專利名稱：一種軟包裝鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鋰離子電池技術領域，更具體地說，本實用新型涉及具有長循環(huán)壽命和較高安全性能的軟包裝鋰離子電池。
背景技術：
隨著不可再生資源的逐漸枯竭，以及人類的環(huán)保意識的逐漸增強，鋰離子電池作為一種電壓平臺高、能量密度高、自放電小且無污染的綠色新能源逐漸進入人們的視野，并得到了廣泛的應用。如今，鋰離子電池的應用領域不僅包括智能手機、筆記本電腦、MP3等便攜設備，更逐漸應用在電動交通工具中，如電動摩托車、電動自行車和電動汽車等。鋰離子電池一般包括采用鋁塑復合膜之類的材料作為包裝袋的軟包裝鋰離子電 池和采用金屬外殼作為包裝殼的硬殼鋰離子電池。其中，軟包裝電池因其形狀可根據(jù)實際需要而設計，且具有更高的能量密度和更加優(yōu)良的電性能而得到了人們的青睞。一般來說，軟包裝鋰離子電池包括包裝袋和置于包裝袋內(nèi)按照S形卷繞的正極片、隔膜以及負極片組成的電芯，以及灌注在包裝袋內(nèi)的電解液。傳統(tǒng)卷繞的電芯其前幾圈負極拐角處的曲率非常大，同時因緊繞卷芯，張力很大，常常導致前幾圈拐角處外側膜片開裂，掉粉，甚至膜片條狀脫落，漏銅。另外，電芯在卷繞結束后通常會施加一個很大的壓力給電芯整形以使電芯平整，這更加增大了拐角處的受力；并且在注入電解液后膜片與集流體的粘接力會整體下降，這些因素導致極片拐角處外側掉粉或漏銅現(xiàn)象更加嚴重。這樣的電池在循環(huán)工作時將因負極拐角處極化過大或無足夠的場所接納從正極遷移過來的鋰離子而導致析鋰，使得鋰離子電池的循環(huán)壽命大大減小，而且鋰枝晶的存在會刺破隔膜，導致正負極短路，導致安全隱患。尤其是對于高功率型動力電池，因為工作的電流很大，這種現(xiàn)象更為嚴重。有鑒于此，確有必要提供一種可以防止負極片拐角處析鋰，從而提高電池的循環(huán)壽命并能有效改善電池安全性能的軟包裝鋰離子電池。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，而提供一種可以防止負極片拐角處析鋰，從而提高電池的循環(huán)壽命并能有效改善電池安全性能的軟包裝鋰離子電池。為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種軟包裝鋰離子電池，包括包裝袋和置于包裝袋內(nèi)的電芯，所述電芯由正極片、隔膜及負極片卷繞而成，所述正極片上設有正極極耳，所述負極片上設有負極極耳，在電芯中心部設有卷繞的墊片。具體操作時，在插入負極卷繞前先插入墊片進行卷繞，墊片的材質是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)。相對于現(xiàn)有技術，本實用新型的有益效果在于本實用新型在電芯內(nèi)部先卷繞墊片，增大了負極卷繞時前幾圈拐角處的曲率半徑，有效改善了負極前幾圈拐角處因過分彎曲和擠壓形成的脫碳掉粉，甚至漏銅，降低了負極片拐角處的極片內(nèi)阻，有效地防止了負極片拐角處在循環(huán)過程中的析鋰，不僅提高了電池的循環(huán)性能，還提高了電池的安全性能。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述墊片上開設有多個通孔。這些孔狀結構能容納一定的氣體，一定程度上可防止電芯因高溫工作產(chǎn)生的微量氣體造成的電芯膨脹、界面變差和內(nèi)阻增大，同時，通孔可以存儲一定量的電解液，能夠有效地提高電池的循環(huán)壽命。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述通孔的形狀為圓形、橢圓型、三角型、矩形或菱形。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述墊片上通孔的面積占整個墊片面積的5 35%。通孔面積太小,存儲氣體和電解液的能力較弱,不利于電池循環(huán)壽命的提高，也不利于抑制電芯的脹氣膨脹。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述墊片的厚度為0.03
0.12mm。厚度太大，不利于電池能量密度的提高，厚度太小，則不利于增大負極片卷繞時前幾圈的曲率半徑。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述墊片的長度大于電芯內(nèi)徑的一半，從而起到增大曲率半徑的作用。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述墊片的寬度大于正極片的寬度，小于負極片的寬度。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述包裝袋具有三層結構。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述三層結構為尼龍層、粘接層和介于所述尼龍層和粘接層之間的鋁層。作為本實用新型軟包裝鋰離子電池的一種改進，所述正極極耳和負極極耳位于電芯的同側或異側。在此很有必要說明本實用新型與公開號為CN 201820853U的中國專利的區(qū)別與主要創(chuàng)新第一，墊片的位置不同。CN201820853U中的墊片的位置是被固定在正極片或負極片的內(nèi)端，隨同正極片或負極片一起卷繞，而本實用新型所述墊片的位置是在卷繞正負極之前就已經(jīng)插入，并且是先卷繞好墊片后再插入負極進行卷繞；第二，墊片插入的方式不同。CN201820853U所描述的墊片是通過被固定的方式隨正極片或負極片卷繞而留在電芯之中，本實用新型則是先通過墊片自身的卷繞而插入到電芯之中，然后再卷入負極片和正極片；第三，墊片的作用機理不同。CN201820853U主要是通過電芯中的墊片厚度和硬度來抵消應力，防止電芯變形，改善界面。本實用新型是通過墊片先在卷芯上卷繞，增大卷芯側邊即拐角處的曲率半徑，也即增大了隨后卷入的負極片的曲率半徑，防止負極片拐角處因曲率半徑過小、張力過大而掉粉、漏銅，防止負極片拐角處外側在循環(huán)過程中發(fā)生析鋰，提高電池的循環(huán)性能，改善電池的安全性能；第四，墊片的長度要求不同。CN201820853U要求的長度是小于兩極耳間的間距并且要求小于電芯內(nèi)徑的一半，但對于本實用新型，其墊片的作用體現(xiàn)在增大曲率半徑，所以在卷繞時必須繞過卷芯的兩側，因此其長度必須要大于卷芯周長的一半，也就是必須大于電芯內(nèi)徑的一半。雖然同是墊片，但因為墊片的插入位置不同，以及墊片的長度和所處的狀態(tài)不同，導致墊片發(fā)揮的作用和機理上的有著本質區(qū)別。另外，本實用新型所述的墊片設有通孔，可以在一定程度上存儲電芯因高溫工作而產(chǎn)生的微量氣體，改善因脹氣導致的極片界面變差，并且通孔可多存儲一小部分電解液，在電芯內(nèi)的電解液消耗至一定程度時，存儲在通孔中的電解液可以釋放出來，從而提高電池的循環(huán)性能。

圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型具體實施方式
I中墊片的結構示意圖；圖3為本實用新型具體實施方式
2中墊片的結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
I如圖I所示，本實用新型一種軟包裝鋰離子電池，包括包裝袋5和置于包裝袋5內(nèi)的電芯6，所述電芯6由正極片4、隔膜I及負極片3卷繞而成，所述正極片4上設有正極極耳41，所述負極片3上設有負極極耳31，在電芯6中心部設有卷繞的墊片2。其中，如圖2所示，所述墊片2上開設有多個通孔21。所述通孔21的形狀為圓形、橢圓型、三角型、矩形或菱形。所述墊片2上通孔21的面積占整個墊片2面積的5-35%。所述墊片2的厚度為0. 03 0. 12mm。所述墊片2的長度大于電芯6內(nèi)徑的一半。所述墊片2的寬度大于正極片4的寬度，小于負極片3的寬度。所述包裝袋5具有三層結構。所述三層結構為尼龍層、粘接層和介于所述尼龍層和粘接層之間的鋁層。所述正極極耳41和負極極耳31位于電芯6的同側或異側。下面具體介紹本實用新型軟包裝鋰離子電池的制備方法，但本實用新型的具體實施方式
并不限于此。負極片3的制作將無定形炭、導電炭黑、聚偏氟乙烯按照94. 5 2. 5 3的質量百分比加入N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，制成負極漿料；然后將漿料涂布在厚為12um的銅箔上，涂布重量為4. 5g/cm3，碾壓后負極片3的厚度為86±2um。裁切后有效膜寬為92mm，一側留有空白銅箔11mm，為焊接負極極耳31用，另一側無空白銅箔，制得負極片3。正極片4的制作將鎳鈷錳酸鋰(LiNiCoMnO2)、導電炭黑和聚偏氟乙烯按照92 4 4的質量百分比加入N-甲基吡咯烷酮中，攪拌成正極漿料，然后將正極漿料均勻涂覆在空白Al (厚度為16um)箔上，輥壓密度為3. 4g/cm3，有效膜寬87mm。一側臨近膜片區(qū)貼絕緣膠以防止空白鋁箔與負極片短路，絕緣膠與膜片區(qū)重疊1_，空白鋁箔為7_，另一側無空白鋁箔，制得正極片4。[0045]隔膜I采用厚度為25um的聚丙烯微孔隔膜，卷繞時的墊片采用多孔的聚丙烯(PP)材質的墊片，厚度為75±2um。電芯6的制備步驟如下先將隔膜I在卷芯上空卷半圈，然后在隔膜I中間插入墊片2。卷完墊片2后空卷半圈隔膜1，在隔膜I中間插入負極片3，卷繞一圈后，在上層隔膜I的上面插入正極片4卷繞。最后負極片3的長度要 超過正極片4的長度l-2cm，即采用負極片3收尾電芯6，然后讓隔膜I再卷繞一圈，將收尾負極片3裹住，用綠膠貼住隔膜I固定電芯6，即制成電芯6。正極極耳41和負極極耳31分別采用常規(guī)聚合物極耳，即正極極耳41采用鋁質極耳，負極極耳31采用銅質極耳，正極極耳41和負極極耳分別通過超聲波焊接的方式焊接在空白的銅箔和鋁箔上。將焊接有極耳的電芯6用鋁塑復合膜進行封裝，然后注入電解液，再進行化成、容量等工序，制得本實用新型的軟包裝鋰離子電池。
具體實施方式
2與具體實施方式
I不同的是，墊片采用的是無孔聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)材質的墊片，厚度為75±2um。其余同具體實施方式
I。作為對比，采用傳統(tǒng)工藝制備軟包裝鋰離子電池，即先卷繞半圈隔膜，然后在兩片隔膜之間插入負極片，卷繞一圈，再在上層隔膜插入正極片，制成負極片/隔膜/正極片相間卷繞而成的電芯，然后將電芯放置在鋁塑復合膜的包裝袋內(nèi)，注入電解液，再經(jīng)過化成、容量等工序，制得對比的軟包裝鋰離子電池。將具體實施方式
I和具體實施方式
2以及對比用的軟包裝鋰離子電池在滿放狀態(tài)(2. 5V)下拆開，結果發(fā)現(xiàn)具體實施方式
I和具體實施方式
2的軟包裝鋰離子電池的負極片3在拐角處的外側仍然保持有完整的膜片，而且沒有發(fā)現(xiàn)析鋰的現(xiàn)象，這是因為本實用新型的軟包裝鋰離子電池在負極片3卷繞前插入了墊片2，該墊片2增大了卷芯拐角處的曲率半徑，降低了負極片3卷繞時頭部拐角處的應力，大大改善了負極片3拐角處的外側掉粉情況，提高了電池的循環(huán)性能，改善了電池的安全性能。而對比的軟包裝鋰離子電池的負極片拐角處的外側已露出了銅基材，這意味著在循環(huán)的過程中露出基材的部分將沒有負極材料接受正極遷移過來的鋰離子，將在漏銅的地方析出鋰金屬，這不僅影響了電池的循環(huán)性能，更重要的是給電芯帶來了極大的安全隱患。循環(huán)壽命測試將具體實施方式
I和具體實施方式
2以及對比用的軟包裝鋰離子電池在25°C恒溫環(huán)境下，用3A恒流充電至4. 2V，然后恒壓至50mA，再用3A的電流放電至2. 5V。這樣循環(huán)至少2000周以上，計算其剩余容量(容量保持率)，計算公式如下容量保持率=(最后一周放電容量+第一周放電容量)X 100%循環(huán)測試結果表明，具體實施方式
I的軟包裝鋰離子電池容量保持率最高，在2000周時達96 %，其次是具體實施方式
2的軟包裝鋰離子電池，達93 %，最差為比較的軟包裝鋰離子電池，只有86%。這說明在負極片3卷繞前卷入一定尺寸的墊片2可以提高電池的循環(huán)壽命，并且設有通孔的墊片2的改善效果更加明顯。以上結合附圖并給出了實際的制造步驟和物料尺寸是為了更詳細描述本實用新型，其測試結果也只是本實用新型較佳的一個實施例案而已，并不是用以限制本實用新型。所以，應當說明，本實用新型并不局限上述的具體實施案例。該領域的技術研究人員在不偏離本實用新型所附各項權利要求界定的精神范圍內(nèi)或原則情況下，做出的相應修改，調(diào)整 或替換亦屬于本實用新型，在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種軟包裝鋰離子電池，包括包裝袋和置于包裝袋內(nèi)的電芯，所述電芯由正極片、隔膜及負極片卷繞而成，所述正極片上設有正極極耳，所述負極片上設有負極極耳，其特征在于在電芯中心部設有卷繞的墊片。
2.根據(jù)權利要求I所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述墊片上開設有多個通孔。
3.根據(jù)權利要求2所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述通孔的形狀為圓形、橢圓型、三角型、矩形或菱形。
4.根據(jù)權利要求2所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述墊片上通孔的面積占整個墊片面積的5 35%。
5.根據(jù)權利要求I所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述墊片的厚度為0.03 0.12mm。
6.根據(jù)權利要求I所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述墊片的長度大于電芯內(nèi)徑的一半。
7.根據(jù)權利要求I所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述墊片的寬度大于正極片的寬度，小于負極片的寬度。
8.根據(jù)權利要求I所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述包裝袋具有三層結構。
9.根據(jù)權利要求8所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述三層結構為尼龍層、粘接層和介于所述尼龍層和粘接層之間的鋁層。
10.根據(jù)權利要求I所述的軟包裝鋰離子電池，其特征在于所述正極極耳和負極極耳位于電芯的同側或異側。
專利摘要本實用新型屬于鋰離子電池技術領域，更具體地說，本實用新型涉及具有長循環(huán)壽命和較高安全性能的軟包裝鋰離子電池，包括包裝袋和置于包裝袋內(nèi)的電芯，所述電芯由正極片、隔膜及負極片卷繞而成，所述正極片上設有正極極耳，所述負極片上設有負極極耳，在電芯中心部設有卷繞的墊片。相對于現(xiàn)有技術，本實用新型在電芯內(nèi)部先卷繞墊片，增大了負極卷繞時前幾圈拐角處的曲率半徑，有效改善了負極前幾圈拐角處因過分彎曲和擠壓形成的脫碳掉粉，甚至漏銅，降低了負極片拐角處的極片內(nèi)阻，有效地防止了負極片拐角處在循環(huán)過程中的析鋰，不僅提高了電池的循環(huán)性能，還提高了電池的安全性能。
文檔編號H01M10/0587GK202495548SQ20122004496
公開日2012年10月17日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權日2012年2月13日
發(fā)明者賴旭倫 申請人:東莞新能源科技有限公司