WO2018036326A1 - 电芯结构及其制备方法、扣式二次锂离子电池 - Google Patents

电芯结构及其制备方法、扣式二次锂离子电池 Download PDF

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composite
battery
pole
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郭明奎
陈邦义
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深圳拓邦新能源技术有限公司
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    • H01M10/058—Construction or manufacture
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the field of battery technologies, and in particular, to a battery core structure, a method for fabricating the same, and a button-type secondary lithium ion battery using the same.
  • Button-type secondary lithium-ion batteries are mainly used in miniaturized electronic products and are widely used as power sources for portable electronic devices.
  • the battery cell structure of the battery is mainly divided into a wound structure and a folded structure.
  • the winding structure has the advantages of good battery performance consistency, low volume capacity density, and low space utilization in the shell.
  • the folding structure has a higher capacity than the winding type, and the space utilization rate is better, but the process is more difficult and the process is more complicated, which is not conducive to mass industrial production.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a button-type secondary lithium ion battery that improves the volumetric capacity density of the battery, prepares a simple cell structure, and a method for preparing the same, and uses the cell structure.
  • the technical solution adopted by the present invention to solve the technical problem thereof is: providing a battery core structure for a button type secondary lithium ion battery, wherein the battery core structure includes at least one first pole piece that is alternately stacked and At least two composite pole pieces; the composite pole piece comprises a heat-sealed second pole piece and a diaphragm; wherein the diaphragm is heat-sealed on the outside of the second pole piece.
  • the cell structure further includes a first tab protrudingly connected to the first pole piece, and a second tab protrudingly connected to the composite pole piece; the first tab And the second tab faces the different sides.
  • the cell structure includes a plurality of the first pole pieces and a plurality of the composite pole pieces, wherein the first pole piece and the composite pole piece are sequentially staggered;
  • the first tabs on the plurality of first pole pieces are superposed on a straight line, and the second tabs on the plurality of the composite pole pieces are superposed on a straight line.
  • the pole pieces located opposite to each other in the stacking direction are composite pole pieces.
  • the first pole piece is a positive electrode piece
  • the second pole piece is a negative electrode piece.
  • the present invention also provides a method for preparing a cell structure, comprising the following steps:
  • the composite pole piece includes a second pole piece and a diaphragm integrally formed by heat sealing, the diaphragm is heat-sealed on the outer side of the second pole piece;
  • step S1 the preparation method of the composite pole piece is as follows:
  • the second pole piece is placed between the two diaphragms, and the second pole piece and the diaphragm are integrally formed by heat sealing.
  • the pole pieces located opposite to each other in the stacking direction are composite pole pieces.
  • step S2 the first pole on the first pole piece is directed to one side, and the second pole on the composite pole piece is superposed toward the other side;
  • a plurality of the first tabs are superposed on a straight line, and a plurality of the second tabs are superposed on a straight line.
  • the present invention also provides a button-type secondary lithium ion battery, comprising a battery case, the battery core structure according to any one of the above; the battery core structure is disposed in the battery case and the battery The housing is electrically connected.
  • the button-type secondary lithium ion battery further includes a first conductive metal strip and a second conductive metal strip; [0020] one end of the first conductive metal strip is connected to the first structure of the battery core structure On one pole, the other end is connected inside the battery case; one end of the second conductive metal strip is connected to the second tab of the cell structure, and the other end is connected inside the battery case.
  • the battery core structure of the present invention is formed by integrating a diaphragm and a pole piece into a composite pole piece, and then stacking with another pole piece to form a core structure, which is convenient for assembly and improves the space utilization of the battery casing.
  • the rate also provides the volumetric capacity density of the battery, so that the battery has excellent electric discharge performance and long cycle life.
  • the cell structure of the invention has simple manufacturing process and low production difficulty, and is suitable for large-scale industrial production.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a battery core structure according to an embodiment of the present invention
  • 2 is a schematic view showing a heat sealing process of the composite pole piece of FIG. 1.
  • the battery core structure of one embodiment of the present invention can be used for a button-type secondary lithium ion battery.
  • the cell structure includes at least one first pole piece 10 and at least two composite pole pieces 20 that are alternately stacked.
  • the composite pole piece 20 includes a second pole piece 21 and a diaphragm 22 that are heat sealed to form an integral body.
  • the diaphragm 22 is heat-sealed on the outer side of the second pole piece 21, so that the outer side portion of the composite pole piece 20 is a diaphragm portion.
  • two separators 22 may be placed on opposite sides of the second pole piece 21, placed in a heat sealing mold, and the separator 22 is melt-wrapped on the second pole piece 21 by a high temperature. On the outer circumference, a composite pole piece 20 is formed.
  • the size of the diaphragm 22 is slightly larger than the size of the second pole piece 21, so that the second pole piece 21 can be completely covered therein.
  • the pole pieces located opposite to each other in the stacking direction are the composite pole pieces 20.
  • the cell structure further includes a first tab 11 protrudingly connected to the first pole piece 10 and a second tab 23 protrudingly connected to the composite pole piece 20.
  • the first tab 11 and the second tab 23 face different sides.
  • the second tab 23 is formed on the second pole piece 21 while the second pole piece 21 is formed.
  • the first tab 11 and the second tab 23 are electrically connected to the battery case via a conductive metal strip.
  • the cell structure includes a plurality of first pole pieces 10 and a plurality of composite pole pieces 20, and the first pole piece 10 and the composite pole piece 20 are sequentially alternately stacked.
  • the first tabs 11 on the plurality of first pole pieces 10 are superposed on a straight line
  • the second tabs 23 on the plurality of composite pole pieces 20 are superposed on a straight line.
  • the first pole piece 10 is a positive electrode piece
  • the second pole piece 21 of the composite pole piece 20 is a negative electrode piece.
  • the outer peripheral dimension of the composite pole piece 20 is slightly larger than the outer peripheral dimension of the first pole piece 10, and the first pole piece 10 can be covered.
  • the first pole piece 10 is circular, and the composite pole piece 20 is also circular.
  • first pole piece 10 and the composite pole piece 20 can also be other shapes such as a polygon or an ellipse.
  • the cell structure of the present invention may further include a first conductive metal strip (not shown) and a second conductive metal strip (not The first tab 11 and the stacked second tab 23 are respectively connected to the battery case in the battery, and have good electrical conductivity and low internal resistance.
  • a method for fabricating a cell structure according to an embodiment of the present invention includes the following steps:
  • the composite pole piece 20 includes a second pole piece 21 and a diaphragm 22 which are integrally formed by heat sealing, and the diaphragm 22 is heat-sealed on the outer side of the second pole piece 21.
  • the preparation method of the composite pole piece can be as follows:
  • the second pole piece 21 is placed between the two separators 22, and the second pole piece 21 and the diaphragm 22 are integrally formed by heat sealing.
  • the heat sealing operation can be carried out in a heat sealing mold, and the separator 22 is melt-coated on the outer periphery of the second pole piece 21 by a high temperature to form a composite pole piece 20.
  • the size of the diaphragm 22 is slightly larger than the size of the second pole piece 21, so that the second pole piece 21 can be completely covered therein.
  • the first pole piece 10 is preferably a positive electrode sheet
  • the second pole piece 21 of the composite pole piece 20 is a negative electrode sheet.
  • the outer peripheral dimension of the composite pole piece 20 is slightly larger than the outer peripheral dimension of the first pole piece 10, and the first pole piece 10 can be covered.
  • the first pole piece 10 is circular, and the composite pole piece 20 is also circular.
  • first pole piece 10 and the composite pole piece 20 can also be other shapes such as a polygon or an ellipse.
  • step S2 the first tab 11 on the first pole piece 10 faces one side, and the second tab on the composite pole piece 20
  • the pole pieces located opposite to each other in the stacking direction are the composite pole pieces 20.
  • the plurality of first tabs 11 are superposed on a straight line
  • the plurality of second tabs 23 are superposed on a straight line.
  • the method for manufacturing the battery core structure of the present invention may further include S3, soldering the first conductive metal strip and the second conductive metal strip to the first tab 11 and the second tab 23, respectively;
  • a conductive metal strip and a second conductive metal strip are used to connect to the battery housing in the battery.
  • one end of the first conductive metal strip is connected to the plurality of stacked first tabs 11; similarly, one end of the second conductive metal strip is connected to the plurality of stacked second poles. Ear 23.
  • a button type secondary lithium ion battery includes a battery case (not shown), as described above The structure of the cell (as shown in Figure 1).
  • the battery core structure is disposed in the battery case and electrically connected to the battery case
  • the button-type secondary lithium ion battery further includes a first conductive metal strip (not shown) and a second conductive metal strip (not shown); one end of the first conductive metal strip is connected to the first pole of the cell structure On the ear (shown in Figure 1), the other end is connected to the inside of the battery case; one end of the second conductive metal strip is connected to the second tab 23 of the cell structure (shown in Figure 1), and the other end is connected The inside of the battery case, so that the cell structure is electrically connected to the battery case through the first conductive metal strip and the second conductive metal strip, and has good electrical conductivity and low internal resistance.
  • the shape of the battery case is preferably set corresponding to the overall shape of the cell structure.
  • the cell structure shown in Fig. 1 is substantially cylindrical, and the battery case corresponds to a hollow cylindrical case.
  • the battery core structure of the present invention has a simple manufacturing process and low production difficulty, and is suitable for large-scale industrial production.
  • the space utilization ratio of the battery case can be improved, the volume capacity density of the battery can be increased, and the battery has a large current discharge performance and a long cycle life.

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Abstract

一种电芯结构及其制备方法、扣式二次锂离子电池，所述电芯结构包括交错叠合的至少一个第一极片（10）以及至少两个复合极片（20）；所述复合极片（20）包括热合形成一体的第二极片（21）和隔膜（22）；其中，所述隔膜（22）热合包覆在所述第二极片（21）的外侧。通过将隔膜（22）和一种极片热合成一体的复合极片（20），再与另一种极片叠合形成电芯结构，方便组装，提高电池的壳体空间利用率，还提高了电池的体积容量密度，使得电池大电流放电性能优异，循环寿命长，且该电芯结构制作工艺简单，生产难度低，适合大规模工业化生产。

Description

电芯结构及其制备方法、 扣式二次锂离子电池 技术领域
[0001] 本发明涉及电池技术领域， 尤其涉及一种电芯结构及其制备方法、 使用该电芯 结构的扣式二次锂离子电池。
背景技术
[0002] 扣式二次锂离子电池主要应用于小型化电子产品， 广泛用作于便携式电子装置 的电源。 目前这类电池电芯结构主要分为卷绕式结构和折叠式结构， 卷绕式结 构优点是电池性能一致性好， 但体积容量密度低， 壳内空间利用率低。 折叠式 结构相对于卷绕式容量偏高， 空间利用率较好， 但制程较为困难， 工艺较为复 杂， 不利于大批量工业生产。
技术问题
[0003] 本发明要解决的技术问题在于， 提供一种提高电池体积容量密度， 制备简单的 电芯结构及其制备方法、 使用该电芯结构的扣式二次锂离子电池。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 提供一种电芯结构， 用于扣式二 次锂离子电池， 所述电芯结构包括交错叠合的至少一个第一极片以及至少两个 复合极片； 所述复合极片包括热合形成一体的第二极片和隔膜； 其中， 所述隔 膜热合包覆在所述第二极片的外侧。
[0005] 优选地， 所述电芯结构还包括凸出连接在所述第一极片上的第一极耳、 凸出连 接在所述复合极片上的第二极耳； 所述第一极耳和第二极耳朝向不同侧。
[0006] 优选地， 所述电芯结构包括多个所述第一极片以及多个所述复合极片， 所述第 一极片和复合极片依次交错叠合；
[0007] 多个所述第一极片上的所述第一极耳叠合在一条直线上， 多个所述复合极片上 的所述第二极耳叠合在一条直线上。
[0008] 优选地， 所述电芯结构中， 位于叠合方向上相对两外侧的极片为复合极片。 [0009] 优选地， 所述第一极片为正极片， 所述第二极片为负极片。
[0010] 本发明还提供一种电芯结构的制备方法， 包括以下步骤：
[0011] Sl、 制备第一极片和复合极片； 所述复合极片包括热合形成一体的第二极片和 隔膜， 所述隔膜热合包覆在所述第二极片的外侧；
[0012] S2、 将所述第一极片和复合极片交错叠合， 形成电芯结构。
[0013] 优选地， 步骤 S1中， 所述复合极片的制备方法如下：
[0014] 将第二极片放置在两个隔膜之间， 通过热合使所述第二极片和隔膜形成一体。
[0015] 优选地， 步骤 S2中， 所述电芯结构中， 位于叠合方向上相对两外侧的极片为复 合极片。
[0016] 优选地， 步骤 S2中， 将第一极片上的第一极耳朝向一侧， 所述复合极片上的第 二极耳朝向另一侧进行叠合；
[0017] 多个所述第一极耳叠合在一条直线上， 多个所述第二极耳叠合在一条直线上。
[0018] 本发明还提供一种扣式二次锂离子电池， 包括电池壳体、 以上任一项所述的电 芯结构； 所述电芯结构设置在所述电池壳体内并与所述电池壳体导电连接。
[0019] 优选地， 所述扣式二次锂离子电池还包括第一导电金属带和第二导电金属带； [0020] 所述第一导电金属带的一端连接在所述电芯结构的第一极耳上， 另一端连接在 所述电池壳体内侧； 所述第二导电金属带的一端连接在所述电芯结构的第二极 耳上， 另一端连接在所述电池壳体内侧。
发明的有益效果
有益效果
[0021] 本发明的电芯结构， 通过将隔膜和一种极片热合成一体的复合极片， 再与另一 种极片叠合形成电芯结构， 方便组装， 提高电池的壳体空间利用率， 还提供电 池的体积容量密度， 使得电池具有大电流放电性能优异， 循环寿命长， 本发明 的电芯结构制作工艺简单， 生产难度低， 适合大规模工业化生产。
对附图的简要说明
附图说明
[0022] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明， 附图中：
[0023] 图 1是本发明一实施例的电芯结构的结构示意图； [0024] 图 2是图 1中复合极片的热合过程示意图。 本发明的实施方式
[0025] 为了对本发明的技术特征、 目的和效果有更加清楚的理解， 现对照附图详细说 明本发明的具体实施方式。
[0026] 如图 1、 2所示， 本发明一实施例的电芯结构， 可用于扣式二次锂离子电池。 该 电芯结构包括交错叠合的至少一个第一极片 10以及至少两个复合极片 20。
[0027] 其中， 复合极片 20包括热合形成一体的第二极片 21和隔膜 22。 隔膜 22热合包覆 在第二极片 21的外侧， 从而复合极片 20的外侧部分为隔膜部分。
[0028] 复合极片 20在制备吋， 可采用两个隔膜 22放置在第二极片 21的相对两侧， 放置 在热合模具中， 通过高温， 隔膜 22熔融包覆在第二极片 21的外周上， 形成复合 极片 20。
[0029] 隔膜 22的尺寸稍大于第二极片 21的尺寸， 从而可完整将第二极片 21包覆在其内
[0030] 电芯结构中， 位于叠合方向上相对两外侧的极片为复合极片 20。
[0031] 进一步地， 电芯结构还包括凸出连接在第一极片 10上的第一极耳 11、 凸出连接 在复合极片 20上的第二极耳 23。 第一极耳 11和第二极耳 23朝向不同侧。 优选地 ， 第二极耳 23在制作第二极片 21吋形成在第二极片 21上。 第一极耳 11和第二极 耳 23可通过导电金属带与电池壳体导电连接。
[0032] 如图 1所示， 本实施例中， 电芯结构包括多个第一极片 10以及多个复合极片 20 ， 第一极片 10和复合极片 20依次交错叠合。 多个第一极片 10上的第一极耳 11叠 合在一条直线上， 多个复合极片 20上的第二极耳 23叠合在一条直线上。
[0033] 考虑到电池的相关性能， 第一极片 10为正极片， 复合极片 20中的第二极片 21为 负极片。
[0034] 复合极片 20的外周尺寸稍大于第一极片 10的外周尺寸， 可将第一极片 10覆盖。
进一步优选地， 第一极片 10为圆形， 复合极片 20也为圆形。
[0035] 可以理解地， 第一极片 10和复合极片 20也可为多边形或椭圆形等其他形状。
[0036] 本发明的电芯结构还可包括第一导电金属带 （未图示） 和第二导电金属带 （未 图示） ， 分别连接叠合的第一极耳 11和叠合的第二极耳 23， 用于在电池中与电 池壳体连接， 导电性能好， 内阻低。
[0037] 本发明一实施例的电芯结构的制备方法， 参考图 1， 其包括以下步骤：
[0038] Sl、 制备第一极片 10和复合极片 20。
[0039] 其中， 如图 2所示， 复合极片 20包括热合形成一体的第二极片 21和隔膜 22， 隔 膜 22热合包覆在第二极片 21的外侧。
[0040] 该复合极片的制备方法可如下：
[0041] 将第二极片 21放置在两个隔膜 22之间， 通过热合使第二极片 21和隔膜 22形成一 体。 热合操作可在热合模具中进行， 通过高温， 隔膜 22熔融包覆在第二极片 21 的外周上， 形成复合极片 20。
[0042] 隔膜 22的尺寸稍大于第二极片 21的尺寸， 从而可完整将第二极片 21包覆在其内
[0043] 考虑到电池的相关性能， 第一极片 10优选为正极片， 复合极片 20中的第二极片 21为负极片。
[0044] 复合极片 20的外周尺寸稍大于第一极片 10的外周尺寸， 可将第一极片 10覆盖。
[0045] 进一步优选地， 第一极片 10为圆形， 复合极片 20也为圆形。
[0046] 可以理解地， 第一极片 10和复合极片 20也可为多边形或椭圆形等其他形状。
[0047] S2、 将第一极片 10和复合极片 20交错叠合， 形成电芯结构。
[0048] 步骤 S2中， 将第一极片 10上的第一极耳 11朝向一侧， 复合极片 20上的第二极耳
23朝向另一侧进行叠合。
[0049] 在电芯结构中， 位于叠合方向上相对两外侧的极片为复合极片 20。 多个第一极 耳 11叠合在一条直线上， 多个第二极耳 23叠合在一条直线上。
[0050] 另外， 本发明的电芯结构的制备方法， 还可包括 S3、 将第一导电金属带和第二 导电金属带， 分别焊接在第一极耳 11和第二极耳 23上； 第一导电金属带和第二 导电金属带用于在电池中与电池壳体连接。 对于多个叠合的第一极耳 11， 第一 导电金属带的一端连接叠合的多个第一极耳 11 ; 同理， 第二导电金属带的一端 连接叠合的多个第二极耳 23。
[0051] 本发明一实施例的扣式二次锂离子电池， 包括电池壳体 （未图示） 、 以上所述 的电芯结构 （如图 1所示） 。 电芯结构设置在电池壳体内并与电池壳体导电连接
[0052] 扣式二次锂离子电池还包括第一导电金属带 （未图示） 和第二导电金属带 （未 图示） ； 第一导电金属带的一端连接在电芯结构的第一极耳 （如图 1所示） 上， 另一端连接在电池壳体内侧； 第二导电金属带的一端连接在电芯结构的第二极 耳 23 (如图 1所示） 上， 另一端连接在电池壳体内侧， 从而电芯结构通过第一导 电金属带和第二导电金属带与电池壳体导电连接， 导电性能好， 内阻低。
[0053] 电池壳体的形状优选对应电芯结构的整体形状设置。 例如， 图 1所示的电芯结 构大致呈圆柱状， 电池壳体对应为中空的圆柱壳体。
[0054] 综上可知， 本发明的电芯结构， 制作工艺简单， 生产难度低， 适合大规模工业 化生产。 将本发明的电芯结构应用于扣式二次锂离子电池中， 可提高电池壳体 的空间利用率， 提高电池体积容量密度， 使得电池具有大电流放电性能， 循环 寿命长。
[0055] 以上所述仅为本发明的实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换， 或直接或间接运用在 其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种电芯结构， 用于扣式二次锂离子电池， 其特征在于， 所述电芯结 构包括交错叠合的至少一个第一极片以及至少两个复合极片； 所述复 合极片包括热合形成一体的第二极片和隔膜； 其中， 所述隔膜热合包 覆在所述第二极片的外侧。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的电芯结构， 其特征在于， 所述电芯结构还包括 凸出连接在所述第一极片上的第一极耳、 凸出连接在所述复合极片上 的第二极耳； 所述第一极耳和第二极耳朝向不同侧。
[权利要求 3] 根据权利要求 2所述的电芯结构， 其特征在于， 所述电芯结构包括多 个所述第一极片以及多个所述复合极片， 所述第一极片和复合极片依 次交错叠合；
多个所述第一极片上的所述第一极耳叠合在一条直线上， 多个所述复 合极片上的所述第二极耳叠合在一条直线上。
[权利要求 4] 根据权利要求 1-3任一项所述的电芯结构， 其特征在于， 所述电芯结 构中， 位于叠合方向上相对两外侧的极片为复合极片。
[权利要求 5] 根据权利要求 1-3任一项所述的电芯结构， 其特征在于， 所述第一极 片为正极片， 所述第二极片为负极片。
[权利要求 6] —种电芯结构的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤：
51、 制备第一极片和复合极片； 所述复合极片包括热合形成一体的第 二极片和隔膜， 所述隔膜热合包覆在所述第二极片的外侧；
52、 将所述第一极片和复合极片交错叠合， 形成电芯结构。
[权利要求 7] 根据权利要求 6所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 S1中， 所述复合 极片的制备方法如下：
将第二极片放置在两个隔膜之间， 通过热合使所述第二极片和隔膜形 成一体。
[权利要求 8] 根据权利要求 6或 7所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 S2中， 所述电 芯结构中， 位于叠合方向上相对两外侧的极片为复合极片； 步骤 S2中， 将第一极片上的第一极耳朝向一侧， 所述复合极片上的第 二极耳朝向另一侧进行叠合；
多个所述第一极耳叠合在一条直线上， 多个所述第二极耳叠合在一条 直线上。
[权利要求 9] 一种扣式二次锂离子电池， 其特征在于， 包括电池壳体、 权利要求 1-
5任一项所述的电芯结构； 所述电芯结构设置在所述电池壳体内并与 所述电池壳体导电连接。
[权利要求 10] 根据权利要求 9所述的扣式二次锂离子电池， 其特征在于， 所述扣式 二次锂离子电池还包括第一导电金属带和第二导电金属带； 所述第一导电金属带的一端连接在所述电芯结构的第一极耳上， 另一 端连接在所述电池壳体内侧； 所述第二导电金属带的一端连接在所述 电芯结构的第二极耳上， 另一端连接在所述电池壳体内侧。
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