數(shù)為9-20個，所述激光束的脈寬為100-210飛秒。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型鋰離子電池的制作方法，其特征在于，所述化學腐蝕打孔工藝包括以下步驟: (1)將正負極片去油、水洗和干燥； (2)將干燥后的正負極片進行絲網(wǎng)印刷，印刷后進行干燥； (3)將絲網(wǎng)印刷干燥后的正負極極片進行濕法刻蝕； (4)對濕法刻蝕過的正負極片除墨、水洗和拋光； (5)對拋光后的正負極片進行水洗、干燥和檢驗。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型鋰離子電池的制作方法，其特征在于:所述正極片和所述負極片的烘烤時間范圍是2至4小時，烘烤溫度范圍是80至90攝氏度，真空度小于負80千帕。
【文檔編號】H01M10/0525GK105870492SQ201610251026
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】楊長勇, 涂歡
【申請人】姚曉寧