CN108183193A - 一种圆柱型锂离子电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆柱型锂离子电池的制备方法，包括步骤：在负极片顶面和底面分别涂覆上负极浆料；在负极片中部顶面和底面进行去除浆料操作，获得负极耳焊接空箔；在负极耳焊接空箔顶面焊接负极耳；在正极片顶面和底面分别涂覆上正极浆料，并在正极片中部顶面和底面形成正极耳焊接空箔；在正极耳焊接空箔顶面焊接上正极耳；在负极片顶面以及正极片顶面和底面分别盖胶；将负极片、绝缘隔膜和正极片卷绕在一起并将负极耳与所述正极耳焊接空箔正对应设置，将正极耳与负极耳焊接空箔正对应位置，以负极片收尾制作电池极组，并装入外壳中，注入电解液后封口，获得圆柱型锂离子电池。本发明可有效地提升电池内部空间的利用率，实现电池设计容量提高。

Description

一种圆柱型锂离子电池的制备方法
技术领域
本发明涉及电池制造技术领域，特别是涉及一种圆柱型锂离子电池的制备方法。
背景技术
目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。
其中，随着电动汽车的里程不断提升，对圆柱型锂离子电池的设计容量要求也越来越高。圆柱型锂离子电池因尺寸固定，导致其利用空间也是有限的。因此最大限度的提高电池的空间利用率是目前提升圆柱型锂离子电池容量的一个方向。
目前，对于圆柱型锂离子电池，其具有的负极片(通常采用铜箔制成)在进行负极浆料的涂覆时，需要在负极片的左右两端分别给负极耳的焊接位置预留空箔(即没有涂覆浆料的部分)，因此，将导致在卷绕制作电池极组时，将浪费一段空箔，不仅增加了电池的制造成本，而且这段空箔占用了有限的电池空间，造成不必要的电池空间浪费。
参见图1至图3所示，对于圆柱型锂离子电池，其采用传统工艺制备的正极片1和负极片2的平铺结构如图1、图2所示，负极耳11在负极片1的尾端，正极耳22位于正极片2的中间位置，由传统工艺制备的锂电池极组内部结构如图3所示，由于在卷绕成型后，正极极耳11和负极耳21通常处于不同的位置，在对正极耳11和负极耳21进行盖胶操作(即涂覆上粘连胶)时，需要对正极耳11的正面和背面分别贴胶带，同样地，在负极耳21的正面和背面也需要分别贴一层胶带，以达到保护极耳的效果。由于电池的电化学反应需要正极片1和负极片2同时参与，如图3所示，在负极耳11位置对应的正极浆料涂覆区域5，因对面没有负极浆料的配合参与而无法进行电化学反应，所以此段负极耳11位置对应的正极浆料涂覆区域5上的正极浆料不仅是浪费的，同时还占用了电池的有限空间。而在正极耳22位置对应的负极浆料涂覆区域4，因对面没有正极浆料的配合参与而无法进行电化学反应，所以此段正极耳22位置对应的负极浆料涂覆区域4上的负极浆料不仅是浪费的，同时也同样占用了电池的有限空间。
因此，目前迫切需要研发出一种技术，其可以有效地提升圆柱型锂离子电池内部空间的利用率，实现电池设计容量的提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种圆柱型锂离子电池的制备方法，其可以有效地提升圆柱型锂离子电池内部空间的利用率，实现电池设计容量的提高，适用于大规模的生产应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种圆柱型锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在进行卷绕前，在横向分布的负极片的顶面和底面分别涂覆上负极浆料，不留空白区域；
第二步：在所述负极片中部的顶面和底面进行去除浆料操作，获得预设宽度的负极耳焊接空箔；
第三步：在所述负极耳焊接空箔的顶面焊接上负极耳；
第四步：在横向分布的正极片的顶面和底面分别涂覆上正极浆料，并且在所述正极片中部的顶面和底面不涂覆浆料，形成预设宽度的正极耳焊接空箔；
第五步：在所述正极耳焊接空箔的顶面焊接上正极耳；
第六步：在所述负极片顶面进行盖胶，在所述正极片顶面和底面分别进行盖胶；
第七步：将负极片、绝缘隔膜和正极片卷绕在一起并将所述负极片上焊接的负极耳与所述正极耳焊接空箔正对应设置，同时将所述正极片上焊接的正极耳与所述负极耳焊接空箔正对应位置，最终以负极片收尾，制作形成圆柱型锂离子电池极组；
第八步：在所述圆柱型锂离子电池极组的尾部粘贴上终止胶带；
第九步：电池组装：将经过终止胶带固定的电池极组装入外壳中，注入非水电解液，然后进行封口，获得组装后的圆柱型锂离子电池。
其中，所述去除浆料操作，具体为：对所述负极片中部的顶面和底面进行激光清洗操作。
其中，在所述第六步中，所述负极片底面不进行盖胶。
其中，在所述第六步中，本发明仅对所述负极片顶面的负极耳贴上一层胶带。
其中，在所述第七步中，在将负极片、绝缘隔膜和正极片卷绕在一起时，所述负极耳和正极耳的位置相差预设间隔距离。
其中，所述负极耳和正极耳的位置相差预设间隔距离为0～2mm。
其中，所述正极耳焊接空箔的预设宽度大于或等于正极耳和负极耳的宽度之和。
其中，所述正极耳和负极耳的宽度之和与所述负极片中负极耳焊接空箔的预设宽度相等。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种圆柱型锂离子电池的制备方法，其可以有效地提升圆柱型锂离子电池内部空间的利用率，实现电池设计容量的提高，适用于大规模的生产应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为现有圆柱型锂离子电池的制备方法中制备的负极片的俯视图；
图2为现有圆柱型锂离子电池的制备方法中制备的正极片的俯视图；
图3为现有圆柱型锂离子电池的制备方法在对电池极组进行卷绕前，电池极组的结构示意简图；
图4为本发明提供的一种圆柱型锂离子电池的制备方法的流程图；
图5为本发明提供的一种圆柱型锂离子电池的制备方法中制备的负极片的俯视图；
图6为本发明提供的一种圆柱型锂离子电池的制备方法中制备的正极片的俯视图；
图7为本发明提供的一种圆柱型锂离子电池的制备方法在对电池极组进行卷绕前，电池极组的结构示意简图；
图中，1为负极片，11为负极耳，12为负极耳焊接空箔；
2为左负极耳，21为正极耳，22为正极耳焊接空箔；
3为胶带，4为正极耳位置对应的负极浆料涂覆区域、5为负极耳位置对应的正极浆料涂覆区域。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图4至图7，本发明提供了一种圆柱型锂离子电池的制备方法，适用于制备卷绕式的圆柱型锂离子电池，该方法包括以下步骤：
第一步：在进行卷绕前，在横向分布的负极片1的顶面和底面分别涂覆上负极浆料，不留空白区域；
需要说明的是，现有技术中，通常需要预留用于焊接负极耳的空箔。
第二步：在所述负极片1中部的顶面和底面进行去除浆料操作，获得预设宽度的负极耳焊接空箔12；
需要说明的是，所述负极耳焊接空箔12的预设宽度可以根据用户和具体电池的需要进行调整。具体实现上，所述负极耳焊接空箔12的预设宽度可以为10mm，此时，负极片1的长度可以为1055mm。
具体实现上，所述去除浆料操作，具体可以为：采用激光清洗设备(如现有的激光清洗器)对所述负极片1中部的顶面和底面进行激光清洗操作。
第三步：在所述负极耳焊接空箔12的顶面焊接上负极耳11；
具体实现上，所述负极耳11的宽度可以为4mm。
第四步：在横向分布的正极片2的顶面和底面分别涂覆上正极浆料，并且在所述正极片2中部的顶面和底面不涂覆浆料，形成预设宽度的正极耳焊接空箔22；
需要说明的是，所述正极耳焊接空箔22的预设宽度可以根据用户和具体电池的需要进行调整。具体实现上，所述正极耳焊接空箔22的预设宽度可以为15mm，此时，所述正极耳21的宽度可以为993mm。
具体实现上，所述正极耳焊接空箔22的预设宽度大于或等于正极耳21和负极耳11的宽度之和。对于本发明，在优选状态下，所述正极耳21和负极耳11的宽度之和刚好与负极片1中负极耳焊接空箔12的预设宽度相等。
第五步：在所述正极耳焊接空箔22的顶面焊接上正极耳21；
第六步：在所述负极片1顶面(即正面)进行盖胶(即涂覆上粘胶)，在所述正极片2顶面和底面分别进行盖胶；
需要说明的是，在本发明中，所述负极片1底面不进行盖胶。
第七步：最终制作电池极组，具体为：将负极片1、绝缘隔膜和正极片2卷绕在一起(绝缘隔膜设置在正极片和负极片之间的位置，间隔开正极片和负极片)，并将所述负极片1上焊接的负极耳11与所述正极耳焊接空箔22正对应设置，同时将所述正极片2上焊接的正极耳21与所述负极耳焊接空箔12正对应位置，最终以负极片1收尾，制作形成圆柱型锂离子电池极组，参见图7所示；
第八步：在所述圆柱型锂离子电池极组的尾部粘贴上终止胶带；
第九步：电池组装：将经过终止胶带固定的电池极组装入外壳中，注入非水电解液，然后进行封口，获得组装后的圆柱型锂离子电池。
对于本发明，具体实现上，在所述第七步中，在将负极片1、绝缘隔膜和正极片2卷绕在一起时，所述负极耳11和正极耳21的位置相差预设间隔距离。
具体实现上，所述负极耳11和正极耳21的位置相差预设间隔距离，该预设间隔距离的取值范围可以为0～2mm。
需要说明的是，所述预设间隔距离可以根据用户和具体电池的需要进行调整。
对于本发明，具体实现上，在所述第六步中，本发明仅仅对所述负极片1顶面(即正面)的负极耳11贴上一层胶带。
需要说明的是，本发明制备的锂电池正极片和负极片的平铺结构如图5和图6所示，负极耳11位于负极片1的中间位置，且正极耳21同样位于正极片2的中间位置，且通过卷绕工艺制备的锂电池极组内部结构如图7所示，负极耳11与正极耳21相互邻接，且在第六步的盖胶操作步骤中，仅对负极耳11的正面贴一层胶带，由于正极耳21与负极耳焊接空箔12相对，因此，该胶带3也位于正极耳21正面，即正极耳21的背面(平铺时的底面)与负极耳的正面(平铺时的顶面)共享同一层胶带3。本发明制备的锂离子电池极组的结构中，如图7所示，正极片2正面(平铺时的顶面)上涂覆的正极浆料都有负极浆料与其对应设置，因此，正极片2正面上涂覆的正极浆料都可以正常参与电化学反应。而负极片1的背面(平铺时的底面)中与负极耳对应的位置的负极浆料使用不上，因此，本发明将其进行去除浆料操作后，形成负极耳焊接空箔12，用来专门焊接负极耳11，因此，可以有效节省电池的空间。
对于本发明，基于上述本发明提供的一种圆柱型锂离子电池的制备方法，参见图5至图7，本发明还提供了一种圆柱型锂离子电池，其采用以上圆柱型锂离子电池的制备方法制备获得。该圆柱型锂离子电池包括电池极组，所述电池极组包括从外到里依次放置的负极片1、绝缘隔膜和正极片2；
所述负极片1、绝缘隔膜和正极片2卷绕在一起；
所述负极片1中具有没有涂覆负极浆料的、预设宽度的负极耳焊接空箔12；
所述正极片2中具有没有涂覆浆料的、预设宽度的正极耳焊接空箔22；
所述负极耳焊接空箔12的顶面(即正面)焊接上负极耳11；
所述正极耳焊接空箔22的顶面焊接上正极耳21。
具体实现上，所述负极片1上焊接的负极耳11与所述正极耳焊接空箔22正对应设置，所述正极片2上焊接的正极耳21与所述负极耳焊接空箔12正对应位置。
具体实现上，所述负极耳11和正极耳21的位置相差预设间隔距离，该预设间隔距离的取值范围可以为0～2mm。
具体实现上，所述正极耳焊接空箔22的预设宽度大于或等于正极耳21和负极耳11的宽度之和。对于本发明，在优选状态下，所述正极耳21和负极耳11的宽度之和刚好与负极片1中负极耳焊接空箔12的预设宽度相等。
需要说明的是，绝缘隔膜设置在正极片和负极片之间的位置，间隔开正极片和负极片。
与现有技术相比较，本发明提供的一种圆柱型锂离子电池的制备方法，具有如下的有益效果：
1、在卷绕成极组时，正极耳和负极耳的焊接位置相对应，相比传统的正极耳在极片中间位置，负极耳在极片尾端位置的工艺，节省了正极片和负极片上分别闲置的一段正极浆料和负极浆料(即负极耳11位置对应的正极浆料涂覆区域5，以及正极耳22位置对应的负极浆料涂覆区域4)的成本，在相同的极组尺寸下，本发明的涂覆工艺，显著增加了正极片和负极片上的浆料的涂覆量，从而能够提升电池的容量；
2、本发明制备的锂电池中，其中的电池极组的负极片仅进行顶面的单面盖胶，负极片的背面(即双面)与正极片的顶面(即单面)共享同一段胶带，节省了胶带成本的同时，节省了电池内部有限的空间，有助于进一步提升电池容量。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种圆柱型锂离子电池的制备方法及其电池，其可以有效地提升圆柱型锂离子电池内部空间的利用率，实现电池设计容量的提高，适用于大规模的生产应用，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种圆柱型锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：在进行卷绕前，在横向分布的负极片(1)的顶面和底面分别涂覆上负极浆料，不留空白区域；
第二步：在所述负极片(1)中部的顶面和底面进行去除浆料操作，获得预设宽度的负极耳焊接空箔(12)；
第三步：在所述负极耳焊接空箔(12)的顶面焊接上负极耳(11)；
第四步：在横向分布的正极片(2)的顶面和底面分别涂覆上正极浆料，并且在所述正极片(2)中部的顶面和底面不涂覆浆料，形成预设宽度的正极耳焊接空箔(22)；
第五步：在所述正极耳焊接空箔(22)的顶面焊接上正极耳(21)；
第六步：在所述负极片(1)顶面进行盖胶，在所述正极片(2)顶面和底面分别进行盖胶；
第七步：将负极片(1)、绝缘隔膜和正极片(2)卷绕在一起并将所述负极片(1)上焊接的负极耳(11)与所述正极耳焊接空箔(22)正对应设置，同时将所述正极片(2)上焊接的正极耳(21)与所述负极耳焊接空箔(12)正对应位置，最终以负极片(1)收尾，制作形成圆柱型锂离子电池极组；
第八步：在所述圆柱型锂离子电池极组的尾部粘贴上终止胶带；
第九步：电池组装：将经过终止胶带固定的电池极组装入外壳中，注入非水电解液，然后进行封口，获得组装后的圆柱型锂离子电池。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述去除浆料操作，具体为：对所述负极片(1)中部的顶面和底面进行激光清洗操作。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第六步中，所述负极片(1)底面不进行盖胶。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第六步中，本发明仅对所述负极片(1)顶面的负极耳(11)贴上一层胶带。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第七步中，在将负极片(1)、绝缘隔膜和正极片(2)卷绕在一起时，所述负极耳(11)和正极耳(21)的位置相差预设间隔距离。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述负极耳(11)和正极耳(21)的位置相差预设间隔距离为0～2mm。
7.如权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述正极耳焊接空箔22的预设宽度大于或等于正极耳(21)和负极耳(11)的宽度之和。
8.如权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述正极耳(21)和负极耳(11)的宽度之和与所述负极片(1)中负极耳焊接空箔(12)的预设宽度相等。
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