CN101604763A - 一种窄型锂离子电池及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

一种窄型锂离子电池，包括正负极极片、隔膜、电解质、正负极极耳、绝缘粘结胶片，壳体；正极极耳与负极极耳穿过同一绝缘粘结胶片伸入电芯内；所述正极极片的其中一端部和负极极片的其中一端部呈L形，所述L形端部的凸出部为空白的载流体。一种制造窄型锂离子电池的制造工艺：(1)制作极片；(2)将极片其中一端不加工成L形；(3)将极片连通隔膜竖向卷绕；(4)将极耳焊接在极片L形端部的凸出部处；(5)封装、注入电解质溶液、化成，完成锂离子电池的制作。本发明的连体式极耳以及极片L形端部的设计配合电芯的竖向卷绕方式，可使锂离子电池宽度做得更小，因此其适用范围更广。

Description

一种窄型锂离子电池及其制造工艺

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其是一种微型的锂离子电池，及制造该种窄型锂离子电池的制造工艺。

背景技术

如图1至3所示，目前，聚合物锂离子电池由于受卷绕方式、卷针宽度、极耳宽度、焊接技术等因素影响，其宽度一般在10.0mm以上。

卷绕方式、卷针宽度：锂离子电池卷绕通常采用横向卷绕技术，即极片的宽度对应电池的长度，而将卷绕成的筒状电芯压平后的宽度则对应电池的宽度，卷针宽度对应于电池的宽度，先将极耳焊接于极片上，横向卷绕，每只电池内包含一片正极和一片负极。其中卷针的机械强度要求高，通常卷针的周长要大于10mm，如此加工成的电芯宽度难以做到10mm以下。此外还有一种叠片成型工艺，极片按电池的尺寸先冲制成型，每只电池会有很多片正极和负极，将正极片、隔膜、负极片一层一层叠放后，将全部正极片并联焊接，全部负极片并联焊接，理论上电池的宽度可以做到10mm以下，但该技术生产效率低，设备投入大，因此通常叠片技术只用于宽度大于20mm以上的电池的生产。

极耳宽度限制：单体极耳金属条宽度通常要2mm以上，金属条上PP材料的绝缘粘结胶片总宽度要4mm以上，同时电池封接时，正负极极耳上绝缘粘结胶片之间必须要保持2mm以上的距离，如此，电池的总宽度也很难做到10mm以下。

上述电池技术生产的电池要么电池宽度难以做到微型化，要么成本高，效率低，极大的限制了聚合物锂电池的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种窄型锂离子电池及其制造工艺，其正、负极极耳采用连体式，极片端部剪裁成L形，配合竖向的卷绕方式，不但可以缩减两极耳间的宽度，将成品电池宽度做得更小，且不影响电池的密封性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种窄型锂离子电池，包括由载流体上涂敷有正活性材料的长条形的正极极片、由载流体上涂敷有负活性材料的长条形的负极极片、隔膜、电解质、焊接在正极极片上的正极极耳、焊接在负极极片上的负极极耳、套在极耳上的绝缘粘结胶片，壳体；所述正极极片、负极极片、隔膜、电解液构成锂离子电池的电芯部分；所述正极极耳与负极极耳穿过同一绝缘粘结胶片连成一体；所述正极极片的其中一端部和负极极片的其中一端部呈L形，所述L形端部的凸出部为空白的载流体。采用连体式的极耳不但可以缩减两极耳间的宽度，且不影响电池的密封性；锂离子电池采用此种具有L形端部的极片并配合竖向卷绕的方式，竖向卷绕是极片宽度对应于电池宽度，卷针宽度对应于电池长度。卷绕完成后再在正、负极极片L形端部的凸出部上焊接极耳，电池两极耳中心距可以控制到±0.2mm，成品电池宽度可做得更小；另外，凸出部是在极片一端部上冲切或剪切成型出来，材料利用率高，加工更加容易。

作为改进，所述绝缘粘结胶片的长度范围在3mm～10mm。

作为改进，所述绝缘粘结胶片的宽度范围在3mm～7mm。

绝缘粘合层的宽度直接影响成品电池的宽度，选择不同的规格的绝缘粘合层，可制备出不同规格的锂离子电池，无论是什么规格的锂离子电池，其两极耳中心距会得到有效控制；将两极耳固定在同一绝缘粘结胶片上，不但更容易控制两极耳之间的距离公差，且绝缘粘结胶片宽度越小，制造出来的成品电池宽度就越小。

作为改进，所述正极极片和负极极片L形端部的拐角处为直角或倒角。拐角成直角可便于冲切或剪切成型出L形端部；拐角成倒角可使得L形端部的凸出部不容易折断，强度更好。

作为改进，所述正极极片和负极极片L形端部的凸出部长度范围在2～20mm，宽度范围在1～3mm。以节省材料的前提下，为了更方便、牢固的将极耳焊接在凸出部上，凸出部的长度和宽度有要求。

本发明的另一技术方案是：一种制造权利要求1所述窄型锂离子电池的制造工艺，包括以下步骤：

(1)在铝箔上涂覆正极活性材料，在铜箔上涂覆负极活性材料，再干燥、辊压、裁切成长条形的正极极片和负极极片；

(2)将正极极片其中一端部和负极极片其中一端部的载流体通过冲切或剪切的方式加工成L形；

(3)将一条正极极片、隔膜、一条负极极片沿极片的长度方向，竖向卷绕成电芯，正、负极极片呈L形的一端载流体向外；

(4)使正、负极极耳同时穿过同一绝缘粘结胶片制成一个连体极耳；在正极极片的L形端部的突出空白载流体上焊接连体后正极极耳，在负极极片的L形端部的突出空白载流体上焊接连体后的负极极耳；

(5)经过封装、注入电解质溶液、化成，完成锂离子电池的制作。极片端部呈L形，不但加工简易，且方便了极耳的焊接；该种极片配合竖向的卷绕方式，极片的宽度对应电池的宽度，极片宽度被剪裁得越小，成品电池的宽度就越小，另外，正、负极极耳同时穿过同一绝缘粘结胶片制成一个连体极耳，绝缘粘结胶片越小，电池宽度就能做得更小。

作为改进，所述步骤(2)中，加工成型出来的L形端部的凸出部长度范围在2～20mm，宽度范围在1～3mm。

作为改进，所述步骤(4)中，正、负极极耳成为连体极耳后，须对绝缘粘结胶片进行热压。PP或PE材料的绝缘粘结胶片经过热压后，其与金属的极耳结合更紧密牢固，确保两极耳中心距公差不会改变和电池的密封性。

作为改进，所述步骤(4)中，极耳的焊接采用超声波焊接或激光焊接。由于极耳焊接在极片L形端部的凸出部上，凸出部的形状配合极耳的形状，使得极耳的焊接工艺变得更简单，因而适合采取高精度的焊接技术使极耳能够精确且牢固的焊接在极片上。

本发明与现有技术相比谁带来的有益效果是：

正、负极耳插入同一绝缘粘合层中，使正、负两极耳成为连体式，不但可以缩减两极耳间的宽度，将成品电池宽度做得更小，且不影响电池的密封性；另外，两极耳中心距完全由连体极耳决定，公差可控制在±0.2mm以内；

配合竖向卷绕的方式，卷绕完成后再在正、负极片L形端部的凸出部上焊接极耳，进一步控制极耳的中心距；

凸出部是在极片一端部上冲切或剪切成型出来，材料利用率高，加工更加容易。

附图说明

图1为现有技术的极片示意图；

图2为以图1所示极片配合横向卷绕方式制成的电池；

图3为图2所示电池横向卷绕方式示意图；

图4为本实用新型正极极片示意图；

图5为本实用新型负极极片示意图；

图6为以图3、图4所示极片配合竖直卷绕方式制成的电池；

图7为图5所示电池电芯的极片卷绕方式示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图4至6所示，一种窄型锂离子电池，包括由载流体上涂敷有正活性材料的长条形的正极极片2、由载流体上涂敷有负活性材料的长条形的负极极片3、隔膜5、电解质、焊接在正极极片2上的正极极耳4、焊接在负极极片3上的负极极耳8、套在极耳上的绝缘粘结胶片6，壳体。所述正极极片2、负极极片3、隔膜5、电解液构成锂离子电池的电芯7部分，利用壳体封装电芯7后制成成品的锂离子电池的。所述正极极片2的其中一端部和负极极片3的其中一端部呈L形，L形端部的拐角处9成倒圆角，且L形端部的凸出部1为空白的载流体，所述凸出部1的长度h为2mm，宽度w为1mm，正极极耳4与负极极耳8穿过同一长度为3mm、宽度为3mm的PP材质的绝缘粘结胶片6后伸入电芯7内，并且正极极耳4焊接在正极极片2的L形端部的凸出部1处，负极极耳8焊接在负极极片3的L形端部的凸出部1处。本实施例的锂离子电池参数如下：极片的宽度为3mm，竖向卷绕后电芯的宽度(含隔膜)为4mm，极耳的宽度为0.5mm，绝缘粘结胶片6的宽度为3mm，电池的宽度最小可做成5mm左右。同时由于两极耳的间距由连体极耳决定，与电芯加工过程无关，间距公差可以做到±0.2mm。

实施例2

与实施例1不同的是，所述凸出部1的长度h为10mm，宽度w为2mm，正极极耳4与负极极耳8穿过同一长度为4mm、宽度为4mm的PP材质的绝缘粘结胶片6后伸入电芯7内，并且正极极耳4焊接在正极极片2的L形端部的凸出部1处，负极极耳8焊接在负极极片3的L形端部的凸出部1处。本实施例的锂离子电池参数如下：极片的宽度为4mm，竖向卷绕后电芯的宽度(含隔膜)为5mm，极耳的宽度为1mm，绝缘粘结胶片6的宽度4mm，电池的宽度最小可做成6mm左右。同时由于两极耳的间距由连体极耳决定，与电芯加工过程无关，间距公差可以做到±0.2mm。

实施例3

与实施例1不同的是，所述凸出部1的长度h为20mm，宽度w为3mm，正极极耳4与负极极耳8穿过同一长度为10mm、宽度为7mm的PP材质的绝缘粘结胶片6后伸入电芯7内，并且正极极耳4焊接在正极极片2的L形端部的凸出部1处，负极极耳8焊接在负极极片3的L形端部的凸出部1处。本实施例的锂离子电池参数如下：极片的宽度为6mm，竖向卷绕后电芯的宽度(含隔膜)为7mm，极耳的宽度为2mm，绝缘粘结胶片6的宽度为7mm，电池的宽度最小可做成8mm左右。同时由于两极耳的间距由连体极耳决定，与电芯加工过程无关，间距公差可以做到±0.2mm。

实施例4

一种窄型锂离子电池的制造工艺，包括以下步骤：

(1)在铝箔上涂覆正极活性材料，在铜箔上涂覆负极活性材料，再干燥、辊压、裁切成长条形的正极极片2和负极极片3；

(2)如图4、5所示，将正极极片2其中一端部和负极极片3其中一端部的载流体通过冲切或剪切的方式加工成加工成型出来的L形端部的凸出部1长度范围在2～20mm，宽度范围在1～3mm；

(3)如图7所示，将一条正极极片2、隔膜5、一条负极极片3沿极片的长度方向，竖向卷绕成电芯7，正、负极极片3呈L形的一端载流体向外；

(4)使正、负极极耳4、8同时穿过同一绝缘粘结胶片6制成一个连体极耳；利用超声波焊接技术，在正极极片2的L形端部的突出空白载流体上焊接连体后正极极耳4，在负极极片3的L形端部的突出空白载流体上焊接连体后的负极极耳8；正、负极耳被固定在绝缘粘结胶片6上后，对绝缘粘结胶片6进行热压，使极耳根牢固；

(5)如图6所示，经过封装、注入电解质溶液、化成，完成锂离子电池的制作。

对比例：

如图1至3所示，一种窄形锂离子电池，包括由载流体上涂敷有正活性材料的长条形的正极极片、由载流体上涂敷有负活性材料的长条形的负极极片、隔膜、电解质、焊接在正极极片上的正极极耳、焊接在负极极片上的负极极耳、套在极耳上的绝缘粘结胶片，壳体。如图2所示，其中正极极耳上有单独的绝缘粘结胶片，其中负极极耳上有单独的绝缘粘结胶片，正极极片、负极极片、隔膜、电解液构成锂离子电池的电芯部分，利用壳体封装电芯后制成成品的锂离子电池的。如图3所示，正、负极极片焊极耳，然后将一条正极片、一条负极片、一条隔膜通过横向卷绕成电芯。极片的宽度对应的是电池的长度，卷绕成如图2的筒状电芯，压扁的宽度对应电池的宽度。对比例的锂离子电池参数如下：卷针的截面周长最小为10mm，卷绕电芯最里层宽度为10/2＝5mm，电芯厚度3.5mm，横向卷绕后的筒状电芯压扁后的宽度最小为5+3.5＝8.5mm，加上层间间隙后，电芯宽度为9mm，电池的宽度最小只能做到10mm左右。同时两极耳间距由焊接精度、卷绕精度来控制，间距的公差最好只能做到±0.5mm。

实施例和对比例的电池产品参数如下表：

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					极片宽度：mm	3	4	6	根据电池长度来定
L位长度：mm	2	10	20
					L位宽度：mm	1	2	3
连体绝缘片长度：mm	3	4	10
					连体绝缘片宽度：mm	3	4	7
卷绕方式	竖向卷绕	竖向卷绕	竖向卷绕	横向卷绕
					卷绕电芯压扁后宽度：mm	4	5	7	9
电池宽度：mm	5	6	8	10
					极耳中心距公差：mm	±0.2	±0.2	±0.2	±0.5

本发明的连体式极耳以及极片L形端部的设计配合电芯7的竖向卷绕方式，可使锂离子电池宽度做得更小，因此其适用范围更广。凡具有本发明结构且只是作形式上修改的，均属于本发明的保护范畴。

Claims (9)

1.一种窄型锂离子电池，包括由载流体上涂敷有正活性材料的长条形的正极极片、由载流体上涂敷有负活性材料的长条形的负极极片、隔膜、电解质、焊接在正极极片上的正极极耳、焊接在负极极片上的负极极耳、套在极耳上的绝缘粘结胶片，壳体；所述正极极片、负极极片、隔膜、电解液构成锂离子电池的电芯部分；其特征在于：所述正极极耳与负极极耳穿过同一绝缘粘结胶片连成一体；所述正极极片的其中一端部和负极极片的其中一端部呈L形，所述L形端部的凸出部为空白的载流体。

2.根据权利要求1所述的一种窄型锂离子电池，其特征在于：所述绝缘粘结胶片的长度范围在3mm～10mm。

3.根据权利要求1所述的一种窄型锂离子电池，其特征在于：所述绝缘粘结胶片的宽度范围在3mm～7mm。

4.根据权利要求1所述的一种窄型锂离子电池，其特征在于：所述正极极片和负极极片L形端部的拐角处为直角或倒圆角。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种窄型锂离子电池，其特征在于：所述正极极片和负极极片L形端部的凸出部长度范围在2～20mm，宽度范围在1～3mm。

6.根据权利要求1所述窄型锂离子电池的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在铝箔上涂覆正极活性材料，在铜箔上涂覆负极活性材料，再干燥、辊压、裁切成长条形的正极极片和负极极片；

(2)将正极极片其中一端部和负极极片其中一端部的载流体通过冲切或剪切的方式加工成L形；

(3)将一条正极极片、隔膜、一条负极极片沿极片的长度方向，竖向卷绕成电芯，正、负极极片呈L形的一端载流体向外；

(4)使正、负极极耳同时穿过同一绝缘粘结胶片制成一个连体极耳；在正极极片的L形端部的突出空白载流体上焊接连体后正极极耳，在负极极片的L形端部的突出空白载流体上焊接连体后的负极极耳；

(5)经过封装、注入电解质溶液、化成，完成锂离子电池的制作。

7.根据权利要求6所述的一种窄型锂离子电池的制造工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，加工成型出来的L形端部的凸出部长度范围在2～20mm，宽度范围在1～3mm。

8.根据权利要求6所述的一种窄型锂离子电池的制造工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，正、负极极耳成为连体极耳后，须对绝缘粘结胶片进行热压。

9.根据权利要求6所述的一种窄型锂离子电池的制造工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，极耳的焊接采用超声波焊接或激光焊接。

Images