一種鋰離子動力電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋰離子動力電池，所述鋰離子動力電池為圓柱形，包括不銹鋼的電池外殼，所述電池外殼的中央設(shè)有一卷芯芯軸，所述卷芯芯軸上纏繞有電池卷芯；電池卷芯的兩端分別與正極集流盤和負極集流盤焊接；正極集流盤和負極集流盤分別與正極端蓋和負極端蓋焊接；電池卷芯通過卷芯支撐架進行固定，正極端蓋和負極端蓋采用更加安全的設(shè)計，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得電池的容量大，安全性能好。
【專利說明】一種鋰離子動力電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種鋰離子動力電池。

【背景技術(shù)】
[0002]18650型號的三元材料鋰離子電池是現(xiàn)有比較常用的三元材料圓柱形鋰離子電池，它的正極活性物質(zhì)采用鎳鈷錳酸鋰三元材料，負極活性物質(zhì)采用人造石墨。當(dāng)對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣道理，當(dāng)對電池進行放電時，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極。
[0003]現(xiàn)有的18650型號三元材料鋰離子電池容量普遍在2AH左右，體積小容量低，在用于動力電池組裝時，需要將許多同樣的電池并聯(lián)，如在使用中有一支電池出現(xiàn)故障，會很快的耗盡其他電池的電量，甚至引起火災(zāi)。同時電池體積小，集流體小導(dǎo)致電池內(nèi)阻較大，電池工作時發(fā)熱量較大，存在安全隱患。該電池在用于動力時，通常采用的PTC組合蓋帽的斷流壓力為1.3?1.5MPa，防爆膜開啟壓力為2.0?2.2MPa，為了放電電流足夠大，有的甚至不加PTC和防爆膜，一旦電池過充電，無法保證電池的使用安全。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是針對上述不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理，生產(chǎn)效率高，容量大且安全性能高的鋰離子動力電池。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種鋰離子動力電池，所述鋰離子動力電池為圓柱形，包括不銹鋼的電池外殼，所述電池外殼的中央設(shè)有一卷芯芯軸，所述卷芯芯軸上纏繞有電池卷芯；電池卷芯的兩端分別與正極集流盤和負極集流盤焊接；正極集流盤和負極集流盤分別與正極端蓋和負極端蓋焊接；
[0007]所述負極端蓋包括負極極柱和負極蓋板，所述負極蓋板上開有注液孔和安全閥片孔，所述安全閥片孔內(nèi)焊接有一安全閥片，所述注液孔通過一注液孔密封件實現(xiàn)密封；
[0008]所述正極端蓋包括正極極柱，依次套裝在所述正極極柱上的外絕緣圈、外密封圈、正極蓋板、內(nèi)絕緣墊，以及與所述正極極柱鉚接的壓板；所述正極蓋板中央開有一孔洞，所述內(nèi)絕緣墊上設(shè)有與所述孔洞相嵌合的凸起。
[0009]所述電池卷芯的兩端分別通過一卷芯支撐架進行固定。
[0010]作為優(yōu)選的方案，所述正極集流盤和負極集流盤為圓形，四周有凸沿，其內(nèi)部設(shè)置有一端翹起的焊接部，所述焊接部的兩端開有用于電解液通過的通孔。
[0011]作為優(yōu)選的方案，所述電池卷芯是由被隔膜隔開的正極片和負極片，圍繞卷芯芯軸邊扶正邊繞卷而成的圓柱形結(jié)構(gòu)；其中，所述正極片由鋁箔和涂覆在鋁箔正反面上的活性物質(zhì)組成，所述活性物質(zhì)為三元鎳鈷錳材料；所述負極片由銅箔和涂覆在銅箔正反面上的活性物質(zhì)組成，所述活性物質(zhì)為人造石墨；所述隔膜采用32 μ m多層PP隔膜。
[0012]作為優(yōu)選的方案，所述電池卷芯為四層結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為PP隔膜，負極片，PP隔膜和正極片。
[0013]作為優(yōu)選的方案，所述電池卷芯的兩端分別通過極耳與所述正極集流盤和負極集流盤焊接；鋁箔和銅箔涂覆活性材料時，箔片兩側(cè)留白，將兩側(cè)留白進行激光切割，每側(cè)分別切出73個極耳后，纏繞成電池卷芯。
[0014]作為優(yōu)選的方案，所述卷芯芯軸的材質(zhì)為鋁，其外表面設(shè)置有一層厚度為0.15mm的PP膜。
[0015]作為優(yōu)選的方案，所述鋰離子動力電池的直徑為48mm，長度為245mm，電池容量可達 33Ah。
[0016]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0017]1、該電池容量大，在用于動力電池組裝時，減少了單體電池的數(shù)量，從而降低了電池管理系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量；
[0018]2、該電池的集流體大，從而有效降低了電池內(nèi)阻；
[0019]3、該電池負極端蓋上設(shè)置有安全閥片，啟動壓力可達0.8-1.0MPa，啟動壓力低，提高了電池的使用安全性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是鋰離子動力電池的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1的局部放大示意圖。
[0022]圖3是正極集流盤的剖視圖。
[0023]圖4是正極集流盤的俯視圖。
[0024]圖5是電池卷芯極耳的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6是正極端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7是負極端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:1-負極端蓋；2_安全閥片；3_注液孔密封件；4_卷芯支撐架；5_負極集流盤；6-電池卷芯；7_卷芯芯軸；8-電池外殼；9-正極集流盤；10-正極端蓋；51_焊接部；52-通孔;61_極耳;101_正極極柱;102_外絕緣圈;103_外密封圈;104_正極蓋板;105_內(nèi)絕緣墊；106-壓板；1101-負極極柱；1102-負極蓋板；1103-注液孔；1104-安全閥片孔。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細說明。
[0029]本發(fā)明涉及一種鋰離子動力電池，請參考圖1，所述鋰離子動力電池為圓柱形，包括不銹鋼的電池外殼8，所述電池外殼8的中央設(shè)有一卷芯芯軸7，所述卷芯芯軸上纏繞有電池卷芯6 ;電池卷芯6的兩端分別與正極集流盤9和負極集流盤5焊接；正極集流盤9和負極集流盤5分別與正極端蓋10和負極端蓋I焊接；
[0030]具體的，請參考圖7，所述負極端蓋I包括負極極柱1101和負極蓋板1102，所述負極蓋板1102上開有注液孔1103和安全閥片孔1104，所述安全閥片孔1104內(nèi)焊接有一安全閥片2，所述注液孔1103通過一注液孔密封件3實現(xiàn)密封。
[0031]作為優(yōu)選的方案，負極極柱1101的材質(zhì)為不銹鋼，負極蓋板1102的材質(zhì)為不銹鋼。
[0032]該負極端蓋I的特點是:負極極柱1101可以根據(jù)過電流需要采用銅合金，同時負極極柱1101部分可以采用與下文所述的正極端蓋10類似的結(jié)構(gòu)，密封絕緣作用好；注液孔1103直徑較大，焊接注液孔密封件比起敲鋼珠的密封方式，提高注液效率；安全閥片2在電池內(nèi)壓較大時破裂，起到泄壓作用，同時可以根據(jù)需要自由選擇安全閥片的材質(zhì)和直徑等，安全性能好。
[0033]具體的，請考圖6，所述正極端蓋10包括正極極柱101，依次套裝在所述正極極柱101上的外絕緣圈102、外密封圈103、正極蓋板104、內(nèi)絕緣墊105，以及與所述正極極柱101鉚接的壓板106 ;所述正極蓋板104中央開有一孔洞，所述內(nèi)絕緣墊105上設(shè)有與所述孔洞相嵌合的凸起。
[0034]作為優(yōu)選的方案，正極極柱101的材質(zhì)為鋁合金，外絕緣圈102的材質(zhì)為PP，外密封圈103的材質(zhì)為絕緣防腐蝕的橡膠，當(dāng)正極極柱101和正極蓋板104裝配時，外密封圈103受力擠壓變形，起到密封作用；正極蓋板104的材質(zhì)為不銹鋼，是正極端蓋10的主要組成部分，邊緣與電池外殼8焊接；內(nèi)絕緣墊105的材質(zhì)為PP，壓板106的材質(zhì)為鋁合金。
[0035]正極端蓋10在裝配時，先將內(nèi)絕緣墊105的凸起部分深入正極蓋板104的孔洞內(nèi)與孔洞嵌合，然后正極極柱101的下半部分穿過外絕緣圈102和外密封圈103再深入嵌合后的孔洞內(nèi)，最后于壓板10鉚接。
[0036]該正極端蓋的特點是:絕緣和密封性能良好，正極極柱可以根據(jù)實際需要增減直徑，傳導(dǎo)電流性能較好；正極蓋板中間的孔洞可以有效防止電池在裝配過程中正極極柱的轉(zhuǎn)動，經(jīng)測試，其最大扭矩可達1N.m。
[0037]為了更好的固定電池卷芯6，所述電池卷芯6的兩端分別設(shè)置有一卷芯支撐架4。
[0038]所述正極集流盤9和負極集流盤4為圓形，具體結(jié)構(gòu)請參考圖3和圖4，四周有凸沿，其內(nèi)部設(shè)置有一端翹起的焊接部51，所述焊接部51的兩端開有用于電解液通過的通孔52。
[0039]所述電池卷芯6是由被隔膜隔開的正極片和負極片，圍繞卷芯芯軸7邊扶正邊繞卷而成的圓柱形結(jié)構(gòu)；所述正極片活性物質(zhì)采用三元鎳鈷錳材料，導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨，粘結(jié)劑為PVDF (聚偏氟乙烯)，按重量比為94:1.5:1.5:3，用溶劑NMP將其混合均勻，涂覆在厚度為25 μ m的鋁箔的正反面上，烘烤干燥并且進行碾壓成厚度為163 μ m的極片；負極片活性物質(zhì)采用人造石墨，導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳黑，粘結(jié)劑為PVDF，按重量比為90:2:8，用溶劑NMP將其混合均勻，涂覆在厚度為12 μ m的銅箔的正反面上，烘烤干燥并且進行碾壓成厚度為118 μ m的極片；兩種體系搭配在一起，具有較高的電化學(xué)窗口，高溫穩(wěn)定，鋰離子脫嵌容易。隔膜采用32 μ m多層PP隔膜，機械強度較大，熱縮率低。
[0040]也就是說，所述電池卷芯6為四層結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為PP隔膜，負極片，PP隔膜和正極片。
[0041]所述電池卷芯6的兩端分別通過極耳61與所述正極集流盤9和負極集流盤4焊接；鋁箔和銅箔涂覆活性材料時，箔片兩側(cè)留白，將兩側(cè)留白進行激光切割每側(cè)分別切出73個極耳61后，纏繞成電池卷芯。具體結(jié)構(gòu)請參看圖5。
[0042]所述卷芯芯軸7的材質(zhì)為鋁，其外表面設(shè)置有一層厚度為0.15mm的PP膜。
[0043]該電池在組裝時，先把電池卷芯的正、負極極耳分別和正、負極集流盤焊好，然后在兩頭套上卷芯支撐架，焊接一邊的集流盤和端蓋，套上電池外殼，再焊接另一頭的集流盤和端蓋，最后分別將正、負極端蓋和電池外殼焊接好，然后經(jīng)過注液孔往電池內(nèi)注液，用注液密封件密封好，經(jīng)活化后制成完整的成品電池，所述鋰離子動力電池的直徑為48mm，長度為245mm，電池容量可達33Ah，相當(dāng)于10支18650電池并聯(lián)，內(nèi)阻在Ιι?Ω以下，3C/10V單體電池過充電測試不起火，不冒煙，不爆炸，安全閥片正常開啟，安全性能良好。
[0044]以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子動力電池，其特征在于:所述鋰離子動力電池為圓柱形，包括不銹鋼的電池外殼(8),所述電池外殼(8)的中央設(shè)有一卷芯芯軸(7),所述卷芯芯軸(7)上纏繞有電池卷芯(6)；電池卷芯(6)的兩端分別與正極集流盤(9)和負極集流盤(5)焊接；正極集流盤(9)和負極集流盤(5)分別與正極端蓋(10)和負極端蓋(1)焊接； 所述負極端蓋⑴包括負極極柱(1101)和負極蓋板(1102),所述負極蓋板(1102)上開有注液孔(1103)和安全閥片孔(1104),所述安全閥片孔(1104)內(nèi)焊接有一安全閥片(2),所述注液孔(1103)通過一注液孔密封件(3)實現(xiàn)密封； 所述正極端蓋(10)包括正極極柱(101),依次套裝在所述正極極柱(101)上的外絕緣圈(102^外密封圈(103^正極蓋板(104)、內(nèi)絕緣墊(105)，以及與所述正極極柱(101)鉚接的壓板(106)；所述正極蓋板(104)中央開有一孔洞，所述內(nèi)絕緣墊(105)上設(shè)有與所述孔洞相嵌合的凸起； 所述電池卷芯(6)的兩端分別通過一卷芯支撐架(4)進行固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于:所述正極集流盤(9)和負極集流盤(5)為圓形，四周有凸沿，其內(nèi)部設(shè)置有一端翹起的焊接部(51),所述焊接部(51)的兩端開有用于電解液通過的通孔(52)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于:所述電池卷芯(6)是由被隔膜隔開的正極片和負極片，圍繞卷芯芯軸(7)邊扶正邊繞卷而成的圓柱形結(jié)構(gòu)；其中，所述正極片由鋁箔和涂覆在鋁箔正反面上的活性物質(zhì)組成，所述活性物質(zhì)為三元鎳鈷錳材料；所述負極片由銅箔和涂覆在銅箔正反面上的活性物質(zhì)組成，所述活性物質(zhì)為人造石墨；所述隔膜采用多層？？隔膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子動力電池，其特征在于:所述電池卷芯(6)為四層結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為？？隔膜，負極片，？？隔膜和正極片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子動力電池，其特征在于:所述電池卷芯(6)的兩端分別通過極耳￠1)與所述正極集流盤(5)和負極集流盤(9)焊接；鋁箔和銅箔涂覆活性材料時，箔片兩側(cè)留白，將兩側(cè)留白進行激光切割，每側(cè)分別切出73個極耳(61)后，纏繞成電池卷芯⑶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的鋰離子動力電池，其特征在于:所述卷芯芯軸(7)的材質(zhì)為鋁，其外表面設(shè)置有一層厚度為0.15皿的？？膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子動力電池，其特征在于:所述鋰離子動力電池的直徑為48臟，長度為245臟，電池容量可達33八匕。
【文檔編號】H01M4/70GK104485483SQ201410777378
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】趙夕 申請人:天津神鹿能源有限公司