CN103280549A - 一种双卷芯聚合物软包装锂离子电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双卷芯聚合物软包装锂离子电池及其制作方法，该双卷芯聚合物软包装锂离子电池，包括两个各自带有正/负极耳的卷绕式卷芯，所述两个卷绕式卷芯并联叠置，所述两对卷绕式卷芯的正/负极耳依次排列并保持一定的间隙，两个正极耳焊接在一起作为电池的正极，两个负极耳焊接在一起作为电池的负极。本发明采用尽可能简单的改进：将两个卷绕式卷芯并联叠置并使两者的正/负极耳依次排列并保持一定的间隙，实现较好的技术效果：生产工艺简单、成本低，对生产线的改造要求极小，且能够较好的解决挤胶及漏液问题，从而明显提升双卷芯聚合物软包装锂离子电池的生产合格率和质量，降低产品的成本。

Description

一种双卷芯聚合物软包装锂离子电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种双卷芯聚合物软包装锂离子电池。

背景技术

近几年，随着用电器种类迅速增多，电池使用时的形状也随之变换不定，对电池重量、安全性的要求也越发提高，常规的Ni-Cd（镍镉）、Ni-MH（镍氢）等圆柱电池的规格及其安全性能已经不能满足市场的需求。聚合物锂离子电池采用复合铝塑膜为外壳，不仅在外形尺寸方面可以随客户的要求变动，其安全性也有很大的提高，不存在潜在爆炸的隐患，因此聚合物软包装锂离子电池在电池市场的占有率也迅速增大。

目前，聚合物软包装锂离子电池凭借其型号多变以及安全性能良好等特点，已经深入人们日常生活中的各个方面，正是由于其使用普遍性的提高，人们对该类型的电池有了更加严格的要求，除了电池材料以及制作工艺的提高，电池结构也在进一步进行优化。

尤其是在高倍率电池方面，近阶段，航模、玩具以及电动工具等对高倍率电池的需求量在不断增大，聚合物软包装锂离子电池凭借其质量小，安全性好，以及型号多变等特点作为高倍率电池的主流方向。由于高倍率电池强调大电流放电，人们对其安全性的要求就相当高，传统的聚合物软包装叠片式的高倍率电池是如图1a、1b所示，采用正极片1、隔膜（图中未显示出）、负极极片1′三者的单片交替叠合，正、负极片1、1′通过集流体引出单片侧极耳2、2′，然后将所有侧极耳2、2′焊接在一起并引出主极耳，再封装制成，尽管叠片电池内阻小，倍率性能很好，但是合格率以及生产效率较低，因此导致成本的升高，并制约了其产量和在市场上的应用。近期，虽然出现了多卷芯的锂离子电池，提高了电池的倍率性能，但其在实际生产过程中存在封装困难和漏液等严重问题，且一直难以真正的克服。

发明内容

本发明的发明构思说明：生产实践中发现，两个或多卷芯的锂离子电池采用相同中心距的极耳，则内部两个或多个卷芯的正/负极的极耳是重叠在一起的，这样的话，封装工艺的实现非常困难，因为这样结构的热压封装层数达到八层【譬如包括铝塑膜层-极耳胶层-镍带（或铝带）层-极耳胶层--极耳胶层-镍带（或铝带）层-极耳胶层-铝塑膜层】。另外，在实际生产中，正/负极的极耳重叠在一起进行热压封装时，因层数较多而容易导致挤胶或极耳胶重叠，且封装时也会因传热不均匀而造成熔胶封装不良等。而一旦出现挤胶或极耳胶重叠现象，则均会导致封装时熔合效果不佳并造成漏液。基于此，本发明采用极耳中心距不同的两个或多个卷芯并联后封装，在极耳与极耳之间留有适当的间隙，从而在热压封装过程中，即使极耳胶与铝塑膜内层熔合时出现挤胶的现象，所留间隙使得相邻两个极耳不会相互影响。

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的多卷芯锂离子电池封装困难，封装过程中容易出现挤胶、封装不良和漏液等问题。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种双卷芯聚合物软包装锂离子电池，包括两个各自带有正/负极耳的卷绕式卷芯，所述两个卷绕式卷芯并联叠置，所述两对卷绕式卷芯的正/负极耳依次排列并保持一定的间隙，两个正极耳焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的正极，两个负极耳焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的负极。

本发明还提供一种双卷芯聚合物软包装锂离子电池的制作方法，其包括如下步骤：

S1.将两个卷绕式卷芯并联叠置，并使并联叠置后的两对卷绕式卷芯的正/负极耳错开一定的间隙依次排列；

S2、然后，热压封装，得到所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池；

S3、最后，将两个正极焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的正极，两个负极焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的负极。

根据实施例，本发明还可采用以下优选的技术方案：

所述依次排列是按照两个正极耳相邻、两个负极耳相邻的方式排列。

所述两个卷绕式卷芯的正极耳平行引出，用镍带焊接；所述两个卷绕式卷芯的负极耳亦平行引出，用镍带焊接。

所述一定的间隙是≥1mm。

所述一定的间隙是3mm.

所述两个卷绕式卷芯的正/负极耳的尺寸对应一致，但两者的正/负极耳的中心距不同。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

采用尽可能简单的改进：将两个卷绕式卷芯并联叠置并使两者的正/负极耳依次排列并保持一定的间隙，实现较好的技术效果：在倍率方面延续了叠片电芯的小内阻、大电流放电的优点；同时采用卷绕的方式制作卷芯，因此在生产效率、合格率以及安全性方面有了很大的提升。此外，生产工艺简单、成本低，对生产线的改造要求极小，且能够较好的解决挤胶及漏液问题，从而明显提升双卷芯聚合物软包装锂离子电池的生产合格率和质量，降低产品的成本。

在一个优选的技术方案中，采用正/负极耳的中心距不同的两个卷绕式卷芯叠置的方式，方便加工且可靠性好。另一优选的技术方案中，采用镍带焊接方式分别连接两个正极耳和两个负极耳，可以减少两个正极耳/两个负极耳间的接触电势，起到了降低极化的作用。此外，采用3mm的间隙可以更好的避免因挤胶而导致的封装时熔合效果不佳问题，进而避免漏液并方便加工制造。

附图说明

图1a、1b分别是叠片倍率型电芯的结构示意图。

图2a、2b分别是本发明一个实施例所采用的极片的结构示意图。

图3a、3b分别是本发明一个实施例的极耳中心距不同的两种卷芯结构（局部剖视）示意图。

图4a、4b分别是本发明一个实施例的双卷芯叠置后的结构示意图的主视图和侧视图。

图5是本发明前述实施例的封装结构示意图。

图6是封装后得到的电池的结构示意图。

图7是另一个实施例在封装后得到的电池的结构示意图。

1-正极片；1′-负极片；2-正极片的侧极耳；2′-负极片的侧极耳；3-极耳；31-第一卷芯正极耳，32-第一卷芯负极耳，33-第二卷芯正极耳，34-第二卷芯负极耳；4-第一卷芯（极耳中心距较大）；5-第二卷芯（极耳中心距较小）；8-封装后电芯；9-电池；10-气囊

具体实施方式

下面对照附图和结合优选具体实施方式对本发明进行详细的阐述。

实施例1

如图2a、2b所示，是本实施例所采用的同一种型号的电芯的极片及其极耳结构示意图，其中的极片宽度相同但长度不同，两者的极耳所使用的规格尺寸要求完全相同。两者均按照常规点焊极耳,但图2b中的结构在常规点焊极耳后还折叠极片以调节极耳位置，使得两种极片分别卷绕后，得到极耳中心距不同的两种卷芯，第一卷芯4和第二卷芯5，分别如图3a、3b所示，其中第一卷芯4的正/负极耳31、32的中心距较大，而第二卷芯5的正/负极耳33、34的中心距较小，将第一、第二卷芯4、5叠置在一起后，各极耳的相对位置如图4a所示，相邻的极耳之间保持一定的间隙，依次排列，具体是：正极耳31-正极耳33-负极耳34-负极耳32，各相邻极耳之间的间隙需保持≥1mm，本实施例中具体采用3mm的间隙，以确保有足够的空间来避免挤胶所带来的不良影响。图4b是第一、第二卷芯4、5叠置在一起时的侧视图。

然后使用复合铝塑膜外壳进行封装，即将4个极耳均与铝塑膜热压封装在一起，为安全起见还一并封装有气囊10，得到电芯8，如图5所示。因各个极耳之间存在适当的间隙，故可以保证良好的封装效果。这是因为：聚合物软包装锂离子电池采用的极耳是带有极耳胶的极耳，极耳胶为PP材料，是与复合铝塑膜内层PP材料热压熔合后完成封装的，之所以在极耳与极耳之间留有适当的间隙是因为在热压封装过程中，极耳胶与铝塑膜内层熔合会出现挤胶的现象，留有空间的话相邻两个极耳即使挤胶也不会相互影响；如果不留间隙，则相邻两极耳的极耳胶会因为挤胶或者极耳胶重叠等导致在封装时熔合效果不佳造成漏液。如果各极耳之间没有间隙，即内部两个卷芯的正/负极极耳是重叠在一起的，这样的话，封装过程是在铝塑膜-极耳胶-镍带（或铝带）-极耳胶-极耳胶-镍带（或铝带）-极耳胶-铝塑膜这八个层次上进行热压封装的，远比铝塑膜-极耳胶-镍带（或铝带）-极耳胶-铝塑膜这五个层次上封装困难，而且封装出的电芯会因为挤胶（四层极耳胶+两层PP层）或者封装时传热不均匀造成熔胶封装不良等，很容易出现漏液。

最后，使用镍带6分别将两个正极耳31、33焊接在一起，两个负极耳32、34焊接在一起，得到只有一对正/负极极耳的双卷芯聚合物软包装锂离子电池9，如图6所示。

前述实施例中的两个电芯的极片也可是长度和宽度均相同，只需在极耳点焊时使其焊接的位置区别开且使两个电芯叠置后各正/负极耳保持一定的间隙且两个正极耳相邻、两个负极耳相邻即可。如图7所示，是封装后电池的结构示意图，其中第一卷芯4的正/负极耳31、32的中心距与第二卷芯5的正/负极耳33、34的中心距大小相同，但因各自正/负极耳点焊在极片上的位置不同，故在两个电芯叠置后按照正极耳31-正极耳33-负极耳32-负极耳34的顺序排列，且相邻极耳之间均保持3mm的间隙。其中，间隙的大小可根据实际情况进行调整，均可实现本发明的技术效果。

实施例2

本实施例的制作方法用于制造前述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池，包括如下步骤：

S1.将两个卷绕式卷芯并联叠置，并使并联叠置后的两对卷绕式卷芯的正/负极耳错开一定的间隙依次排列；所述间隙可在≥1mm的范围内根据实际情况选择，比如本实施例中具体采用3mm的间隙。而两对正/负极耳的排列具体是两个正极耳相邻、两个负极耳相邻的方式，且两个正极耳相互平行引出，两个负极耳亦相互平行引出。

S2、然后，使用复合铝塑膜外壳进行热压封装。为安全起见还一并封装有气囊10，得到电芯8。

S3、最后，将两个正极焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的正极，两个负极焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的负极，得到所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池。本实施例中采用镍带焊接，以减少两个正极、两个负极间的接触电势，同时也起到降低极化的作用。

一个优选的的简便做法是：所述步骤S1中的两个卷绕式卷芯的正/负极耳的尺寸对应一致，但正/负极耳的中心距不同。这样，可以方便的得到叠置后的两对卷绕式卷芯的正/负极耳错开一定的间隙依次排列这样的结构。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双卷芯聚合物软包装锂离子电池，包括两个各自带有正/负极耳的卷绕式卷芯，其特征在于：所述两个卷绕式卷芯并联叠置，所述两对卷绕式卷芯的正/负极耳依次排列并保持一定的间隙，两个正极耳焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的正极，两个负极耳焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的负极。

2.如权利要求1所述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池，其特征在于：所述依次排列是按照两个正极耳相邻、两个负极耳相邻的方式排列。

3.如权利要求2所述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池，其特征在于：所述两个卷绕式卷芯的正极耳平行引出，用镍带焊接；所述两个卷绕式卷芯的负极耳亦平行引出，用镍带焊接。

4.如权利要求1所述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池，其特征在于：所述一定的间隙是≥1mm。

5.如权利要求4所述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池，其特征在于：所述一定的间隙是3mm。

6.如权利要求1-5任一所述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池，其特征在于：所述两个卷绕式卷芯的正/负极耳的尺寸对应一致，但两者的正/负极耳的中心距不同。

7.一种双卷芯聚合物软包装锂离子电池的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.将两个卷绕式卷芯并联叠置，并使并联叠置后的两对卷绕式卷芯的正/负极耳错开一定的间隙依次排列；

S2、然后，热压封装，得到所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池；

S3、最后，将两个正极焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的正极，两个负极焊接在一起作为所述双卷芯聚合物软包装锂离子电池的负极。

8.如权利要求7所述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述一定的间隙是≥1mm，所述依次排列是按照两个正极耳相邻、两个负极耳相邻的方式排列。

9.如权利要求7所述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述焊接在一起的两个正极耳相互平行引出，所述焊接在一起的两个负极耳亦相互平行引出，均采用镍带焊接。

10.如权利要求7或8或9所述的双卷芯聚合物软包装锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述步骤S1中的两个卷绕式卷芯的正/负极耳的尺寸对应一致，但正/负极耳的中心距不同。

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