專利名稱：高功率動(dòng)力軟包裝鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種高功率動(dòng)力軟包裝鋰離子電池，通
過(guò)對(duì)電池內(nèi)部整體集流結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，提高電池的電化學(xué)性能。
背景技術(shù)：
鋰離子電池與鉛酸、鎘鎳等其他類型的電池相比具有比容量大、工作電壓高、充電 速度快、工作溫度范圍寬、循環(huán)壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。目前，已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電 話、筆記本電腦、電動(dòng)工具等領(lǐng)域，并且其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。 隨著鋰離子電池使用范圍的擴(kuò)大，我們習(xí)慣上把應(yīng)用于動(dòng)力電源系統(tǒng)的化學(xué)電源 稱為動(dòng)力電池，如應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)車等領(lǐng)域，動(dòng)力電池使用條件復(fù)雜，同時(shí)也要求電 池具有更高的容量性能和功率性能以及優(yōu)良的安全性能。目前傳統(tǒng)意義上的動(dòng)力電池較多 的采用鉛酸電池和鎘鎳電池，這兩種電池可以提供較大的輸出電流以適用電動(dòng)工具和電動(dòng) 車經(jīng)常需要大功率輸出時(shí)的使用要求，要想采用鋰離子電池作為動(dòng)力電池必須在目前的基 礎(chǔ)上進(jìn)一步提高電池的功率性能以滿足動(dòng)力電池的使用要求。 目前動(dòng)力鋰離子電池被較多的開(kāi)始應(yīng)用于電動(dòng)車領(lǐng)域，這種單體電池大多為方型 結(jié)構(gòu)在組合時(shí)可以更加有效的利用空間，殼體采用鋼殼或者鋁殼等金屬硬質(zhì)材料，內(nèi)部普 遍采用多極組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，單極組采用疊片或者巻繞式結(jié)構(gòu)。采用金屬殼體結(jié)構(gòu)會(huì)造成較大 的質(zhì)量負(fù)擔(dān)和生產(chǎn)成本，不利于提高單體電池的質(zhì)量比容量，而且采用這種結(jié)構(gòu)內(nèi)部連接 與集流結(jié)構(gòu)非常繁瑣，會(huì)出現(xiàn)較多的空間浪費(fèi)和局部?jī)?nèi)阻過(guò)高情況，而動(dòng)力電池在實(shí)際工 況中所出現(xiàn)的大功率輸出情況非常明顯，局部?jī)?nèi)阻過(guò)高會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)過(guò)高的局部溫升， 造成電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體，內(nèi)壓過(guò)大，使電池的極化現(xiàn)象更為明顯，直接導(dǎo)致電池使用壽命縮 短并出現(xiàn)較高的安全隱患。因此，要想最終實(shí)現(xiàn)鋰離子電池在動(dòng)力系統(tǒng)上的成功應(yīng)用，迫切 要求我們改變現(xiàn)有的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)一步提高電池的能量和功率性能，簡(jiǎn)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善電 池內(nèi)部的集流結(jié)構(gòu)，使電池內(nèi)部實(shí)現(xiàn)一個(gè)一致的電場(chǎng)和溫度場(chǎng)，來(lái)滿足動(dòng)力電源系統(tǒng)的使 用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)動(dòng)力電池中所存在的缺點(diǎn)，徹底的對(duì)現(xiàn)有的動(dòng)力電池模 式進(jìn)行改變，通過(guò)采用鋁塑復(fù)合膜的外部封裝結(jié)構(gòu)來(lái)提高電池的質(zhì)量比能量和能量密度， 通過(guò)創(chuàng)新型的巻繞式疊片結(jié)構(gòu)來(lái)改善內(nèi)部極組的集流結(jié)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)部增加微孔狀塑料骨架 結(jié)構(gòu)來(lái)改善鋁塑膜封裝電池強(qiáng)度低的缺陷，以提高電池的安全性能，提供了一種高功率動(dòng) 力軟包裝鋰離子電池。 本發(fā)明高功率動(dòng)力軟包裝鋰離子電池，通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，隔膜為按照 方形電池極組結(jié)構(gòu)進(jìn)行巻繞的結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述隔膜每個(gè)方形面的拐點(diǎn)處插入極 片，極片為雙向引出極耳結(jié)構(gòu)，極組中心設(shè)置微孔塑料板骨架。 本發(fā)明極耳采用雙向超聲焊接引出方式與極組邊上留的空箔進(jìn)行焊接。所述電池外部封裝采用鋁塑復(fù)合膜封裝結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明具有如下有益效果 內(nèi)部極組采用方形結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的方形極組分為巻繞式和疊片式兩種結(jié)構(gòu)，巻繞式 結(jié)構(gòu)空間利用率低，并且?guī)喞@式方形極組結(jié)構(gòu)厚度很難控制一致，在內(nèi)部微量產(chǎn)氣時(shí)很容 易造成褶皺和空氣帶，導(dǎo)致極片出現(xiàn)析鋰，影響電池使用壽命和安全性能，而疊片式結(jié)構(gòu)可 以很好的解決這些問(wèn)題，極組厚度均勻可以有效的避免極組內(nèi)部的褶皺和析鋰現(xiàn)象，目前 常用的疊片式結(jié)構(gòu)通常采用"之"字形疊片結(jié)構(gòu)或者套袋式結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)都不能對(duì)極組 進(jìn)行有效的定位，在電池使用過(guò)程中如果出現(xiàn)振動(dòng)情況很容易出現(xiàn)極片錯(cuò)位，出現(xiàn)安全隱 患。本發(fā)明提供了一種新型的"巻繞疊片式"極組結(jié)構(gòu)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，綜合了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)， 有效的改善了兩種結(jié)構(gòu)存在的缺陷，即采用"隔膜巻繞、極片層疊"結(jié)構(gòu)，隔膜仍按照方形電 池極組結(jié)構(gòu)進(jìn)行巻繞，在每個(gè)方形面的拐點(diǎn)處插入極片，通過(guò)隔膜對(duì)疊片式極片結(jié)構(gòu)進(jìn)行 了緊固定位，實(shí)現(xiàn)了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合。極片采用雙向引出極耳結(jié)構(gòu)，極耳采用超聲波焊 接方式連接，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部集流結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 電池在外部封裝上采用鋁塑復(fù)合膜封裝結(jié)構(gòu)，這種封裝材料可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和空間 的最優(yōu)利用，提高了電池的能量密度，并對(duì)極組進(jìn)行真空緊湊封裝，通過(guò)外部封裝對(duì)極組進(jìn) 行了固定，減少了復(fù)雜裝配結(jié)構(gòu)帶來(lái)的外部阻抗對(duì)電極體系的影響，但是鋁塑膜封裝結(jié)構(gòu) 散熱性能較金屬殼體差，因此將極組設(shè)計(jì)成薄片形以增加電池在大電流放電時(shí)的散熱能 力，但鋁塑膜封裝材料為軟性材質(zhì)，強(qiáng)度較差，如果面積較大，薄片型電池在大面積承受壓 力時(shí)容易發(fā)生整體形變，本發(fā)明創(chuàng)新的在極組中間加入了微孔狀硬質(zhì)PP塑料板作為軟包 裝電池的骨架結(jié)構(gòu)，改善了電池的強(qiáng)度性能，并且微孔狀結(jié)構(gòu)在電池進(jìn)行真空封裝后，可以 容納一定的氣體，有效地防止了電池在大電流放電時(shí)產(chǎn)生微量氣體造成電池鼓脹，內(nèi)阻增 大現(xiàn)象。


圖1是本發(fā)明極組主視圖； 圖2是本發(fā)明極組俯視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。 設(shè)計(jì)一款5Ah高功率鋰離子電池，具體實(shí)施方式
如下。 極片的制作 正極片將LiFeP(^、碳黑與聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液按比例均 勻混合，LiFeP04活性物質(zhì)占總質(zhì)量90X，均勻涂敷在鋁箔(20 i0集流體上，涂敷密度為 24mg/cm、在12(TC下烘干，經(jīng)過(guò)碾壓致密化處理，極片厚度控制為130±2 y m，進(jìn)行裁剪，料 區(qū)尺寸為118X68mm。 負(fù)極片將MCMB粉料.碳黑與聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液按比例混 合，MCMB占負(fù)極總質(zhì)量的90%，均勻涂敷在銅箔(15 i0集流體上，涂敷密度為9. 7mg/cm2， 烘干后經(jīng)過(guò)致密化處理，極片厚度為75士2iim，進(jìn)行裁剪，料區(qū)尺寸為119X69mm。
隔膜采用25 ii Celgard2025隔膜，中心墊片采用多層微孔狀PP塑料。
極組裝配時(shí)按照?qǐng)D1、圖2所示意結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配，如圖2所示，中心為微孔塑料墊 片1，隔膜2緊靠塑料墊片(用保護(hù)膠帶固定)進(jìn)行巻繞，彎折后依次插入負(fù)極片，如圖2 所示，巻繞成型的極組最中心極片為負(fù)極4，最外面為正極3，均采用單面涂敷，如圖1所示， 靠近中心墊片的負(fù)極面為銅箔6，靠近外部封裝膜的正極為鋁箔5。在本實(shí)施例中正、負(fù)極 片均為26片，極組巻繞成型后極組厚度為7. 7mm。巻繞后極組兩邊為預(yù)留10mm的銅箔和 鋁箔導(dǎo)流體作為與極耳的連接位置。正、負(fù)極耳采用常規(guī)聚合物極耳，如圖l所示，正極耳 7采用鋁質(zhì)極耳，負(fù)極耳8采用銅質(zhì)極耳，將極耳采用超聲焊接方式與極組邊上留的空箔進(jìn) 行焊接。最終得到極組如圖l所示。 將裝配好的極組按照聚合物注液、封裝工藝進(jìn)行注液、裝配經(jīng)化成后制得容量為 5Ah的鋰離子電池。 以上結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方案。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)明確，本發(fā)明并不限于上面敘 述的實(shí)施例，該領(lǐng)域的技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明所附各項(xiàng)權(quán)利要求界定的精神或范圍的情 況下，可以做出各種修改和替換亦屬于本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種高功率動(dòng)力軟包裝鋰離子電池，隔膜為按照方形電池極組結(jié)構(gòu)進(jìn)行卷繞的結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述隔膜每個(gè)方形面的拐點(diǎn)處插入極片，極片為雙向引出極耳結(jié)構(gòu)，極組中心設(shè)置微孔塑料板骨架。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率動(dòng)力軟包裝鋰離子電池，其特征在于極耳采用雙向 超聲焊接引出方式與極組邊上留的空箔進(jìn)行焊接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率動(dòng)力軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述電池外部 封裝采用鋁塑復(fù)合膜封裝結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高功率動(dòng)力軟包裝鋰離子電池。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，隔膜為按照方形電池極組結(jié)構(gòu)進(jìn)行卷繞的結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述隔膜每個(gè)方形面的拐點(diǎn)處插入極片，極片為雙向引出極耳結(jié)構(gòu)，極組中心設(shè)置微孔塑料板骨架。本發(fā)明徹底的對(duì)現(xiàn)有的動(dòng)力電池模式進(jìn)行改變，通過(guò)采用鋁塑復(fù)合膜的外部封裝結(jié)構(gòu)來(lái)提高電池的質(zhì)量比能量和能量密度，通過(guò)創(chuàng)新型的卷繞式疊片結(jié)構(gòu)來(lái)改善內(nèi)部極組的集流結(jié)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)部增加微孔狀塑料骨架結(jié)構(gòu)來(lái)改善鋁塑膜封裝電池強(qiáng)度低的缺陷，以提高電池的安全性能。
文檔編號(hào)H01M10/38GK101752613SQ20081015416
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者劉鳳龍, 葉茂, 呂小梅, 李敬, 杜磊, 脫佳彬, 邱揚(yáng) 申請(qǐng)人:天津力神電池股份有限公司