專利名稱：層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種液體電解質(zhì)鋰離子電池的電芯結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鋰離子電池分聚合物鋰離子電池和液態(tài)鋰離子電池兩種，聚合物鋰電池在安全性、體積、重量、容量、放電性能方面均具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，但由于目前產(chǎn)能較低，制造成本高，因此價(jià)格居高不下，價(jià)格已成為影響聚合物鋰電池普及的瓶頸。
液態(tài)鋰離子電池作為一種高效能源載體被廣泛應(yīng)用于通訊、電子行業(yè)，特別是手機(jī)、PDA等個(gè)人通訊工具上。近一兩年來，隨著通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，手機(jī)彩屏技術(shù)、彩信技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)及攝像技術(shù)相續(xù)出現(xiàn)，對液態(tài)鋰電池的容量、體積、重量及電化學(xué)性能等指標(biāo)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的采用卷繞式電芯結(jié)構(gòu)的液態(tài)鋰電池已不能滿足高容量高性能的要求，因其卷繞式結(jié)構(gòu)是以卷芯為起點(diǎn)，借助隔膜將正、負(fù)極隔離后進(jìn)行卷繞，這時(shí)鋰電池電芯的結(jié)構(gòu)是正、負(fù)極耳設(shè)置在電芯的中間部分，正、負(fù)極片及其極耳和隔膜向同一方向逐層卷繞，該結(jié)構(gòu)電池由于極耳焊接于內(nèi)部，易變形造成表面凹凸不平甚至產(chǎn)生凹槽，極耳處易產(chǎn)生短路現(xiàn)象，且內(nèi)層極板易斷裂，再者極板過長還會(huì)造成電場分布不均；另一方面是采用卷繞式電芯后，正負(fù)極片由于需要反復(fù)卷曲折反，在折反形成的肩部，正負(fù)極活性物質(zhì)很容易從集流體上剝落，脫落的粒子會(huì)引起刺穿隔膜，接通正負(fù)極，產(chǎn)生內(nèi)部短路現(xiàn)象；再者卷繞式結(jié)構(gòu)需要克服卷繞時(shí)的張力，很難再繼續(xù)增厚活性物質(zhì)，也就難以滿足高性能高容量的要求。如中國ZL03246576號專利《一種鋰離子電池》公開的鋰離子電池卷芯由若干層的正極片、隔膜、負(fù)極片依次疊和后以正極柱為軸芯卷繞成型，其制作簡便、成本低，但很難滿足高性能高容量的要求，同樣存在卷繞結(jié)構(gòu)的缺陷。
中國ZL03273653號專利《鋰離子二次電池》所公開的電池極芯由插入袋式隔膜套的正、負(fù)極片層疊而成，并由上下端開口盒式結(jié)構(gòu)的夾緊具夾緊形成極芯體。正、負(fù)極集流體采用螺釘緊固或鉚釘鉚合的方式形成集電結(jié)構(gòu)，并通過特定的連接部件與電池的上下蓋板相連。極芯體與電池殼及電池蓋板緊密配合從而形成一極芯牢固的電池體。該鋰離子電池結(jié)構(gòu)，具有安全性能高、高倍率放電特性等優(yōu)點(diǎn)，其采用層疊式結(jié)構(gòu)克服了卷繞式結(jié)構(gòu)的缺陷，是一種較好結(jié)構(gòu)形式。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種高容量、高安全性能、生產(chǎn)工藝簡單的鋰離子電池電芯結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)了一種鋰離子電池，包括組成電池的電芯，電芯由正、負(fù)極板及其之間起隔離作用的隔膜組成，隔膜以圍繞方式隔離正負(fù)極片，極板上設(shè)置有極耳，電芯置于方型的鋼金屬殼或鋁質(zhì)金屬殼中，極耳通過與殼絕緣的端子引到金屬殼外部。其中隔膜采用Z字形連續(xù)折疊形成半圍合結(jié)構(gòu)，正極或負(fù)極極板分別占據(jù)Z字形中相背的兩個(gè)凹槽中的一個(gè)；隔膜也可制成口袋型全圍繞結(jié)構(gòu)，口袋除極耳處留有一個(gè)極耳寬的出口外，其余部分作全封閉，口袋只裝正極或負(fù)極極板的一種，另一極則成自由式放置。負(fù)極的極板比另一極正極的極板面積大略大一點(diǎn)，在電池殼頂部設(shè)置有注液孔和防爆孔。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著效果本實(shí)用新型所提供的疊片型電芯結(jié)構(gòu)，相對于卷繞式結(jié)構(gòu)的單個(gè)極板面積縮小，集流體上的電場分布變的均勻，而且可以增厚極板上活性物質(zhì)，電池的比容量可以做到足夠大；用隔膜把極板纏繞圍套住電池電芯不會(huì)發(fā)生竄動(dòng)，避免了電池內(nèi)部短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，且在電池殼上設(shè)置了防爆孔進(jìn)一步提高了電池的安全性能。


圖1第一種實(shí)施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的電芯結(jié)構(gòu)示意圖；圖3第二種實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
實(shí)施例1如圖1～2所示，一種層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，包括電池殼1、正極板5、隔膜6、負(fù)極板5′依層疊組成的電芯及電解液置于電池殼內(nèi)，電池殼制成方形，采用不銹鋼或者鋁質(zhì)材料。電池頂端設(shè)置有與電芯正負(fù)極耳相連接的電極極柱2，2′，在兩個(gè)極柱之間還設(shè)置有圓形的注液孔3，通過該孔注入電解液，兩極柱之間的防爆孔上安裝有安全閥4，在電池殼體內(nèi)發(fā)生異常時(shí)，安全閥迅速打開泄壓，提高電池的安全性。
制作電芯的負(fù)極極板比正極極板面積略大，正極板制成面積為26×41mm的單片狀，負(fù)極板制成面積為27×42mm的單片狀，這樣把原本卷繞式結(jié)構(gòu)很長的極片分成若干層疊放置的小片，大大降低了電池的裝配難度，本實(shí)施例中鋰離子電池通過Z字型隔膜折疊半圍繞方式形成層疊式電池電芯，即按[單面正/負(fù)/正/負(fù)/正/負(fù)......單面正]的順序依次層疊放置，中間有PE或PP多孔膜將正、負(fù)極分隔開，多孔隔膜采用Z字形折疊方式進(jìn)行折疊，正、負(fù)極片分別處于Z字形隔膜的兩個(gè)凹槽中，使帶有極耳的一端露在隔膜外。Z字型隔膜結(jié)構(gòu)不但有效地隔離了正、負(fù)極板，而且能防止極板的竄動(dòng)，避免了電池內(nèi)部短路現(xiàn)象的發(fā)生，提高了安全性。再將所有的正極極耳焊接在一片鋁帶上，將所有的負(fù)極極耳焊接在一片鎳帶上，端子周圍用絕緣塑料材料與金屬電池殼絕緣隔開，并使導(dǎo)出端子與電池殼上的極柱(2、2′)聯(lián)通。
極片的層疊順序也可以按[單面負(fù)/正/負(fù)/正/負(fù)/正/負(fù)/正......單面負(fù)]的順序依次層疊放置，然后將所有的負(fù)極極耳焊接在一片鎳帶上，將所有的正極極耳焊接在一片鋁帶上，端子周圍用絕緣塑料材料與金屬殼絕緣隔開。同樣使導(dǎo)出端子與電池殼上的極柱(2、2′)聯(lián)通。
實(shí)施例2圖3給出了另一種層疊式鋰離子電池的電芯結(jié)構(gòu)形式，將正極板制成面積為26×41mm的單片狀，將負(fù)極板制成面積為27×42mm的單片狀，PE或PP多孔隔膜制成袋狀形態(tài)，把一極板全部包圍起來，極片的極耳2設(shè)置于全封閉隔膜套6外，其它部位進(jìn)行全封閉，將正極極片5在熱作用下，封于隔膜口袋中，負(fù)極采用自由式狀態(tài)，然后按[單面負(fù)/正/負(fù)/正......單面負(fù)]的順序依次層疊；或者把負(fù)極極片在熱作用下封于隔膜口袋中，正極極片采用自由式狀態(tài)，按[單面正/負(fù)/正/負(fù)......單面正]的順序一次層疊放置。
然后將所有的正極極耳焊接在一片鋁帶上，將所有的負(fù)極極耳焊接在一片鎳帶上，再將鎳帶用激光焊焊于外殼側(cè)面上，將鋁帶焊于處于蓋面的端子上導(dǎo)出，端子周圍用絕緣塑料材料與金屬殼絕緣隔開。
權(quán)利要求1.一種層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，包括電池殼、電解液、正、負(fù)極板及隔膜，由正極板、隔膜、負(fù)極板依層疊組成的電芯及電解液置于電池殼內(nèi)，其特征在于所述電芯的隔膜以圍繞方式隔離正負(fù)極片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述負(fù)極極板面比正極極板面大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述層疊的正、負(fù)極板的極耳通過焊接方式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電芯隔膜為“Z”字形半包圍結(jié)構(gòu)，正極或負(fù)極極板分別依次置于“Z”字型隔膜折疊圍繞的凹位中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔膜為口袋式全圍合結(jié)構(gòu)，袋式隔膜套中放置層疊排布的正、負(fù)極片的一種，極片的極耳設(shè)置于全封閉隔膜套外。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于電池殼頂部設(shè)置有注液孔和防爆孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼質(zhì)或鋁質(zhì)的電池殼為方形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種層疊式鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其電芯由正、負(fù)極板及其之間起隔離作用的隔膜組成，電芯的隔膜以圍繞方式隔離正負(fù)極片，極板上設(shè)置有極耳，電芯置于方型的鋼金屬殼或鋁質(zhì)金屬殼中，極耳通過與殼絕緣的端子引到金屬殼外部。其中隔膜采用Z字形連續(xù)折疊圍合，正極或負(fù)極極板分別占據(jù)Z字形隔膜折疊圍繞的凹位中；隔膜也可制成全圍合的袋型，口袋除極耳處留有一個(gè)極耳寬的出口外，其余部分作全封閉，口袋只裝正極或負(fù)極極板的一種，另一極則成自由式放置。負(fù)極的極板比另一極正極的極板面積略大一點(diǎn)。本實(shí)用新型所提供的電芯結(jié)構(gòu)，電池容量高、安全性能好、生產(chǎn)工藝簡單。
文檔編號H01M10/40GK2798323SQ200520057618
公開日2006年7月19日 申請日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者郭春泰, 王洪 申請人:惠州Tcl金能電池有限公司