CN105870492A - 一种新型锂离子电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型锂离子电池及其制作方法，包括壳体、连接于壳体两端的盖帽和电芯，壳体包裹电芯，电芯自内而外依次设有正极片、隔膜纸和负极片，正极片和负极片通过隔膜纸隔开；正极片和负极片上均设有穿孔，穿孔内填充有涂层材料；正极片正反面涂有正极材料，负极片正反面涂有负极材料；正极片和负极片上均设有与充放电接口相连接的极耳。本发明采用上述结构的新型锂离子电池及其制作方法，能够在物理上增加正极或负极材料涂抹空间，最大限度的增加了电子容纳空间，从而提升了单位体积电池容量，使新能源汽车增加25％续航能力或减轻车体重量，为手持电子设备提供更长的使用时间，减少充电次数，缩小产品体积。

Description

一种 新型 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技术领域，尤其是涉及一种新型锂离子电池及其制作方法。
背景技术
随着新能源汽车的普及和广泛使用，即全电动可充电汽车的普及和广泛使用；还有手持设备的智能化便捷化也应用到人们生活和工作中。鉴于以上两点，人们对汽车内配置电池组的容量，或对手机和电脑等手持设备内配置的电池容量提出了更高的要求。现有的锂离子电池材料体系主要由碳负极，氧化钴锂和有机电解液组成，其工艺是将负极材料均匀涂抹在平整光滑的铜箔材料的正面和反面，将正极材料均匀涂抹在平整光滑的铝铂正面和反面，涂抹的体积等于电池容量，如图 1所示，现有的一般极片涂层结构，该结构正面涂层101和反面涂层103均涂抹在极片102上面，形成一体，涂层101和涂层103为电池容量存储体，极片102为导电体，容量受涂层宽度、厚度和长度决定，涂层厚度、宽度和长度受电池壳体限制。因此现有的锂离子电池材料体系已经无法实现更大的单位体积内容量的提升。鉴于以上原因，我们在不改变材料体系的前提下，改变内部结构，物理性改变锂离子容纳空间，使单位体积容量提升，对用户而言，汽车在使用该结构工艺制成的电池，可在原行驶里程上增加25％的里程；手持电子设备在使用该结构工艺制成电池，可增加25％的续航时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型锂离子电池及其制作方法，能够在物理上 增加正极或负极材料涂抹空间，最大限度的增加了电子容纳空间，从而提升了单位体积电池容量，使新能源汽车增加25％续航能力或减轻车体重量，为手持电子设备提供更长的使用时间，减少充电次数，缩小产品体积。
为实现上述目的，本发明提供了一种新型锂离子电池及其制作方法，包括壳体、连接于所述壳体两端的盖帽和电芯，所述壳体包裹所述电芯，所述电芯自内而外依次设有正极片、隔膜纸和负极片，所述正极片和所述负极片通过隔膜纸隔开；
所述正极片和所述负极片上均设有穿孔，所述穿孔内填充有涂层材料；
所述正极片正反面涂有正极材料，所述负极片正反面涂有负极材料；
所述正极片和所述负极片上均设有与充放电接口相连接的极耳。
优选地，所述电芯为圆柱卷绕体。
优选地，所述正极片上的穿孔设有若干个且等距设置，所述正极片穿孔内的涂层材料与所述正极材料一致且与所述正极材料连接成一体；
所述负极片上的穿孔设有若干个且等距设置，所述负极片穿孔内的涂层材料与所述负极材料一致且与所述负极材料连接成一体；
所述穿孔为空心圆状或蜂窝状。
优选地，所述极耳包括正极耳和负极耳，所述正极耳设于所述正极片的顶端，所述负极耳设于所述负极片的底端。
优选地，所述正极材料为层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物，所述负极材料为锂碳层间化合物。
上述的新型锂离子电池的制作方法包括以下步骤：
101、首先进行所述正极材料的配置，接下来进行所述负极材料的配置，将配好的正负极材料放好待用；
102、对正极极片和负极极片分别进行打孔加工；
103、将正极极片的孔内和正反面均匀涂抹上正极材料，将负极极片的孔 内和正反面均匀涂抹上负极材料；
104、对涂抹后的正负极极片进行真空烘烤；
105、将烘烤完成的正极极片、隔膜和烘烤完成的负极极片通过自动卷绕设备卷绕起来；
106、将卷绕后的卷绕体装到所述壳体内，完成入壳；
107、进行封壳、注液和化成。
优选地，所述打孔加工的方式为激光镭射打孔或者化学腐蚀打孔。
优选地，所述激光镭射打孔工艺具体为：
利用激光束对正负极片进行打孔，在所述激光束的前面放置孔栏,将所述激光束通过所述孔栏重复照射到所述正极片或所述负极片固定的一点上，所述激光束的传播方向与辐射传播方向垂直；
其中，所述孔径的尺寸范围是0.1至0.25毫米，所述激光束的单脉冲能量为65至110微焦耳，所述激光束的脉冲数为9-20个，所述激光束的脉宽为100-210飞秒。
优选地，所述化学腐蚀打孔工艺包括以下步骤：
(1)将正负极片去油、水洗和干燥；
(2)将干燥后的正负极片进行丝网印刷，印刷后进行干燥；
(3)将丝网印刷干燥后的正负极极片进行湿法刻蚀；
(4)对湿法刻蚀过的正负极片除墨、水洗和抛光；
(5)对抛光后的正负极片进行水洗、干燥和检验。
优选地，所述正极片和所述负极片的烘烤时间范围是2至4小时，烘烤温度范围是80至90摄氏度，真空度小于负80千帕。
因此，本发明采用上述结构的新型锂离子电池及其制作方法，能够在物理上增加正极或负极材料涂抹空间，最大限度的增加了电子容纳空间，从而提升了单位体积电池容量，使新能源汽车增加25％续航能力或减轻车体重量， 为手持电子设备提供更长的使用时间，减少充电次数，缩小产品体积。
下面通过附图和实施例，对发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图 1为现有锂离子电池实施例的极片涂层结构示意图；
图 2为本发明一种新型锂离子电池实施例的结构示意图；
图 3为本发明一种新型锂离子电池实施例的极片涂层结构示意图；
图 4为本发明一种新型锂离子电池实施例的电芯结构示意图。
具体实施方式
实施例
图 2为本发明一种新型锂离子电池实施例的结构示意图，图 3为本发明一种新型锂离子电池实施例的极片涂层结构示意图，图 4为本发明一种新型锂离子电池实施例的电芯结构示意图，如图所示，本发明提供了一种新型锂离子电池，包括壳体1、连接于壳体1两端的盖帽2和电芯，壳体1包裹所述电芯11，电芯11自内而外依次设有正极片3、隔膜纸4和负极片5，正极片3和负极片5通过隔膜纸4隔开；正极片3和负极片5上均设有穿孔6，穿孔6内填充有涂层材料；正极片3正反面涂有正极材料7，负极片5正反面涂有负极材料8；正极片3和负极片5上均设有与充放电接口相连接的极耳，本发明在正极片和负极片上布满穿孔，该穿孔为空心状或蜂窝状，内部填充有涂层材料，孔内的涂层材料与正反面的涂层材料相连接，形成一体，每个涂层内包含电子和离子，涂层内的电子通过孔壁传导电子，穿孔内所填充的材料为扩容出的容量，容量多少取决于孔径大小以及极耳厚度，离子通过正反面涂层释出或嵌入，电子通过穿孔内的孔壁即极片材料传导到极耳，物理上增 加正极或负极材料涂抹空间，以最大限度增加电子容纳空间，从而可提升单位体积的电池容量。
电芯11为圆柱卷绕体。
正极片3上的穿孔6设有若干个且等距设置，正极片穿孔6内的涂层材料与正极材料7一致且与正极材料7连接成一体；负极片5上的穿孔6设有若干个且等距设置，负极片穿孔6内的涂层材料与负极材料8一致且与负极材料8连接成一体，孔越多提升的容量越大；
穿孔6为空心圆状或蜂窝状，空心的可用来填充涂层材料，保证电子能够顺利的通过。
所述极耳包括正极耳9和负极耳10，正极耳9设于正极片3的顶端，负极耳10设于负极片5的底端，通过正负极耳与外部充放电接口相连，完成电池反应。
正极材料7为层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物，负极材料8为锂碳层间化合物，过度金属氧化物和锂的化合物性能较好，具有高插入电位，如LixCoO2，LixNiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等，这些正极材料的插锂电位都可以达到4V以上，这样使材料内的电子可以通过极片正向或逆向迁移电子。
上述的新型锂离子电池的制作方法包括以下步骤：
101、首先进行所述正极材料的配置，接下来进行所述负极材料的配置，将配好的正负极材料放好待用；
102、对正极极片和负极极片分别进行打孔加工；
103、将正极极片的孔内和正反面均匀涂抹上正极材料，将负极极片的孔内和正反面均匀涂抹上负极材料；
104、对涂抹后的正负极极片进行真空烘烤；
105、将烘烤完成的正极极片、隔膜和烘烤完成的负极极片通过自动卷绕设备卷绕起来；
106、将卷绕后的卷绕体装到所述壳体内，完成入壳；
107、进行封壳、注液和化成。
所述打孔加工的方式为激光镭射打孔或者化学腐蚀打孔。
所述激光镭射打孔工艺具体为：
利用激光束对正负极片进行打孔，在所述激光束的前面放置孔栏,将所述激光束通过所述孔栏重复照射到所述正极片或所述负极片固定的一点上，所述激光束的传播方向与辐射传播方向垂直；
其中，所述孔径的尺寸范围是0.1至0.25毫米，所述激光束的单脉冲能量为65至110微焦耳，所述激光束的脉冲数为9-20个，所述激光束的脉宽为100-210飞秒。
所述化学腐蚀打孔工艺包括以下步骤：
(1)将正负极片去油、水洗和干燥；
(2)将干燥后的正负极片进行丝网印刷，印刷后进行干燥；
(3)将丝网印刷干燥后的正负极极片进行湿法刻蚀；
(4)对湿法刻蚀过的正负极片除墨、水洗和抛光；
(5)对抛光后的正负极片进行水洗、干燥和检验。
所述正极片和所述负极片的烘烤时间范围是2至4小时，烘烤温度范围是80至90摄氏度，真空度小于负80千帕。
所述激光束的形状用光学系统获得，在聚焦光束前放置一个所需形状的孔栏，打出异型孔。
本发明通过增加极片打孔这一步骤，使得涂布材料增加，间接的增加了单位体积内的容量，从而达到了同等壳体内材料不变，体积不变的情况下，容量增加25％的效果。
因此，本发明采用上述结构的新型锂离子电池，能够在物理上增加正极或负极材料涂抹空间，最大限度的增加了电子容纳空间，从而提升了单位体 积电池容量，使新能源汽车增加25％续航能力或减轻车体重量，为手持电子设备提供更长的使用时间，减少充电次数，缩小产品体积。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种新型锂离子电池及其制作方法，包括壳体、连接于所述壳体两端的盖帽和电芯，所述壳体包裹所述电芯，其特征在于：
所述电芯自内而外依次设有正极片、隔膜纸和负极片，所述正极片和所述负极片通过隔膜纸隔开；
所述正极片和所述负极片上均设有穿孔，所述穿孔内填充有涂层材料；
所述正极片正反面涂有正极材料，所述负极片正反面涂有负极材料；
所述正极片和所述负极片上均设有与充放电接口相连接的极耳。
2.根据权利要求1所述的一种新型锂离子电池及其制作方法，其特征在于：所述电芯为圆柱卷绕体。
3.根据权利要求2所述的一种新型锂离子电池及其制作方法，其特征在于：
所述正极片上的穿孔设有若干个且等距设置，所述正极片穿孔内的涂层材料与所述正极材料一致且与所述正极材料连接成一体；
所述负极片上的穿孔设有若干个且等距设置，所述负极片穿孔内的涂层材料与所述负极材料一致且与所述负极材料连接成一体；
所述穿孔为空心圆状或蜂窝状。
4.根据权利要求3所述的一种新型锂离子电池及其制作方法，其特征在于：所述极耳包括正极耳和负极耳，所述正极耳设于所述正极片的顶端，所述负极耳设于所述负极片的底端。
5.根据权利要求4所述的一种新型锂离子电池及其制作方法，其特征在于：所述正极材料为层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物，所述负极材料为锂碳层间化合物。
6.一种权利要求1-5任一所述的新型锂离子电池的制作方法，其特征在于,包括以下步骤：
101、首先进行所述正极材料的配置，接下来进行所述负极材料的配置，将配好的正负极材料放好待用；
102、对正极极片和负极极片分别进行打孔加工；
103、将正极极片的孔内和正反面均匀涂抹上正极材料，将负极极片的孔内和正反面均匀涂抹上负极材料；
104、对涂抹后的正负极极片进行真空烘烤；
105、将烘烤完成的正极极片、隔膜和烘烤完成的负极极片通过自动卷绕设备卷绕起来；
106、将卷绕后的卷绕体装到所述壳体内，完成入壳；
107、进行封壳、注液和化成。
7.根据权利要求6所述的一种新型锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述打孔加工的方式为激光镭射打孔或者化学腐蚀打孔。
8.根据权利要求7所述的一种新型锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述激光镭射打孔工艺具体为：
利用激光束对正负极片进行打孔，在所述激光束的前面放置孔栏,将所述激光束通过所述孔栏重复照射到所述正极片或所述负极片固定的一点上，所述激光束的传播方向与辐射传播方向垂直；
其中，所述孔径的尺寸范围是0.1至0.25毫米，所述激光束的单脉冲能量为65至110微焦耳，所述激光束的脉冲数为9-20个，所述激光束的脉宽为100-210飞秒。
9.根据权利要求7所述的一种新型锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述化学腐蚀打孔工艺包括以下步骤：
(1)将正负极片去油、水洗和干燥；
(2)将干燥后的正负极片进行丝网印刷，印刷后进行干燥；
(3)将丝网印刷干燥后的正负极极片进行湿法刻蚀；
(4)对湿法刻蚀过的正负极片除墨、水洗和抛光；
(5)对抛光后的正负极片进行水洗、干燥和检验。
10.根据权利要求6所述的一种新型锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述正极片和所述负极片的烘烤时间范围是2至4小时，烘烤温度范围是80至90摄氏度，真空度小于负80千帕。
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