CN201673968U - 非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，包括外壳、带极耳的正极、带极耳的负极、隔膜和电解液，导电极采用极耳内定位方式，正极片、隔膜和负极片卷绕形成卷芯，卷芯通过夹具对折形成折层，使卷芯构成非中心对称结构。本实用新型的卷芯采用非对称对折结构，其优点如下：1、生产效率高，实现自动化组装，成本较低；2、简化叠层工艺，提高生产效率；3、安全性能优于现有卷绕和层叠结构的电芯。与传统小电池外定位卷绕结构相比，本实用新型效率提高2倍；电池体积能量密度高、安全性高，可通过250℃铁板高温加热测试和10C/10V过充电测试；电池循环寿命优良，常温循环500次容量保持70％以上。

Description

非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及聚合物锂离子电池，尤其是一种卷芯采用非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池。

背景技术

电子信息时代对移动电源的需求快速增长。锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点，且循环寿命长、安全性能好，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景，成为近几年广为关注的研究热点。但是，锂离子电池在微型电子设备的电源应用领域还未出现。目前，锂离子电池主要采用传统的卷绕式和层叠式两种结构，卷绕结构生产效率高，层叠结构工艺复杂、效率低，这两种结构都适用于容量较高的电池制作工艺，而对于容量低于20mAh的微型锂离子电池都不适用。

微型电池无法像大电池那样采用极耳内定位的卷绕结构，通常采用先卷绕后焊接极耳的方式，导致微型电池无法使用自动化设备生产，使得生产效率较低，成本偏高。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决微型锂离子电池工业化生产中效率低、成本高，不易实现自动化生产的问题，提供一种适合工业自动化生产的微型锂离子电池的组装结构。

本实用新型的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，包括外壳、带有极耳的正极、带有极耳的负极、隔膜和电解液，所述导电极采用极耳内定位方式，正极片、隔膜和负极片卷绕形成卷芯，将卷芯通过夹具对折后形成折层，使卷芯及其极耳构成非中心对称结构。

作为本实用新型的优选技术方案，所述卷芯包括双层卷芯或多层卷芯。

作为本实用新型的优选技术方案，所述卷芯对折前，正极耳、负极耳分布在卷芯的同一侧面，卷芯对折后，正极耳、负极耳分布在卷芯的同一折面。

作为本实用新型的优选技术方案，所述卷芯对折前，正极耳、负极耳分别分布在卷芯的两侧面，卷芯对折后，正极耳、负极耳分布在卷芯的不同折面。

作为本实用新型的优选技术方案，所述卷芯对折前，正极耳、负极耳分布在卷芯的同一侧面，卷芯对折后，正极耳、负极耳分布在卷芯的不同折面。

作为本实用新型的优选技术方案，所述正极采用的材料包括钴酸锂材料、镍锰钴三元材料或者锰酸锂材料；

或者是以上任意二种或三种的混合材料；

所述负极采用的材料是人造石墨或天然石墨。

作为本实用新型的优选技术方案，所述隔膜包括聚乙烯微孔隔膜或者聚丙烯微孔隔膜；

或者，所述隔膜是由聚乙烯微孔隔膜和聚丙烯微孔隔膜共同组成的单层或多层隔膜。

作为本实用新型的优选技术方案，所述卷芯对折形成叠层式结构后置于所述外壳内。

作为本实用新型的优选技术方案，所述折层是二层或二层以上。

作为本实用新型的优选技术方案，所述外壳可以是铝壳、钢壳或者聚合物包装膜。

本实用新型的有益效果是：相对于现有技术，本实用新型的卷芯卷绕后采用非对称对折结构，其优点如下：

1)电芯前期组装采用导电极耳偏心非对称结构卷绕，生产效率高，实现自动化组装；

2)前期卷绕的卷芯经过对折热压设备组装成双层或多层对折层叠结构的电芯，简化了叠层工艺，提高了生产效率；

3)采用卷芯卷绕对折叠层结构的电芯，其安全性能优于采用卷绕结构和层叠结构的电芯。

本实用新型显著提高微型电芯的生产效率，易于实现工业化；与现有卷绕结构相比，多出对折热压工位和卷芯整形工位；其生产效率与高容量电池内定位卷绕结构相比，每小时108pcs，为高容量电池内定位卷绕结构效率的91％，与传统的小电池外定位卷绕结构相比，是小电池外定位卷绕结构效率的2倍。

本实用新型制作的微型锂离子电池具备以下特性：1、体积能量密度高；2、电池安全性高，可通过250℃铁板高温加热测试和10C/10V过充电测试；3、电池循环寿命优良，常温循环500次容量可以保持70％以上。

本实用新型可通过简单的组装夹具，在现有生产设备上实现，无须开发新型生产设备，可节约大量成本。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型正极片及其极耳的结构示意图；

图2是本实用新型负极片及其极耳的结构示意图；

图3是本实用新型正极片、隔膜和负极片叠加的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二的结构示意图；

图6是本实用新型实施例三的结构示意图；

图7是本实用新型折叠完成后的结构示意图。

具体实施方式

非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，包括外壳、带有极耳的正极片、带有极耳的负极片、隔膜和电解液，导电极采用极耳内定位方式，所述正极片、隔膜和负极片卷绕形成卷芯，所述卷芯包括双层卷芯或多层卷芯；将卷芯通过夹具对折后形成折层，使卷芯及其极耳构成非中心对称结构；所述折层是二层或二层以上。本实用新型卷芯对折的实施例如下：

实施例一

如图1、图2和图3所示，正极片2上焊接有正极耳1，负极片4上焊接有负极耳3，正极片2、隔膜5和负极片4依次叠加并卷绕形成卷芯。

如图4和图7所示，卷芯对折前，正极耳1、负极耳3分布在卷芯的同一侧面；对折时，折线6的方向平行于极耳的轴线方向；卷芯对折后，正极耳1、负极耳3分布在卷芯的同一折面。

实施例二

参照实施例一，如图5和图7所示，卷芯对折前，正极耳1、负极耳3分别分布在卷芯的两侧面；对折时，折线6的方向垂直于极耳的轴线方向；卷芯对折后，正极耳1、负极耳3分布在卷芯的不同折面。

实施例三

参照实施例一，如图6和图7所示，卷芯对折前，正极耳1、负极耳3分布在卷芯的同一侧面；对折时，折线6的方向平行于极耳的轴线方向；卷芯对折后，正极耳1、负极耳3分布在卷芯的不同折面。

本实用新型正极采用的材料包括钴酸锂材料、镍锰钴三元材料或者锰酸锂材料；或者是以上任意二种或三种的混合材料。负极采用的材料是人造石墨或天然石墨。所述隔膜包括聚乙烯微孔隔膜或者聚丙烯微孔隔膜；或者，隔膜是由聚乙烯微孔隔膜和聚丙烯微孔隔膜共同组成的单层或多层隔膜。卷芯对折形成叠层式结构后置于电池的外壳内，外壳可以是铝壳、钢壳或者聚合物包装膜，然后封口、化成制作成电芯。

本实用新型适用于蓝牙耳机电源，助听器电源等对装备空间要求高的锂离子、锂聚合物电池。

本实用新型制作小型电池的实施例如下：

实施例四

本实施例的小型电池包括正极片、负极片、正/负极耳、隔膜、非水电解液和外壳。

其主要实施步骤如下述流程：

正负极配料——正负极涂布——正负极烘烤——正负极压光——正负极分切——正负极制片——正负极卷绕——卷芯对折——对折后卷芯热压贴胶带定型——封装——烘烤——注液——化成——真空密封——容量分选——成品。

本实施例采用正负极耳分布在卷芯同一侧的结构，卷芯对折方向平行于极耳焊接方向，制作的电池型号是040608，容量是20mAh。

正极使用镍锰钴酸锂，负极使用人造石墨，隔膜使用16μm单层聚乙烯隔膜，外壳采用铝塑包装膜。如图1至图3所示，首先采用卷绕方式将正负极、隔膜组装成极耳非中心对称结构的卷芯，然后将卷芯沿中心线(与极耳方向平行)对折，如图3所示，将对折后的卷芯热压整形，整形后的卷芯在侧边粘贴定型胶带定型。

对比例1，正极使用镍锰钴酸锂，负极使用人造石墨，隔膜使用16μm单层聚乙烯隔膜，外壳采用铝塑包装膜。直接采用卷绕方式将正负极，隔膜组装成极耳中心对称结构的卷芯。

对比例2，传统扣式电池。

实施例四、对比例1、对比例2测试结果见下表：

实验结果：本实用新型制作的电池容量及内阻与常规电池无异，常温循环寿命可以达到500次容量70％以上。安全性能测试全部能够通过，优于传统的卷绕结构电池，与扣式电池相比，使用寿命长，电压高，比能量高。本实用新型电池的生产效率是常规小电池生产效率的2倍，并且可以实现自动化生产。

Claims (8)

1.一种非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，包括外壳、带有极耳的正极、带有极耳的负极、隔膜和电解液，其特征是：所述导电极采用极耳内定位方式，正极片、隔膜和负极片卷绕形成卷芯，将卷芯通过夹具对折后形成折层，使卷芯及其极耳构成非中心对称结构。

2.根据权利要求1所述的非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，其特征是：所述卷芯包括双层卷芯或多层卷芯。

3.根据权利要求1或2所述的非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，其特征是：所述卷芯对折前，正极耳、负极耳分布在卷芯的同一侧面，卷芯对折后，正极耳、负极耳分布在卷芯的同一折面。

4.根据权利要求1或2所述的非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，其特征是：所述卷芯对折前，正极耳、负极耳分别分布在卷芯的两侧面，卷芯对折后，正极耳、负极耳分布在卷芯的不同折面。

5.根据权利要求1或2所述的非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，其特征是：所述卷芯对折前，正极耳、负极耳分布在卷芯的同一侧面，卷芯对折后，正极耳、负极耳分布在卷芯的不同折面。

6.权利要求1所述的非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，其特征是：所述卷芯对折形成叠层式结构后置于所述外壳内。

7.权利要求1所述的非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，其特征是：所述折层是二层或二层以上。

8.权利要求1所述的非对称组装结构的微型聚合物锂离子电池，其特征是：所述外壳可以是铝壳、钢壳或者聚合物包装膜。 

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