CN103594736A - 单卷芯、具有单卷芯的锂电池及单卷芯的连续卷绕方法 - Google Patents

单卷芯、具有单卷芯的锂电池及单卷芯的连续卷绕方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种单卷芯、具有单卷芯的锂电池及单卷芯的连续卷绕方法，其中，所述单卷芯的正极片表面的正极区与负极片表面的负极区相对应，正极片的一侧设有多个正极极耳，负极片的一侧设有多个负极极耳，所述多个负极极耳与所述多个正极极耳的位置相互交错，以在正极片、第一隔离膜、负极片及第二隔离膜依序层叠并连续卷绕之后，使所述多个正极极耳集中成正极极耳组，所述多个负极极耳集中成负极极耳组，从而使单卷芯具有大电流放电的能力，而当所述单卷芯结合于锂电池的壳体内时，则可方便组装，并提高导电性能。

Description

单卷芯、具有单卷芯的锂电池及单卷芯的连续卷绕方法
技术领域
本发明是有关一种单卷芯、具有单卷芯的锂电池及单卷芯的连续卷绕方法，尤指一种能使单卷芯具有大电流放电的能力，并使具有单卷芯的锂电池能在单卷芯结合于壳体内时，可方便组装，并提高导电性能。 
背景技术
目前锂电池的卷芯主要是采用叠片或卷绕二种装配方式，其中，卷绕的装配方式是以正极片包覆负极片，以形成负极片一端的负极极耳位于卷芯的边端，正极片的正极极耳位于卷芯中央的单卷芯。而由于所述正极极耳系位于单卷芯的中央位置，当单卷芯置放于铝壳体内，并将正极极耳及负极极耳分别焊接在铝壳体上方的正、负极柱的底部时，不但在焊接作业上相当不方便，且常会由于焊接不良而让内阻加大及导电性变差。 
另，单卷芯卷绕的方式，仅是在正极片上设置单一正极极耳及在负极片上设置单一负极极耳，并无法产生大倍率放电的作用。而为了改善上述缺失，使具有大电流放电的能力，因此，目前大多是采用多卷芯的做法，但却由于工序繁杂，则容易导致一致性不稳定，造成短路、气胀等问题。 
有鉴于此，为了改善上述的缺点，使单卷芯具有大电流放电的能力，并使具有单卷芯的锂电池能在单卷芯结合于壳体内时，可方便组装，并提高导电性能，发明人积多年的经验及不断的研发改进，遂有本发明的产生。 
发明内容
本发明的一目的在提供一种通过在正极片的一侧设有多个具间隔的正极极耳，在负极片的一侧设有多个具间隔的负极极耳，并在层叠卷绕之后，分别让所述多个负极极耳集中成负极极耳组，让所述多个正极极耳集中成一正极极耳组，而可满足大容量、高倍率的电池组装要求，且能直接以自动化方式大量生产，以有效降低生产成本的单卷芯及单卷芯的连续卷绕方法。 
本发明的一目的在提供一种通过将数个正极极耳集中成一正极极耳组，将数个负极极耳集中成一负极极耳组，并将正极极耳组焊接于壳体的内壁，将负极极耳组与负极接线组件呈电连接，以增加作业效率、提高导电性能，并减少短路风险以确保使用安全的具有单卷芯的锂电池。 
为达上述发明的目的，本发明所设的单卷芯是由长条形正极片、第一隔离膜、长条形负极片及第二隔离膜层叠之后，再连续卷绕而成，其主要的技术特点在于正极片的表面的大部分区域形成一正极区，正极片的长度方向的一侧设有多个具间隔的正极极耳；而负极片的表面的大部分区域形成一负极区，负极区与正极区相对应，负极片的长度方向的一侧设有多个具间隔的负极极耳，且长条形正极片与长条形负极片层叠时，所述多个负极极耳与所述多个正极极耳相互交错。以在正极片、第一隔离膜、负极片及第二隔离膜连续卷绕之后，所述多个正极极耳集中成一正极极耳组，而所述多个负极极耳集中成一负极极耳组。 
本发明所设的具有单卷芯的锂电池包括一壳体，壳体内置放电解液及单卷芯，正极极耳组及一负极极耳组系形成于单卷芯的上方。 
实施时，壳体为金属壳体，金属壳体的顶面设有正极接线组件及负极接线组件，且正极极耳组、金属壳体与正极接线组件呈电连接，负极极耳组与负极接线组件呈电连接。 
实施时，正极极耳组的顶端是焊接于金属壳体的内壁上，壳体包括一下壳体及一盖板，正极接线组件及负极接线组件分别连接于盖板上方。而单卷芯的上方设有一具有定位孔的绝缘片，负极极耳组焊接于一负极连接片上，且负极连接片由定位孔向上穿出。 
本发明所设的单卷芯的连续卷绕方法包括下列步骤：a.在正极片的表面的大部分区域涂布以形成正极区，并在正极片的长度方向的一侧裁切成多个具间隔的正极极耳；b.在负极片的表面的大部分区域涂布以形成负极区，使负极区与正极区相对应，并在负极片的长度方向的一侧裁切成多个具间隔的负极极耳；c.将长条形正极片、第一隔离膜、长条形负极片及第二隔离膜层叠，以使所述多个负极极耳与所述多个正极极耳相互交错，再连续卷绕层叠后的长条形正极片、第一隔离膜、长条形负极片及第二隔离膜，以使所述多个正极极耳集中成一正极极耳组，而所述多个负极极耳集中成一负极极耳组。 
实施时，本发明更包括一步骤，是在正极片的长度方向的二侧裁切成多个 具间隔的正极极耳，并由正极区的中间裁切，使一片正极片分开为二片具有相同形状大小的正极片。 
实施时，本发明更包括一步骤，是在负极片的长度方向的二侧裁切成多个具间隔的负极极耳，并由负极区的中间裁切，使一片负极片分开为二片具有相同形状大小的负极片。 
本发明使单卷芯具有大电流放电的能力，而当所述单卷芯结合于锂电池的壳体内时，则可方便组装，并提高导电性能。 
为便于对本发明能有更深入的了解，兹详述于后： 
附图说明
图1为本发明单卷芯的元件分解图。 
图2为本发明单卷芯在卷绕前的立体图。 
图3为本发明单卷芯在卷绕时的立体图。 
图4为本发明单卷芯在卷绕后的立体图。 
图5为本发明单卷芯的正极极耳组的各正极极耳与负极极耳组的各负极极耳分别呈渐进式排列时的立体图。 
图6为本发明单卷芯的正极极耳组与负极极耳组分别形成于单卷芯的上端两侧时的立体图。 
图7为本发明具有单卷芯的锂电池的第一实施例的立体图。 
图8为本发明具有单卷芯的锂电池的第二实施例的单卷芯放入下壳体内，并将正极极耳结合于下壳体内壁的立体图。 
图9为本发明具有单卷芯的锂电池的第二实施例的单卷芯上方放置绝缘片，并将穿出绝缘片定位孔的负极连接片焊接于负极接线组件底端的立体图。 
图10为本发明具有单卷芯的锂电池的第二实施例的负极连接片及负极接线组件的底端处包上绝缘胶纸时的立体图。 
图11为本发明具有单卷芯的锂电池的第二实施例的立体图。 
图12为本发明的正极片在裁切前的正视图。 
图13为本发明的负极片在裁切前的正视图。 
附图标记说明： 
1-单卷芯；2-正极片；21-正极区；22-正极极耳；23-正极极耳组；24-正极连接片；25、35-中间线；3-负极片；31-负极区；32-负极极耳；33-负极极 耳组；34-负极连接片；4-第一隔离膜；4’-第二隔离膜；5-锂电池；51、6-壳体；61-下壳体；62-盖板；63-正极接线组件；64-负极接线组件；65-绝缘胶纸；7-绝缘片；71-定位孔。 
具体实施方式
请参阅图1、2所示，其为本发明单卷芯1的较佳实施例，包括一长条形正极片2、一长条形负极片3、一第一隔离膜4及一第二隔离膜4’。 
所述正极片2较佳为铝金属，正极片2正、反两个表面的大部分下端区域形成正极区21，所述正极区21为正极片2的表面涂布一层混合正极材料、导电剂、粘着剂及溶剂的正极浆料，并在正极浆料经烘干及辗压程序后所形成。所述正极片2的长度方向的一侧，亦即正极片2的上端区域设有多个延着上述长度方向的等间隔正极极耳22。 
所述负极片3较佳为铜金属，负极片3正、反两个表面的大部分下端区域形成负极区31，负极区31相对应正极片2的正极区21，且所述负极区31为负极片3的表面涂布一层混合负极材料、导电剂、粘着剂及溶剂的负极浆料，并在负极浆料经烘干及辗压程序后所形成。所述负极片3的长度方向的一侧设有多个具间隔的负极极耳32，当正极片2与负极片3层叠时，所述多个负极极耳32与所述多个正极极耳22的位置相互交错。 
而第一隔离膜4、第二隔离膜、4’为绝缘材料，可为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、或上述材料的多层结构如PE/PP/PE。其中，第一隔离膜4夹置于正极片2的正极区21与负极片3的负极区31之间，而第二隔离膜4’则是置放于负极片3的负极区31的一侧。 
由此，如图3所示，同时连续卷绕正极片2、第一隔离膜4、负极片3及第二隔离膜4’，即可以第一隔离膜4、第二隔离膜4’分别阻隔于正极片2的正极区21与负极片3的负极区31之间。并如图4所示，使所述多个正极极耳22集中成一正极极耳组23，而所述多个负极极耳32集中成一负极极耳组33。 
而如图5、6所示，通过调整所述多个正极极耳22的间隔及所述多个负极极耳32的间隔，则可让正极极耳组23的各正极极耳22与负极极耳组33的各负极极耳32分别呈渐进式的方式排列，或使正极极耳组23与负极极耳组33分别形成于单卷芯1的上端两侧。 
请参阅图7所示，其为本发明具有单卷芯的锂电池5的第一实施例，包括 一软包式的壳体51，壳体51内置放电解液及上述单卷芯1，所述单卷芯1的上方所形成的正极极耳组23与一正极连接片24连接，而负极极耳组33与一负极连接片34连接，当封闭壳体51之后，所述正极连接片24及负极连接片34分别露出于壳体51的外部。 
请参阅图8、9所示，其为本发明具有单卷芯的锂电池5的第二实施例，其与第一实施例不同的处在于：本实施例包括一铝质的壳体6，所述铝壳体6包括一顶端具有开口的下壳体61及一盖合在下壳体61顶端以封闭所述开口的盖板62，盖板62上方设有正极接线组件63及负极接线组件64，正极极耳组23经由一正极连接片24以焊接于下壳体61的内壁上，以使正极极耳组23、壳体6及正极接线组件63呈电性连接。单卷芯1的上方设有一具有定位孔71的绝缘片7，负极极耳组33焊接于一负极连接片34上，且负极连接片34经由定位孔71向上穿出后，焊接于负极接线组件64的底端，以使负极极耳组33及负极接线组件64呈电性连接。而如图10所示，当在负极连接片34及负极接线组件64的底端处包上一层绝缘胶纸65时，则可防止短路。 
如此一来，请参阅图11所示，当盖板62盖合于下壳体61的顶端，以点焊封口，并将电解液填充至壳体6内，以使单卷芯1作用时，即可经由正极接线组件63及负极接线组件64分别向外输出正、负电。 
请同时参阅图1～4所示，本发明单卷芯的连续卷绕方法包括下列步骤： 
a.在正极片2的表面的大部分区域涂布以形成一正极区21，并在正极片2的长度方向的一侧裁切成多个具间隔的正极极耳22。 
b.在负极片3的表面的大部分区域涂布以形成一负极区31，使所述负极区31与正极区21相对应，并在负极片3的长度方向的一侧裁切成多个具间隔的负极极耳32。以及 
c.将长条形正极片2、第一隔离膜4、长条形负极片3及第二隔离膜4’层叠，以使所述多个正极极耳22与所述多个负极极耳32相互交错，再连续卷绕层叠后的长条形正极片2、第一隔离膜4、长条形负极片3及第二隔离膜4’，以使所述多个正极极耳22集中成一正极极耳组23，而所述多个负极极耳32集中成一负极极耳组33。 
其中，如第12图所示，在进行a步骤时更包括一步骤，系在正极片2的表面的大部分区域涂布以形成正极区21之后，在正极片2的长度方向的二侧裁切成多个具间隔的正极极耳22，并由正极区21的中间线25切开，以使一大片正 极片2分开为二片具有相同形状大小的正极片2。 
而如图13所示，在进行b步骤时更包括一步骤，在负极片3的表面的大部分区域涂布以形成负极区31之后，在负极片3的长度方向的二侧裁切成多个具间隔的负极极耳32，并由负极区31的中间线35切开，使一大片负极片3分开为二片具有相同形状大小的负极片3。 
因此，本发明具有以下的优点： 
1、本发明可在单一卷芯上同时形成一正极极耳组及一负极极耳组，因此，可满足大容量、高倍率的电池组装要求，且能直接以自动化方式大量生产，以有效降低生产成本。 
2、本发明可在单一卷芯置入金属壳体内之后，将正极极耳组焊接于壳体的内壁，并将负极极耳组与负极接线组件呈电连接，因此，不但能增加作业效率、提高导电性能，且能减少短路风险，以确保使用安全。 
3、本发明的单卷芯可依不同铝壳体的大小而调整长度及宽度，因此，能适用于各种不同大小规格及不同型体的锂电池上 
综上所述，依上文所揭示的内容，本发明确可达到发明的预期目的，提供一种具有大电流放电能力的单卷芯、单卷芯的连续卷绕方法，及能在单卷芯结合于壳体内时，可方便组装，并提高导电性能的具有单卷芯的锂电池，极具产业上利用的价值，依法提出发明专利申请。 

Claims (9)

1.一种单卷芯，由一长条形正极片、一第一隔离膜、一长条形负极片及一第二隔离膜层叠之后，再连续卷绕而成，其特征在于：
所述正极片的表面的大部分区域形成一正极区，所述正极片的长度方向的一侧设有多个具间隔的正极极耳；以及
所述负极片的表面的大部分区域形成一负极区，所述负极区与正极区相对应，所述负极片的长度方向的一侧设有多个具间隔的负极极耳，且长条形正极片与长条形负极片层叠时，所述多个负极极耳与所述多个正极极耳相互交错；
由此，当正极片、第一隔离膜、负极片及第二隔离膜连续卷绕之后，所述多个正极极耳集中成一正极极耳组，而所述多个负极极耳集中成一负极极耳组。
2.一种根据权利要求1的锂电池，其特征在于，包括一壳体，所述壳体内置放电解液及一单卷芯，所述单卷芯的上方形成一正极极耳组及一负极极耳组。
3.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，所述壳体为金属壳体，所述金属壳体的顶面设有一正极接线组件及一负极接线组件，且正极极耳组、金属壳体与正极接线组件呈电连接，负极极耳组与负极接线组件呈电连接。
4.根据权利要求3所述的锂电池，其特征在于，所述正极极耳组的顶端是焊接于金属壳体的内壁上。
5.根据权利要求3或4所述的锂电池，其特征在于，所述壳体包括一顶端具有开口的下壳体及一盖合在下壳体的顶端以封闭所述开口的盖板，而正极接线组件及负极接线组件分别连接于盖板上方。
6.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于，所述单卷芯的上方设有一具有定位孔的绝缘片，所述负极极耳组焊接于一负极连接片上，且所述负极连接片是由定位孔向上穿出。
7.一种根据权利要求1的单卷芯的连续卷绕方法，其特征在于，包括：
a.在正极片的表面的大部分区域涂布以形成一正极区，并在正极片的长度方向的一侧裁切成多个具间隔的正极极耳；
b.在负极片的表面的大部分区域涂布以形成一负极区，使所述负极区与正极区相对应，并在负极片的长度方向的一侧裁切成多个具间隔的负极极耳；以及
c.将长条形正极片、第一隔离膜、长条形负极片及第二隔离膜层叠，以使所述多个负极极耳与所述多个正极极耳相互交错，再连续卷绕层叠后的长条形正极片、第一隔离膜、长条形负极片及第二隔离膜，以使所述多个正极极耳集中成一正极极耳组，而所述多个负极极耳集中成一负极极耳组。
8.根据权利要求7所述的单卷芯的连续卷绕方法，其特征在于，更包括一步骤，在正极片的表面的大部分区域涂布以形成一正极区，在正极片的长度方向的二侧裁切成多个具间隔的正极极耳，并由正极区的中间裁切，使一片正极片分开为二片具有相同形状大小的正极片。
9.根据权利要求7所述的单卷芯的连续卷绕方法，其特征在于，更包括一步骤，在负极片的表面的大部分区域涂布以形成一负极区，在负极片的长度方向的二侧裁切成多个具间隔的负极极耳，并由负极区的中间裁切，使一片负极片分开为二片具有相同形状大小的负极片。
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