CN105489938A - 一种锂离子电池叠片方式 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及领域锂离子电池领域，公开了一种锂离子电池叠片方式，包括：（1）根据极耳包箔材位置将正极片和负极片归类标记；（2）对隔膜按Z字型折叠，将正极片和负极片设于两层隔膜之间；叠片顺序为：负极片→隔膜→正极片→隔膜→负极片→隔膜→正极片→隔膜，以此为一个循环单元，整个叠片中包含n个循环单元；（3）在最上层隔膜上放置一片与最底层负极片相同负极片，然后用隔膜将整个极片堆缠绕1.5圈，最后用胶带固定。本发明方法简单易行，能有效避免因焊接层数的增加，导致极耳箔材间焊接不良以及预焊裁切后横断面毛刺的产生。本发明还可有效改善动力电池，有利于电池性能的稳定，延长电池的使用寿命。

Description

一种锂离子电池叠片方式
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池叠片方式。
背景技术
目前锂离子电池的正极耳引出箔材，正极在涂覆过程中按照设计需要留出的一部分空箔，用作为正极片的电流传导部位，在叠片完成后用于和极耳间进行焊接，通常为Al箔，厚度为10~40um。负极耳引出箔材：负极在涂覆过程中按照设计需要留出的一部分空箔，用作为负极片的电流传导部位，在叠片完成后用于和极耳间进行焊接，通常为Cu箔，厚度为8~40um。
目前在动力锂离子电池中，单体较普遍的成型方式主要为叠片和卷绕两种方式将正极片与负极片通过隔离膜有效的隔开，同时保证它们之间有效且紧密的接触。
现有的叠片方式主要有同侧出极耳或首尾出极耳两种方式。
随着动力电池的快速发展，现有的技术方案不能满足高能量，高功率动力电池的使用需求。缺陷在于当正负极叠片层数过多的时候，由于极耳焊接处层数的增加，导致极耳焊接效果差，往往会出现最外层极耳箔材焊穿，而内部箔材并未焊接牢固，出现虚焊的现象。这直接将导致电池阻抗的增大，严重影响电池性能的发挥。同时随着焊接层数的增加，使得极耳箔材预焊后总体厚度较厚，增加了裁切的难度，同时也增加了裁切后横断面毛刺数量，而毛刺对于锂离子电池安全来说是致命的威胁，轻者会导致锂离子电池自耗电增大，电池寿命大大缩减，重者会导致电池本身的内短路从而造成起火爆炸。所以必须严格控制裁切后箔材端面毛刺的产生。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池叠片方式，本发明在不改变现有焊接技术条件下，为有效提升电池能量或功率密度提供了一种简单并有效的叠片方法。该方法简单易行，且能有效避免因焊接层数的增加，导致极耳箔材间焊接不良以及预焊裁切后横断面毛刺的产生。同时此种叠片方式，可有效改善动力电池，特别是大尺寸动力电池的电流线分布，使得其电场分布更均匀，有利于电池性能的稳定，延长电池的使用寿命。
本发明的具体技术方案为：一种锂离子电池叠片方式，包括以下步骤：
（1）选取矩形的正极片和负极片，将极耳箔材设于所述正极片上顶边左侧位置的正极片标记为C11，将极耳箔材设于所述正极片上顶边右侧位置的正极片标记为C12，将极耳箔材设于所述正极片下底边左侧位置的正极片标记为C21，将极耳箔材设于所述正极片下底边右侧位置的正极片标记为C22；
将极耳箔材设于所述负极片上顶边左侧位置的负极片标记为A11，将极耳箔材设于所述负极片上顶边右侧位置的负极片标记为A12，将极耳箔材设于所述负极片下底边左侧位置的负极片标记为A21，将极耳箔材设于所述负极片下底边右侧位置的负极片标记为A22；
（2）对隔膜按Z字型折叠方式进行折叠，将步骤（1）中所述正极片和负极片设于折叠后的隔膜的相邻两层之间，在叠片过程中隔膜的每一相邻两层之间设有一片极片，且正极片和负极片交错排列，最底层的极片为负极片；叠片后从下到上的顺序为：负极片→隔膜→正极片→隔膜→负极片→隔膜→正极片→隔膜，以此为一个循环单元，叠片后的整个叠片中包含n个上述循环单元，其中n为大于等于1的自然数；且在每一个循环单元中，负极片选自A11、A12、A21、A22中的任意两种，正极片则选取极耳箔材位置与已选取的负极片不同的剩余两种；
（3）在完成上述步骤后，在最上层的隔膜上表面放置一片与叠片最底层负极片相同负极片，然后用隔膜将整个极片堆缠绕1.5圈，隔膜收尾于最底层中间位置，最后用胶带将隔膜固定。
本发明的锂离子电池叠片方式，是在传统方法上的一个改进。其主要的应用范围是锂离子电池。
其主要特征是采用H型叠片方式，使得正、负极极耳箔材数量得到均匀的分散，从而保证了极耳箔材与极耳间的有效焊接，同时焊接层数与原先设计相比并未增加，但是电芯容量却是原先设计的两倍。叠片时，仍依据正极片，隔膜，负极片的顺序依次叠片，但是极耳箔材的引出方向可以根据设计的需要进行调整。
该种叠片方式可以有效在不改变现有焊接技术条件下，实现锂离子电池能量或功率密度的提升，同时避免因焊接层数的增加，导致极耳箔材间焊接不良以及预焊裁切后横断面毛刺的产生。
使用该种叠片方式，还可有效改善动力电池，特别是大尺寸动力电池的电流线分布，使得其电场分布更均匀，有利于电池性能的稳定，延长电池的使用寿命。
此外，本叠片方式不需要更改原先极片尺寸的设计，非常容易实现规模化生产。
作为第一种优选方案，在步骤（2）所述的每一个循环单元中，两种负极片的极耳箔材均位于极片上顶边或均位于极片下底边。
作为第二种优选方案，在步骤（2）所述的每一个循环单元的两种负极片中，其中一种负极片的极耳箔材位于极片上顶边，另一种负极片位于极片下底边。
作为第二种优选方案的一种子方案，在步骤（2）所述的每一个循环单元的两种负极片中，其中一种负极片的极耳箔材位于极片上顶边，另一种负极片位于极片下底边；且其两种负极片的极耳箔材在极片上顶边或下底边的左右侧位置不同。
作为第二种优选方案的另一种子方案，在步骤（2）所述的每一个循环单元的两种负极片中，其中一种负极片的极耳箔材位于极片上顶边，另一种负极片位于极片下底边；且其两种负极片的极耳箔材在极片上顶边或下底边的左右侧位置相同。
作为优选，每片所述正极片的本体尺寸相同，每片所述负极片的本体尺寸相同，所述每一层隔膜的尺寸相同，且负极片本体的长和宽均大于正极片本体的长和宽，每一层隔膜的长和宽尺寸均大于负极片本体的长和宽。
负极片本体的尺寸大于正极片本体，每一层隔膜尺寸大于负极片本体，这样能够保证在叠片过程中，隔膜将极片完全包裹，由于最外层的两片极片均为负极片，这样负极片能够将中间的正极片包裹。
作为优选，在叠片过程中，每片负极片和每片正极片均位于每一层隔膜的居中位置。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
本发明在不改变现有焊接技术条件下，为有效提升电池能量或功率密度提供了一种简单并有效的叠片方法。该方法简单易行，且能有效避免因焊接层数的增加，导致极耳箔材间焊接不良以及预焊裁切后横断面毛刺的产生。同时此种叠片方式，可有效改善动力电池，特别是大尺寸动力电池的电流线分布，使得其电场分布更均匀，有利于电池性能的稳定，延长电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明专利中正极片C11的结构示意图；
图2是本发明专利中正极片C12的结构示意图；
图3是本发明专利中正极片C21的结构示意图;
图4是本发明专利中正极片C22的结构示意图;
图5是本发明专利中正极片A11的结构示意图;
图6是本发明专利中正极片A12的结构示意图；
图7是本发明专利中正极片A21的结构示意图;
图8是本发明专利中正极片A22的结构示意图;
图9是本发明专利实施例1中的叠片方式示意图;
图10是本发明专利实施例1中的叠片后示意图;
图11是本发明专利实施例2中的叠片方式示意图;
图12是本发明专利实施例2中的叠片后示意图;
图13是本发明专利实施例3中的叠片方式示意图;
图14是本发明专利实施例3中的叠片后示意图。
附图标记为：C111、C122、C23、C224、A115、A126、A217、A28、极耳箔材9、隔膜10、胶带11。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
在以下实施例中，正极片本体的尺寸为：左右侧边长182mm，上下边宽132mm，厚140um，正片极耳箔材为铝箔，引出部分上下边长35mm，左右侧边长16.5mm，厚20um，极耳箔材左侧边距离正极片本体的左侧边10mm。
负极片本体的尺寸为：左右侧边长185mm，上下边宽135mm，厚140um，负片极耳箔材为铜箔，引出部分上下边长35mm，左右侧边长15mm，厚10um，极耳箔材左侧边距离负极片本体的左侧边11.5mm。
隔膜每层左右侧边长189mm，上下边宽136.5mm，厚30um。
叠片时遵循以下原则，负极片本体外边缘距正极片本体外边缘距离1.5mm，隔膜外边缘距负极片外边缘距离在上下位置为2.0mm，左右位置为0.75mm。
如图1-8图所示，将极耳箔材9设于所述正极片上顶边左侧位置的正极片标记为C111，将极耳箔材设于所述正极片上顶边右侧位置的正极片标记为C122，将极耳箔材设于所述正极片下底边左侧位置的正极片标记为C213，将极耳箔材设于所述正极片下底边右侧位置的正极片标记为C224。将极耳箔材设于所述负极片上顶边左侧位置的负极片标记为A115，将极耳箔材设于所述负极片上顶边右侧位置的负极片标记为A126，将极耳箔材设于所述负极片下底边左侧位置的负极片标记为A217，将极耳箔材设于所述负极片下底边右侧位置的负极片标记为A228。
实施例1
在图9中，为了方便描述，只对正极片和负极片的叠片方式画出，未将隔膜画出。
在本实施例中，叠片按照A11→隔膜→C22→隔膜→A12→隔膜→C21→隔膜的顺序进行叠片，以此为一个循环单元。本实施例中，n值=31，在完成32个循环单元的叠片后，在最顶层的隔膜10上表面放置一片A11负极片，如图10所示，然后用隔膜将整个极片堆缠绕1.5圈，隔膜收尾于最底层中间位置，最后用胶带11将隔膜固定。
实施例2
在图11中，为了方便描述，只对正极片和负极片的叠片方式画出，未将隔膜画出。
在本实施例中，叠片按照A11→隔膜→C12→隔膜→A21→隔膜→C22→隔膜的顺序进行叠片，以此为一个循环单元。本实施例中，n值=31，在完成32个循环单元的叠片后，在最顶层的隔膜上表面放置一片A11负极片，如图12所示，然后用隔膜将整个极片堆缠绕1.5圈，隔膜收尾于最底层中间位置，最后用胶带将隔膜固定。
实施例3
在图13中，为了方便描述，只对正极片和负极片的叠片方式画出，未将隔膜画出。
在本实施例中，叠片按照A11→隔膜→C12→隔膜→A22→隔膜→C21→隔膜的顺序进行叠片，以此为一个循环单元。本实施例中，n值=31，在完成32个循环单元的叠片后，在最顶层的隔膜上表面放置一片A11负极片，如图14所示，然后用隔膜将整个极片堆缠绕1.5圈，隔膜收尾于最底层中间位置，最后用胶带将隔膜固定。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种锂离子电池叠片方式，其特征在于包括以下步骤：
（1）选取矩形的正极片和负极片，将极耳箔材(9)设于所述正极片上顶边左侧位置的正极片标记为C11(1)，将极耳箔材设于所述正极片上顶边右侧位置的正极片标记为C12(2)，将极耳箔材设于所述正极片下底边左侧位置的正极片标记为C21(3)，将极耳箔材设于所述正极片下底边右侧位置的正极片标记为C22(4)；
将极耳箔材设于所述负极片上顶边左侧位置的负极片标记为A11(5)，将极耳箔材设于所述负极片上顶边右侧位置的负极片标记为A12(6)，将极耳箔材设于所述负极片下底边左侧位置的负极片标记为A21(7)，将极耳箔材设于所述负极片下底边右侧位置的负极片标记为A22(8)；
（2）对隔膜（10）按Z字型折叠方式进行折叠，将步骤（1）中所述正极片和负极片设于折叠后的隔膜的相邻两层之间，在叠片过程中隔膜的每一相邻两层之间设有一片极片，且正极片和负极片交错排列，最底层的极片为负极片；叠片后从下到上的顺序为：负极片→隔膜→正极片→隔膜→负极片→隔膜→正极片→隔膜，以此为一个循环单元，叠片后的整个叠片中包含n个上述循环单元，其中n为大于等于1的自然数；且在每一个循环单元中，负极片选自A11、A12、A21、A22中的任意两种，正极片则选取极耳箔材位置与已选取的负极片不同的剩余两种；
（3）在完成上述步骤后，在最上层的隔膜上表面放置一片与叠片最底层负极片相同负极片，然后用隔膜将整个极片堆缠绕1.5圈，隔膜收尾于最底层中间位置，最后用胶带（11）将隔膜固定。
2.如权利要求1所述的锂离子电池叠片方式，其特征在于，在步骤（2）所述的每一个循环单元中，两种负极片的极耳箔材均位于极片上顶边或均位于极片下底边。
3.如权利要求1所述的锂离子电池叠片方式，其特征在于，在步骤（2）所述的每一个循环单元的两种负极片中，其中一种负极片的极耳箔材位于极片上顶边，另一种负极片位于极片下底边。
4.如权利要求3所述的锂离子电池叠片方式，其特征在于，在步骤（2）所述的每一个循环单元的两种负极片中，其中一种负极片的极耳箔材位于极片上顶边，另一种负极片位于极片下底边；且其两种负极片的极耳箔材在极片上顶边或下底边的左右侧位置不同。
5.如权利要求3所述的锂离子电池叠片方式，其特征在于，在步骤（2）所述的每一个循环单元的两种负极片中，其中一种负极片的极耳箔材位于极片上顶边，另一种负极片位于极片下底边；且其两种负极片的极耳箔材在极片上顶边或下底边的左右侧位置相同。
6.如权利要求1-5之一所述的锂离子电池叠片方式，其特征在于，每片所述正极片的本体尺寸相同，每片所述负极片的本体尺寸相同，所述每一层隔膜的尺寸相同，且负极片本体的长和宽均大于正极片本体的长和宽，每一层隔膜的长和宽尺寸均大于负极片本体的长和宽。
7.如权利要求6所述的锂离子电池叠片方式，其特征在于，叠片过程中，每片负极片和每片正极片均位于每一层隔膜的居中位置。
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