專利名稱：：高功率鋰離子電池及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種高功率鋰離子電池及其制造方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種采用袋狀隔膜的高功率鋰離子動力電池及其制造方法。
背景技術：
：近年來，隨著對不可再生能源危機和環(huán)境保護的重視，綠色環(huán)保的鋰離子電池在電動車、電動工具和電動玩具等方面的應用取得了快速發(fā)展。而鋰離子電池在以上領域應用時，需要瞬時大電流工作，此時電池內阻較大，電極極耳發(fā)熱嚴重，電池整體溫度過度升高，造成安全性和循環(huán)壽命方面的重大隱患。因此高功率鋰離子動力電池要求具有大電流放電特性和高的安全性能。目前，方形的高功率鋰離子動力電池主要采用巻繞和疊層方式的芯子，裝在具有防爆閥的殼體中組裝而成。巻繞方式的高功率鋰離子動力電池大都采用單一芯子或多巻芯并聯而成，此方式的芯子制備工藝簡單，但此工藝電池充放電過程中電流密度分布不均勻、內阻高、發(fā)熱量大、大電流放電性能差；疊層結構的電池采用多片正負極極板并聯的方式，電池工作時電流密度分布均勻，極化較小，但制作過程復雜，效率低，特別是安全性能差。如中國專利申請第CN200710067515.3號所公開的一種高倍率鋰離子電池，其包括正極極板、隔膜和負極極板依次疊放而成電池單片，然后并聯為電池包，設置正極極耳和負極極耳異向，從電池兩端引出。這種設計的電池雖然降低了高倍率充放電時的發(fā)熱熱量，但電池依然發(fā)熱，而隔膜的收縮不可能避免，導致電池內短路幾率增大，安全性能大大降低。由以上分析可知，在巻繞式高功率鋰離子電池中，由于電池的極板太長，對設備要求嚴格，且?guī)喞@時極板和隔膜定位困難，容易錯位。在電池工作時，由于極板電流密度大且不均勻，電池發(fā)熱量較大，容易引起巻繞錯位處隔膜收縮，導致電池短路，發(fā)生不安全行為。另外，在疊層式鋰離子電池中，由于多極板，在疊層時導致層間定位困難并且板邊定位也困難，并且，電池工作時發(fā)熱可使隔膜收縮，導致正極板和負極板在邊緣處接觸或放電，嚴重影響電池的安全性能。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種高功率鋰離子電池及其制造方法，使得能夠準確定位極板位置，并防止極板錯位、隔膜收縮等引起的短路現象。為了實現上述的發(fā)明目的，一方面，本發(fā)明提供了一種高功率鋰離子電池，包括殼體、設置在殼體內的電芯、填充在殼體的內壁與電芯之間的電解質以及間隔設置在殼體上的正極柱和負極柱，其中，電芯包括至少一個與正極柱電連接的正極極板以及至少一個與負極柱電連接的負極極板，其中，每個正極極板和/或每個負極極板套在每個隔膜袋中。本發(fā)明中，隔膜袋可以為四邊形，而且四邊形的隔膜袋可以如此設計，其四個側邊中有三個側邊是完全封閉的，另一個側邊是開口的，如同麻袋或面口袋一樣。這樣，正極極3板或負極極板可以從隔膜袋的那個開口側邊套入隔膜袋中，正極極板或負極極板的三個側邊完全被隔膜袋隔離，而在正極極板或負極極板裝入隔膜袋后，可以對隔膜袋的開口側邊進行封口，例如熱壓封口，使得正極極板或負極極板的該側邊也基本被隔膜袋隔離。如此的設計，從根本上杜絕了因隔膜收縮而引起的短路現象。當然，在封口前，上述四邊形的隔膜袋的四個側邊中也可以有多于一個的側邊是開口的，在裝入正極極板或負極極板后，再一一進行封口。優(yōu)選地，正極極板和/或負極極板的整個周緣的至少75%被隔膜袋包圍。比如，正極極板和/或負極極板的上部邊緣未被隔膜袋包圍。更優(yōu)選地，正極極板和/或負極極板的整個周緣的至少95%被隔膜袋包圍。比如，正極極板和/或負極極板僅留出與正極柱或負極柱連接的部分未被隔膜袋包圍?？蛇x擇地，上述隔膜袋包括至少一個開口，上述述正極極板的一部分和/或上述負極極板的一部分通過該開口延伸至隔膜袋的外部。例如，正極極板的一側邊緣延伸設置有極耳部，該正極極板的極耳部延伸出開口并與正極柱電連接；或者，負極極板的一側邊緣延伸設置有極耳部，該負極極板的極耳部延伸出開口并與負極柱電連接?？蛇x擇地，正極極板通過電線與正極柱建立電連接；負極極板通過電線與負極柱建立電連接。此時，正極極板和/或負極極板的整個周緣幾乎全被隔膜袋包圍。優(yōu)選地，正極極板和/或負極極板的一側邊緣延伸設置有極耳部，正極極板的極耳部或負極極板的極耳部對應與正極柱或負極柱電連接。此時，可選地，正極極板和/或負極極板的周緣除了極耳部之外均被隔膜袋包圍，或者，正極極板和/或負極極板的未被隔膜袋包圍的周緣部分除了極耳部之外均位于隔膜袋的開口以內。優(yōu)選地，電芯包括兩個或兩個以上的正極極板以及兩個或兩個以上的負極極板，電芯由正極極板和負極極板交替層疊而成?？蛇x地，進一步包括設置在殼體內的絕緣墊片，各個極耳部穿過絕緣墊片后或者在絕緣墊片內與對應的正極柱或負極柱連接。優(yōu)選地，殼體包括用于容納電芯和電解質的筒體以及與筒體密封連接的蓋體，正極柱和負極柱設置在蓋體上?？蛇x擇地，上述蓋體上進一步設有安全閥?？蛇x擇地，上述殼體可以為各種形狀，如矩形或者筒形?？蛇x擇地，上述隔膜袋可以為各種形狀，如四邊形或者圓形。并且，隔膜袋可以通過對隔膜進行封邊形成、直接模塑制成或者通過其它合適的工藝制成。為了實現本發(fā)明的目的，另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于制備本發(fā)明的高功率鋰離子電池的方法，其包括(l)制備與正極極板和/或負極極板的外形相應并能夠容納正極極板和/或負極極板的隔膜袋；(2)將每個正極極板和/或每個負極極板對應置入每個隔膜袋內；(3)交替地層疊至少一個正極極板以及至少一個負極極板而形成電芯，其中，每個正極極板和/或每個負極極板是套在隔膜袋內的；(4)將上述步驟獲得的電芯組裝在鋰離子電池殼體內以形成高功率鋰離子電池。優(yōu)選地，上述本發(fā)明的制備鋰離子電池的方法可進一步包括如下的步驟在步驟(2)完成后對隔膜袋進行封口。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的高功率鋰離子電池，采用隔膜袋包裹正極極板和4/負極極板的方式制作，極板容易定位，層疊效果較好，電池高倍率工作時，極板電流密度分布均勻，發(fā)熱量較低，且不會由于隔膜的收縮而造成電池的不安全行為，提升了高功率鋰離子動力電池的性能。以下結合附圖和實施例，來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實施例，任何在本發(fā)明基本精神上的改進或替代，仍屬于本發(fā)明權利要求書中所要求保護的范圍。圖1是本發(fā)明的一種實施例的極板的示意圖。圖2是本發(fā)明的一種實施例的隔膜袋的示意圖。圖3是本發(fā)明的另一種實施例的隔膜袋的示意圖。圖4是本發(fā)明一種實施例的高功率鋰離子電池的側面剖視示意圖。圖5是本發(fā)明一種實施例的高功率鋰離子電池的正面剖視示意圖。圖6是本發(fā)明另一種實施例的高功率鋰離子電池的正面剖視示意圖。圖7是本發(fā)明的高功率鋰離子電池倍率放電曲線圖。具體實施例方式附圖1為本發(fā)明高功率鋰離子電池的電極極板厚度圖示。該電極極板的厚度在0.040.1mm之間(正極極板和/或負極極板)。在一種實施例中，僅在正極極板上套有隔膜袋，但是，可以理解，可以僅在負極極板上套有隔膜袋，或者正、負極極板上都套有隔膜袋。以下針對僅在正極極板上套有隔膜袋的實施例進行示例性描述。附圖2、3是本發(fā)明高功率鋰離子電池構造的正極極板圖示。該正極電極由隔膜袋1和正極極板2構成。將鋰離子電池用隔膜封裝成一定要求的隔膜袋1，隔膜袋1各邊的封裝寬度可以約為l-3mm，然后將預先裁減好的正極極板2(極板長度和寬度均小于隔膜袋內腔長度和寬度3mm左右)裝入隔膜袋1，裝好正極極板2的隔膜袋1可封口(如圖2，封裝寬度為l-3mm)，也可不封口(如圖1)。附圖4、5、6是本發(fā)明高功率鋰離子電池的側面和正面剖面圖。本高功率鋰離子電池包括矩形殼體4、帶有極柱5(正極柱和負極柱)和安全閥10或12(金屬膜安全閥12或功能型安全閥IO)的蓋板7、封口鋼珠或鉚釘8、絕緣墊片6和疊層電芯11。本發(fā)明高功率鋰離子電池的制作，先將負極極板3和裝在隔膜袋1中的正極極板2交替層疊成電芯11，然后裝進矩形殼體4，并裝上絕緣墊片6，將穿過絕緣墊片6空隙的正負極極耳鉚接或焊接到蓋板的極柱5上(如圖4、圖5中的9處所示)，然后將蓋板7和矩形殼體4焊接牢固，電池注液化成后用鋼珠或鉚釘8封牢注液孔，即構成本發(fā)明所述的高功率鋰離子電池。通過本發(fā)明制備的高功率鋰離子電池具有良好的倍率性能和安全性能。具體見表1、2(引用《UL1642標準》和《電動汽車用鋰離子蓄電池行業(yè)標準》測試)和附圖7。表1本發(fā)明制備的高功率鋰離子電池的倍率放電性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2本發(fā)明高功率鋰離子電池的安全性能對比情況<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>應當注意，本發(fā)明的高功率鋰離子電池并不限于根據上述具體結構和具體方法構造的高功率鋰離子電池。本領域的普通技術人員可以容易地想到本發(fā)明的隔膜袋能夠應用于各種類型的電池。權利要求一種高功率的鋰離子電池，包括殼體、設置在所述殼體內的電芯、填充在所述殼體的內壁與所述電芯之間的電解質以及間隔設置在所述殼體上的正極柱和負極柱，其中，所述電芯包括至少一個與所述正極柱電連接的正極極板以及至少一個與所述負極柱電連接的負極極板，其特征在于，每個所述正極極板和/或每個所述負極極板套在每個隔膜袋中。2.如權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極極板和/或所述負極極板的整個周緣的至少75%被所述隔膜袋包圍。3.如權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極極板和/或所述負極極板的整個周緣的至少95%被所述隔膜袋包圍。4.如權利要求1所述的高功率鋰離子電池，其特征在于，所述正極極板和/或所述負極極板的一側邊緣延伸設置有極耳部，所述正極極板的極耳部或所述負極極板的極耳部對應與所述正極柱或所述負極柱電連接；所述正極極板和/或所述負極極板的周緣除了所述極耳部之外均被所述隔膜袋包圍。5.如權利要求4所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極極板和/或所述負極極板的未被所述隔膜袋包圍的周緣部分除了所述極耳部之外均位于所述隔膜袋的開口以內。6.如權利要求l-5之一所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電芯包括兩個或兩個以上的正極極板以及兩個或兩個以上的負極極板，所述電芯由所述正極極板和所述負極極板交替層疊而成。7.如權利要求l-5之一所述的鋰離子電池，其特征在于，所述的鋰離子電池進一步包括設置在所述殼體內的絕緣墊片，各個所述極耳部穿過所述絕緣墊片后或者在所述絕緣墊片內與對應的所述正極柱或所述負極柱連接。8.如權利要求l-5之一所述的鋰離子電池，其特征在于，所述殼體包括用于容納所述電芯和所述電解質的筒體以及與所述筒體密封連接的蓋體，所述正極柱和所述負極柱設置在所述蓋體上。9.一種用于制造權利要求1-8之一所述的鋰離子電池的方法，該方法依次包括如下步驟(1)制備與正極極板和/或負極極板的外形相應并能夠容納所述正極極板和/或所述負極極板的隔膜袋；(2)將每個所述正極極板和/或每個負極極板對應置入每個所述隔膜袋內；(3)交替地層疊至少一個所述正極極板以及至少一個所述負極極板而形成電芯，其中，每個所述正極極板和/或每個所述負極極板是套在所述隔膜袋內的；以及(4)將上述步驟獲得的所述電芯組裝在鋰離子電池殼體內以形成所述高功率鋰離子電池。10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，該方法在步驟(2)之后進一步包括對所述隔膜袋進行封口的步驟。全文摘要本發(fā)明公開了一種高功率鋰離子電池及其制造方法，該高功率鋰離子電池包括殼體、設置在殼體內的電芯、填充在殼體的內壁與電芯之間的電解質以及間隔設置在殼體上的正極柱和負極柱，其中，電芯包括至少一個與正極柱電連接的正極極板以及至少一個與負極柱電連接的負極極板，其中，每個正極極板和/或每個負極極板套在每個隔膜袋中。通過以上構造，使得本發(fā)明的高功率鋰離子電池制作成本低、大倍率充放電性能好并且安全性能優(yōu)異。文檔編號H01M10/38GK101771173SQ20081022074公開日2010年7月7日申請日期2008年12月31日優(yōu)先權日2008年12月31日發(fā)明者劉亞明,劉志宇,廣開能,玉朝琛,謝根勝,陳愛東申請人:肇慶市風華鋰電池有限公司