CN106450497A - 一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法及其电池 - Google Patents

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张新河
赵玲
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Abstract

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法，包括如下步骤：根据预设尺寸准备正极片和负极片；依序将正极片、隔膜、负极片叠放并卷绕到卷芯；并联预焊至少两个的卷芯、再与带有CPP胶的极耳的底部焊接及将焊接段剪裁至预设长度；用高温胶带缠绕预焊好的焊接段；弯折焊接段至与卷芯的顶端面平行，且将带有CPP胶的极耳的非焊接段弯折至与极耳的焊接段垂直；用高温胶带将至少两个的卷芯缠绕成整体；封装整体成型得到电芯。本发明的目的在于提供一种以较低成本的生产方式，生产一种倍率性能好、体积能量密度高的多卷芯双极耳电池。另，本发明还提供了一种多卷芯双极耳软包电池。

Description

一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法及其电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法及其电池。
背景技术
目前软包锂离子电池的电池芯主要采用卷绕式结构。卷绕式电池芯操作简单，便于自动化生产，成品率高。卷绕式电池芯一般是由一个卷芯构成，但是，如果生产大容量的电池或者厚电池，制作卷芯的极片较长，增加了涂布、制片和卷绕的难度，影响电池的生产效率和成品率；而且极片太长，会增大电池的内阻，降低电池的倍率性能。为了提高软包卷绕式锂离子电池的倍率性能，通常采用多卷芯并联解决。专利CN1787271A中公开了一种通过采用将多个高度和宽度均相同的卷芯并联的工艺，但是在工艺实施中，CN1787271A只是简单地将所有卷芯正极耳焊接在一起再由一条铝镍带引出，将所有卷芯的负极耳焊接在一起再由一条铝镍带引出，然后用铝塑膜封装，此时，其极耳焊接段无疑会占用电池高度方向的空间，使得电池的空间利用不充分，电池体积能量密度低。不能同时兼顾高倍率性能与高体积能量密度。
发明内容
本发明提供了一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法,目的在于较低成本地提供一种倍率性能好、体积能量密度高的多卷芯双极耳电池。
本发明还提供了一种多卷芯双极耳软包电池，电池具有倍率性能好、体积能量密度高及生产成本较低等特点。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法，包括如下步骤：
根据预设尺寸准备正极片和负极片；
依序将所述正极片、隔膜、所述负极片叠放并卷绕到卷芯；
并联预焊至少两个的所述卷芯、再与带有CPP胶的极耳的底部焊接及将焊接段剪裁至预设长度；
用高温胶带缠绕预焊好的所述焊接段；
弯折所述焊接段至与所述卷芯的顶端面平行，且将带有CPP胶的所述极耳的非焊接段弯折至与所述极耳的焊接段垂直；
用高温胶带将至少两个的所述卷芯缠绕成整体；
封装所述整体成型得到电芯。
优选地，步骤“并联预焊至少两个的所述卷芯、再与带有CPP胶的极耳的底部焊接及将焊接段剪裁至预设长度”具体包括如下步骤：
焊接至少两个的所述卷芯顶端的正极片上的铝带的末端，及焊接至少两个的所述卷芯一端的负极片上的镍带的末端；
将焊接好的所述铝带的末端与带有CPP胶的所述极耳的底部焊接、将焊接段剪裁至预设长度，及将焊接好的所述镍带的末端与带有CPP胶的所述极耳的底部焊接、将焊接段剪裁至预设长度。
优选地，所述正极片的宽度27mm、厚度0.08mm，所述负极片的宽度29mm、厚度0.088mm；每一所述极耳的厚度为0.10-0.30mm；所述铝带和所述镍带的厚度范围为0.10-0.30mm。。
优选地，每一所述卷芯的厚度约为4.8mm，宽度约为27.3mm。
优选地，每一所述卷芯的容量为525mAh。
本发明的一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法，通过预焊接所述正极片一端上的所述铝带和所述负极片一端上的所述镍带，再与所述极耳焊接，减小了单片极片的长度，降低涂布、制片和卷绕工艺的难度，提高生产效率和成品率，并联设置不少于一个的所述卷芯，增加了容量、减少内阻、提高倍率性能，同时节约封装成本和极耳成本。另外，通过将所述极耳的所述焊接段与所述非焊接段设置成垂直的结构，提高了本发明的空间利用率和体积能量密度。
相应地，本发明还提供了一种多卷芯双极耳软包电池，包括：外壳，设置在所述外壳内的电芯组,设置于所述外壳顶部的正极耳和负极耳，所述电芯组包括至少一个第一卷芯和至少一个第二卷芯，所述第一卷芯和所述第二卷芯均由正极片、隔膜、负极片叠放卷绕而成，所述第一卷芯和所述第二卷芯的顶端的所述正极片均设置有与所述正极片的末端焊接于一体的铝带，所述第一卷芯和所述第二卷芯的顶端的所述负极片均设置有与所述负极片的末端焊接于一体的镍带，所述正极片的末端与所述铝带的焊接处焊接有所述极耳，所述负极片的末端与所述镍带的焊接处焊接有所述极耳，所述正极片的末端、所述铝带及所述极耳的焊接处的外侧设置有高温胶带，所述负极片的末端、所述镍带及所述极耳的焊接处的外侧设置有高温胶带，所述高温胶带外侧设置有铝塑膜。
优选地，所述正极片末端与所述铝带和所述极耳焊接的一端与所述第一卷芯和所述第二卷芯的顶端面平行；所述负极片末端与是镍带和所述极耳焊接的一端与所述第一卷芯和所述第二卷芯的顶端面平行；所述极耳的焊接段与非焊接段相互垂直。
优选地，所述正极片的宽度27mm、厚度0.08mm，所述负极片的宽度29mm、厚度0.088mm；每一所述极耳的厚度为0.10-0.30mm；所述铝带和所述镍带的厚度范围为0.10-0.30mm；所述铝塑膜的厚度为0.070-0.160mm。
优选地，所述第一卷芯和所述第二卷芯的厚度约为4.8mm，宽度约为27.3mm。
优选地，所述第一卷芯和所述第二卷芯的容量为525mAh。
本发明的了一种多卷芯双极耳软包电池，通过在所述正极片一端上设置所述铝带和在所述负极片一端上设置所述镍带，将所述第一卷芯和所述第二卷芯的所述铝带和所述镍带分别焊接，再分别与所述极耳焊接，减小了单片极片的长度，降低涂布、制片和卷绕工艺的难度，提高生产效率和成品率，并联设置不少于一个的所述第一卷芯和所述第二卷芯，增加了本发明电池的容量、减少内阻、提高倍率性能，还节约了封装成本和所述极耳的成本。另外，通过将所述极耳的焊接段与非焊接段设置成垂直的结构，提高了本发明的空间利用率和体积能量密度。
附图说明
图1是本发明一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法的步骤流程图。
图2是本发明对比例制备的单卷芯电芯与图1制备的电池的放电曲线图，其中，a为对比例电芯的放电曲线，b为图1电池放电曲线。
图3是本发明一种多卷芯双极耳软包电池的结构示意图。
图4是图3中第一卷芯与第二卷芯叠合结构示意图。
图5是图3中第一卷芯与第二卷芯预焊接后结构示意图。
图6是图3中第一卷芯与第二卷芯预焊接后再焊接上带CPP胶极耳的结构图。
图7是图3中第一卷芯与第二卷芯预焊接后再焊接上带CPP胶极耳后将焊接段向卷芯的顶端面弯折直至与卷芯的顶端面平行，及将极耳焊接段与非焊接段弯折成垂直状态的结构图。
具体实施方式
下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
对比例：
现有技术中，制备单卷芯电芯，单卷芯的正极片宽度27mm、厚度0.08mm，负极片宽度29mm、厚度0.088mm，按照上述极片长度尺寸与敷料长度与位置尺寸准备好极片，然后与隔膜一起卷绕得到卷芯，单卷芯的厚度约为9.6mm，宽度约为27.4mm，单电芯设计容量为1050mAh。再用铝塑膜封装，然后进行化成，夹具烘烤，除气，分容等工序得到成品电芯。
实施例1：
请参考图1，本发明提供了一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法，包括如下步骤：
01，根据预设尺寸准备正极片和负极片。具体地，预先准备宽度27mm、厚度0.08mm的正极片，和宽度29mm、厚度0.088mm的负极片。
02，依序将所述正极片、隔膜、所述负极片叠放并卷绕到卷芯。具体地，按照所述正极片、隔膜和所述负极片的顺序叠放所述正极片、所述隔膜负和所述负极片，并将所述正极片、所述隔膜和所述负极片卷绕到所述卷芯。需要说明的是，所述卷芯的厚度约为4.8mm，宽度约为27.3mm，所述卷芯的容量为525mAh。
03，焊接至少两个的所述卷芯顶端的所述正极片上的铝带的末端，及焊接至少两个的所述卷芯顶端的所述负极片上的镍带的末端。具体地，将每一所述卷芯顶端的所述正极片上的所述铝带末端焊接于一体，将每一所述卷芯顶端的所述负极片上的所述镍带的末端焊接于一体。需要说明的是，所述铝带和所述镍带的厚度范围为0.10-0.30mm。
04，将焊接好的所述铝带的末端与带有CPP胶的所述极耳的底部焊接、将焊接段剪裁至预设长度，及将焊接好的所述镍带的末端与带有CPP胶的所述极耳的底部焊接、将焊接段剪裁至预设长度。需要说明的是，所述极耳的厚度均为0.10-0.30mm。
05，用高温胶带缠绕预焊好的所述焊接段。具体地，将步骤04预焊好的所述焊接段用高温胶带缠绕。
06，弯折所述焊接段至与所述卷芯的顶端面平行，且将带有CPP胶的所述极耳的非焊接段弯折至与所述极耳的焊接段垂直。具体地，将用高温胶带缠绕好的所述焊接段弯折至与所述卷芯的顶端面平行，且将带有CPP胶的所述极耳的非焊接段弯折至与所述极耳的焊接段垂直。
07，用高温胶带将至少两个的所述卷芯缠绕成整体。具体地，将焊接好的至少两个的所述卷芯用高温胶带在外侧缠绕成一整体，其中，每一所述卷芯的底端、顶端和侧边均相互齐平。
08，封装所述整体成型得到电芯。具体地，用铝塑膜封装步骤07得到的所述整体，然后进行化成，夹具烘烤，除气，分容等工序得到成品电芯。需要说明的是，所述铝塑膜的厚度均为0.070-0.160mm。
对比对比例中的得到的单卷芯电芯与本发明制备在3.0-4.2V电压范围之间，以0.5C恒流恒压充电，充电截止电流0.02C的状态下，及分别以0.2C,0.5C,1.0C,2.0C,3.0C,4.0C,5.0C,6A状态下得到的放电电流恒流放电关系，具体请参考表1和图2。
表1.不同倍率放电容量与放电百分比
比较发现，本发明电池的倍率性能比对比例单卷芯电芯优异。
从以上，描述可以看出，本发明的一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法，通过预焊接正极片一端上的铝带和负极片一端上的镍带，再与极耳焊接，减小了单片极片的长度，降低涂布、制片和卷绕工艺的难度，提高了生产效率和成品率，并联设置不少于一个的所述卷芯，增加了容量、减少内阻、提高倍率性能，同时节约封装成本和极耳成本。另外，通过将所述极耳的焊接段与非焊接段设置成垂直的结构，提高了本发明的空间利用率和体积能量密度。
实施例2：
请参考图3至图7，本发明的一种多卷芯双极耳软包电池，包括外壳1、电芯组2、正极片、负极片、隔膜、铝带5、镍带6、高温胶带、极耳a及铝塑膜，其中，电芯组2设置在外壳1内，电芯组2包括至少一个第一卷芯21和至少一个第二卷芯22，第一卷芯21和第二卷芯22均由所述正极片、所述隔膜、所述负极片叠放卷绕而成，所述第一卷芯21和所述第二卷芯22的顶端的所述正极片均设置有与所述正极片的末端焊接于一体的所述铝带5，所述第一卷芯21和所述第二卷芯22的顶端的所述负极片均设置有与所述负极片的末端焊接于一体的所述镍带6，所述正极片的末端与所述铝带5的焊接处焊接有所述极耳a，所述负极片的末端与所述镍带6的焊接处焊接有所述极耳a，所述正极片的末端、所述铝带5及所述极耳a的焊接处的外侧设置有高温胶带，所述负极片的末端、所述镍带及所述极耳a的焊接处的外侧设置有所述高温胶带，所述高温胶带外侧设置有铝塑膜。具体地，所述正极片末端与所述铝带5和所述极耳a焊接的一端与所述第一卷芯21和所述第二卷芯22的顶端面平行；所述负极片末端与所述镍带6和所述极耳a焊接的一端与所述第一卷芯21和所述第二卷芯22的顶端面平行；所述极耳a的焊接段与非焊接段相互垂直。更具体地，所述正极片的宽度27mm、厚度0.08mm，所述负极片的宽度29mm、厚度0.088mm，所述第一卷芯21和所述第二卷芯22的厚度约为4.8mm，宽度约为27.3mm，所述第一卷芯21和所述第二卷芯22的容量为525mAh。需要说明的是，所述极耳的厚度均为0.10-0.30mm，所述铝带5和所述镍带6的厚度为0.10-0.30mm。所述铝塑膜的厚度均为0.070-0.160mm。
本发明的了一种多卷芯双极耳软包电池，通过在所述正极片一端上设置铝带5和在所述负极片一端上设置镍带6，先将所述铝带5焊接、将所述镍带6焊接，再分别与所述极耳a焊接，减小了单片极片的长度，降低涂布、制片和卷绕工艺的难度，提高生产效率和成品率，并联设置不少于一个的所述第一卷芯21和所述第二卷芯22，增加了本发明电池的容量、减少内阻、提高倍率性能，还节约了封装成本和所述极耳a的成本。另外，通过将所述极耳a的焊接段与非焊接段设置成垂直的结构，提高了本发明的空间利用率和体积能量密度。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种多卷芯双极耳软包电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据预设尺寸准备正极片和负极片；
依序将所述正极片、隔膜、所述负极片叠放并卷绕到卷芯；
并联预焊至少两个的所述卷芯、再与带有CPP胶的极耳的底部焊接及将焊接段剪裁至预设长度；
用高温胶带缠绕预焊好的所述焊接段；
弯折所述焊接段至与所述卷芯的顶端面平行，且将带有CPP胶的所述极耳的非焊接段弯折至与所述极耳的焊接段垂直；
用高温胶带将至少两个的所述卷芯缠绕成整体；
封装所述整体成型得到电芯。
2.如权利要求1的多卷芯双极耳软包电池的制备方法，其特征在于，步骤“并联预焊至少两个的所述卷芯、再与带有CPP胶的极耳的底部焊接及将焊接段剪裁至预设长度”具体包括如下步骤：
焊接至少两个的所述卷芯顶端的正极片上的铝带的末端，及焊接至少两个的所述卷芯一端的负极片上的镍带的末端；
将焊接好的所述铝带的末端与带有CPP胶的所述极耳的底部焊接、将焊接段剪裁至预设长度，及将焊接好的所述镍带的末端与带有CPP胶的所述极耳的底部焊接、将焊接段剪裁至预设长度。
3.如权利要求1的多卷芯双极耳软包电池的制备方法，其特征在于，
所述正极片的宽度27mm、厚度0.08mm，所述负极片的宽度29mm、厚度0.088mm；每一所述极耳的厚度为0.10-0.30mm；所述铝带和所述镍带的厚度范围为0.10-0.30mm。
4.如权利要求1的多卷芯双极耳软包电池的制备方法，其特征在于，每一所述卷芯的厚度约为4.8mm，宽度约为27.3mm。
5.如权利要求1或4的多卷芯双极耳软包电池的制备方法，其特征在于，每一所述卷芯的容量为525mAh。
6.一种由权利要求1制备方法制备的多卷芯双极耳软包电池，包括：外壳，设置在所述外壳内的电芯组,设置于所述外壳顶部的正极耳和负极耳，其特征在于：所述电芯组包括至少一个第一卷芯和至少一个第二卷芯，所述第一卷芯和所述第二卷芯均由正极片、隔膜、负极片叠放卷绕而成，所述第一卷芯和所述第二卷芯的顶端的所述正极片均设置有与所述正极片的末端焊接于一体的铝带，所述第一卷芯和所述第二卷芯的顶端的所述负极片均设置有与所述负极片的末端焊接于一体的镍带，所述正极片的末端与所述铝带的焊接处焊接有所述极耳，所述负极片的末端与所述镍带的焊接处焊接有所述极耳，所述正极片的末端、所述铝带及所述极耳的焊接处的外侧设置有高温胶带，所述负极片的末端、所述镍带及所述极耳的焊接处的外侧设置有高温胶带，所述高温胶带外侧设置有铝塑膜。
7.如权利要求6的多卷心双极耳软包电池，其特征在于，所述正极片末端与所述铝带和所述极耳焊接的一端与所述第一卷芯和所述第二卷芯的顶端面平行；所述负极片末端与是镍带和所述极耳焊接的一端与所述第一卷芯和所述第二卷芯的顶端面平行；所述极耳的焊接段与非焊接段相互垂直。
8.如权利要求6的多卷芯双极耳软包电池，其特征在于，所述正极片的宽度27mm、厚度0.08mm，所述负极片的宽度29mm、厚度0.088mm；每一所述极耳的厚度为0.10-0.30mm；所述铝带和所述镍带的厚度范围为0.10-0.30mm；所述铝塑膜的厚度为0.070-0.160mm。
9.如权利要求6的多卷芯双极耳软包电池，其特征在于，所述第一卷芯和所述第二卷芯的厚度约为4.8mm，宽度约为27.3mm。
10.如权利要求6的多卷芯双极耳软包电池，其特征在于，所述第一卷芯和所述第二卷芯的容量为525mAh。
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