高倍率放電動力鋰電池電芯及鋰電池的製作方法
2023-10-08 02:40:39
專利名稱：高倍率放電動力鋰電池電芯及鋰電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋰電池，尤其涉及一種高倍率放電動力鋰電池電芯，以及具有該電芯的鋰電池。
背景技術：
鋰電池因其工作電壓高、比能量大、自放電小等突出特點，被廣泛用於諸多領域，特別是手機、電子行業。針對鋰電池的結構、性能和製造工藝也進行了不斷改進。隨著鋰電池應用的不斷發展，汽車工業也逐漸將鋰電池用於提供動力。目前，鋰電池的結構主要有疊片式和卷繞式。本實用新型涉及的是卷繞式鋰電池。目前卷繞式鋰電池的電芯包括正極片、負極片、隔膜、正極耳和負極耳。極耳的類型包括將正、負極耳分別焊接在正、負極片上形成的導體極耳和由極片延伸得到的與極片一體的極耳。由於異體極耳不便於卷繞並且很大程度上增加了內阻，與極片形成一體的極耳得到了更多的關注。中國CN2909544Y號專利《一種卷繞型鋰電池電芯結構》公開了一種一體極耳，但這種極耳是將電芯卷繞好以後通過衝切加工得到的，並且電芯採用傳統的卷繞方法得到位於電芯的同一側的正、負極耳。由於正、負極耳位於電芯的同一側，在電芯卷繞好以後衝切出極耳就需要分別衝切正、負極片，這不僅導致電池的裝配難度增加，也存在正、負極耳直接接觸造成短路的可能性。而且，通過衝切極片得到的極耳會導致極耳的寬度小於正、負極片的寬度，也就減小了極耳的電流導通面積，電池的散熱性能和電池的高倍率放電性能較差。此外，由於車輛用動力電池需要串聯或並聯以提供足夠的動力，這就需要電池良好的放電性能及其之間便於連接。目前大多數卷繞式鋰電池的正極和負極都位於電池的同偵牝造成了電池之間串、並聯的連接不便，為後續的汽車電路整體裝配帶來了不便。
實用新型內容為了克服一體極耳卷繞以後極耳位於同側造成後續加工、裝配操作複雜以及極耳衝切後電池散熱性能和高倍率放電性能差等問題，本實用新型的一個方面是提供一種高倍率放電動力鋰電池電芯，該電芯包括依次疊置並卷繞的正極片、隔膜和負極片，所述正極片的卷繞末端一體形成有正極耳，所述負極片的卷繞末端一體形成有負極耳，其特徵在於，所述正極耳和負極耳分別形成於所述電芯的上下兩面且位於所述電芯的兩側。所述正極耳和負極耳的寬度分別與正極片和負極片的寬度相同。—種鋰電池,所述電池包括電芯、非水電解液和電池殼體,該電芯包括依次疊置並卷繞的正極片、隔膜和負極片，所述正極片的卷繞末端一體形成有正極耳，所述負極片的卷繞末端一體形成有負極耳，所述電芯密封在所述電池殼體內，其特徵在於，所述正極耳和負極耳分別形成於所述電芯的上下兩面且位於所述電芯的兩側，所述正極耳和負極耳分別連接到所述電池殼體兩端的蓋板上。[0009]所述正極耳和負極耳的寬度分別與正極片和負極片的寬度相同。根據本實用新型的電芯具有與極片一體的極耳，且所述極耳位於電池的兩側，因此裝配好的電池兩極也位於電池的兩側，從而方便電池之間的串聯或並聯，進而便於在使用場合安裝，尤其簡化了作為汽車動力電池的裝配。所述極耳與極片的材質、寬度和厚度相同，也就是得到了相對較大的電流導通面積，改善了卷繞式鋰電池高倍率放電性能和散熱性能，使所述鋰電池更適用於動力電池。根據本實用新型的鋰電池具有形成在電池兩側的極耳，使電池的 裝配簡單，並避免了正、負極直接接觸引起短路的危險，而且製造成品率高，外型美觀。
圖I是根據本實用新型的電芯的結構圖。圖2是根據本實用新型的電芯卷繞首端的結構圖。圖3是根據本實用新型的電池的結構示意圖。圖4是通過高倍率放電測試得到的本實用新型的鋰電池放電容量與倍率的關係圖。
具體實施方式
圖I顯示的是根據本實用新型的電芯的結構，所述電芯10包括正極片14、負極片15、隔膜13、正極耳11和負極耳12。其中，極片和隔膜均為帶狀，正、負極片是在正、負集流體上塗敷了極性敷料形成的，隔膜13用於絕緣地隔開正、負極片，並與所述正、負極片一同卷繞形成所述電芯，所述極耳連接在所述極片卷繞的末端，所述極耳是集流體末端未塗敷極性敷料的部分，也就是所述集流體的延伸，因此所述極耳是集流體極耳，與極片是一體的。具體地，正極片14的卷繞末端一體形成正極耳11，所述負極片15的卷繞末端一體形成負極耳12，其中，負極耳12和正極耳11分別形成於所述電芯的上下兩面且位於所述電芯的兩側，避免了正、負極耳直接接觸的可能。而且，所述極耳不需要後續的類似衝切的機械加工，正極耳和負極耳的寬度分別與正極片和負極片的寬度相同。由於所述極耳與所述極片的材質、寬度和厚度相同，從而具有相對較大的電流導通面積，使所述電芯具有良好的散熱性能和高倍率放電性能。所述電芯的製備方法簡單，成品率高，而且所述極耳的定位準確，得到的所述電芯的正、負極耳位置是相對的，可以根據使用情況改變相對位置。具體地，提供正極片14和負極片15，所述正極片上除了卷繞末端之外塗覆有正極材料，所述負極片上除了卷繞末端之外塗覆有負極材料，所述正極片和負極片的所述卷繞末端分別用於形成正極耳11和負極耳12 ;將正極片14置於隔膜13之間，然後將卷針18夾設在所述正極片的卷繞首端的上下兩側；將負極片15疊放在所述隔膜13的上側，並使所述負極片15的卷繞首端鄰接所述卷針18的邊緣側放置；利用所述卷針18逐層卷繞疊放好的正極片14、隔膜13和負極片15以形成鋰電池的電芯，使得所述正極片14的卷繞末端從電芯的下表面向外延伸而形成正極耳11，所述負極片15的卷繞末端從電芯的上表面向外延伸而形成負極耳12，所述正極耳12和負極耳11分別形成於所述電芯的兩側。其中，除卷繞首端和最後一層，卷繞過程中是正、負極片和兩片隔膜一共四片一起卷繞，也就是說，每層包括正、負極片和兩片隔膜。可以根據需要將所述極片和隔膜卷繞成方形、圓柱形或扁柱形。如圖I所示，卷針沿順時針方向卷繞得到的扁柱形電芯。卷繞至最後一層時，分別終止正、負極片的卷繞，如圖I所示，卷至最後一層時，在所述電芯的下側終止卷繞正極片，使正極耳11形成在電芯10的下側；繼續卷繞負極片15使其終止在所述電芯的上側，在電芯10的上側形成負極耳12。由此，得到了形成在所述電芯兩側的集流體極耳。本實施例中，是將正極片14的起始端夾入隔膜13的摺疊端，根據本實用新型提供的方法，也可以將負極片夾入所述隔膜的摺疊端。此外，最終形成正、負極耳的位置也是相對的，其位置的上下取決於卷繞方向和終止卷繞的前後順序。卷繞時需保證正極片14、負極片15和隔膜13的中心軸線始終平行，並保證所述極片和隔膜的張緊力度一致。具體地，可以用絕緣膠帶固定所述隔膜的摺疊端，以方便保證卷繞時的張緊力度一致。從而可以得到定位準確的極耳。將通過上述方法得到的電芯沿卷針18的軸向拔出，並用絕緣膠帶固定最外層的彎曲處，即可裝配成本實用新型的卷繞式鋰電池。根據所述電芯形狀的不同，本實用新型的卷繞式鋰電池也可以是方形、圓柱形或扁柱形。如圖3所示的本實用新型的卷繞式鋰電池·的結構，所述卷繞式鋰電池包括電芯10，非水電解液和電池殼體20。其中，電芯10為本實用新型提供的電芯，具有與極片一體的極耳並且所述極耳形成在所述電芯的上下兩面並位於所述電芯的兩側，如圖3所示，正極耳11形成在所述電芯10的下面右側，負極耳12形成在所述電芯的上面左側，且形成了與極片材質、寬度和厚度相同的極耳，也就是得到了寬而薄的極耳，使所述電池具有較大的電流導通面積。所述電芯10通過極耳與電池殼體20上的蓋板連接並浸潤在非水電解液中，密封在電池殼體20內。具體地，其中所述極耳與電池殼體20的蓋板的連接採用焊接方式連接，如用超聲波點焊方式連接。根據本實用新型的卷繞式鋰電池的正極和負極位於電池兩側，方便使用，適於結構緊湊的設備的裝配，尤其適合用於汽車動力電池，位於兩側的正、負極便於多個電池的串聯或並聯，簡化了汽車部件的裝配工藝。而且本實用新型的卷繞式鋰電池具有相對寬而薄的一體極耳，從而具有相對好的高倍率放電性能，使鋰電池更適用於動力電池。為驗證本實用新型的卷繞式鋰電池的優越性能，主要參考的技術參數是高倍率放電性能。通過使用檢測櫃BK-7012L/150(最大充放電電流為150A，電壓範圍O 5V)在不同倍率下進行放電性能測試，本實用新型的卷繞式電池容量為10Ah，測量結果如圖4所示。從圖4中可以看出，本實用新型的卷繞式鋰電池放電容量穩定，並且尤其在高倍率放電時放電容量依然保持了很高的百分比。
權利要求1.ー種高倍率放電動カ鋰電池電芯，該電芯包括依次疊置並卷繞的正極片、隔膜和負極片，所述正極片的卷繞末端一體形成有正極耳，所述負極片的卷繞末端一體形成有負極耳，其特徵在於，所述正極耳和負極耳分別形成於所述電芯的上下兩面且位於所述電芯的兩側。
2.根據權利要求I所述的高倍率放電動カ鋰電池電芯，其特徵在於，所述正極耳和負極耳的寬度分別與正極片和負極片的寬度相同。
3.一種鋰電池，所述電池包括電芯、非水電解液和電池殼體，該電芯包括依次疊置並卷繞的正極片、隔膜和負極片，所述正極片的卷繞末端一體形成有正極耳，所述負極片的卷繞末端一體形成有負極耳，所述電芯密封在所述電池殼體內，其特徵在於，所述正極耳和負極耳分別形成於所述電芯的上下兩面且位於所述電芯的兩側，所述正極耳和負極耳分別連接到所述電池殼體兩端的蓋板上。
4.根據權利要求3所述的鋰電池，其特徵在於，所述正極耳和負極耳的寬度分別與正極片和負極片的寬度相同。
專利摘要本實用新型提供一種高倍率放電動力鋰電池電芯，及領用該電芯製作的電池，該電芯包括依次疊置並卷繞的正極片、隔膜和負極片，所述正極片的卷繞末端一體形成有正極耳，所述負極片的卷繞末端一體形成有負極耳，其特徵在於，所述正極耳和負極耳分別形成於所述電芯的上下兩面且位於所述電芯的兩側。根據本實用新型的電芯具有與極片一體的極耳，且所述極耳位於電池的兩側，因此裝配好的電池兩極也位於電池的兩側，從而方便電池之間的串聯或並聯，進而便於在使用場合安裝，尤其簡化了作為汽車動力電池的裝配。
文檔編號H01M2/26GK202454677SQ20122006289
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月25日 優先權日2012年2月25日
發明者李志堅 申請人:佛山市順德區精銳電池科技有限公司