CN101504990A - 一种混合包装的圆柱型锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合包装的圆柱型锂离子电池，其特征在于：电池壳体(4)为铝塑复合膜软包装圆柱形体；将隔膜(6)、负极极片(8)、隔膜(6)和正极极片(7)叠加一起卷绕成圆柱形电池芯(5)，正、负极极耳(3、3′)分置于电池芯的两端，分别和正、负极端盖(1、1′)上的正负极极柱(2、2′)连接，正、负极端盖(1、1′)材料为高强度工程塑料材料，可以与壳体材料很好的密封。该电池采用混合包装，不仅具有软包装电池安全性能好的优点，同时又具有刚性壳体的外形，较为美观，也利于实现规模化生产。采用圆柱型电芯结构，极片不易松张，即使发生轻微的漏气，也不会使电池的性能很快衰减而失效，提高了电池的使用寿命和可靠性的优点及效果。

Description

一种混合包装的圆柱型锂离子电池

技术领域

本发明涉及一种混合包装的圆柱型锂离子蓄电池，属锂离子电池生产技术领域。

技术背景

随着锂离子电池的广泛应用，人们对电池的使用寿命和安全性能提出了更高的要求。铝塑膜软包装电池是目前安全性能较好的一种电池，但软包装锂离子蓄电池多为方形结构，虽然能充分利用空间，但是电芯中正、负极片间的距离容易发生变化而造成电池性能迅速恶化，从而使电池失效。相比较，圆柱型电池要好很多。

目前的锂离子蓄电池一般采用刚性壳体或柔性壳体封装，刚性壳体一般用金属材料，如不锈钢或铝合金，也可以用高强度的工程塑料，它的特点强度高，但重量较大，尤其是安全性能不好，当用户在使用过程中出现短路、过充、过放等情况时，电池内部的物质如电解液等会分解、产生气体。随着气体的压力升高，会使电池壳体膨胀、变形，严重时，会使电池壳体爆裂。柔性壳体采用铝塑膜封装，它的特点材料成本低、重量轻、壳体尺寸可灵活改变，生产速度快，而且安全性好，但电池外观欠佳，尤其是圆柱形的软包装电池，外观更差。

发明内容

本发明的目的，正是克服上述现有技术的缺点与不足，结合两种包装的优点而发明的一种混合包装的圆柱型锂离子电池，一方面可提高电池使用寿命和可靠性；另一方面可以改善电池外观并提高电池的安全性能，保证电池的安全使用，避免安全事故的发生。

本发明是通过下列技术方案实现的：

一种混合包装的圆柱型锂离子电池，它包括电池壳体、电池芯、正极端盖和负极端盖，其中电池芯由隔膜、负极极片、隔膜和正极极片叠加在一起，卷绕成圆柱形电极卷芯，外面再用胶带固定而成的。

其中，电池壳体由铝塑复合膜制成；正极端盖和负极端盖由高强度工程塑料制成；电池形状为圆柱形。

壳体内所述电池芯为圆柱型。

电池正极极耳、电池负极极耳分别与正极极柱、负极极柱用螺丝固定牢固，并分别通过正极端盖和负极端盖引出。

此外，在正极端盖或负极端盖上留有注液孔。

该混合包装的圆柱型锂离子电池具体制作方法如下：

1、将2条正极极耳分别焊接在正极极片长度方向的1/4和3/4处，并与极片的长度方向垂直，其中极耳相对于极片长出3cm，从正极片同一侧伸出；负极极耳在负极极片上焊接的位置和正极极片的相同，只是长出的部分是从相反的方向伸出。依次将隔膜、负极极片、隔膜和正极极片叠加在一起，卷绕成圆柱形电极卷芯，外面用胶带固定，即成电池芯；

2、将铝塑复合膜裁成长方形片状，其长度与电池芯的长度相同，宽度比圆柱型电池芯的周长长10～20mm，沿着短边中线对折，将胶带固定的电池芯放入对折好的铝塑膜中，捏紧封边，封边宽度约为10～20mm，再转动电池芯使两端的正、负极耳平面与封边垂直；

3、将电池正极极耳与正极极柱相连接，电池负极极耳与负极极柱相连接，并用螺钉固定牢固，并分别通过正极端盖和负极端盖引出，其中正极端盖和负极端盖均由高强度工程塑料制成；

4、将壳体铝塑复合膜两端分别与正极端盖和负极端盖热封；

5、通过正极端盖上的注液管注入电解液，经充电、放电进行化成；

6、最后电池抽真空，封注液管，制成圆柱软包装锂离子蓄电池。

采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有如下优点及效果：

(a)该电池采用圆柱形的结构，正极极片、负极极片和隔膜通过卷绕方式制成电池芯，将铝塑膜包装膜制成圆筒，再把电池芯封装在铝塑膜圆筒中，这样铝塑膜可以牢固地固定电池芯，使电池芯内部正、负极紧密的接触，即使发生漏气，也不会使电池的性能很快衰减而失效，因此提高了电池的使用寿命和可靠性。

(b)电池壳体为铝塑复合膜，正负极端盖为高强度工程塑料，两种材质类似的材料密封性能良好。与整体采用铝塑膜包装电池相比，电池外观有很大改善，与整体采用刚性材料包装电池相比，电池安全性能有很大提高，当电池内部或外部短路或由于过充电，导致电池壳体内压迅速上升时，该壳体铝塑膜就会及时破裂，电池壳体内的气体可以迅速排出壳体，避免电池发生爆炸危险。

附图说明

图1混合包装圆柱型锂离子电池结构示意图

图2图1的侧视图

图3卷绕式电芯的展开图

图4由铝塑复合膜热封而成的壳体

图5正极端盖的半剖面侧视图和俯视图

图6正极极柱的俯视图和半剖面侧视放大图

图中，1、为正极端盖，1′、负极端盖，2、正极极柱，2′、负极极柱，3、正极极耳，3′、负极极耳，4、壳体，5、电池芯，6、隔膜，7、正极极片，8、负极极片，9、注液管

具体实施方式

实施例1

采用LiCoO2为正极材料，将正极材料首先与炭黑(SP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及N-甲基-2吡咯-烷酮(NMP)按一定比例混合、搅拌，均匀涂敷在铝箔上，经过烘干、碾压、剪裁等工艺制成面密度为400-500g/m²的正极极片，其料区尺寸为170mm×900mm。再以同样的工艺将石墨负极材料制成面密度为200-300g/m²的负极极片，料区尺寸为175mm×1000mm。

在正极极片(7)、负极极片(8)长度方向的1/4和3/4之处，分别焊接两条正极极耳(3)和两条负极极耳(3′)，正极极耳(3)和负极极耳(3′)的长度相对于各自的极片长出3cm，并从极片的一侧伸出，但正极极耳(3)与负极极耳(3′)从极片上伸出的方向相反。然后依次将隔膜(6)、负极极片(8)、隔膜(6)和正极极片(7)叠加在一起，卷绕成圆柱形电极芯(5)，再将伸出在卷芯的两端的正、负极耳(3，3′)用螺栓分别固定在两端的正、负极极柱(2、2′)上。

将铝塑复合膜裁成长方形片状，沿着短边中线对折，封边，封边宽度为10mm，制成圆柱筒形，再将固定胶带的电极芯装入圆柱筒中，再将壳体(4)铝塑复合膜与由高强度工程塑料制成的正、负极端盖(1、1′)热封，然后通过正极端盖(1)上的注液管(9)注入电解液，经充电、放电进行化成，最后电池抽真空，封注液管(9)，制成8Ah混合包装圆柱形锂离子蓄电池。

实施例2

采用LiMn₂O₄为正极材料，将正极材料首先与炭黑(SP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及N-甲基-2吡咯-烷酮(NMP)按一定比例混合、搅拌，均匀涂敷在铝箔上，经过烘干、碾压、剪裁等工艺制成面密度为400-500g/m²的正极极片，其料区尺寸为550×700mm。再以同样的工艺将石墨负极材料制成面密度为200-300g/m²负极极片，料区尺寸为555×1000mm。

在正极极片(7)、负极极片(8)长度方向的1/4和3/4之处，分别焊接两条正极极耳(3)和两条负极极耳(3′)，正极极耳(3)和负极极耳(3′)的长度相对于各自的极片长出3cm，并从极片的一侧伸出，但正极极耳(3)与负极极耳(3′)从极片上伸出的方向相反。然后依次将隔膜(6)、负极极片(8)、隔膜(6)和正极极片(7)叠加在一起，卷绕成圆柱形电极卷芯(5)，再将伸出卷芯的两端的正、负极极耳(3，3′)分别用螺栓固定在两端的正、负极极柱(2、2′)上。

将铝塑复合膜裁成长方形片状，沿着短边中线对折，封边，封边宽度为12mm，制成圆柱筒形，再将固定胶带的电极卷芯装入圆柱筒中，再将壳体(4)铝塑复合膜与正、负极端盖(1、1′)热封，然后通过负极端盖(1′)上的注液管(9)注入电解液，经充电、放电进行化成，最后电池抽真空，封注液管(9)，制成16Ah混合包装圆柱形锂离子蓄电池。

Claims (5)

1、一种混合包装的圆柱型锂离子电池，其特征在于，它包括电池壳体(4)、电池芯(5)、正极端盖(1)和负极端盖(1′)，其中电池芯(5)由隔膜(6)、负极极片(8)、隔膜(6)和正极极片(7)叠加在一起，卷绕成圆柱形电极卷芯，外面再用胶带固定而成。

2、根据权利要求书1所述的一种混合包装的圆柱型锂离子电池，其特征在于，电池壳体(4)由铝塑复合膜制成，正极端盖(1)和负极端盖(1′)由高强度工程塑料制成。

3、根据权利要求书1所述的一种混合包装的圆柱型锂离子电池，其特征在于，壳体内电池芯(5)为圆柱型。

4、根据权利要求书1所述的一种混合包装的圆柱型锂离子电池，其特征在于，电池正极极耳(3)、电池负极极耳(3′)分别与正极极柱(2)、负极极柱(2′)用螺丝固定牢固，并分别通过正极端盖(1)和负极端盖(1′)引出。

5、根据权利要求书1所述的一种混合包装的圆柱型锂离子电池，其特征在于，正极端盖(1)或负极端盖(1′)上留有注液孔。

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