CN103035954B - 一种卷绕式锂离子电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂离子电池领域，特别涉及一种卷绕式锂离子电池及其制作方法。一种卷绕式锂离子电池，其包括电芯、电解液和封装膜，电芯和电解液封装在封装膜内，所述的电芯由正极极片、负极极片和隔膜卷绕而成，所述的正极极片位于隔膜的上方，负极极片位于隔膜的下方，所述的正极极片和负极极片的头部和尾部均留有一段空箔，正极极片和负极极片的头部和尾部的空箔上分别设置有极耳和金属带，卷绕完成后，同一极片的极耳和金属带相对于同一平面的投影重叠，所述的同一极片的极耳和金属带并联焊接于带有绝缘脚垫的极耳上。本发明采用双极耳电芯的结构，双极耳并联焊接增加了极耳的厚度且扩大了极耳的接触面积，降低了电池的内阻，提高了倍率性。

Description

一种卷绕式锂离子电池及其制作方法
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，特别涉及一种卷绕式锂离子电池及其制作方法。
背景技术
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。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，其中层叠结构工艺复杂、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、安全性和一致性好，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
本发明针对现有技术的不足，设计了采用双极耳电芯的结构，双极耳并联焊接增加了极耳的厚度且扩大了极耳的接触面积，降低了电池的内阻，提高了倍率性，同时正极极片和负极极片尾部的空箔能够对卷绕完成的电芯进行包覆，能够在电芯外部收到冲击产生短路时，大部分的电流都会在外层空箔上通过，产生的热量也从空箔上通过，避免了电池内部热聚集而引起电池的燃烧或者爆炸，提高了电池的安全性能，另外包覆的高温胶带能够避免极耳弯折，也可防止焊接部位与极片接触短路，同时还可以避免极耳刺穿铝塑膜导致漏液。
本发明通过以下技术方案实现：
一种卷绕式锂离子电池，其包括电芯、电解液和封装膜，电芯和电解液封装在封装膜内，其特征在于：所述的电芯由正极极片、负极极片和隔膜卷绕而成，所述的正极极片位于隔膜的上方，负极极片位于隔膜的下方，所述的正极极片和负极极片的头部和尾部均留有一段空箔，所述的正极极片和负极极片的头部和尾部的空箔上分别设置有极耳和金属带，卷绕完成后，同一极片的极耳和金属带相对于同一平面的投影重叠，所述的同一极片的极耳和金属带并联焊接于带有绝缘脚垫的极耳上。
所述的正极极片的尾部的空箔的长度至少可以包绕电芯一周。
所述的负极极片的尾部的空箔的长度至少可以包绕电芯一周。
所述的极耳和金属带的焊接部位包覆有高温胶带。
一种卷绕式锂离子电池的制作方法，其特征在于：其包括如下步骤：
a、将正极活性材料和负极活性材料分别放入的各自的搅拌容器中，并分别加入导电极、粘结剂和溶剂进行搅拌，形成正极涂覆料和负极涂覆料。
b、将正极涂覆料和负极涂覆料分别均匀的涂布在正极极片的表面和负极极片的表面；
c、对涂覆完成后的正极极片和负极极片进行烘烤；并对烘烤后的正极极片和负极极片分别用各自的辊压机进行辊压，
d、根据设计的需要，对正极极片和负极极片分别采用各自的切割机进行分切，
e、在正极极片和负极极片的头部和尾部分别焊接极耳和金属带，
f、将正极极片和负极极片以及隔膜进行卷绕形成电芯，
g、对正极极片和负极极片的极耳分别进行并联焊接，
h、对焊接后的电芯采用封装膜进行封装，并进行顶侧封，然后对封装完毕的电池进行进一步的烘烤；
i、向封装完毕的电池中注入电解液，封装完成后对电池进行化成，对化成完成的电池进行高温老化，再对高温老化后的电池进行二次封装，最后对电池容量进行分选，形成成品。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明所述的卷绕式锂离子电池，采用双极耳电芯的结构，双极耳并联焊接增加了极耳的厚度且扩大了极耳的接触面积，能够有效提高电芯的倍率放电性能，有利于满足电池的大功率放电；
2、电芯外层包覆的金属空箔，能很好的起到电池散热的功效，且在电芯外部收到冲击产生短路时，大部分的电流都会从外层金属空箔上通过，而且短路产生的热量大部分也能在金属空箔上通过，在一定程度上避免电池内部热聚集而引起电池燃烧，提高了电池的安全性能；
3、现有设备均可用于生产本发明所述的卷绕式锂离子电池，无需开发新型生产设备，可以节约大量的设备成本。
附图说明
图1为本发明的正极极片的示意图；
图2为本发明的负极极片的示意图；
图3为卷绕完成后的电芯的结构示意图；
图中1为负极极耳，2为负极极片，3为隔膜，4为正极极片，5为正极极耳，61为正极空箔，62为负极空箔，71为正极金属带，72为负极金属带，81为正极极耳，82为负极极耳。
具体实施方式
下面集合附图对本发明做进一步说明。
如图1至图3所示的一种卷绕式锂离子电池，其包括电芯、电解液和封装膜，电芯和电解液封装在封装膜内，其特征在于：所述的电芯由正极极片4、负极极片2和隔膜3卷绕而成，所述的正极极片4位于隔膜3的上方，负极极片2位于隔膜3的下方，所述的正极极片4的头部和尾部留有正极空箔61，负极极片2的头部和尾部留有负极空箔62，所述的正极极片4的头部和尾部的正极空箔61上分别设置有正极极耳81和正极金属带71，负极极片2的头部和尾部的负极空箔62上分别设置有负极极耳82和负极金属带72，卷绕完成后，同一极片的极耳和金属带相对于同一平面的投影重叠，所述的同一极片的极耳和金属带并联焊接于带有绝缘脚垫的极耳上。
所述的正极极片4的尾部的正极空箔61的长度至少可以包绕电芯一周，设置的空箔可以用于对电芯进行保护，提高电芯本体的强度。
所述的负极极片2的尾部的负极空箔62的长度至少可以包绕电芯一周。
所述的极耳和金属带的焊接部位包覆有高温胶带，包覆的高温胶带能够对极耳进行一个保护，包覆的高温胶带能够避免极耳弯折，也可防止焊接部位与极片接触短路，同时还可以避免极耳刺穿铝塑膜导致漏液。
一种卷绕式锂离子电池的制作方法，其特征在于：其包括如下步骤：
a、将正极活性材料和负极活性材料分别放入的各自的搅拌容器中，并分别加入导电极、粘结剂和溶剂进行搅拌，形成正极涂覆料和负极涂覆料。
b、将正极涂覆料和负极涂覆料分别均匀的涂布在正极极片的表面和负极极片的表面；
c、对涂覆完成后的正极极片和负极极片进行烘烤；并对烘烤后的正极极片和负极极片分别用各自的辊压机进行辊压，
d、根据设计的需要，对正极极片和负极极片分别采用各自的切割机进行分切，
e、在正极极片和负极极片的头部和尾部分别焊接极耳和金属带，
f、将正极极片和负极极片以及隔膜进行卷绕形成电芯，
g、对正极极片和负极极片的极耳分别进行并联焊接，
h、对焊接后的电芯采用封装膜进行封装，并进行顶侧封，然后对封装完毕的电池进行进一步的烘烤；
i、向封装完毕的电池中注入电解液，封装完成后对电池进行化成，对化成完成的电池进行高温老化，在对高温老化后的电池进行二次封装，最后对电池容量进行分选，形成成品。
本发明中所述的封装膜采用铝塑膜。
实施例
采用上述方法制作电芯，本实施例中正极使用镍钴锰酸锂，负极使用人造石墨，隔膜使用20μm单层聚乙烯隔膜，外壳采用封装膜封装，即采用铝塑膜对电芯进行封装。
对比例1
正极使用镍钴锰酸锂，负极使用人造石墨，隔膜使用20μm单层聚乙烯隔膜，外壳采用铝塑膜，直接采用卷绕方式将正负极隔膜组装成极耳中心对称的卷芯。
对比例2
正极使用镍钴锰酸锂，负极使用人造石墨，隔膜使用20μm单层聚乙烯隔膜，外壳采用铝塑膜。采用“Z”形叠片方式制成叠芯后焊接极耳，制成极耳中心对称结构的叠芯（极耳探出方向一致）。
对实施例、对比例1和对比例2进行测试，测试结果见表1
表1
本发明制作的电池能量密度与卷绕电池和常规叠片电池相比基本无差异；与常规卷绕电池相比，内阻小且倍率放电容量保持率明显提高，而生产效率与卷绕式电池差距不大，且可以实现自动化生产；与常规叠片电池相比较，内阻稍大于且倍率放电容量保持率稍低于常规叠片电池，但生产效率明显高于叠片电池。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明所述的卷绕式锂离子电池，采用双极耳电芯的结构，双极耳并联焊接增加了极耳的厚度且扩大了极耳的接触面积，能够有效提高电芯的倍率放电性能，有利于满足电池的大功率放电；
2、电芯外层包覆的金属空箔，能很好的起到电池散热的功效，且在电芯外部收到冲击产生短路时，大部分的电流都会从外层金属空箔上通过，而且短路产生的热量大部分也能在金属空箔上通过，在一定程度上避免电池内部热聚集而引起电池燃烧，提高了电池的安全性能；
3、现有设备均可用于生产本发明所述的卷绕式锂离子电池，无需开发新型生产设备，可以节约大量的设备成本。

Claims (2)

1.一种卷绕式锂离子电池，其包括电芯、电解液和封装膜，电芯和电解液封装在封装膜内，其特征在于：所述的电芯由正极极片、负极极片和隔膜卷绕而成，所述的正极极片位于隔膜的上方，负极极片位于隔膜的下方，所述的正极极片和负极极片的头部和尾部均留有一段空箔，所述的正极极片和负极极片的头部和尾部的空箔上分别设置有极耳和金属带，卷绕完成后，同一极片的极耳和金属带相对于同一平面的投影重叠，所述的同一极片的极耳和金属带并联焊接于带有绝缘脚垫的极耳上，所述的正极极片的尾部的空箔的长度至少可以包绕电芯一周，所述的负极极片的尾部的空箔的长度至少可以包绕电芯一周。
2.根据权利要求1所述的一种卷绕式锂离子电池，其特征在于：所述的极耳和金属带的焊接部位包覆有高温胶带。
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