TW201345019A - 一種大容量圓柱形鋰離子電池及其生產方法 - Google Patents

一種大容量圓柱形鋰離子電池及其生產方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201345019A
TW201345019A TW102114153A TW102114153A TW201345019A TW 201345019 A TW201345019 A TW 201345019A TW 102114153 A TW102114153 A TW 102114153A TW 102114153 A TW102114153 A TW 102114153A TW 201345019 A TW201345019 A TW 201345019A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
positive electrode
positive
foil
negative
negative electrode
Prior art date
Application number
TW102114153A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI517477B (zh
Inventor
gui-ping Zhang
Pan-Yi Zhang
Original Assignee
Shihlien Apex China Holding Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shihlien Apex China Holding Co Ltd filed Critical Shihlien Apex China Holding Co Ltd
Publication of TW201345019A publication Critical patent/TW201345019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI517477B publication Critical patent/TWI517477B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/206—Laser sealing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/30—Foil or other thin sheet-metal making or treating
    • Y10T29/301—Method

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本發明公開了一種大容量圓柱形鋰離子電池，鋰離子電池的電芯捲繞體的極耳位端面進行整形處理，對極耳位端面的箔形體進行高頻振盪，並施加壓力，使極耳位端面的0.1-6.5mm範圍內箔形體被柔化，極耳位端面內正負極的箔形體相互纏結在一起並被壓縮。在高頻振盪瞬間箔形體剛性大大下降，箔形體與箔形體之間相互纏結在一起並被壓縮，單位體積內箔形體的重量密度加大，同時極耳位端面被壓縮箔形體的剛性大大增加，為極耳位端面與集流板的鐳射焊接打下牢固基礎，使極耳位端面與集流板的鐳射焊接有效面積加大和焊接強度提高。與現有技術箔形體切成條帶形狀，焊接到集流盤上易被拉斷、承載電流小相比，有了極大的改善與提高。

Description

一種大容量圓柱形鋰離子電池及其生產方法
本發明涉及新能源和蓄能電站有關的化學電源技術領域，尤其是用於風能和太陽能的貯能以及動力用的大容量圓柱形鋰離子電池技術。
目前，隨著風能，太陽能的快速發展，其產生的電能由於不夠穩定，易對電網產生衝擊，因此建立相應的蓄能電站勢在必行，因此需要可靠性高的大容量鋰離子電池用於蓄能，以貯存風能，太陽能所產生的電，蓄能電站對電池的要求很高，比如高可靠性以及長使用壽命(10年以上)等，大容量圓柱形鋰離子電池具有高能量密度(≧130wh/kg)，製造方法簡單等優點。
但在技術上，大容量圓柱形鋰離子電池由於容量大(>30Ah安時)，極片長，不太適合用普通小容量圓柱形鋰離子電池的方法製造，現有普通小容量圓柱形鋰離子電池的正負極片製造時採用間隙塗布，間隙塗布的目的是為了焊接條狀極耳(鎳或鋁或銅材)，如果大容量圓柱形鋰離子電池也採用間隙塗布，則極片輥壓時速度慢，所需焊接的條狀極耳個數多，條狀極耳與塗布間隙處的焊接工作量大，並需貼絕緣膠帶，方法複雜，效率低，容量密度也由此被降低。因此大容量圓柱形鋰離子電池極片不適合採用間隙塗布，而是在極片左或右邊上的箔形集流體上留出未塗布區，未塗布箔形集流體捲繞後形成極耳位端面，極耳位端面的未塗布箔形體作用是電流引出(輸出)。
大容量圓柱形鋰離子電池極耳位端面的箔形體需與集流板焊接在一起，以便電池的電流從集流板輸出，極耳位端面的箔形體(如銅箔或鋁箔)由於厚度薄(6至30微米)柔軟，易變形，如果與集流板焊接時，施加壓力會使整個箔形體會變彎或變形，造成圓柱形的極耳位端面直徑變大或外凸，電芯捲繞體由此不能入殼或與外殼間導通而短路，而且直 接施加壓力在箔形體的端面，由於端面變形不平整，會造成與集流板焊接面積小，焊接強度低，所以極耳位端面的箔形體整形很有必要。
現有技術中的箔形體整形的方式之一是將正負極片未塗料部分用鐳射預切成條帶形狀，正極片負極片和隔膜捲繞成電芯捲繞體後，這些條帶形狀的箔形體焊接到一個瓶蓋形的集流盤上，此整形方法需要用鐳射將箔形體切成條帶形狀，方法複雜，效率低，成本高，箔形體切成條帶形狀後其本體強度低，焊接到集流盤上易被拉斷，相對原有箔形體，承載電流小，可謂事倍功半。
此外，現有小圓柱形電池的通常採用外殼只是一端滾槽或不滾槽方式，而現有小圓柱形電池滾槽的目的是為了進行機械擠壓封口，機械擠壓式封口方法即是將殼體端的金屬壁通過幾次彎曲後包在端蓋的有機密封圈上而實現機械封口，但因為長時間使用(5至15年以上)，機械封口出易出現微漏現象。
本發明要解決的技術問題是提供一種方法簡單、單位體積內箔形體的重量密度和剛性加大的電芯捲繞體的極耳位端面整形方法及大容量圓柱形鋰離子電池的生產技術與方法。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：提供一種電芯捲繞體的極耳位端面整形方法，對極耳位端面的箔形體進行高頻振盪，並施加相應的壓力，使極耳位端面的0.1--6.5mm範圍內箔形體被柔化，極耳位端面內正負極的箔形體相互纏結在一起並被壓縮。
其中，採用0.1--100.5KW高功率超聲波對極耳位端面的箔形體進行高頻振盪。
其中，所述正負極的箔形體分別被壓縮減少0.1-6.5mm。
為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種大容量圓柱形鋰離子電池的生產方法，包括以下步驟：1)電芯捲繞體製備：正極制漿-正極極片連續塗布-正極極片輥壓-正極極片分切-負極制漿-負極極片連續塗布-負極極片輥壓-負極極片分切-正、負極極片和隔膜捲繞成為電芯捲繞體；2)電芯捲繞體的極耳位端面整形：對極耳位端面的箔形體 進行高頻振盪，並施加相應的壓力，極耳位端面的0.1-6.5mm範圍內箔形體被柔化，正負極的箔形體相互纏結在一起並被壓縮；3)電池外殼裝配：集流板與極耳焊接-極耳與正負極柱底部焊接-帶集流板和極耳的捲繞體入殼-電池殼體與端蓋鐳射焊接封口-真空乾燥-注入電解液-化成與分容-打鋼珠封口。
其中，所述正極極片包括正極活性物質、正極集流體和粘結劑，所述正極片活性物質為磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、氧化鎳鈷錳鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰或矽酸錳鋰，所述正極集流體為鋁箔，所述粘結劑為聚烯腈類系列粘合劑、阿拉伯膠、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠膠乳或羧甲基纖維素；所述負極片包括負極活性物質、負極集流體和粘結劑，所述負極活性物質為人造石墨、天然石墨、人造石墨和天然石墨兩者的混合物、中間相碳微球、金屬錫、矽或鈦酸鋰，所述粘結劑為聚烯腈類系列粘合劑、阿拉伯膠、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠膠乳或羧甲基纖維素。
其中，所述隔膜為聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯三層複合的微孔隔膜、單層聚乙烯微孔隔膜、聚醯亞胺微孔隔膜或聚四氟乙烯微孔隔膜。
其中，所述電解液包括溶劑、可溶性鋰鹽和添加劑，所述溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或乙酸乙酯，所述可溶性鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰或亞胺鋰鹽，所述添加劑為丙磺酸內酯、碳酸亞乙烯酯、氟化碳酸酯、亞硫酸乙烯酯、六甲基二矽胺烷或亞磷酸三苯酯。
為解決上述技術問題，本發明採用的又一個技術方案是：提供一種大容量圓柱形鋰離子電池，包括電池殼體、設置在電池殼體內的電芯捲繞體、壓蓋電芯捲繞體兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱和負極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負極端蓋，所述集流板包括正極集流板和負極集流板；所述正極極柱的材質為鋁合金，負極極柱的材質為銅鍍鎳，所述正極集流板的材質為鋁合金，負極集流板的材質為銅鍍鎳，正極集流板和負極集流板設有供電解液的流入的進液孔；所述正極集流板與的正極極耳通過鐳射焊接固定，所述正極 極耳的材質為鋁合金，正極極耳的另一端與正極端蓋相焊接；所述負極集流板與負極極耳通過鐳射焊接固定，所述負極極耳的材質為銅鍍鎳，負極極耳的另一端與負極極柱通過鐳射焊接固定；所述電芯捲繞體正負極的極耳位端面的箔形體被分別壓縮減小0.1-6.5毫米，極耳位端面的箔形體相互纏結。
其中，所述電池殼體位於所述正極極耳與負極極耳的位置處設有滾槽，所述滾槽圍繞所述圓柱體一周。
其中，所述正極極柱與正極端蓋採用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。
本發明的有益效果是，對極耳位端面的箔形體進行高頻振盪，柔化，並施加壓力情況下，極耳位元端面的0.1至6.5mm範圍內箔形體會被“瞬間塑化”，被柔化，在高頻振盪瞬間箔形體剛性大大下降，箔形體與箔形體之間相互纏結在一起並被壓縮，單位體積內箔形體的重量密度加大，同時極耳位端面被揉平，端面的被壓縮箔形體的剛性大大增加，為下一步極耳位端面與集流板的鐳射焊接打下牢固基礎，使極耳位端面與集流板的鐳射焊焊接有效面積加大和焊接強度提高(如表1所示)。與現有技術箔形體切成條帶形狀，焊接到集流盤上易被拉斷、承載電流小相比，有了極大的改善與提高。
1‧‧‧電池殼體
2‧‧‧電芯捲繞體
3‧‧‧芯軸
4‧‧‧負極集流板
5‧‧‧滾槽
6‧‧‧負極端蓋
7‧‧‧負極極柱
8‧‧‧負極極耳
9‧‧‧絕緣墊
10‧‧‧正極極耳
11‧‧‧正極極柱
12‧‧‧鋼珠
13‧‧‧正極端蓋
14‧‧‧正極集流板
15‧‧‧隔膜
16‧‧‧負極片
17‧‧‧正極片
18‧‧‧極耳位端面
圖1是本發明大容量圓柱形鋰離子電池的結構示意圖。
圖2是本發明大容量圓柱形鋰離子電池的電芯捲繞體的結構示意圖。
圖3是本發明大容量圓柱形鋰離子電池的電芯捲繞體整形前的結構示意圖。
圖4是本發明大容量圓柱形鋰離子電池的電芯捲繞體整形後的結構示意圖。
圖5是本發明大容量圓柱形鋰離子電池的正極端蓋和凸台以及極柱一體化的結構示意圖。
圖6是本發明大容量圓柱形鋰離子電池的正極片形狀示意圖。
圖7是本發明大容量圓柱形鋰離子電池的負極片形狀示意圖。
詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。
實施例1
本發明所述極耳位端面18是由於正負極片及隔膜15捲繞時，負極未塗料部分的銅箔或正極未塗料的鋁箔的邊形成的端面，其實等同於電芯捲繞體2圓柱形的底面。由於鋁箔，銅箔厚度很薄(小於0.03mm)，且柔軟，本發明提出的對大容量圓柱形鋰離子電池的內部電芯捲繞體2的極耳位端面18的箔形體(如銅箔或鋁箔)進行整形的方法，即用3.5KW的超聲波高頻振盪擠壓頭同時對正極和負極的極耳位端面18的鋁箔形體和銅箔形體進行高頻振盪、柔化，同時進行擠壓，在高頻振盪瞬間箔形體剛性大大下降，箔形體與箔形體之間相互纏結在一起，形成“面結”，並被壓縮，正極和負極的極耳位端面18的箔形體分別被被壓縮減小1.5mm，即捲繞體的總體高度減少約3mm。單位體積內箔形體的重量密度加大，同時極耳位端面18被揉平，端面的被壓縮箔形體的剛性大大增加，為下一步極耳位端面18與集流板的鐳射焊接打下牢固基礎，使極耳位端面18與集流板的鐳射焊焊接有效面積加大和焊接強度提高。
本發明電芯捲繞體2的極耳位端面18整形方法同樣適合於超級電容器等儲能化學物理裝置。適合於磷酸鐵鋰電池體系，鈷酸鋰電池體系，三元次材料電池體系，錳酸鋰電池體系，鈦酸鋰電池，磷酸錳鋰等體系鋰電池。
實施例2
請一併參閱圖1至圖5，如圖所示本發明大容量圓柱形鋰離子電池，包括電池殼體1、設置在電池殼體1內的電芯捲繞體2、所述電芯捲繞體2圍芯軸3捲繞，壓蓋電芯捲繞體2兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱11和負極極柱7，所述端蓋包括正極端蓋13和負極端蓋6，所述集流板包括正極集流板14和負極集流板4；所述正極極柱11的材質為鋁合金，負極極柱7的材質為銅鍍鎳，所述正極集流板14的材質為鋁合金，負極集流板4的材質為銅鍍鎳，正極集流板14和負極集流板4設有供電解液的流入的進液孔；所述正極集流板 14與的正極極耳10通過鐳射焊接固定，所述正極集流板14與正極極耳10，負極集流板4與負極極耳8相接觸的一面設有絕緣墊9，所述正極極耳10的材質為鋁合金，正極極耳10的另一端與正極端蓋13相焊接；所述負極集流板4與負極極耳8通過鐳射焊接固定，所述負極極耳8的材質為銅鍍鎳，負極極耳8的另一端與負極極柱7通過鐳射焊接固定；所述電芯捲繞體2正負極的極耳位端面18的箔形體被分別壓縮減小1.5毫米，極耳位端面18的箔形體相互纏結。
本發明大容量圓柱形鋰離子電池的生產方法：正極制漿-正極極片連續塗布-正極極片輥壓-正極極片分切-負極制漿-負極極片連續塗布-負極極片輥壓-負極極片分切-正，負極極片和隔膜15捲繞成為電芯捲繞體2-電芯捲繞體2兩端極耳位超聲波擠壓振盪揉平整形-整形後的極耳位端面18焊集流板-集流板與極耳焊接-極耳與正負極柱底部焊接-帶集流板和極耳的捲繞體入殼-電池殼體1與端蓋鐳射焊接封口-真空乾燥-注入電解液-化成與分容-打鋼珠12封口。其中電芯捲繞體2兩端極耳位超聲波擠壓振盪揉平整形方法為實施例1中的整形方法。
即本發明大容量圓柱形鋰離子電池的生產時，電池殼體1與電池正極端蓋13、負極端蓋6用鐳射焊接在一體，正極極柱11材質為鋁合金，負極極柱7材質為銅鍍鎳，正極集流板14材質為鋁合金，負極集流板4材質為銅鍍鎳，正極集流板14和負極集流板4設有四個孔，以供電解液的流入，正極集流板14與的正極極耳10鐳射焊接在一起，正極極耳10材質為鋁合金，該正極極耳10的另一端與正極端蓋13相焊接，由此與正極極柱11導通，負極集流板4與負極極耳8鐳射焊接在一起，負極極耳8材質為銅鍍鎳，該負極極耳8的另一端與負極極柱7鐳射焊聯接在一起，電池殼體1內的電芯捲繞體2用本發明的超聲波高頻振盪擠壓整形技術進行整形，極耳位端面18的箔形體被壓縮減小1.5mm，極耳位端面18的箔形體相互纏結，形成“面結”，極耳位端面18的箔形體的剛性大大增加。電芯捲繞體2包括塗敷有磷酸鐵鋰活性材料的正極片17、塗敷有石墨活性材料的負極片16、材質為聚乙烯或聚丙烯的隔膜15以及材質為聚四氟乙烯或聚丙烯或鋁的捲繞體中心的芯軸3。電池正極柱設有注液口，注液完成後用鋼珠12對注液口進行密封。
本發明大容量圓柱形鋰離子電池的生產方法所述正極制漿為磷酸鐵鋰，導電碳與聚偏氟乙烯粘合劑(溶解在溶劑NMP中)強力攪拌分散所得漿狀體，負極制漿為石墨，導電碳與羧甲基纖維素鈉CMC，丁苯橡膠膠乳SBR，聚烯腈類LA132，LA133系列粘合劑(溶解在去離子水中)強力攪拌分散所得漿狀體。
所述正極片17包括正極活性物質、正極集流體和粘結劑，所述正極片17活性物質為磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、氧化鎳鈷錳鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、矽酸錳鋰、所述正極集流體為鋁箔，所述粘結劑為阿拉伯膠、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠膠乳或羧甲基纖維素；所述負極片16包括負極活性物質、負極集流體和粘結劑，負極活性物質為人造石墨、天然石墨、人造石墨和天然石墨兩者的混合物、中間相碳微球、金屬錫、矽或鈦酸鋰。所述粘結劑為阿拉伯膠、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠膠乳或羧甲基纖維素或聚烯腈類LA132，LA133系列；所述隔膜15為聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯三層複合的微孔隔膜、單層聚乙烯微孔隔膜或聚醯亞胺微孔隔膜，聚四氟乙烯微孔隔膜。
所述電解液包括溶劑、可溶性鋰鹽和添加劑，所述溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或乙酸乙酯，所述可溶性鋰鹽為六氟磷酸鋰、十二氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰或亞胺鋰鹽，所述添加劑為丙磺酸內酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟化碳酸酯、亞硫酸乙烯酯、六甲基二矽胺烷或亞磷酸三苯酯。
在本實施例中，所述圓柱體電池殼體1位於所述正極極耳10與負極極耳8的位置處設有滾槽5，所述滾槽5圍繞所述圓柱體一周。具體的，所述滾槽5的槽深為0.1-5mm之間，其中3mm為最佳的設計尺寸。所述的鋰離子電池在製造時，把圓柱體的電池殼體1的一端預先滾槽5，然後把電芯捲繞體2放入，再其另一端製成滾槽5形成如圖1所述的兩端都具有滾槽5的鋰離子電池的結構。本發明採用兩端滾槽5的鋰離子電池的殼體1結構，與現有小圓柱形電池滾槽的目的是為了進行機械擠壓封口相比較，本發明目的是有效固定內部電芯捲繞體，增加電池內部空間，減少 絕緣片的填充，提高電解液的注液量，減少封口時鐳射焊接的高溫對電芯捲繞體2的隔膜15的損壞的風險，減少電池內部內壓，增加電池的安全性，有利於集流板和輸出極柱之間的極耳的連接，從而有利於大電流輸出，提高了電池的總體性能，延長電池的使用壽命至5-15年以上。
比較實施例1
在實施例2基礎上，極耳位端面與集流片直接用鐳射焊接，極耳位端面的箔形體不進行超聲波的高頻振盪的整形，其餘不變。
以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
1‧‧‧電池殼體
2‧‧‧電芯捲繞體
3‧‧‧芯軸
4‧‧‧負極集流板
5‧‧‧滾槽
6‧‧‧負極端蓋
7‧‧‧負極極柱
8‧‧‧負極極耳
9‧‧‧絕緣墊
10‧‧‧正極極耳
11‧‧‧正極極柱
12‧‧‧鋼珠
13‧‧‧正極端蓋
14‧‧‧正極集流板

Claims (10)

  1. 一種電芯捲繞體的極耳位端面整形方法，其特徵在於：對極耳位端面的箔形體進行高頻振盪，並施加壓力，使極耳位端面的0.1--6.5mm範圍內箔形體被柔化，極耳位端面內正負極的箔形體相互纏結在一起並被壓縮。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之電芯捲繞體的極耳位端面整形方法，其特徵在於：採用0.1--100.5KW高功率超聲波對極耳位端面的箔形體進行高頻振盪。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之電芯捲繞體的極耳位端面整形方法，其特徵在於：所述正負極的箔形體分別被壓縮減少0.1-6.5mm。
  4. 一種大容量圓柱形鋰離子電池的生產方法，其特徵在於，包括以下步驟：1)電芯捲繞體製備：正極制漿-正極極片連續塗布-正極極片輥壓-正極極片分切-負極制漿-負極極片連續塗布-負極極片輥壓-負極極片分切-正、負極極片和隔膜捲繞成為電芯捲繞體；2)電芯捲繞體的極耳位端面整形：超聲波振盪頭對極耳位端面的箔形體進行高頻振盪，並施加相應的壓力，極耳位端面的0.1-6.5mm範圍內箔形體被柔化，正負極的箔形體相互纏結在一起並被壓縮；3)電池外殼裝配：集流板與極耳焊接-極耳與正負極柱底部焊接-帶集流板和極耳的捲繞體入殼-電池殼體與端蓋鐳射焊接封口-真空乾燥-注入電解液-化成與分容-打鋼珠封口。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之大容量圓柱形鋰離子電池的生產方法，其特徵在於，所述正極極片包括正極活性物質、正極集流體和粘結劑，所述正極片活性物質為磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、氧化鎳鈷錳鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰或矽酸錳鋰，所述正極集流體為鋁箔，所述粘結劑為聚烯腈類系列粘合劑、阿拉伯膠、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠膠 乳或羧甲基纖維素；所述負極片包括負極活性物質、負極集流體和粘結劑，所述負極活性物質為人造石墨、天然石墨、人造石墨和天然石墨兩者的混合物、中間相碳微球、金屬錫、矽或鈦酸鋰，所述粘結劑為聚烯腈類系列粘合劑、阿拉伯膠、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠膠乳或羧甲基纖維素。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述之大容量圓柱形鋰離子電池的生產方法，其特徵在於，所述隔膜為聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯三層複合的微孔隔膜、單層聚乙烯微孔隔膜、聚醯亞胺微孔隔膜或聚四氟乙烯微孔隔膜。
  7. 根據申請專利範圍第4項所述之大容量圓柱形鋰離子電池的生產方法，其特徵在於，所述電解液包括溶劑、可溶性鋰鹽和添加劑，所述溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或乙酸乙酯，所述可溶性鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰或亞胺鋰鹽，所述添加劑為丙磺酸內酯、碳酸亞乙烯酯、氟化碳酸酯、亞硫酸乙烯酯、六甲基二矽胺烷或亞磷酸三苯酯。
  8. 一種由申請專利範圍第4項所述之生產方法生產的大容量圓柱形鋰離子電池，其特徵在於，包括電池殼體、設置在電池殼體內的電芯捲繞體、壓蓋電芯捲繞體兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱和負極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負極端蓋，所述集流板包括正極集流板和負極集流板；所述正極極柱的材質為鋁合金，負極極柱的材質為銅鍍鎳，所述正極集流板的材質為鋁合金，負極集流板的材質為銅鍍鎳，正極集流板和負極集流板設有供電解液的流入的進液孔；所述正極集流板與的正極極耳通過鐳射焊接固定，所述正極極耳的材質為鋁合金，正極極耳的另一端與正極端蓋相焊接；所述負極集流板與負極極 耳通過鐳射焊接固定，所述負極極耳的材質為銅鍍鎳，負極極耳的另一端與負極極柱通過鐳射焊接固定；所述電芯捲繞體正負極的極耳位端面的箔形體被分別壓縮減小0.1-6.5毫米，極耳位端面的箔形體相互纏結。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之大容量圓柱形鋰離子電池，其特徵在於，所述電池殼體位於所述正極極耳與負極極耳的位置處設有雙滾槽結構，所述滾槽圍繞所述圓柱體一周。
  10. 根據申請專利範圍第8項所述之大容量圓柱形鋰離子電池，其特徵在於，所述正極極柱與正極端蓋採用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。
TW102114153A 2012-04-24 2013-04-22 A large capacity cylindrical lithium ion battery and its production method TWI517477B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210122201.XA CN102683634B (zh) 2012-04-24 2012-04-24 一种大容量圆柱形锂离子电池及其生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201345019A true TW201345019A (zh) 2013-11-01
TWI517477B TWI517477B (zh) 2016-01-11

Family

ID=46815247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102114153A TWI517477B (zh) 2012-04-24 2013-04-22 A large capacity cylindrical lithium ion battery and its production method

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9614246B2 (zh)
EP (1) EP2843732A4 (zh)
JP (1) JP5978449B2 (zh)
KR (1) KR101571950B1 (zh)
CN (1) CN102683634B (zh)
TW (1) TWI517477B (zh)
WO (1) WO2013159454A1 (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103579668B (zh) * 2013-11-22 2016-03-02 潘珊 一种高电压高能量密度的锂离子电池及其制备方法
CN103579669B (zh) * 2013-11-22 2015-08-05 江苏风迅新能源科技有限公司 一种大容量圆柱形或方形锂离子电池
CN103730623A (zh) * 2013-12-19 2014-04-16 周培荣 端面焊的圆柱型锂电池
CN103779528B (zh) * 2014-01-15 2015-12-02 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种圆柱形锂离子电池装配工艺
CN104409773B (zh) * 2014-05-31 2017-01-25 福州大学 一种应用于锂电池3d打印的材料制备方法
CN104577193B (zh) * 2015-01-09 2016-08-31 潘珊 一种提高锂离子动力电池的能量密度的方法及锂离子动力电池
JP6183393B2 (ja) * 2015-03-03 2017-08-23 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置の製造方法及び蓄電装置
TWI649913B (zh) * 2015-09-30 2019-02-01 輝能控股股份有限公司 中空鋰電池
EP3258519A1 (de) * 2016-06-16 2017-12-20 VARTA Microbattery GmbH Elektrochemische zelle mit optimiertem innenwiderstand
JP6836603B2 (ja) * 2017-02-03 2021-03-03 シャープ株式会社 金属空気電池
US11228028B2 (en) 2017-12-27 2022-01-18 Industrial Technology Research Institute Cathode of lithium ion battery
KR102277733B1 (ko) 2018-01-29 2021-07-16 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 장착유닛 및 그를 포함하는 전극 건조장치
KR20200134252A (ko) * 2018-03-20 2020-12-01 인디언 스페이스 리서치 오거너제이션 밀폐된 리튬 이온 셀 및 그 제조 방법
CN109037761A (zh) * 2018-07-17 2018-12-18 江苏海基新能源股份有限公司 一种方形铝壳锂离子电池及装配方法
KR102090404B1 (ko) 2018-11-21 2020-03-18 (주)알씨디에이치 누액 및 가스 검출을 기능을 갖는 대용량 리튬폴리머 배터리 장치
KR102090405B1 (ko) 2018-11-21 2020-03-18 (주)알씨디에이치 누액감지 모니터링 기능을 갖는 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템
CN109980265A (zh) * 2019-04-03 2019-07-05 江苏芯界新能源科技有限公司 一种圆柱形电芯装配工艺
JP7103525B2 (ja) * 2019-08-06 2022-07-20 株式会社村田製作所 二次電池、電池パック、電子機器、電動工具、電動式航空機及び電動車両
CN110600795B (zh) * 2019-08-13 2021-09-10 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子圆柱电池及其加工方法
CN111081966B (zh) * 2019-11-21 2022-10-11 国轩新能源(庐江)有限公司 一种锂离子圆柱电池及其加工方法
CN111403671B (zh) * 2020-03-20 2022-11-11 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) 一种锂离子电池的制作方法
CN111403672B (zh) * 2020-03-20 2022-12-30 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) 一种锂离子电池
CN212085151U (zh) * 2020-05-15 2020-12-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、电池模块以及装置
CN112366377B (zh) * 2020-11-09 2021-12-03 华霆（合肥）动力技术有限公司 极片断裂预防装置和电芯模组
JP7136943B2 (ja) * 2021-01-20 2022-09-13 本田技研工業株式会社 固体電池
CN113809335A (zh) * 2021-08-24 2021-12-17 贵阳比耐新能源科技有限公司 一种圆柱型钢壳电池及其制造方法
CN116000447B (zh) * 2022-04-21 2024-08-27 苏州朗旭新能源科技有限公司 一种电芯连续片焊接机
CN115241579A (zh) * 2022-08-20 2022-10-25 深圳市赛尔摩星科技有限公司 一种圆柱形凹槽结构外壳及锂电池
CN115889981B (zh) * 2022-11-17 2023-11-14 深圳市国钠科技有限公司 一种圆柱全极耳电池离心激光焊装置及方法
KR20240100156A (ko) 2022-12-22 2024-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 원통형 리튬 이차 전지

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63119552A (ja) * 1986-11-07 1988-05-24 Sharp Corp Ｌｓｉチツプ
JPH06251798A (ja) * 1993-02-22 1994-09-09 Japan Storage Battery Co Ltd 鉛蓄電池の製造方法
JPH11111259A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 捲回式電池
JP3497380B2 (ja) * 1998-06-02 2004-02-16 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
JP3681928B2 (ja) * 1999-07-29 2005-08-10 株式会社デンソー 電池の電極体の接合方法
JP2002050343A (ja) * 2000-08-04 2002-02-15 Nissan Motor Co Ltd 二次電池の製造方法および二次電池
JP3846286B2 (ja) * 2001-11-27 2006-11-15 松下電器産業株式会社 二次電池の製造方法
JP2003282044A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 二次電池
US7008722B2 (en) * 2002-04-10 2006-03-07 Sui-Yang Huang Polymer-gel lithium ion battery
JP2005093242A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池
JP2006032112A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気化学素子
KR20060097603A (ko) * 2005-03-09 2006-09-14 산요덴키가부시키가이샤 전지 및 그 제조 방법
JP5004452B2 (ja) * 2005-03-31 2012-08-22 三洋電機株式会社 電池の製造方法
JP2007234445A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池
JP4936839B2 (ja) * 2006-09-28 2012-05-23 三洋電機株式会社 密閉電池の製造方法
CN101154743B (zh) 2006-09-30 2011-09-14 深圳市比克电池有限公司 电池装配装置和方法
KR101192056B1 (ko) * 2008-02-05 2012-10-17 에스케이이노베이션 주식회사 파우치 타입 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법
CN202167559U (zh) * 2011-07-05 2012-03-14 珠海银通新能源有限公司 高容量电池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140015515A (ko) 2014-02-06
US9614246B2 (en) 2017-04-04
JP5978449B2 (ja) 2016-08-24
EP2843732A4 (en) 2015-10-21
CN102683634A (zh) 2012-09-19
WO2013159454A1 (zh) 2013-10-31
JP2015519689A (ja) 2015-07-09
CN102683634B (zh) 2014-08-06
KR101571950B1 (ko) 2015-12-04
EP2843732A1 (en) 2015-03-04
US20140087225A1 (en) 2014-03-27
TWI517477B (zh) 2016-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI517477B (zh) A large capacity cylindrical lithium ion battery and its production method
CN209691795U (zh) 一种可充电硬壳锂离子电池
CN108550896B (zh) 一种全极耳卷绕圆柱锂离子电池装配方法
CN207611809U (zh) 一种锂离子电池正极极片及锂离子电池
CN100517852C (zh) 一种卷绕式锂离子电池及其制作方法
CN202662698U (zh) 圆柱形锂离子电池
CN202549997U (zh) 大容量圆柱形锂离子电池
CN107248595B (zh) 锂离子电池
CN211654976U (zh) 一种无极耳的扣式锂电池
CN207302884U (zh) 一种圆柱形高功率锂离子电容器
CN205542997U (zh) 一种聚偏氟乙烯涂层无纺布隔膜纸聚合物锂离子二次电池
CN202549998U (zh) 锂离子电池
CN208336372U (zh) 电极极片、电极组件及二次电池
CN103579669B (zh) 一种大容量圆柱形或方形锂离子电池
CN210379299U (zh) 一种高容量三元二次电池防过充的电池
CN202585643U (zh) 一种卷绕结构的软包装锂离子电池
CN219180365U (zh) 锂离子电容器
CN202308190U (zh) 一种新型极耳高倍率锂离子电池
CN202308197U (zh) 一种内部多卷芯并联结构聚合物锂离子电池
CN212461784U (zh) 一种固态豆式锂离子电池
CN114388743A (zh) 一种圆柱型锂离子电池极组的优化制备方法
CN207765561U (zh) 一种卷绕式锂离子电池
CN111682219A (zh) 一种阳极片、锂离子电池及锂离子电池的制备方法
CN203589162U (zh) 一种大容量圆柱形或方形锂离子电池
CN212648278U (zh) 一种圆柱锂离子二次电池

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees