一種無極耳卷繞型鋰離子電池電芯及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無極耳卷繞型鋰離子電池電芯極其制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池具有的比功率高、循環(huán)壽命長、安全性能好以及 無污染等優(yōu)點(diǎn)使其得到廣泛地應(yīng)用，同時(shí)鋰電池向更高能量、更大電流的方向發(fā)展?，F(xiàn)在制 作鋰電池較為普遍的方式是采用卷繞式和疊片式兩種方式。目前的卷繞式制造方式是將正 負(fù)極極片的極耳焊接在集流體的一端，然后連接到電池的殼體上。在電池充放電時(shí)僅通過 極耳連接集流體。如果極耳只有一個(gè)或者兩個(gè)，同時(shí)電池內(nèi)阻相對偏高，大電流放電性能較 差，不能達(dá)到高倍率的放電要求；限制了該結(jié)構(gòu)的鋰電池在動(dòng)力電池上和高功率電池上的 應(yīng)用。如果極耳數(shù)量增加，使其在極耳位置厚度增加，加大了其對應(yīng)的正、負(fù)極以及隔膜之 間的間隙，尤其負(fù)極的多極耳設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，同時(shí)也不能進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。即使 采用將集流體引出再焊接到殼體上，也會占用很大空間，不能大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)。這后兩種 方法解決了內(nèi)阻的問題，但都會降低能量密度，只能手動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)，達(dá)不到電池長期循環(huán)壽 命、安全性和一致性的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能夠改善卷繞式電池不能 大電流放電的問題，同時(shí)可以進(jìn)行自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)的無極耳卷繞型鋰離子電池電芯及其 制造方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下： 一種無極耳卷繞型鋰離子電池電芯，包括正極片、負(fù)極片和隔膜，正極片、隔膜和負(fù)極 片、隔膜，依次疊層后卷繞成柱形，所述負(fù)極片包括涂層部分和無涂層的留白，留白位于負(fù) 極片的底部；所述正極片的上端設(shè)置有正極耳；負(fù)極片上的留白超出隔膜露出，并向內(nèi)平 整地折疊在柱形孔芯處。
[0005] 所述留白的寬度為〇· Imm -18mm。
[0006] 所述負(fù)極片的寬度和長度分別大于正極片的寬度和長度，正極片的極耳露出；所 述隔膜的長度大于負(fù)極片的長度，隔膜的上端超出負(fù)極片、下端與負(fù)極片的有涂層邊界相 吻合，負(fù)極片的留白超出隔膜。
[0007] 所述負(fù)極片的厚度為6 μπι-12 μπι，單面面密度為5 mg/cm2 -15mg/cm2,雙面面密 度為10 mg/cm2-30 mg/cm2;所述正極片的厚度為12 μπι -20 μm，單面面密度為10 mg/ cm2-30 mg/cm2,雙面面密度為 20 mg/cm2-60 mg/cm2。
[0008] 所述留白為銅箱；所述正極耳為鋁帶。
[0009] -種無極耳卷繞型鋰離子電池電芯，其制造方法如下： 1)，將正極片用涂布機(jī)進(jìn)行常規(guī)涂布，負(fù)極片用涂布機(jī)對負(fù)極片的兩面均采用橫向連 續(xù)涂布，縱向間歇式涂布的方式進(jìn)行涂布，保證負(fù)極片縱向能留有無涂層的留白； 2) ，將涂布好的正極片和負(fù)極片通過分切形成條狀極片，保證條狀負(fù)極片的底部留有 一定寬度的留白，且條狀負(fù)極片兩面的留白帶對齊；并將正極耳焊接在正極片上端； 3) ，通過專利卷繞機(jī)機(jī)構(gòu)定位正極片、負(fù)極片和隔膜之間的距離并卷繞成柱形，負(fù)極片 的寬度和長度分別大于正極片的寬度和長度，正極片的極耳露出；所述隔膜的長度大于負(fù) 極片的長度，隔膜的上端超出負(fù)極片、下端與負(fù)極片的有涂層邊界相吻合，負(fù)極片的留白超 出隔膜露出； 4) ，將露出隔膜的留白向內(nèi)平整地折疊在柱形孔芯處； 5) ，將折疊好的電芯裝進(jìn)金屬殼體內(nèi)，通過調(diào)整金屬殼體或輥槽高度保證電芯的負(fù)極 能夠充分接觸金屬殼體底部； 6) ，按照正常工藝制作電芯的正極，真空干燥后注入電解液，并使電解液與正極片、負(fù) 極片和隔膜充分浸潤； 7) ，等電解液與正極片、負(fù)極片和隔膜充分浸潤后，進(jìn)行封裝、化成，形成鋰離子電池單 體。
[0010] 所述留白為銅箱。
[0011] 所述留白的寬度為〇· Imm-18mm。
[0012] 所述負(fù)極片的厚度為6μηι-12 μ m，單面面密度為5 mg/cm2 -15mg/cm2,雙面面密 度為10 mg/cm2-30 mg/cm2;所述正極片的厚度為12 μπι -20 μm，單面面密度為10 mg/ cm2-30 mg/cm2,雙面面密度為 20 mg/cm2-60 mg/cm2。
[0013] 本發(fā)明的負(fù)極片不再使用負(fù)極耳，而是采用在負(fù)極片底端留白，留白超出隔膜然 后平整折疊在柱形孔芯處，一方面保證了正極片、負(fù)極片以及隔膜之間的間隙符合規(guī)定，一 方面簡化了負(fù)極片的結(jié)構(gòu)，使其能夠工業(yè)化生產(chǎn)，另一方面既降低了內(nèi)阻又保證了能量密 度，使本發(fā)明的循環(huán)使用壽命長，安全性高，一致性好，大電流放電性能高，并且可以大規(guī)模 自動(dòng)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0014] 圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為實(shí)施例1的展開示意圖。
[0016] 圖3為實(shí)施例1的負(fù)極片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖4為實(shí)施例1的正極片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖5為實(shí)施例3中三個(gè)樣品在20A倍率放電比較曲線圖。
[0019] 圖6為實(shí)施例3中三個(gè)樣品在25A倍率放電比較曲線圖。
[0020] 圖7為實(shí)施例3中三個(gè)樣品在30A倍率放電比較曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1 :如圖1-4所示，一種無極耳卷繞型鋰離子電池電芯，包括正極片3、負(fù)極 片1和隔膜5。所述負(fù)極片1包括涂層部分和無涂層的留白2,留白2為銅箱。且留白2位 于負(fù)極片1的底部，寬度為〇. 所述正極片3的上端設(shè)置有正極耳4,正極耳4 為鋁帶。
[0022] 正極片3、隔膜5和負(fù)極片1、隔膜5、依次疊層，疊層過程中保證負(fù)極片1的寬度和 長度分別大于正極片3的寬度和長度。正極片3的極耳4露出。隔膜5的長度大于負(fù)極片 1的長度，隔膜5的上端超出負(fù)極片1的上端，隔膜5的下端與負(fù)極片1的有涂層的邊界相 吻合，負(fù)極片1的留白2超出隔膜5露出。疊層完成后卷繞成柱形，并將負(fù)極片1的留白2 向內(nèi)平整地折疊在柱形孔芯處。
[0023] 其中，所述負(fù)極片的厚度為6 μπι-12 μm，單面面密度為5 mg/cm2-15mg/cm2,雙 面面密度為10 mg/cm2-30 mg/cm2;所述正極片的厚度為12 μ m -20 μ m，單面面密度為10 mg/cm2-30 mg/cm2,雙面面密度為 20 mg/cm2-60 mg/cm2。
[0024] 實(shí)施例2 :-種無極耳卷繞型鋰離子電池電芯的制造方法，1)，將正極片用涂布 機(jī)進(jìn)行常規(guī)涂布，負(fù)極片用涂布機(jī)對負(fù)極片的兩面均采用橫向連續(xù)涂布，縱向間歇式涂布 的方式進(jìn)行涂布，保證負(fù)極片縱向能留有無涂層的留白，所述留白為銅箱，留白的寬度為 01. mm- 18mm 〇
[0025] 2)，將涂布好的正極片和負(fù)極片通過分切形成條狀極片，保證條狀負(fù)極片的底部 留有一定寬度的留白，且條狀負(fù)極片兩面的留白帶對齊；并將正極耳焊接在正極片上端。
[0026] 3)，通過專利卷繞機(jī)機(jī)構(gòu)定位正極片、負(fù)極片和隔膜之間的距離并卷繞成柱形，負(fù) 極片的寬度和長度分別大于正極片的寬度和長度，正極片的極耳露出；所述隔膜的長度大 于負(fù)極片的長度，隔膜的上端超出負(fù)極片、下端與負(fù)極片的有涂層邊界相吻合，負(fù)極片的留 白超出隔膜露出。
[0027] 4)，將露出隔膜的留白向內(nèi)平整地折疊在柱形孔芯處。
[0028] 5)，將折疊好的電芯裝進(jìn)金屬殼體內(nèi)，通過調(diào)整金屬殼體或輥槽高度保證電芯的 負(fù)極能夠充分接觸金屬殼體底部，為加強(qiáng)對金屬殼體底部的接觸，可以通過柱形孔芯將留 白與金屬殼體底部焊接。
[0029] 6)，按照正常工藝制作電芯的正極，真空干燥后注入電解液，并使電解液與正極 片、負(fù)極片和隔膜充分浸潤。
[0030] 7)，等電解液與正極片、負(fù)極片和隔膜充分浸潤后，進(jìn)行封裝、化成，形成鋰離子電 池單體。
[0031] 實(shí)施例3 :-種無極耳卷繞型鋰離子電池電芯的制造方法，本發(fā)明中以圓柱形 18650鋰離子電池電芯為例具體說明。按照上述方法進(jìn)行生產(chǎn)無極耳卷繞型鋰離子電池作 為樣品1，具體過程如下： 1)，正極片按照常規(guī)的配料工藝配置漿料，然后用涂布機(jī)將配好的漿料按照18650設(shè) 計(jì)好的工藝進(jìn)行涂布，保證正極片的厚度為12 μ m，單面面密度為10 mg/cm2,雙面面密度為 20 mg/cm2。
[0032] 負(fù)極片安裝常規(guī)的配料工藝配置漿料，然后用涂布機(jī)將配好的漿料按照橫向連續(xù) 涂布，縱向間歇式涂布的方式，在負(fù)極片的兩面涂布，保證負(fù)極片縱向能留有OLmm的無涂 層的留白，且負(fù)極片的厚度為6 μπι，單面面密度為5 mg/cm2,雙面面密度為10 mg/cm2。
[0033] 2)根據(jù)鋰電池電芯設(shè)計(jì)工藝要求將正極片和負(fù)極片通過分切形成條狀，保證條狀 負(fù)極片的底部留有一定寬度的留白，且條狀負(fù)極片兩面的留白帶對齊；并將正極耳焊接在 正極片上端，所述正極耳為鋁帶。
[0034] 3)，通過專利卷繞機(jī)機(jī)構(gòu)定位正極片、負(fù)極片和隔膜之間的距離并卷繞成柱形，負(fù) 極片的寬度和長度分別大于正極片的寬度和長度，正極片的極耳露出；所述隔膜的長度大 于負(fù)極片的長度，隔膜的上端超出負(fù)極片、下端與負(fù)極片的有涂層邊界相吻合，負(fù)極片的留 白超出隔膜露出。
[0035] 4)，將露出隔膜的留白向內(nèi)平整地折疊在柱形孔芯處。