CN103178288B - 高容二次电池和制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种高容二次电池和制作方法，涉及二次电池及其制作方法，特别涉及卷绕型高容二次电池及其制作方法。高容二次电池，包括电池壳体、安装在壳体内的正极片（1）、负极片（2）和分隔正极片与负极片的隔膜（3），正极片（1）和负极片（2）沿壳体的轴心卷绕成一体；卷绕在外圈的极片从卷绕前端开始，按照极片的卷绕曲率极片的厚度由薄到厚变化。制作方法，包括步骤：选择正极片和负极片以及隔膜，其中卷绕在外圈的极片从卷绕前端开始，按照极片的卷绕曲率极片的厚度沿卷绕方向由薄到厚；将正极片和负极片之间用隔膜隔开从卷绕前端开始卷绕成型；将卷绕成型的极片放入电池壳内。本发明通过调整极片在卷绕方向上的厚度，在保持对应的正、负极活性物质一定比例的前提下，可减少负极的活性物质量，相应腾出来空间，以此来增加电池的容量。

Description

高容二次电池和制作方法
技术领域
本发明涉及二次电池及其制作方法，特别涉及卷绕型高容二次电池及其制作方法。
背景技术
目前的高容量二次电池所采用的方式为两极片卷绕在一起，极片的厚度基本上是不变化的。这样造成了部分极片多余浪费，同时也挤占了电池的内部空间。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种增加电池容量的高容二次电池。
本发明的目的之二在于提供一种增加电池容量的高容二次电池的制作方法。
本发明为达到上述目的之一所采用的技术方案是：一种高容二次电池，包括电池壳体、安装在壳体内的正极片、负极片和分隔正极片与负极片的隔膜，正极片和负极片沿壳体的轴心卷绕成一体；卷绕在外圈的极片从卷绕前端开始，极片的厚度沿卷绕方向由薄到厚变化。
进一步地，卷绕在外圈的极片为负极片，负极片从卷绕前端开始，负极片的厚度沿卷绕方向由薄到厚变化。
进一步地，卷绕在外圈的极片为正极片，正极片从卷绕前端开始，正极片的厚度沿卷绕方向由薄到厚变化
进一步地，正极片和负极片从卷绕前端开始，极片的厚度由薄到厚变化。
优选地，所述负极片的卷绕前端和末端分别设有凹台。
本发明为达到上述目的之二所采用的技术方案是：一种高容二次电池的制作方法，包括以下步骤：
A、选择正极片和负极片以及隔膜，其中卷绕在外圈的极片从卷绕前端开始，极片的厚度沿卷绕方向由薄到厚；
B、将正极片和负极片之间用隔膜隔开，以卷针为中心沿卷绕方向从里到外，依次按照隔膜、正极片、隔膜、负极片的顺序或者依次按照隔膜、负极片、隔膜、正极片的顺序，从卷绕前端开始卷绕成型；
C、将卷绕成型的极片放入电池壳内。
计算出各圈设置在内圈的一极片所对应设置在外圈另一极片的量，根据最后一圈的量与各圈的量的差比，对应减少各圈的厚度；
设置在内圈的一极片所对应设置在外圈另一极片的量的计算公式为ηn＝Ln/Cn，
式中：ηn表示第n圈内圈极片单位内圈极片所对应的外圈极片的量，
第n圈内圈极片周长Cn＝π(卷针直径+2(2n-1)*隔膜厚度+2(n-1)*外圈极片厚度+2n*内圈极片厚度)，
第n圈外圈极片周长Ln＝π[卷针直径+4n*隔膜厚度+2n*外圈极片厚度+2n*内圈极片厚度]。
本发明通过调整极片在卷绕方向上的厚度，在保持对应的正、负极活性物质一定比例的前提下，可减少负极的活性物质量，相应腾出来空间，以此来增加电池的容量。
附图说明
图1是本发明较佳实施例之一的极片卷绕前的示意图；
图2是本发明较佳实施例之二的极片卷绕前的示意图；
图3是本发明较佳实施例之三的极片卷绕前的示意图；
图4是本发明较佳实施例的极片卷绕后的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图4所示，一种高容二次电池，包括电池壳体、安装在壳体内的正极片1、负极片2和分隔正极片与负极片的隔膜3，正极片1和负极片2沿壳体的轴心卷绕成一体；卷绕在外圈的极片从卷绕前端开始，极片的厚度由薄到厚变化。
卷绕在外圈的极片可以是正极片1，也可以是负极片2。卷绕在外圈的极片为正极片1，正极片1从卷绕前端开始，正极片1的厚度由薄到厚变化。如图1所示，卷绕在外圈的极片为负极片2，负极片2从卷绕前端开始，负极片2的厚度由薄到厚变化。
如图2所示，所述负极片2的卷绕末端设有凹台21。也可以是如图3所示，所述负极片2的卷绕前端和末端分别设有凹台21，正极片设置在负极片两端凹台21之间的位置。凹台21的设置可减少两端非相对处的厚度，大约减少该处一半活性物质，可减少活性物质的成本。
正极片1和负极片2从卷绕前端开始，极片的厚度由薄到厚变化。
一种高容二次电池的制作方法，包括以下步骤：
A、选择正极片和负极片以及隔膜，其中卷绕在外圈的极片从卷绕前端开始，极片的厚度沿卷绕方向由薄到厚；
B、将正极片和负极片之间用隔膜隔开从卷绕前端开始卷绕成型；
C、将卷绕成型的极片放入电池壳内。
对于其他的公知技术部分如灌装电解液、封装等步骤，在此就不不一一描述。
计算出各圈设置在内圈的一极片所对应设置在外圈另一极片的量，根据最后一圈的量与各圈的量的差比，对应减少各圈的厚度；
设置在内圈的一极片所对应设置在外圈另一极片的量的计算公式为ηn＝Ln/Cn，
式中：ηn表示第n圈内圈极片单位内圈极片所对应的外圈极片的量，
第n圈内圈极片周长Cn＝π(卷针直径+2(2n-1)*隔膜厚度+2(n-1)*外圈极片厚度+2n*内圈极片厚度)，
第n圈外圈极片周长Ln＝π[卷针直径+4n*隔膜厚度+2n*外圈极片厚度+2n*内圈极片厚度]。
设置在外圈的可以是负极片，也可以为正极片。以内圈极片通常为正极片为例，由于从卷绕中心向外，极片卷绕的曲率越来越小，这就意味着卷绕前端的正极所对应的负极要比卷绕末端正极所对应的负极多。
第n圈内圈极片周长Cn＝π(卷针直径+2(2n-1)*隔膜厚度+2(n-1)*负极片厚度+2n*正极片厚度)，
第n圈外圈极片周长Ln＝π[卷针直径+4n*隔膜厚度+2n*负极片厚度+2n*正极片厚度]
用ηn表示第n圈正极单位正极所对应的负极的量，ηn＝Ln/Cn
例如正极片厚度0.65mm，负极片厚度0.28mm，隔膜厚度0.12mm，卷绕针直径为2.0mm，则不同圈正极的单位正极所对应的负极的量为：
正极圈数n 1 2 3 4 ···
ηn 1.355 1.231 1.171 1.136 ···
从上面的表格中可以看出，随着正极圈数增加，卷绕进行，曲率变小，卷绕前段正极所对应的负极的量要比卷绕后段正极所对应的负极的量大。采用厚度一致的负极，将会使得卷绕前后段的负极利用不一致。本发明改进了原有的正负极片结构，使卷绕前后段正极所对应负极的量接近一致，同时可以增加电池内空间利用率。如图1所示，极片从卷绕前段(左侧)开始部分或者全部均匀或不均匀的变化厚度以应对卷绕曲率的变化。
仍以上例推算出负极前段应该比末段厚度减少的百分比。推算步骤如下：最外一圈正极所对应的负极长L＝3.14*13.9+3＝46.65mm，最外一圈正极长C＝3.14*(13.9-0.28*2-0.12*2)＝41.13mm，所以η＝L/C＝1.13。
而前面计算过，如果等厚度的负极，则第1圈η1＝1.355，也就意味着对应相同厚度的正极，单位正极上第一圈的负极利用比最后一圈利用多出(1.355-1.13)/1.13＝19.9％，而这19.9％的量完全可以省掉。也就意味着本例中第1圈的负极可以省掉19.9％。
以负极为例，为使卷绕前后的负极利用一致，理论上可以计算出第1圈负极的平均厚度为0.23mm，第2圈负极的平均厚度为0.26mm，第3圈的平均厚度为0.27mm，第4圈及之后的卷绕圈数的平均厚度为0.28mm。
此例中可以根据以上的计算结合卷绕每周的长度合理的调整负极涂布时的厚度，使卷绕后负极的利用在卷绕的前末段一致。
对于内圈极片为负极片时，上述描述的极片极性转换即可。
反之，也可负极片厚度不变，正极片逐渐变厚，原理相同。

Claims (1)

1.一种高容二次电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、选择正极片和负极片以及隔膜，其中卷绕在外圈的极片从卷绕前端开始，卷绕在外圈的极片的厚度沿卷绕方向由薄到厚变化；
计算出各圈设置在内圈的一极片所对应设置在外圈另一极片的量，根据最后一圈的量与各圈等厚的量的差比，对应减少各圈的厚度；
设置在内圈的一极片所对应设置在外圈另一极片的量的计算公式为ηn＝Ln/Cn，
式中：ηn表示第n圈内圈极片单位内圈极片所对应的外圈极片的量，
第n圈内圈极片周长Cn＝π(卷针直径+2(2n-1)*隔膜厚度+2(n-1)*外圈极片厚度+2n*内圈极片厚度)，
第n圈外圈极片周长Ln＝π[卷针直径+4n*隔膜厚度+2n*外圈极片厚度+2n*内圈极片厚度]；
B、将正极片和负极片之间用隔膜隔开，以卷针为中心沿卷绕方向从里到外，依次按照隔膜、正极片、隔膜、负极片的顺序或者依次按照隔膜、负极片、隔膜、正极片的顺序，从卷绕前端开始卷绕成型；
C、将卷绕成型的极片放入电池壳内。
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Assignee: Acme Power Technology (Tianjin) Co., Ltd.

Assignor: Chen Feng

Contract record no.: 2016120000009

Denomination of invention: High-capacity secondary battery and manufacturing method

Granted publication date: 20160127

License type: Common License

Record date: 20160411

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