專利名稱：一種動力鋰電池電芯及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池電芯及其制造方法，尤其是指一種動力鋰電池電芯 的結(jié)構(gòu)以及具有矩形齒形無涂突起部層疊結(jié)構(gòu)電極片的鋰電池電芯的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，鋰電池得以廣泛應(yīng)用，并使鋰電池向更高能量、更 大電流的方向發(fā)展?，F(xiàn)今制作鋰電池電芯較為普遍的方法是采用巻繞式和疊片式 兩種方式。對于傳統(tǒng)的巻繞式制造方法，由于正、負(fù)電極片的極耳焊接在條狀集 流體電極片的一端，電池充放電時僅通過單端連接集流體，對電池充放電的均衡 性有一定的影響，內(nèi)阻相對偏高，大電流放電性能較差，限制了該結(jié)構(gòu)的鋰電池 在動力電池上的應(yīng)用；其次巻繞后電池需要在集流體上焊接極耳，使其厚度約增 加一個極耳的厚度(極耳的厚度一般在0.1mm左右)。
為了克服上述巻繞式鋰電池在大充放電流時的不良特性，目前一般采用疊 片式方法制造動力型鋰電池。疊片式鋰電池的制造方法參見圖10 圖12所示， 分切正電極片53、負(fù)電極片54成矩形，把正電極片53、隔膜55、負(fù)電極片54 按次序疊加到規(guī)定的層數(shù)(按設(shè)計的電芯規(guī)格、能量要求，大能量下疊片層數(shù)需 相應(yīng)的增加)，然后用終止帶捆扎成型并在層疊的無涂突起部52上焊接電極極耳 而制成鋰電池電芯51。但由于在無涂突起部52上焊接極耳時極易焊斷或虛焊， 使得電池容量達不到設(shè)計要求，嚴(yán)重影響鋰電池電芯的成品率；尤其是為了保證 分切精度因此對分切模具精度要求極高，否則極片四周會出現(xiàn)毛刺在電池充放電 過程中刺穿隔膜，造成短路，影響電池的使用安全；另外在電極片落料過程中產(chǎn) 生一部分邊角料，導(dǎo)致材料的利用率有一定的損失。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供一種動力鋰電池電芯及其制造方 法，能夠?qū)崿F(xiàn)疊片式電池大充放電的優(yōu)點，又兼具巻繞式鋰電池的工藝優(yōu)點，同 時克服了上述兩種方法所固有的缺點。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為 一種動力鋰電池電芯，該電芯包括正電 極片、負(fù)電極片以及位于正、負(fù)電極片之間的隔膜，所述條狀正電極片、負(fù)電極 片的一邊有矩形齒形無涂突起部，正電極片、隔膜、負(fù)電極片疊層后巻繞并使其 上部的矩形齒形無涂突起部呈交替層疊對齊排列。在所述層疊的矩形齒形無涂突 起部上焊接電極極耳。所述動力鋰電池電芯的制造步驟如下
① 在負(fù)極巻帶形集流體上一面連續(xù)涂布、另一面間歇涂布負(fù)極活性物質(zhì)而形 成中間無涂層留白處；在正極巻條形集流體上二面連續(xù)涂布正極活性物質(zhì)；所述 正、負(fù)極巻帶上下邊有無涂層留白處。
② 所述正、負(fù)極片涂布巻帶按鋰電池電芯設(shè)計要求通過分切或激光工藝形成 條狀正電極片、負(fù)電極片，以及在電極片的無涂層留白處上部形成矩形齒形無涂 突起部。
③ 通過專用巻繞機構(gòu)分別定位正、負(fù)電極片的第一個矩形齒形無涂突起部， 正、負(fù)電極片之間放置隔膜，使其巻繞成裸電芯，并使所述矩形齒形無涂突起部 對齊并交替層疊，再在其矩形齒形無涂突起部上焊接電極極耳。
④ 將裸電芯用鋁箔袋封裝或鋁殼封裝或鋼殼封裝，真空干燥后注入電解液， 待電解液與正、負(fù)電極片和隔膜充分浸潤后，化成、除氣，形成鋰電池電芯。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于單條電極片上具有多個矩形齒形無涂 突起部層疊并焊接極耳，改善了巻繞電池不均勻放電的弊端以及能夠避免無涂突 起部虛焊或箔片拉裂(即使斷一個或幾個無涂突起部也不影響其使用效果，而層 疊式鋰電池斷一個無涂突起部就會使該片電極失效)，提高了電芯制作效率和產(chǎn) 品成品率；同時也消除了鎳或鋁極耳在電池厚度上的影響，提高了電池的體積能量比。


圖1為本發(fā)明動力鋰電池電芯立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明動力鋰電池電芯剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明制作的矩形齒形無涂突起部負(fù)電極片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明制作的矩形齒形無涂突起部正電極片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明制作的負(fù)極片涂布巻帶主視圖。
圖6為本發(fā)明制作的負(fù)極片涂布巻帶俯視圖。
圖7為本發(fā)明制作的正極片涂布巻帶主視圖。圖8為本發(fā)明制作的正極片涂布巻帶俯視圖。
圖9為現(xiàn)有技術(shù)疊片式鋰電池、巻繞式鋰電池與本發(fā)明結(jié)構(gòu)的鋰電池放電特 性曲線的比較圖。
圖10 圖12為現(xiàn)有技術(shù)疊片式鋰電池電芯的結(jié)構(gòu)示意圖。(圖IO為巻芯、 圖11為正極、圖12為負(fù)極)
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
如圖l、圖2、圖3、圖4所示，本實施例為一種動力鋰電池電芯l，包括正 電極片6、負(fù)電極片5以及位于正、負(fù)電極片之間的隔膜3，其特征是所述條狀 正電極片6、負(fù)電極片5的一邊有矩形齒形無涂突起部2，條狀正電極片6、隔 膜3、條狀負(fù)電極片5疊層后巻繞使其上部的矩形齒形無涂突起部2呈交替層疊 對齊21排列。同時在所述矩形齒形無涂突起部2上焊接電極極耳4。
由于本發(fā)明的單條電極片上具有多個矩形齒形無涂突起部2層疊并焊接電 極極耳4，改善了巻繞電池不均勻放電的弊端以及能夠避免無涂突起部虛焊或箔 片拉裂，提高了電芯制作效率和產(chǎn)品成品率，消除了鎳或鋁極耳在電池厚度上的 影響，提高了電池的體積能量比。
圖5、圖6、圖7、圖8是正、負(fù)極片涂布巻帶示意圖，經(jīng)分切后形成圖3、 圖4所示的具有矩形齒形無涂突起部2的正電極片6、負(fù)電極片5。所述動力鋰 電池電芯的制造步驟如下；
① 在負(fù)極巻帶形集流體32上一面連續(xù)涂布、另一面間歇涂布負(fù)極活性物質(zhì) 31，形成中間無涂層留白處35;在正極巻條形集流體33上二面連續(xù)涂布正極活 性物質(zhì)34，形成正、負(fù)極片涂布巻帶37;所述正、負(fù)極片涂布巻帶37上下邊有 無涂層留白處36。
② 所述正、負(fù)極片涂布巻帶37按動力鋰電池電芯設(shè)計要求通過激光分切或 傳統(tǒng)落料工藝形成條狀正電極片6、負(fù)電極片5，以及電極片上的矩形齒形無涂 突起部2。
③ 通過專用巻繞機構(gòu)分別定位正、負(fù)電極片的第一個矩形齒形無涂突起部2， 正、負(fù)電極之間放置隔膜3，使其巻繞成裸電芯l，并使所述矩形齒形無涂突起 部2對齊并交替層疊21,再在其矩形齒形無涂突起部2上焊接電極極耳4。由于 多個矩形齒形無涂突起部2的不等距以及通過專用巻繞機構(gòu)的定位使其在巻繞 時可形成所述矩形齒形無涂突起部2呈對齊交替層疊21的排列形狀。④將裸電芯1用鋁箔袋封裝或鋁殼封裝或鋼殼封裝，真空干燥后注入電解 液，待電解液與正、負(fù)電極片和隔膜充分浸潤后，化成、除氣，形成動力鋰電池 電芯。
本實施例以55A5130鋰電池電芯的制造方法為例作具體說明
正極片涂布巻帶的制造按照常規(guī)的配料工藝配制正極活性物質(zhì)34漿料， 用涂布機把配好的漿料按照55A5130設(shè)計好的工藝進行涂布，集流體正極片鋁箔 的厚度為12 30um，單面厚度控制在70 250um，雙面厚度控制在100 400um.
負(fù)極片涂布巻帶的制造按照常規(guī)的配料工藝配制負(fù)極活性物質(zhì)31漿料， 用涂布機把配好的漿料按照55A5130設(shè)計好的工藝進行涂布，集流體負(fù)極片銅箔 的厚度為8 20um，單面厚度控制在70 150um，雙面厚度控制在100 300um.
將上述的正、負(fù)極片涂布巻帶37依照型號55A5130鋰電池所要求的尺寸進 行分切而形成條狀帶有矩形齒形無涂突起部2的正電極片6、負(fù)電極片5。然后 按照工藝設(shè)計要求通過專用的巻繞機構(gòu)分別定位正、負(fù)電極片的第一個矩形齒形 無涂突起部2，并在正、負(fù)電極片之間放置隔膜3而巻繞成為一個鋰電池裸電芯 1，將鋰電池裸電芯1用鋁箔袋封裝，真空干燥后注入電解液，待電解液與正、 負(fù)極和隔膜充分浸潤后，化成、除氣，即可得動力鋰電池電芯。
圖9為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的鋰電池與現(xiàn)有技術(shù)疊片式鋰電池、巻繞式鋰電池放電特 性曲線的比較圖，圖中91:現(xiàn)有技術(shù)疊片式結(jié)構(gòu)的鋰電池放電曲線；92:本發(fā) 明結(jié)構(gòu)的鋰電池放電曲線；93:現(xiàn)有技術(shù)巻繞式結(jié)構(gòu)的鋰電池放電曲線。圖10 圖12為現(xiàn)有技術(shù)疊片式鋰電池電芯的結(jié)構(gòu)示意圖，包括圖IO巻芯、圖11正極、 圖12負(fù)極。
從圖中比較可看出疊片式鋰電池與本發(fā)明結(jié)構(gòu)鋰電池的電流放電特性基本 相同，而巻繞式鋰電池的電流放電特性比上述兩種鋰電池差。但由于疊片式鋰電 池的電極片四周容易會出現(xiàn)毛刺在電池充放電過程中刺穿隔膜，造成短路而影響 電池的使用安全；其次在電極片落料過程中產(chǎn)生一部分邊角料，導(dǎo)致寶貴的鋰資 源的浪費，另外疊片的制造工藝較為復(fù)雜，因此本發(fā)明的鋰電池的特性和制造工 藝綜合為最優(yōu)。
權(quán)利要求
1、一種動力鋰電池電芯，該電芯包括條狀正電極片(6)、負(fù)電極片(5)以及位于正、負(fù)電極片之間的隔膜(3)，其特征在于所述條狀正電極片(6)、條狀負(fù)電極片(5)的一邊有矩形齒形無涂突起部(2)，正電極片(6)、隔膜(3)、負(fù)電極片(5)疊層后卷繞并使其上部的矩形齒形無涂突起部(2)呈交替層疊對齊(21)排列。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鋰電池電芯，其特征在于所述層疊的矩 形齒形無涂突起部(2)上焊接電極極耳(4)。
3、 一種如權(quán)利要求1所述的一種動力鋰電池電芯的制造方法，其特征在于 所述動力鋰電池電芯的制造步驟如下；① 在負(fù)極巻帶形集流體(31)上一面連續(xù)涂布、另一面間歇涂布負(fù)極活性物 質(zhì)(32)而形成中間無涂層留白(35);在正極巻帶形集流體(33)上二面連續(xù) 涂布正極活性物質(zhì)(34);形成的正、負(fù)極片涂布巻帶(37)上下邊有無涂層留 白處(36);② 所述正、負(fù)極片涂布巻帶(3)按鋰電池電芯設(shè)計要求通過分切或^[光工 藝形成條狀正電極片(6)、負(fù)電極片(5)，以及在電極片的無涂層留白處(36) 的一邊形成矩形齒形無涂突起部(2);③ 通過專用巻繞機構(gòu)分別定位正、負(fù)電極片的第一個矩形齒形無涂突起部 (2)，正、負(fù)電極片之間放置隔膜(3)，使其巻繞成裸電芯(1)，并使所述矩形齒形無涂突起部(2)對齊并交替層疊(21)，再在其矩形齒形無涂突起部(2) 上焊接電極極耳(4);④ 將裸電芯(1)用鋁箔袋封裝或鋁殼封裝或鋼殼封裝，真空干燥后注入電 解液，待電解液與正、負(fù)電極片和隔膜充分浸潤后，化成、除氣，形成鋰電池電 芯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動力鋰電池電芯及其制造方法，該電芯包括條狀正電極片、負(fù)電極片以及位于正、負(fù)電極片之間的隔膜，其特征是所述正電極片、負(fù)電極片的一邊有矩形齒形無涂突起部，條狀正電極片、隔膜、條狀負(fù)電極片疊層后卷繞并使其上部的矩形齒形無涂突起部呈交替層疊對齊排列。在所述層疊的矩形齒形無涂突起部上焊接電極極耳。所述動力鋰電池電芯的制造方法包括通過專用卷繞機構(gòu)分別定位經(jīng)涂布活性物質(zhì)后的正、負(fù)電極片的第一個矩形齒形無涂突起部并對齊正、負(fù)電極片，然后卷繞成裸電芯，并以此裸電芯制作電芯。按本結(jié)構(gòu)及方法制造的鋰電池能夠?qū)崿F(xiàn)疊片式電池大電流充放電的優(yōu)點，又兼具卷繞式鋰電池的工藝簡單的優(yōu)點，同時克服了上述兩種方法所固有缺點。
文檔編號H01M10/38GK101488585SQ20091009594
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月21日
發(fā)明者吳洪楓, 和祥運, 偉 張, 方振華, 李愛良, 明 董 申請人:寧波伊司達鋰電池有限公司