CN102751540A - 一种卷绕式锂离子动力电池的制作工艺 - Google Patents

一种卷绕式锂离子动力电池的制作工艺 Download PDF

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朱玉法
柳艾美
孟庆帅
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Abstract

本发明涉及一种新型卷绕式锂离子动力电池的制作工艺。该工艺主要解决了现有卷绕工艺倍率性能差的问题，同时解决了现有叠片工艺产能低、工艺复杂、成本高的问题。本发明的具体步骤为：（1）、将正、负极片连续涂膜，然后经分条得到的其中一边均设有连续留白的正、负极片；（2）、将正、负极片以及隔膜依次层叠，且将正、负极板中设有连续留白的一边分别位于两侧；然后将层叠好的正、负极片以及隔膜卷绕成卷芯；（3）、将卷芯两侧的多层正、负极板的留白分别与正、负极耳连接；（4）、将正、负极耳与壳体的正负接口连接。本发明涉及的锂离子动力电池，具备了良好的倍率性能，且具有工艺简单、产能高的优点。

Description

一种卷绕式锂离子动力电池的制作工艺
技术领域
本发明涉及锂离子动力电池技术领域，更具体来说涉及一种卷绕式锂离子动力电池的制作工艺。
背景技术
动力型锂离子电池广泛地应用到大型便携式电动工具、电动自行车、电动汽车、UPS备用电源以及储能系统等领域的电池。越来越多的领域对动力电池的要求除了有较大的容量之外，还需要有良好地倍率性能，以满足设备大功率大电流的要求。
大容量动力电池普遍采取两种极片组合形式：（1）叠片式；（2）卷绕式。
第一种形式为叠片式，叠片式动力电池是将正负极片和隔膜一层一层间隔开，然后将留白和极耳焊接到一起的方式。叠片式的优点是：极片内部并联，内阻小，倍率性能良好。缺点是：工艺复杂，成本高，并且生产效率低。
第二种形式为卷绕式，卷绕式动力电池模块是将正极片、负极片和隔膜采取缠绕的方式卷成方形卷芯，再放入电池壳体中制成电池。这种方式的特点是，正负极片的留白和极耳是在极片端部。如果卷芯过长，则其倍率性能会下降，虽然可以通过增加极耳的个数来提升倍率性能，但是与叠片式动力电池的倍率性能还是有差距。同时增加极耳个数也使工艺更为复杂，增加了制作难度。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种新型卷绕式动力电池的制作工艺，主要解决上述现有技术存在的技术问题，克服了叠片式工艺复杂、产能低的缺点，并克服了卷绕式动力电池倍率性能不佳的缺点。
为解决上述的技术问题，本发明提供如下技术方案来实现的：主要步骤包括涂布、分条、卷绕、极耳连接以及壳体连接，所述的步骤具体为：
（1）、将正、负极片连续涂膜，然后经分条得到的其中一边均设有连续留白的正、负极片；即正、负极片的涂层和留白均采取不间断连续涂布方式。
（2）、将正、负极片以及隔膜依次层叠，且将正、负极板中设有连续留白的一边分别位于两侧；然后将层叠好的正、负极片以及隔膜卷绕成卷芯，卷芯的形状可以为圆形或者方形；
（3）、将卷芯两侧的的多层正、负极板的留白分别与正、负极耳连接；
（4）、将正、负极耳与壳体的正负接口连接。
上述方案还可以进一步改进为：
所述的正、负极片分条采用对称分条的连续切片方式，保证分条后的极片完全一致。
所述的留白和极耳的连接方式采用超声波焊接。注意焊点不能过多,以便给给卷芯的注液预留一定的空间。
所述的正、负极耳与壳体的连接方式采用激光焊接或者螺母固定。
所述的极耳在卷芯留白外部焊接,或者插入卷芯留白内部焊接；比如可将一定宽度的极耳两边夹住卷芯正、负留白箔材，然后采取超声波焊接技术将多层箔材与极耳焊接到一起；也可以将合适形状的极耳插入卷芯留白箔材中间与多层箔材焊接到一起。
所述分条后负极片的长度和宽度要稍大于正极片的长度和宽度，且层叠时保证负极涂层包住正极涂层，隔膜包住极片。
所述的壳体为钢壳、铝壳或者塑料壳。
所述的正、负极极耳通过保护胶带与壳体隔离。
与普通卷绕式锂离子电池多极耳工艺相比较，本发明中所有留白箔材都参与导电，缩短了极片上电子移动的距离，使这种工艺的锂离子电池具有更好的倍率特性，且具有工艺简单、产能高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图做简单地介绍：
图1为本发明实施例提供的新型卷绕式动力锂离子电池的主视图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明实施例提供的新型卷绕式动力锂离子电池的极片涂布示意图；
图5为本发明实施例提供的新型卷绕式动力锂离子电池的极片分切示意图；
图6为本发明实施例提供的新型卷绕式动力锂离子电池的极片卷绕方式平面示意图；
图7为本发明实施例提供的新型卷绕式动力锂离子电池的极片卷绕方式俯视示意图；
图8为本发明实施例提供的新型卷绕式动力锂离子电池的卷芯及极耳焊接平面示意图；
图9为本发明实施例提供的新型卷绕式动力锂离子电池的卷芯及极耳焊接侧视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1—图7，图1为卷绕式锂离子动力电池的主视图，图2为图1的侧视图，图3为图1的俯视图。其中，图1-图3中a为电极接线柱，b为防爆阀，c为壳体，d为卷芯；
图4-图5为卷绕式动力锂离子电池的极片涂布以及极片分条示意图，其中，1为极片留白，2为涂层，3为极片分条位置。
图6和图7为新型卷绕式动力锂离子电池的极片卷绕方式主视图和俯视图，其中1’和1”为正负留白箔材，2’和2”为正负极片，4为隔膜，5为正极片和负极片重叠区域。
图8和图9为新型卷绕式动力锂离子电池的卷芯及极耳焊接平面和侧视示意图，其中1’和1”为正负留白箔材，101和101’为镍带（铜带）和铝带，5为正极片和负极片重叠区域。
本发明公开的一种新型卷绕式锂离子动力电池制作工艺，其正、负极片的留白和涂层均连续不间断，采取正、负极片留白箔材在两边的卷绕方式，连续不间断的留白箔材均为导电极耳。
较佳的是，实现这种工艺的涂布方式如图4所示，涂层和留白均采取连续不间断的涂布方式。这样的设置有利于涂布面密度具有良好的一致性。上述涂布工艺中，负极的涂层宽度要大于正极的涂层宽度。
较佳的是，实现这种工艺分条方式如图5所示，采取对称分条的工艺。制片时负极片的长度和宽度要稍大于正极片的长度和宽度。
较佳的是，实现这种工艺卷绕环节如图6a和图6b所示，将正负极片和2层隔膜依次层叠，正负极片留白箔材必须分别靠两边，层叠时保证负极涂层包住正极涂层，隔膜包住极片。卷绕后的方形卷芯如图7a和图7b所示。
较佳的是，实现这种工艺的焊接正负极耳方式如图7a和图7b所示，采用超声波焊接的形式，目的是能够将多层箔材以及极耳焊接到一起。采用上述焊接工艺后，与普通卷绕式锂离子电池多极耳工艺相比较，这种工艺所有留白箔材都参与导电，缩短了极片上电子移动的距离，使这种工艺的锂离子电池具有更好的倍率特性。同时为卷芯的注液预留一定的空间。
较佳的是，实现这种工艺的极耳与电池壳体的连接环节中，可以采取激光焊接将极耳和壳体的连接体连接到一起。
较佳的是，实现这种工艺的极耳与电池壳体的连接环节中，也可采取螺母紧固将极耳和壳体的连接体连接到一起。
较佳的是，正负极极耳可以采取保护胶带保护的形式，防止极耳与壳体接触。
较佳的是，正负极极耳也可以采取塑料保护壳保护的形式，防止极耳与壳体接触。
对于所公开的实施例的上述说明，仅为本发明较佳的实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡是依照本发明申请专利范围内的内容作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (8)

1.一种卷绕式锂离子动力电池制作工艺，主要步骤包括涂布、分条、卷绕、极耳连接以及壳体连接，其特征在于，所述的步骤具体为：
（1）、将正、负极片连续涂膜，然后经分条得到的其中一边均设有连续留白的正、负极片；
（2）、将正、负极片以及隔膜依次层叠，且将正、负极板中设有连续留白的一边分别位于两侧；然后将层叠好的正、负极片以及隔膜卷绕成卷芯；
（3）、将卷芯两侧的的多层正、负极板的留白分别与正、负极耳连接；
（4）、将正、负极耳与壳体的正负接口连接。
2.如权利要求1所描述的卷绕式锂离子动力电池制作工艺，其特征在于，所述的正、负极片分条采用对称分条的连续切片方式。
3.如权利要求1所描述的卷绕式锂离子动力电池制作工艺，其特征在于，所述的留白和极耳的连接方式采用超声波焊接。
4.如权利要求1所描述的卷绕式锂离子动力电池制作工艺，其特征在于，所述的正、负极耳与壳体的连接方式采用激光焊接或者螺母固定。
5.如权利要求3所描述的卷绕式锂离子动力电池制作工艺，其特征在于，所述的极耳在卷芯留白外部焊接,或者插入卷芯留白内部焊接。
6.如权利要求1或2所描述的卷绕式锂离子动力电池制作工艺，其特征在于，所述分条后负极片的长度和宽度要稍大于正极片的长度和宽度，且层叠时保证负极涂层包住正极涂层，隔膜包住极片。
7.如1-5任一权利要求所述的卷绕式锂离子动力电池制作工艺，其特征在于，所述的壳体为钢壳、铝壳或者塑料壳。
8.如1-5任一权利要求所述的卷绕式锂离子动力电池制作工艺，其特征在于，所述的正、负极极耳通过保护胶带与壳体隔离。
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