專利名稱：一種卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池。
技術(shù)背景 近年來，隨著傳統(tǒng)能源的日益枯竭和人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，作為清潔能源的一種的鋰電池由于其具有電壓高，充放電壽命長，對(duì)環(huán)境污染小和自放電率低等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品上，如智能手機(jī)，筆記本電腦，數(shù)碼相機(jī)和便捷式小型電
-nfrO目前，鋰離子電池的應(yīng)用范圍得到了極大的拓展，除了應(yīng)用在上述電子產(chǎn)品上，還被應(yīng)用在動(dòng)力汽車、電動(dòng)自行車和電動(dòng)摩托車領(lǐng)域，甚至儲(chǔ)能電站領(lǐng)域等，應(yīng)用在這些領(lǐng)域的鋰離子電池一般被稱作“動(dòng)力電池”。與應(yīng)用在電子產(chǎn)品上的鋰離子電池不同，動(dòng)力電池一般要求低內(nèi)阻和大功率。目前動(dòng)力電池往往采用疊片結(jié)構(gòu)、單個(gè)極片上設(shè)置多個(gè)極耳的卷繞結(jié)構(gòu)、或多個(gè)卷繞結(jié)構(gòu)的電芯并聯(lián)等方式。然而，這些結(jié)構(gòu)具有如下缺點(diǎn)疊片結(jié)構(gòu)雖然很大程度上降低了電池的內(nèi)阻，但正、負(fù)極片的對(duì)位十分困難，生產(chǎn)效率低；單個(gè)極片上設(shè)置多個(gè)極耳的卷繞結(jié)構(gòu)對(duì)電池內(nèi)阻改善不大，如果極耳太多，又會(huì)對(duì)卷繞工序帶來困難；多個(gè)卷繞結(jié)構(gòu)的電芯并聯(lián)對(duì)每個(gè)卷繞電芯的一致性要求很高，并且焊接的效率很低。有鑒于此，確與必要提供一種既具有低內(nèi)阻和大功率，又具有高生產(chǎn)效率的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既具有低內(nèi)阻和大功率，又具有高生產(chǎn)效率的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其包括正極極片、負(fù)極極片、間隔于所述正極極片和負(fù)極極片之間的隔膜，以及電解液，所述正極極片包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體上的正極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和涂覆在所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述正極極片在其寬度方向上留有空白正極集流體區(qū)，所述負(fù)極極片在其寬度方向上留有空白負(fù)極集流體區(qū)，將正極極片、隔膜和負(fù)極極片卷繞成電芯后，所述空白正極集流體區(qū)和所述空白負(fù)極集流體區(qū)分居于電芯兩側(cè)，所述空白正極集流體區(qū)通過第一金屬帶固定形成正極極耳，所述空白負(fù)極集流體區(qū)通過第二金屬帶固定形成負(fù)極極耳。作為本實(shí)用新型卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的一種改進(jìn)，所述空白正極集流體區(qū)貫穿于所述正極極片的整個(gè)長度。[0013]作為本實(shí)用新型卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的一種改進(jìn)，所述空白負(fù)極集流體區(qū)貫穿于所述負(fù)極極片的整個(gè)長度?？瞻渍龢O集流體區(qū)和空白負(fù)極集流體區(qū)分別貫穿于所述正極極片和負(fù)極極片的整個(gè)長度，能夠解決每層設(shè)置一個(gè)極耳在涂布工序的極耳部位褶皺問題、卷繞工序的極耳對(duì)位不良問題、以及后續(xù)的極耳焊接困難問題等，不僅更有利于散熱，還使得該結(jié)構(gòu)更適應(yīng)于連續(xù)的涂布、卷繞、焊接，大大提高了生產(chǎn)效率。作為本實(shí)用新型卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的一種改進(jìn)，所述空白正極集流體區(qū)的寬度為正極集流體總寬度的5% -50%。若空白正極集流體的寬度太小，焊接極耳有困難，若空白正極集流體的寬度太大，則對(duì)電池的能量密度有較大影響。作為本實(shí)用新型卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的一種改進(jìn)，所述空白負(fù)極集流體區(qū)的寬度為負(fù)極集流體總寬度的5% -50%。若空白負(fù)極集流體的寬度太小，焊接極耳有困難，若空白負(fù)極集流體的寬度太大，則對(duì)電池的能量密度有較大影響。作為本實(shí)用新型卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的一種改進(jìn)，所述第一金屬帶為鋁帶。 作為本實(shí)用新型卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的一種改進(jìn)，所述第二金屬帶為鋁帶、鎳帶或銅帶。作為本實(shí)用新型卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的一種改進(jìn)，所述第一金屬帶通過電阻焊接、超聲波焊接或激光焊接固定在所述空白正極集流體上。作為本實(shí)用新型卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池的一種改進(jìn)，所述第二金屬帶通過電阻焊接、超聲波焊接或激光焊接固定在所述空白負(fù)極集流體上。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)勢本實(shí)用新型在正極極片和負(fù)極極片的寬度方向上都留有不含活性物質(zhì)的空白集流體區(qū)，上述空白集流體區(qū)分別通過金屬帶固定在一起形成正極極耳和負(fù)極極耳，相當(dāng)于卷繞后的電芯每一層都設(shè)置有一個(gè)極耳，使每一層上的活性物質(zhì)到極耳的距離都是最短的垂直距離，從而大大降低了電池的內(nèi)阻，減小了大功率充放電時(shí)的極化及發(fā)熱，提高了大電流放電時(shí)的電壓平臺(tái)，使電池具有很好的功率性能。此外，本實(shí)用新型的正極極片和負(fù)極極片的空白集流體區(qū)分居于電芯兩側(cè)，并分別通過金屬帶固定在一起形成正極極耳和負(fù)極極耳，使得每一層的空白集流體區(qū)都可以參與電池在大功率充放電時(shí)的散熱，并且每層的空白集流體區(qū)和電池的集流體是個(gè)整體，使得散熱更加快速、均勻。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中正極極片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型中負(fù)極極片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型卷繞后電芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖I所示，一種卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其包括正極極片I、負(fù)極極片2、間隔于所述正極極片I和負(fù)極極片2之間的隔膜3，以及電解液，如圖2，圖3和圖4所示，所述正極極片I包括正極集流體11和涂覆在所述正極集流體11上的正極活性物質(zhì)層12，所述負(fù)極極片2包括負(fù)極集流體21和涂覆在所述負(fù)極集流體21上的負(fù)極活性物質(zhì)層22，所述正極極片I在其寬度方向上留有空白正極集流體區(qū)13，所述負(fù)極極片2在其寬度方向上留有空白負(fù)極集流體區(qū)23，將正極極片I、隔膜3和負(fù)極極片2卷繞成電芯4后，所述空白正極集流體區(qū)13和所述空白負(fù)極集流體23區(qū)分居于電芯4兩側(cè)，所述空白正極集流體區(qū)13通過第一金屬帶14固定形成正極極耳15，所述空白負(fù)極集流體區(qū)23通過第二金屬帶24固定形成負(fù)極極耳25。所述正極極耳15和負(fù)極極耳25與外電路電性連接。其中，所述空白正極集流體13區(qū)貫穿于所述正極極片I的整個(gè)長度。所述空白負(fù)極集流體區(qū)23貫穿于所述負(fù)極極片2的整個(gè)長度。所述空白正極集流體區(qū)13的寬度為正極集流體I總寬度的5% -50%。所述空白負(fù)極集流體區(qū)23的寬度為負(fù)極集流體2總寬度的5^-50 ^所述第一金屬帶14為鋁帶。所述第二金屬帶24為鋁帶、鎳帶或銅帶。所述第一金屬帶14通過電阻焊接、超聲波焊接或激光焊接固定在所述空白正極集流體13上。所述第二金屬帶24通過電阻焊接、超聲波焊接或激光焊接固定在所述空白負(fù)極集流體23上。本實(shí)施方式中，正極采用錳酸鋰(LiMn2O4)作為活性材料，將LiMn2O4與導(dǎo)電劑炭黑、粘結(jié)劑據(jù)偏氟乙烯(PVDF)按照質(zhì)量比96 2 2加入N-甲基吡咯烷酮溶劑中，混合均勻制成正極漿料，然后將該漿料均勻涂布在正極集流體11 (Al箔)上，涂布時(shí)，在正極集流體11的寬度方向上留有一條寬為正極集流體11的10%的空白正極集流體區(qū)13，烘干后經(jīng)冷壓、裁片，得到正極極片I ;負(fù)極采用石墨作為活性材料，將石墨與導(dǎo)電劑導(dǎo)電碳、粘結(jié)劑丁苯橡膠(SBR)和增稠劑羧甲基纖維素鈉(CMC)按照質(zhì)量比94 2 2 2加入溶劑水中，混合均勻，制成負(fù)極漿料，然后將漿料均勻涂布在負(fù)極集流體(Cu箔)21上，涂布時(shí)，在負(fù)極集流體21的寬度方向上留有一條寬為負(fù)極集流體21的15%的空白負(fù)極集流體區(qū)23，烘干后經(jīng)冷壓、裁片，得到負(fù)極極片2 ；隔膜采用聚丙烯(PP)高分子聚合膜；電解液的配制將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)按照
30 30 40的體積比例混合，得到混合溶劑，然后加入溶質(zhì)六氟磷酸鋰(LiPF6),并使六氟磷酸鋰的濃度為1M。電池的制備將上述正極極片I、隔膜3和負(fù)極極片2依次疊放，然后卷繞成電芯4，正極空白集流體區(qū)13通過金屬鋁帶采用激光焊接的方式固定在一起形成正極極耳15，負(fù)極空白集流體區(qū)23通過金屬Ni帶采用激光焊接的方式固定在一起形成負(fù)極極耳25。將電芯4放入包裝袋內(nèi)，注入電解液，經(jīng)過化成、容量等工序，制得鋰離子電池，該電池的容量為 9 Ah ο由于電池的每一層正、負(fù)極極片上的集流體都與極耳相連，增加了集流體大電流充放電時(shí)的分流能力，有利于電池的散熱，同時(shí)降低了電芯4的內(nèi)阻。本實(shí)施例中電池單體的內(nèi)阻約為2. 5毫歐姆，其IOC倍率放出的容量是O. 2C倍率放出容量的95%，IOC倍率放電時(shí)的溫升小于15°C，說明該電池具有很好的功率性能很散熱性能。根據(jù)上述說明書的揭示和指導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼?，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。·
權(quán)利要求1.一種卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其包括正極極片、負(fù)極極片、間隔于所述正極極片和負(fù)極極片之間的隔膜，以及電解液，所述正極極片包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體上的正極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和涂覆在所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，其特征在于所述正極極片在其寬度方向上留有空白正極集流體區(qū)，所述負(fù)極極片在其寬度方向上留有空白負(fù)極集流體區(qū)，將正極極片、隔膜和負(fù)極極片卷繞成電芯后，所述空白正極集流體區(qū)和所述空白負(fù)極集流體區(qū)分居于電芯兩側(cè)，所述空白正極集流體區(qū)通過第一金屬帶固定形成正極極耳，所述空白負(fù)極集流體區(qū)通過第二金屬帶固定形成負(fù)極極耳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其特征在于所述空白正極集流體區(qū)貫穿于所述正極極片的整個(gè)長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其特征在于所述空白負(fù)極集流體區(qū)貫穿于所述負(fù)極極片的整個(gè)長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其特征在于所述空白正極集流體區(qū)的寬度為正極集流體總寬度的5^-50 ^
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其特征在于所述空白負(fù)極集流體區(qū)的寬度為負(fù)極集流體總寬度的5% -50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其特征在于所述第一金屬帶為鋁帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其特征在于所述第二金屬帶為鋁帶、鎳帶或銅帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其特征在于所述第一金屬帶通過電阻焊接、超聲波焊接或激光焊接固定在所述空白正極集流體上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其特征在于所述第二金屬帶通過電阻焊接、超聲波焊接或激光焊接固定在所述空白負(fù)極集流體上。
專利摘要本實(shí)用新型屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種卷繞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池，其包括正極極片、負(fù)極極片、間隔于所述正極極片和負(fù)極極片之間的隔膜，以及電解液，所述正極極片和負(fù)極極片在其寬度方向上分別留有空白正極集流體區(qū)和空白負(fù)極集流體區(qū)，將正極極片、隔膜和負(fù)極極片卷繞成電芯后，所述空白正極集流體區(qū)和所述空白負(fù)極集流體區(qū)分居于電芯兩側(cè)，所述空白正極集流體區(qū)和空白負(fù)極集流體區(qū)分別通過第一金屬帶和第二金屬帶固定形成正極極耳和負(fù)極極耳。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型增加了集流體大電流充放電時(shí)的分流能力，有利于電池的散熱，同時(shí)降低了電芯內(nèi)阻；該卷繞結(jié)構(gòu)操作簡便，易于動(dòng)力電芯的連續(xù)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01M4/13GK202585660SQ201220054769
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者史冊, 梁曉靜, 蘇樹發(fā), 何東銘 申請(qǐng)人:寧德新能源科技有限公司, 東莞新能源科技有限公司