專利名稱：：用卷針作正負(fù)電極的卷繞式鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及電池，具體涉及一種巻繞式鋰離子二次電池。
背景技術(shù)：
：電動(dòng)設(shè)備如電動(dòng)自行車、電動(dòng)啟程等需要用到各種容量的動(dòng)力型鋰離子二次電池。與現(xiàn)有產(chǎn)品化的鉛酸、鎳鎘、鎳氫等二次可充電電池相比較，鋰離子二次電池的比能量、循環(huán)壽命等主要性能指標(biāo)是最好的。但已有的鋰離子電池存在大電流放電能力較差、生產(chǎn)過程廢品率較高，微短路現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生而導(dǎo)致荷電保持能力差等缺陷，這些缺陷至今困擾著大容量型鋰離子電池的發(fā)展。動(dòng)力型鋰離子電池制造工藝復(fù)雜繁多，最初的經(jīng)典結(jié)構(gòu)為正、負(fù)極片采用銅箔、鋁箔或銅網(wǎng)、鋁網(wǎng)等作為集流體，把正極活性材料涂敷于鋁箔兩面(或鋁網(wǎng)的內(nèi)部和表面)，然后把相同尺寸的正、負(fù)極片和隔膜按照正極/隔膜/負(fù)極/隔膜層疊放置構(gòu)成電芯，重疊的層數(shù)取決于極片面積和電池的設(shè)計(jì)容量。現(xiàn)有的鋰離子電池由其結(jié)構(gòu)所帶來的缺點(diǎn)主要有1)生成過程的裝配效率極低；2)難以保證正、負(fù)極裝配的準(zhǔn)確對位，導(dǎo)致電池容量發(fā)揮的損失，由此也難以保證產(chǎn)品性能的一致性；3)層疊的極片邊長過長，由于邊緣毛刺的存在，過長的極片變長容易造成正負(fù)極之間的短路。因此，需要尋找一種新型的電池結(jié)構(gòu)來促進(jìn)鋰離子動(dòng)力電池的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的就是提供一種新型的巻繞式鋰離子二次電池，能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種用巻針作正負(fù)電極的巻繞式鋰離子二次電池，包括電池殼體、設(shè)置于所述殼體內(nèi)的正極片、負(fù)極片以及電隔離所述正、負(fù)極片的隔膜，其特征在于，還包括設(shè)置于所述電池殼體內(nèi)的巻針，所述正、負(fù)極片和隔膜巻繞在所述巻針上，所述巻針有電隔離地設(shè)置的電池的正、負(fù)電極。優(yōu)選地，所述巻針中間為絕緣材料，所述正、負(fù)電極導(dǎo)電材料分別設(shè)置在所述巻針軸向的兩個(gè)端點(diǎn)處。所述正、負(fù)極片各包括涂料部和非涂料部，所述正、負(fù)極片的所述非涂料部分別位于所述正、負(fù)極片沿巻繞方向的兩相對側(cè)的邊緣，并分別與所述正、負(fù)電極形成電連接。所述巻針為空心的。所述巻針為圓筒狀的。本實(shí)用新型有益的技術(shù)效果是-在本實(shí)用新型的巻繞式鋰離子二次電池中，正極片、負(fù)極片以及正、負(fù)極片之間的隔膜巻繞在巻針上形成巻芯，對于每一個(gè)電池，巻針是與巻芯一同保留于電池殼體內(nèi)的，與以往鋰離子電池不帶巻針的電芯結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型由于增設(shè)了作為固定物的巻針，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)工裝，能保證電池正、負(fù)極裝配時(shí)的準(zhǔn)確對位，從而提高裝配效率以及產(chǎn)品性能的一致性。由于巻針的存在，可利用巻針電隔離地引出電池的正、負(fù)電極，如采用塑料巻針并將正、負(fù)電極設(shè)置在巻針軸向相對的兩個(gè)端點(diǎn)上；進(jìn)一步的，將正、負(fù)極片沿巻繞方向的兩相對側(cè)的邊緣保留為空白的非涂料部，多層巻繞后，使利用正、負(fù)極片的非涂料部形成的多個(gè)極耳可以很方便地電連接至該巻針上的正、負(fù)電極，利用巻針巧妙設(shè)計(jì)的多極耳體系，提高了電流的通過能力，增強(qiáng)了大電流放電的可靠性。如進(jìn)一步采用如圓筒形的空心結(jié)構(gòu)的巻針，相對增大了巻芯直徑，能避免現(xiàn)有方案使用小巻針繞制時(shí)巻繞圈數(shù)過多帶來的繁瑣，并能避免傳統(tǒng)巻繞式電池R角的產(chǎn)生，使活性材料容量得到充分地發(fā)揮，也拓寬了電池外形尺寸的自由度；巻芯直徑增加后，能使極片的總邊長相對于現(xiàn)有的層疊結(jié)構(gòu)減少50%，從而使由于邊緣毛剌所造成正負(fù)極之間短路的可能性降低50%;空心的巻芯還能使電池在遇到意外或產(chǎn)生高溫時(shí)有充分的能量釋放空間，提高了電池使用的安全性。圖1為本實(shí)用新型鋰離子二次電池一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型鋰離子二次電池中正負(fù)極片的層疊示意圖；圖3為制造本實(shí)用新型鋰離子二次電池一種實(shí)施例的流程圖。本實(shí)用新型的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。具體實(shí)施方式請參考圖1和圖2，鋰離子二次電池包括巻針8、巻芯IO、電池外殼9以及左、右端蓋7，巻針8和巻芯10位于圓筒形的電池外殼9內(nèi)，巻針8有電隔離地設(shè)置的電池的正負(fù)電極，左、右端蓋7合蓋在電池外殼9的兩端。巻芯10包括正極片1(即正集流體)、負(fù)極片ll(即負(fù)集流體)以及位于正極片1和負(fù)極片11之間起電隔離作用的隔膜13，正極片1、負(fù)極片11和隔膜13巻繞在巻針8上。正極片1采用銅箔，負(fù)極片11采用鋁箔，正、負(fù)極片均包括涂料部和非涂料部，正、負(fù)極片的涂料部上分別涂敷正極活性材料la、負(fù)極活性材料lb，非涂料部保留為不涂料的空白區(qū)。正、負(fù)極片的非涂料部分別位于正、負(fù)極片沿巻繞方向的兩相對側(cè)的邊緣，當(dāng)在巻針8上安裝時(shí)，以正、負(fù)極片的空白區(qū)為準(zhǔn)，正、負(fù)極片沿巻針8軸向錯(cuò)位巻繞，且?guī)喞@后正、負(fù)極片的空白區(qū)分別朝向巻芯10的兩個(gè)端點(diǎn)方向(即巻針8軸向的兩個(gè)相對端點(diǎn)的方向)。隔膜13可采甩聚烯烴類單層或多層微孔膜。巻針8可采用塑料的空心圓筒狀結(jié)構(gòu)。電池的正、負(fù)電極分別設(shè)置在巻針8軸向的兩個(gè)相對端點(diǎn)上。將正、負(fù)極片的非涂料部中的一部分去除后，剩下部分形成多個(gè)極耳，正、負(fù)極片的極耳可以分別通過焊接或鉚接的方式連接至正、負(fù)電極。進(jìn)一步的，在巻針8和左、右端蓋7之間、緊貼巻針8的兩個(gè)端面還分別設(shè)置有集片套6。集片套6和端蓋7由雙向螺釘5固定。雙向螺釘5的端部位于空心的巻針8內(nèi)，其螺桿穿過集片套6和端蓋7，螺母4從端蓋7外側(cè)向內(nèi)擰在螺桿上以壓緊端蓋7。集片套6和端蓋7之間的間隙由下密封墊3密封，端蓋7和螺母4之間的間隙由上密封墊2密封，其中，上密封墊2的外徑與螺母4平齊，下密封墊3的外徑不超出巻針8的外徑，在下密封墊3和電池外殼9之間的間隙內(nèi)還填充有絕緣片12。上密封墊2和下密封墊3也可以是一體設(shè)置的。本實(shí)用新型中，巻針8的內(nèi)徑、外徑及正、負(fù)極片等各個(gè)部件的尺寸可根據(jù)最終成品電池的型號(hào)來確定。請參考圖3，本實(shí)用新型的鋰離子二次電池可按照以下工藝流程制造涂敷銅箔、鋁箔，制造如圖2所示的正、負(fù)極片，在正、負(fù)極片沿巻繞方向的兩相對側(cè)的邊緣上分別留出空白的非涂料區(qū)，且負(fù)極片的涂料區(qū)大于正極片的涂料區(qū)，以保證負(fù)極片能夠完全包覆正極片；將正、負(fù)極和隔膜用空心的塑料巻針巻繞成圓柱形巻芯，且正、負(fù)極片的非涂料區(qū)分別朝向巻針軸向的兩端；在巻針的兩個(gè)端點(diǎn)上安裝電極，選取合適的非涂料區(qū)作為多個(gè)極耳，去除其余的部分，然后將正、負(fù)極的多個(gè)極耳分別焊接或鉚接在塑料巻針兩端的電極處；將巻繞后的電芯(巻針連同巻芯)貼膠完后裝入殼體內(nèi)；注入適量的電解液并完成電池的封裝。根據(jù)本實(shí)用新型的鋰離子二次電池，電池殼體可以是鋁塑或金屬外殼，電池可以采用常見的注液、真空封裝、化成等工藝制備。本實(shí)用新型具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)1、與以往鋰離子電池不帶巻針的電芯結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型的鋰離子二次電池由于增設(shè)了作為固定物的巻針，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)工裝，能保證電池正、負(fù)極裝配時(shí)的準(zhǔn)確對位，容易實(shí)現(xiàn)電池裝配的重復(fù)一致性，提高了裝配效率，也保證了產(chǎn)品性能的一致穩(wěn)定性。由于生產(chǎn)裝配操作更加簡單、容易，從而降低了廢品率，使產(chǎn)品性能更加優(yōu)良，還能降低設(shè)備的成本。2、本實(shí)用新型可利用內(nèi)置的巻針電隔離地引出電池的正、負(fù)電極，如將正、負(fù)電極設(shè)在巻針的端部，利用正、負(fù)極片多層巻繞后的非涂料部形成的多極耳可以很方便地電連接至巻針上的正、負(fù)電極，多極耳體系提高了電流的通過能力，增強(qiáng)了大電流放電的可靠性。3、采用如圓筒形的空心結(jié)構(gòu)的巻針，可相對增大巻芯直徑，能避免現(xiàn)有方案使用小巻針繞制時(shí)巻繞圈數(shù)過多帶來的繁瑣，并能避免傳統(tǒng)巻繞式電池R角的產(chǎn)生，使活性材料容量得到充分地發(fā)揮，也拓寬了電池外形尺寸的自由度；巻芯直徑增加后，能使極片的總邊長相對于現(xiàn)有的層疊結(jié)構(gòu)減少50%，從而使由于邊緣毛刺所造成正負(fù)極之間短路的可能性降低50%;空心的巻芯還能使電池在遇到意外或產(chǎn)生高溫時(shí)有充分的能量釋放空間，提高了電池使用的安全性。通過測試實(shí)驗(yàn)可以看到采用本實(shí)用新型的產(chǎn)品的優(yōu)越性。所采用的測試方法如下先將電池恒流充電到4.2V,再轉(zhuǎn)恒壓充電100min左右，然后再恒流放電至2.75V截止電壓。采用的對比測試對象為鉛酸電池、疊片式鋰離子電池和本實(shí)用新型的鋰離子電池。采用的測試參數(shù)為容量發(fā)揮參數(shù)、循環(huán)壽命、電池充滿電的荷電保持能力和相對生產(chǎn)效率?？蓽y得三種鋰離子電池的性能對比列表如下表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由以上測試數(shù)據(jù)可以看出，本實(shí)用新型的鋰離子二次電池各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于其它電池，而且在電池生產(chǎn)過程中因提高效率和成品率，降低了電池成本，尤其適應(yīng)于動(dòng)力電池發(fā)面的應(yīng)用。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種用卷針作正負(fù)電極的卷繞式鋰離子二次電池，包括電池殼體、設(shè)置于所述殼體內(nèi)的正極片、負(fù)極片以及電隔離所述正、負(fù)極片的隔膜，其特征在于，還包括設(shè)置于所述電池殼體內(nèi)的卷針，所述正、負(fù)極片和隔膜卷繞在所述卷針上，所述卷針有電隔離地設(shè)置的電池的正、負(fù)電極。2.如權(quán)利要求1所述的用巻針作正負(fù)電極的巻繞式鋰離子二次電池，其特征在于，所述巻針中間為絕緣材料，所述正、負(fù)電極導(dǎo)電材料分別設(shè)置在所述巻針軸向的兩個(gè)端點(diǎn)處。3.如權(quán)利要求2所述的用巻針作正負(fù)電極的巻繞式鋰離子二次電池，其特征在于，所述正、負(fù)極片各包括涂料部和非涂料部，所述正、負(fù)極片的所述非涂料部分別位于所述正、負(fù)極片沿巻繞方向的兩相對側(cè)的邊緣，并分別與所述正、負(fù)電極形成電連接。4.如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的用巻針作正負(fù)電極的巻繞式鋰離子二次電池，其特征在于，所述巻針為空心的。5.如權(quán)利要求4所述的用巻針作正負(fù)電極的巻繞式鋰離子二次電池，其特征在于，所述巻針為圓筒狀的。專利摘要本實(shí)用新型公布了一種用卷針作正負(fù)電極的卷繞式鋰離子二次電池，包括電池殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)的正極片、負(fù)極片以及電隔離正、負(fù)極片的隔膜，還包括設(shè)置于電池殼體內(nèi)的卷針，正、負(fù)極片和隔膜卷繞在卷針上，卷針有電隔離地設(shè)置的電池的正、負(fù)電極。本實(shí)用新型使電池生產(chǎn)裝配操作更加簡單，容易實(shí)現(xiàn)電池裝配的重復(fù)一致性，提高裝配效率，同時(shí)還保證產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性并降低廢品率，使產(chǎn)品性能更加優(yōu)良。文檔編號(hào)H01M10/40GK201229971SQ20082011541公開日2009年4月29日申請日期2008年5月29日優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日發(fā)明者劉立君,李東山申請人:李東山;劉立君