一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯及其制作工藝，電芯內(nèi)部包括至少兩個卷繞單體電芯，各卷繞單體電芯都分別設(shè)置有正負(fù)極耳，其中所述單體電芯極性相同的極耳通過超聲波焊接的方式焊接為一體形成復(fù)合電芯，每個單體電芯的正、負(fù)極片極耳設(shè)置在中間。其能夠在保證電池容量不變的情況下有效降低電池內(nèi)阻，改善電池的倍率性能，提高其安全性。
【專利說明】—種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯及其制作工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種降低鋰離子電池內(nèi)阻及提高安全性的具有極耳中置極片結(jié)構(gòu)的低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯及其制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因具有輸出電壓高，能量密度高、放電電壓平穩(wěn)，循環(huán)壽命長的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各類3C產(chǎn)品。同時，憑借輸出功率大，使用壽命長的優(yōu)勢，鋰離子電池的應(yīng)用也從通訊行業(yè)延伸到電動工具、大型儲能及動力電池領(lǐng)域。動力型電池是鋰離子電池的主要發(fā)展方向之一，這就要求其具有較好的倍率性能和較高的功率能量密度。同時，為滿足市場對于大容量動力電池的要求，在嚴(yán)格控制極片面密度的情況下需要通過增加極片長度來實現(xiàn)。對于采用卷繞工藝的鋰離子電池來講，過長的極片會給制程帶來不必要的麻煩，使得產(chǎn)品不良率上升，且采用長極片的電池內(nèi)阻大，不利于電池的大電流充放電，嚴(yán)重阻礙電池朝著大容量高功率方向發(fā)展。而現(xiàn)有的卷繞式鋰離子電池極片采用極耳設(shè)在極片一端的結(jié)構(gòu)，由于極耳一般設(shè)置在電芯內(nèi)部，內(nèi)阻大散熱情況差，會導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度急劇上升，該種狀況下電池存在一定的安全隱患。
[0003]要改善電池的倍率性能提高其功率能量密度和安全性，就需要降低電池內(nèi)阻。這是由于當(dāng)工作電壓相同時，電池的內(nèi)阻越低，放電電流會越大，電池的功率能量密度也會越高；同時由于歐姆內(nèi)阻低，電池的產(chǎn)熱量也會降低，電池的安全性得到保障。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯及其制作工藝，電芯內(nèi)部包括至少兩個卷繞單體電芯，各卷繞單體電芯都分別設(shè)置有正負(fù)極耳，其中所述單體電芯極性相同的極耳通過超聲波焊接的方式焊接為一體形成復(fù)合電芯，每個單體電芯的正、負(fù)極片極耳設(shè)置在中間。其能夠在保證電池容量不變的情況下有效降低電池內(nèi)阻，改善電池的倍率性能，提高其安全性。
[0005]本發(fā)明的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯及其制作工藝技術(shù)方案為，該電芯內(nèi)部包括至少兩個卷繞單體電芯，單體電芯包括正極片、負(fù)極片和隔膜，極片由極片帶、極耳和隔膜組成，其中極片帶展開時，極耳位于極片帶中間部位，其中單體電芯之間極性相同的極耳焊接為一體形成復(fù)合電芯。
[0006]極片帶上焊接極耳的位置為空白箔區(qū)，空白箔區(qū)之外的極片帶兩面涂覆有極片活性物質(zhì)。
[0007]極耳寬度為5-15mm，厚度為0.1-0.2mm，極耳外露長度為10_20臟，空白箔區(qū)寬度比極耳寬度寬l_3mm。
[0008]正極片的極片帶上空白箔區(qū)粘貼有綠色聚酯PET絕緣膠帶，膠帶厚度為
0.02-0.04mm,絕緣膠帶上邊緣比極片上邊緣長2.5-6.5mm。
[0009]負(fù)極片的極片帶上空白箔區(qū)粘貼有黃色聚酰亞胺亞克力絕緣膠帶，膠帶厚度為0.055-0.065mm，絕緣膠帶上邊緣比極片上邊緣長1.5-5.5mm。
[0010]極耳外露部分設(shè)置有極耳膠，極耳膠距離極片帶邊緣2±0.5mm。
[0011]正極片的極片帶為鋁箔，負(fù)極片的極片帶為銅箔。
[0012]極性相同的極耳通過超聲波焊接為一體。
[0013]所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯制作工藝，包括以下步驟:
①配料:按照工藝參數(shù)要求，經(jīng)高速真空攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極活性物質(zhì)；
②涂布:將制成的漿料按工藝要求厚度均勻地涂覆在金屬箔的表面，經(jīng)烘干，分別制成正負(fù)極極片；
涂布時正極單面面密度范圍:190-230mg/cm2 涂布時負(fù)極單面面密度范圍:7-11 mg/cm2
③制片:將涂布工序出來的合格極片，輥壓、分切、制成規(guī)定尺寸的小片；
④卷繞:按負(fù)極片一隔膜一正極片一隔膜的順序卷繞，并貼上終止膠帶，卷芯最外層為隔膜；
⑤點焊正負(fù)極耳:將卷繞好的2個以上電芯并聯(lián)，使用絕緣膠帶先將其固定，點焊好正負(fù)極耳；
⑥封裝:將點焊好極耳的合格電芯封裝，用以制備電池。
[0014]其中，步驟②涂布具體為:
正極片結(jié)構(gòu):在極片帶上涂覆活性物質(zhì)，其中，極片帶的中間部位設(shè)置一段未涂覆活性物質(zhì)的空白箔區(qū)，用來焊接極耳，在空白箔區(qū)的正反面都用聚酯PET絕緣膠帶粘貼，在極耳的右側(cè)25-32mm處設(shè)置一段無涂覆活性物質(zhì)區(qū)，無涂覆活性物質(zhì)區(qū)與極耳處于極片帶的同一面。
[0015]負(fù)極片結(jié)構(gòu):在極片帶上涂覆活性物質(zhì)，其中，極片帶的中間段設(shè)置一段未涂布負(fù)極活性物質(zhì)的空白箔區(qū)，用來焊接極耳，在空白箔區(qū)的正反面用聚酰亞胺亞克力絕緣膠帶粘貼，在極片帶的右端，與極耳相背的一面設(shè)置一段寬度為135-138_的無涂覆活性物質(zhì)區(qū)。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯及其制作工藝，電芯內(nèi)部包括至少兩個卷繞單體電芯，各卷繞單體電芯都分別設(shè)置有正負(fù)極耳，其中所述單體電芯極性相同的極耳通過超聲波焊接的方式焊接為一體形成復(fù)合電芯，每個單體電芯的正、負(fù)極片極耳設(shè)置在中間。
[0017]在正極極耳的右側(cè)25_32mm處設(shè)置一段無涂覆活性物質(zhì)區(qū)，無涂覆活性物質(zhì)區(qū)與極耳處于極片帶的同一面，卷繞時對應(yīng)于負(fù)極極耳，將其包裹，避免正極活性物質(zhì)正對負(fù)極極耳膠，產(chǎn)生析鋰。
[0018]由于本發(fā)明所述的復(fù)合電芯為多個單體電芯通過極性相同的極耳焊接并聯(lián)而成，因而在保證動力電池容量不變的基礎(chǔ)上，有效降低電池內(nèi)阻，進(jìn)而降低電池放電時的產(chǎn)熱量，改善電池的倍率性能，提高其安全性。
[0019]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1所示為本發(fā)明正極片展開時的剖面示意圖；
圖2所示為本發(fā)明負(fù)極片展開時的剖面示意圖；
圖3所示為復(fù)合鋰離子卷芯立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4所示為雙電芯并聯(lián)后所制IOAh電池的倍率放電曲線。
[0020]圖1中，11-極片帶，12-活性物質(zhì)，13-極耳，14-空白箔區(qū)，15-無涂覆活性物質(zhì)區(qū)；
圖2中，21-極片帶，22-活性物質(zhì)，23-極耳，24-空白箔區(qū)，25-無涂覆活性物質(zhì)區(qū)；
圖3中，31-電芯，32-絕緣膠帶，33-正極耳，35-極耳膠，36-焊接部位，43-負(fù)極耳。
[0021]【具體實施方式】:
為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。
[0022]本發(fā)明的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯及其制作工藝，電芯內(nèi)部包括至少兩個卷繞單體電芯，單體電芯包括正極片、負(fù)極片和隔膜，極片由極片帶、極耳和隔膜組成，其中極片帶展開時，極耳位于極片帶中間部位，其中單體電芯之間極性相同的極耳焊接為一體形成復(fù)合電芯。
[0023]極片帶上焊接極耳的位置為空白箔區(qū)，空白箔區(qū)之外的極片帶兩面涂覆有極片活性物質(zhì)。
[0024]極耳寬度為5-15mm，厚度為0.1_0.2mm，極耳外露長度為10_20mm，空白箔區(qū)寬度比極耳寬度寬l_3mm。
[0025]正極片的極片帶11上空白箔區(qū)14粘貼有綠色聚酯PET絕緣膠帶，膠帶厚度為
0.02-0.04mm,絕緣膠帶上邊緣比極片上邊緣長2.5-6.5mm。
[0026]負(fù)極片的極片帶21上空白箔區(qū)24粘貼有黃色聚酰亞胺亞克力絕緣膠帶，膠帶厚度為0.055-0.065mm，絕緣膠帶上邊緣比極片上邊緣長1.5-5.5mm
極耳外露部分設(shè)置有極耳膠，極耳膠距離極片帶邊緣2±0.5mm。
[0027]正極片的極片帶11為鋁箔，負(fù)極片的極片帶21為銅箔。
[0028]極性相同的極耳通過超聲波焊接為一體。
[0029]所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯制作工藝，包括以下步驟:
①配料:按照工藝參數(shù)要求，經(jīng)高速真空攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極活性物質(zhì)；
②涂布:將制成的漿料按工藝要求厚度均勻地涂覆在金屬箔的表面，經(jīng)烘干，分別制成正負(fù)極極片；
涂布時正極單面面密度范圍:190-230mg/cm2 涂布時負(fù)極單面面密度范圍:7-11 mg/cm2
③制片:將涂布工序出來的合格極片，輥壓、分切、制成規(guī)定尺寸的小片；
④卷繞:按負(fù)極片一隔膜一正極片一隔膜的順序卷繞，并貼上終止膠帶，卷芯最外層為飛、隔膜；
⑤點焊正負(fù)極耳:將卷繞好的2個以上電芯并聯(lián)，使用絕緣膠帶先將其固定，點焊好正負(fù)極耳。
[0030]⑥封裝:將點焊好極耳的合格電芯封裝，用以制備電池。
[0031]其中，步驟②涂布具體為:
正極片結(jié)構(gòu):在極片帶11上涂覆活性物質(zhì)12，其中，極片帶11的中間部位設(shè)置一段未涂覆活性物質(zhì)的空白箔區(qū)14，用來焊接極耳13，在空白箔區(qū)14的正反面都用聚酯PET絕緣膠帶粘貼，在極耳13的右側(cè)25-32_處設(shè)置一段無涂覆活性物質(zhì)區(qū)15，無涂覆活性物質(zhì)區(qū)15與極耳13處于極片帶11的同一面。
[0032]負(fù)極片結(jié)構(gòu):在極片帶21上涂覆活性物質(zhì)22，其中，極片帶21的中間段設(shè)置一段未涂布負(fù)極活性物質(zhì)的空白箔區(qū)24，用來焊接極耳23，在空白箔區(qū)24的正反面用聚酰亞胺亞克力絕緣膠帶粘貼，在極片帶21的右端，與極耳23相背的一面設(shè)置一段寬度為135-138mm的無涂覆活性物質(zhì)區(qū)25。
[0033]實施例1
下面結(jié)合附圖以單體為5Ah，雙電芯并聯(lián)后為IOAh的電芯為例對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034]如圖1所示，一種5Ah鋰離子電池卷芯所用正極片，其包括極片帶11、正極活性物質(zhì)12、極耳12。在極片帶11的中間部位設(shè)置一段寬12_未涂覆活性物質(zhì)12的空白箔區(qū)14，用來焊接極耳13。極耳13的寬度為10mm，厚度為0.2mm，頂端沒有包極耳膠35。極耳13外露20mm，在空白箔區(qū)14的正反面都用厚度為0.03mm的聚酯PET絕緣膠帶粘貼，絕緣膠帶長度高出極片帶11上端2.5±0.5mmO在極耳13的右邊28mm處設(shè)置一段寬29mm的無涂覆活性物質(zhì)區(qū)15，所述無涂覆活性物質(zhì)區(qū)15與極耳13處于同一面。
[0035]圖2為負(fù)極片結(jié)構(gòu)，包括極片帶21、負(fù)極活性物質(zhì)22、極耳23。在極片帶21的中間段設(shè)置一段未涂布負(fù)極活性物質(zhì)22的空白箔區(qū)24，用來焊接極耳23。極耳23的寬度為IOmm,厚度為0.2mm，頂端沒有包極耳膠35。在空白箔區(qū)24的正反面用厚度為0.060mm的聚酰亞胺亞克力絕緣膠帶粘貼。絕緣膠帶長度高出極片帶21 1.5±0.5mmο在極片帶21的右端，與極耳23相反的一面設(shè)置一段不涂覆活性物質(zhì)寬度為135-138_的無涂覆活性物質(zhì)區(qū)25。
[0036]卷繞時，極片帶11和極片帶21都以焊接有極耳的一面朝上放置卷繞成卷芯。正極在最內(nèi)層，以負(fù)極收尾。卷繞結(jié)束后，露在卷芯的最外層為隔膜。
[0037]如圖3所示，一種復(fù)合鋰離子電芯立體結(jié)構(gòu)示意圖。復(fù)合電芯包括至少兩個單體電芯31。每個電芯31分別設(shè)置有一個正極耳33和一個負(fù)極耳43。兩只電芯31并聯(lián)時按照極耳“左正右負(fù)”的順序放置，為保證電池的安全性，放置在前端的電芯31正極空白箔區(qū)14所貼絕緣膠帶長出極片帶11的寬度6.5mm,負(fù)極空白箔區(qū)24所貼絕緣膠帶長出極片帶21的寬度5.5mm ;電芯31按照上述圖1、圖2的結(jié)構(gòu)和尺寸制作，用絕緣膠帶32將兩只電芯31固定好后再進(jìn)行后續(xù)操作。兩只電芯31極性相同的極耳疊在一起，正極耳與一個帶極耳膠的極耳33通過超聲波焊接的方式并聯(lián)在一起，所述極耳材質(zhì)為鋁轉(zhuǎn)鎳；負(fù)極耳與一個帶極耳膠的極耳43通過超聲波焊接的方式并聯(lián)在一起，所述極耳材質(zhì)為純鎳。其中極耳33寬度為12mm，厚度為0.2mm,極耳33外露部分長10_20臟；所述極耳43寬度為12mm，厚度為0.2mm,極耳43外露部分長10_20mm。
[0038]焊接時極耳33和43頭部朝下放置，極耳膠35上邊緣距隔膜上邊緣I ±0.5mm。極耳并聯(lián)焊接結(jié)束后，將極耳33和43朝上翻折，用剪刀修剪焊接部位36，將多余的極耳減掉，使焊接部位36正好與最外端的電芯31邊緣平齊。焊接部位36下端貼絕緣膠帶32，絕緣膠帶32比焊接部位36寬l-2mm，并用絕緣膠帶32將焊接部位固定在卷芯上端。
[0039]將并聯(lián)好的卷芯裝入鋁塑膜袋中，按照頂側(cè)封一真空烘烤一注液一化成一熱冷壓—二封一分容的工序制作成了一種具有極耳中置極片結(jié)構(gòu)的雙電芯復(fù)合鋰離子電池。
[0040]表I為采用不同極耳焊接位置的單體5Ah電池電性能對比
【權(quán)利要求】
1.一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯，其特征在于，電芯內(nèi)部包括至少兩個卷繞單體電芯，單體電芯包括正極片、負(fù)極片和隔膜，極片由極片帶、極耳和隔膜組成，其中極片帶展開時，極耳位于極片帶中間部位，其中單體電芯之間極性相同的極耳焊接為一體形成復(fù)合電芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯，其特征在于，極片帶上焊接極耳的位置為空白箔區(qū)，空白箔區(qū)之外的極片帶兩面涂覆有極片活性物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯，其特征在于，極耳寬度為5-15mm，厚度為0.1-0.2臟，極耳外露長度為10_20mm，空白箔區(qū)寬度比極耳寬度寬1_3臟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯，其特征在于，正極片的極片帶上空白箔區(qū)粘貼有綠色聚酯PET絕緣膠帶，膠帶厚度為0.02-0.04mm，絕緣膠帶上邊緣比極片上邊緣長2.5-6.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯，其特征在于，負(fù)極片的極片帶上空白箔區(qū)粘貼有黃色聚酰亞胺亞克力絕緣膠帶，膠帶厚度為0.055-0.065mm，絕緣膠帶上邊緣比極片上邊緣長1.5-5.5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯，其特征在于，極耳外露部分設(shè)置有極耳膠，極耳膠距離極片帶邊緣2±0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯，其特征在于，正極片的極片帶為鋁箔，負(fù)極片的極片帶為銅箔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯，其特征在于，極性相同的極耳通過超聲波焊接為一體。
9.如權(quán)利要求8所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯制作工藝，其特征在于，包括以下步驟: ①配料:按照工藝參數(shù)要求，經(jīng)高速真空攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極活性物質(zhì)； ②涂布:將制成的漿料按工藝要求厚度均勻地涂覆在金屬箔的表面，經(jīng)烘干，分別制成正負(fù)極極片； 涂布時正極單面面密度范圍:190-230mg/cm2 涂布時負(fù)極單面面密度范圍:7-11 mg/cm2 ③制片:將涂布工序出來的合格極片，輥壓、分切、制成規(guī)定尺寸的小片； ④卷繞:按負(fù)極片一隔膜一正極片一隔膜的順序卷繞，并貼上終止膠帶，卷芯最外層為隔膜； ⑤點焊正負(fù)極耳:將卷繞好的2個以上電芯并聯(lián)，使用絕緣膠帶先將其固定，點焊好正負(fù)極耳； ⑥封裝:將點焊好極耳的合格電芯封裝，用以制備電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種低內(nèi)阻復(fù)合鋰離子電芯制作工藝，其特征在于，步驟②涂布具體為: 正極片結(jié)構(gòu):在極片帶上涂覆活性物質(zhì)，其中，極片帶的中間部位設(shè)置一段未涂覆活性物質(zhì)的空白箔區(qū)，用來焊接極耳，在空白箔區(qū)的正反面都用聚酯PET絕緣膠帶粘貼，在極耳的右側(cè)25-32mm處設(shè)置一段無涂覆活性物質(zhì)區(qū)，無涂覆活性物質(zhì)區(qū)與極耳處于極片帶的同一面； 負(fù)極片結(jié)構(gòu):在極片帶上涂覆活性物質(zhì)，其中，極片帶的中間段設(shè)置一段未涂布負(fù)極活性物質(zhì)的空白箔區(qū)，用來焊接極耳，在空白箔區(qū)的正反面用聚酰亞胺亞克力絕緣膠帶粘貼，在極片帶的右端，與 極耳相背的一面設(shè)置一段寬度為135-138_的無涂覆活性物質(zhì)區(qū)。
【文檔編號】H01M4/13GK103579666SQ201310536690
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】劉素國, 王艷飛 申請人:維動新能源股份有限公司