CN102110855A - 一种动力型锂离子电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力型锂离子电池，正极片两面涂有长度一致或不一致的正极活性材料层，正极片的尾部及外侧边缘留有空箔，负极片两面涂有长度一致或不一致的负极活性材料层，负极片的头部及外侧边缘留有空箔；正极片和负极片层叠并以负极片在内、正极片在外的方式卷绕成卷芯，负极活性材料层覆盖正极活性材料层，正极片外侧边缘的空箔和负极片外侧边缘的空箔分别位于卷芯的两侧，正极耳、负极耳分别焊接在正极片外侧边缘的空箔、负极片外侧边缘的空箔上，卷芯每侧的所有空箔压紧连接，卷芯和非水电解液容纳于外壳内。本发明生产效率高、安全性高且满足动力型电池大电流充放电性能。

Description

一种动力型锂离子电池及其制作方法

【技术领域】

本发明涉及一种动力型锂离子电池及其制作方法。

【背景技术】

电动车一定会代替汽油车。有两个理由：一是能源问题，二是污染问题。最多再过60年，我们现在所用的石油资源将枯竭，到那时汽油车怎么办？未来新能源汽车替代传统汽车趋势将成为必然，汽车锂电池作为新能源汽车的“心脏”，将催生庞大的产业经济效应。

锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点，且循环寿命长、安全性能好，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景，成为近几年广为关注的研究热点。但目前锂离子电池主要采用传统的卷绕式和层叠式两种结构，层叠结构工艺复杂效率低且安全隐患相对较多，而卷绕结构虽然工艺简单、生产效率高、安全性好，但传统的卷绕式电池不能满足高倍率放电的要求。

【发明内容】

本发明所解决的技术问题是提供一种动力型锂离子电池，生产效率高、安全性高且满足动力型电池大电流充放电性能。

上述技术问题通过以下技术方案实现：

一种动力型锂离子电池，包括卷芯、正极耳、负极耳、非水电解液及外壳，所述卷芯包括正极片、负极片、设置在负极片或正极片上并用于隔开负极片和正电极片的隔膜；其特征在于，所述正极片两面涂有长度一致或不一致的正极活性材料层，正极片的尾部及外侧边缘留有空箔，所述负极片两面涂有长度一致或不一致的负极活性材料层，负极活性材料层的宽度比正极活性材料层的宽度大，负极片的头部及外侧边缘留有空箔；正极片和负极片层叠并以负极片在内、正极片在外或正极片在内、负极片在外的方式卷绕成所述卷芯，负极活性材料层覆盖正极活性材料层，正极片外侧边缘的空箔和负极片外侧边缘的空箔分别位于卷芯的两侧，正极耳、负极耳对应地焊接在正极片外侧边缘的空箔、负极片外侧边缘的空箔上，卷芯每侧的所有空箔压紧连接，卷芯和非水电解液容纳于外壳内。

所述正极片的头部留有空箔。

所述负极片的尾部留有空箔。

本发明提供了一种动力型锂离子电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、制作正极片：

采间隔涂布方式将未经涂布的正极片进行两面涂布正极活性材料层，正极片的外侧边缘留有空箔，每个间隔中两面的正极活性材料层的长度一致或不一致，然后进行烘烤和压光，再按照间隔进行切片，得出所需的正极片，正极片的尾部留有空箔，头部留有空箔或不留有空箔；

(2)、制作负极片：

采间隔涂布方式将未经涂布的负极片进行两面涂布负极活性材料层，负极片的外侧边缘留有空箔，每个间隔中两面的负极活性材料层的长度一致或不一致，负极活性材料层的宽度比正极活性材料层的宽度大，然后进行烘烤和压光，再按照间隔进行切片，得出所需的负极片，负极片的头部留有空箔，尾部留有空箔或不留有空箔；

(3)、将步骤(1)制得的正极片和将步骤(2)制得的负极片进行叠放，负极片的负极活性材料层覆盖正极片的正极活性材料层，正极片边缘的空箔和负极片外侧边缘的空箔分别位于两侧，正极片的尾部和负极片的头部分别位于两端，隔膜设置在负极片或正极片上以将正极片和负极片进行隔开，正极片和负极片以负极片在内、正极片在外或正极片在内、负极片在外的方式卷绕成卷芯，正极片的尾部进行外包；

(4)、将正极耳、负极耳对应地焊接在正极片外侧边缘的空箔、负极片外侧边缘的空箔上，再将每侧的所有空箔压紧连接；

(5)、将步骤(4)制得的卷芯装进外壳，进行顶侧封、注非水电解液、化成、分选后出本发明动力型锂离子电池。

所述步骤(1)被取代为：先将未经涂布的正极片进行切片，然后每切片进行两面涂布正极活性材料层，切片的尾部留有空箔，头部留有空箔或不留有空箔，再进行烘烤和压光，得出所需的正极片。

所述步骤(2)被取代为：先将未经涂布的负极片进行切片，然后每切片进行两面涂布正极活性材料层，切片的尾部留有空箔，头部留有空箔或不留有空箔，负极活性材料层的宽度比正极活性材料层的宽度大，再进行烘烤和压光，得出所需的负极片。

本发明动力型锂离子电池及制作方法具有以下特点及优点：

1)卷芯采用常规卷绕电池的卷绕方式进行卷绕，具有较高的生产效率且自动化程度较高；

2)卷芯的每层等效于常规叠片电池的每层，制成卷芯内阻低，利于高倍率充放电；

3)制成卷芯的正极耳、负极耳分别焊接于卷芯的两侧空箔上，由于正极耳、负极耳焊接位置相距较远且都在极活性材料层以外及正极片的尾部和负极片的头部留有空箔，更加利于集流体部位散热，安全性更高。

【附图说明】

图1为尾部留有空箔的正极片的侧面示意图；

图2为图1的正极片的俯视图；

图3为头部留有空箔的负极片的侧面示意图；

图4为图1的负极片的俯视图；

图5为两面的正极活性材料层的长度不一致的正极片的侧面示意图；

图6为尾部和头部均留有空箔的正极片的侧面示意图；

图7为两面的负极活性材料层的长度不一致的负极片的侧面示意图；

图8为尾部和头部均留有空箔的负极片的侧面示意图；

图9为正极片和负极片的叠放侧面示意图；

图10为正极片和负极片的叠放俯视示意图；

图11为卷芯的示意图；

图12为图11沿A-A的示意图；

图13为本发明动力型锂离子电池的结构示意图；

图14为正极片的涂布侧面示意图；

图15为正极片的涂布俯视示意图。

【具体实施方式】

如图13所示，本发明动力型锂离子电池包括卷芯、正极耳4、负极耳5、非水电解液及外壳6，卷芯包括正极片1、负极片2、设置在负极片2或正极片1上并用于隔开负极片和正电极片的隔膜3；其中，如图1和图2所示，正极片1两面涂有长度一致的正极活性材料层，正极活性材料层的宽度为K1，正极片1的尾部及外侧边缘留有空箔，如图3和图4所示，负极片2两面涂有长度一致的负极活性材料层，负极活性材料层的宽度为K2，K2＞K1，负极片2的头部及外侧边缘留有空箔；如图9、图10、图11和图12所示，正极片1和负极片2层叠并以负极片在内、正极片在外的方式卷绕成卷芯，负极活性材料层覆盖正极活性材料层，正极片1外侧边缘的空箔和负极片2外侧边缘的空箔分别位于卷芯的两侧，正极耳4、负极耳5对应地焊接在正极片1外侧边缘的空箔、负极片2外侧边缘的空箔上，卷芯每侧的同一极片的所有空箔压紧连接，卷芯和非水电解液容纳于外壳6内。

当然，如图5所示，正极片两面的正极活性材料层的长度也可不一致，如图6所示，正极片的尾部和头部均可留有空箔；如图7所示，负极片两面的负极活性材料层的长度也可不一致，如图8所示，负极片的尾部和头部均可留有空箔；卷绕时，正极片在内层，负极片在外层。

本发明动力型锂离子电池的制作方法包括以下步骤：

(1)制作正极片：

如图14和图15所示，采间隔涂布方式将未经涂布的正极片进行两面涂布正极活性材料层，正极片的外侧边缘留有空箔，每个间隔中两面的正极活性材料层的长度一致或不一致，然后进行烘烤和压光，再按照间隔进行切片，得出所需的正极片，正极片的尾部留有空箔，头部可留有空箔可不留有空箔，图1中所示的就是正极片的尾部留有空箔，头部不留有空箔；

当然，也可以先将未经涂布的正极片进行切片，然后再涂布、烘烤和压光以得出所需的正极片，只是这种方式的效率不高；

(2)制作负极片：

采间隔涂布方式将一段未经涂布的负极片进行两面涂布负极活性材料层，负极片的外侧边缘留有空箔，每个间隔中两面的负极活性材料层的长度一致或不一致，负极活性材料层的宽度比正极活性材料层的宽度大，然后进行烘烤和压光，再按照间隔进行切片，得出所需的负极片，负极片的头部留有空箔，尾部可留有空箔可不留有空箔；

(3)如图9和图10所示，将步骤(1)制得的正极片1和将步骤(2)制得的负极片2进行叠放，负极片的负极活性材料层覆盖正极片的正极活性材料层，正极片边缘的空箔和负极片边缘的空箔分别位于两侧，正极片的尾部和负极片的头部分别位于两端，隔膜3设置在负极片2上以将正极片和负极片进行隔开，当然，隔膜也可以设置在正极片上，正极片和负极片以负极片在内、正极片在外的方式卷绕成卷芯，正极片的尾部进行外包；

(4)如图11和图12所示，将正极耳、负极耳对应地焊接在正极片外侧边缘的空箔、负极片外侧边缘的空箔上，再将每侧的所有空箔压紧连接，可使用胶带进行裹紧来实现；

(5)焊接正极耳、负极耳后将卷芯装外壳，进行顶侧封、注非水电解液、化成、分选后出本发明动力型锂离子电池。

【试验对比】

现在给出其他两种结构的动力型锂离子电池以进行实例测试比较，电池容量均为75mAh，材料均为：正极片使用铝箔，负极片使用铜箔，正极活性材料层使用镍锰钴酸锂，负极活性材料层使用人造石墨，隔膜使用25μm单层聚乙烯隔膜，外壳采用铝塑包装膜。测试数据对比见表一。

对比物1(常规卷绕电池)：其卷芯结构为：正极片、负极片分别焊接正极耳、负极耳，正极片、负极片和隔膜叠放后(正极片、负极片均没有留有空箔)，以正极耳、负极耳为转心进行卷绕成正极耳和负极耳中心对称结构的卷芯(正极耳和负极耳探出方向一致)。

对比物2(常规叠片电池)：其卷芯结构为：正极片、负极片和隔膜叠放后(正极片、负极片均没有留有空箔)，采用“Z”形叠片方式制成叠芯后焊接正极耳和负极耳，制成正极耳和负极耳中心对称结构的卷芯(正极耳和负极耳探出方向一致)。

表一

由表一可见：本发明制作的电池能量密度与常规卷绕电池和常规叠片电池相比有一定差距，但内阻、倍率放电容量保持率与常规叠片电池无异，而效率却远远大于常规叠片电池，且可以实现自动化生产；与常规卷绕电池相比较，效率稍低但内阻明显小于常规卷绕电池，倍率放电容量保持率明显优于常规卷绕电池。

本发明动力型锂离子电池具有以下特点及优点：

1)卷芯采用常规卷绕电池的卷绕方式进行卷绕，具有较高的生产效率且自动化程度较高；

2)卷芯的每层等效于常规叠片电池的每层，制成卷芯内阻低，利于高倍率充放电；

3)制成卷芯的正极耳、负极耳分别焊接于卷芯的两侧空箔上，由于正极耳、负极耳焊接位置相距较远且都在极活性材料层以外及正极片的尾部和负极片的头部留有空箔，更加利于集流体部位散热，安全性更高；

4)负极活性材料层的宽度比正极活性材料层的宽度大并负极活性材料层覆盖正极活性材料层，能防止在充电过程中负极有金属锂析出，保证电池的安全。

本发明不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单替换，应当属于本发明揭露的范围。

Claims (6)

1.一种动力型锂离子电池，包括卷芯、正极耳、负极耳、非水电解液及外壳，所述卷芯包括正极片、负极片、设置在负极片或正极片上并用于隔开负极片和正电极片的隔膜；其特征在于，所述正极片两面涂有长度一致或不一致的正极活性材料层，正极片的尾部及外侧边缘留有空箔，所述负极片两面涂有长度一致或不一致的负极活性材料层，负极活性材料层的宽度比正极活性材料层的宽度大，负极片的头部及外侧边缘留有空箔；正极片和负极片层叠并以负极片在内、正极片在外或正极片在内、负极片在外的方式卷绕成所述卷芯，负极活性材料层覆盖正极活性材料层，正极片外侧边缘的空箔和负极片外侧边缘的空箔分别位于卷芯的两侧，正极耳、负极耳对应地焊接在正极片外侧边缘的空箔、负极片外侧边缘的空箔上，卷芯每侧的所有空箔压紧连接，卷芯和非水电解液容纳于外壳内。

2.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池，其特征在于，所述正极片的头部留有空箔。

3.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池，其特征在于，所述负极片的尾部留有空箔。

4.一种动力型锂离子电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、制作正极片：

采间隔涂布方式将未经涂布的正极片进行两面涂布正极活性材料层，正极片的外侧边缘留有空箔，每个间隔中两面的正极活性材料层的长度一致或不一致，然后进行烘烤和压光，再按照间隔进行切片，得出所需的正极片，正极片的尾部留有空箔，头部留有空箔或不留有空箔；

(2)、制作负极片：

采间隔涂布方式将未经涂布的负极片进行两面涂布负极活性材料层，负极片的外侧边缘留有空箔，每个间隔中两面的负极活性材料层的长度一致或不一致，负极活性材料层的宽度比正极活性材料层的宽度大，然后进行烘烤和压光，再按照间隔进行切片，得出所需的负极片，负极片的头部留有空箔，尾部留有空箔或不留有空箔；

(3)、将步骤(1)制得的正极片和将步骤(2)制得的负极片进行叠放，负极片的负极活性材料层覆盖正极片的正极活性材料层，正极片边缘的空箔和负极片外侧边缘的空箔分别位于两侧，正极片的尾部和负极片的头部分别位于两端，隔膜设置在负极片或正极片上以将正极片和负极片进行隔开，正极片和负极片以负极片在内、正极片在外或正极片在内、负极片在外的方式卷绕成卷芯；

(4)、将正极耳、负极耳对应地焊接在正极片外侧边缘的空箔、负极片外侧边缘的空箔上，再将每侧的所有空箔压紧连接；

(5)、将步骤(4)制得的卷芯装进外壳，进行顶侧封、注非水电解液、化成、分选后出本发明动力型锂离子电池。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤(1)被取代为：先将未经涂布的正极片进行切片，然后每切片进行两面涂布正极活性材料层，切片的尾部留有空箔，头部留有空箔或不留有空箔，再进行烘烤和压光，得出所需的正极片。

6.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤(2)被取代为：先将未经涂布的负极片进行切片，然后每切片进行两面涂布正极活性材料层，切片的尾部留有空箔，头部留有空箔或不留有空箔，负极活性材料层的宽度比正极活性材料层的宽度大，再进行烘烤和压光，得出所需的负极片。

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