一種疊片式圓柱形鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種疊片式圓柱形鋰離子電池，該電池的結(jié)構(gòu)包括電池正極端蓋、電池電芯和電池殼；其中，所述電池電芯的組成包括正極極耳、正極并聯(lián)引帶、絕緣保護(hù)套、負(fù)極焊接引片、負(fù)極極片、正極極片和隔膜；負(fù)極極片以蛇形彎曲折疊，且負(fù)極極片的正反兩面均被隔膜包??；在相鄰的兩層負(fù)極極片之間是兩層隔膜，在上述兩層隔膜之間插入一層正極極片。本實(shí)用新型通過(guò)疊片式電芯結(jié)構(gòu)消除了當(dāng)前技術(shù)中電芯內(nèi)部空心區(qū)域，提高了相同規(guī)格電池殼對(duì)電芯的容納量，進(jìn)而提高了電池總體容量。
【專利說(shuō)明】-種疊片式圓柱形裡罔子電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及鋰離子電池領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種圓 柱形鋰離子電池電芯的結(jié)構(gòu)及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著信息電器化時(shí)代不斷推進(jìn)，各式各樣的移動(dòng)電器設(shè)備在人們的日常生活中的 應(yīng)用越來(lái)越廣，同時(shí)人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，一種能滿足大眾需求且性能優(yōu)良的移動(dòng)電 源成為關(guān)鍵所在。鋰離子電池是時(shí)代高科技的產(chǎn)物，因其具有高比容量、高電壓、安全可靠、 綠色環(huán)保等性能成為現(xiàn)代高性能電池的代表?，F(xiàn)有的圓柱形鋰離子電池，主要是由卷繞制 成的電芯和圓柱形鋼殼裝配而成。其中，電芯由正極極片、隔膜、負(fù)極極片三者經(jīng)卷繞而成。 這樣做成的電芯存在一些不足，主要問(wèn)題在于：
[0003] 1，因電芯由鋼針卷繞而成，這就導(dǎo)致了電芯的中心部位勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)一定的空心區(qū) 域，也即中心無(wú)效空間。中心無(wú)效空間的存在，一定程度上限制了單體電池容量的進(jìn)一步提 商；
[0004] 2,電芯制作過(guò)程中，為保證正、負(fù)極極片對(duì)正，且不短路和便于加工，一般隔膜的 寬度會(huì)比負(fù)極極片寬度略寬2mm左右，比正極極片略寬4mm左右。這種設(shè)計(jì)，無(wú)疑在電芯的 兩端出現(xiàn)一定無(wú)效空間，致使電池的容量受到進(jìn)一步限制；
[0005] 3,傳統(tǒng)電芯因卷繞而成，因隔膜導(dǎo)熱性差，使電芯外卷層給內(nèi)卷層加上了多層保 溫層，導(dǎo)致在使用過(guò)程中，因充電、放電產(chǎn)生的熱量很難由電芯內(nèi)部導(dǎo)出，致使電芯易出現(xiàn) 局部高溫區(qū)；一方面由于電芯本身直徑較大使熱量不易快速導(dǎo)出。另一方面，由于電芯熱 量升高，使得電芯自身內(nèi)阻增加，導(dǎo)致電芯內(nèi)部大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能，使得電池進(jìn)一步產(chǎn) 熱。綜合以上兩種原因，勢(shì)必給電池的使用帶來(lái)極大地安全隱患，也從一定程度上減短了電 池壽命，影響了鋰離子電池各項(xiàng)性能的高效發(fā)揮。
[0006] 鑒于此，實(shí)有必要設(shè)計(jì)一種新的圓柱型鋰離子電池結(jié)構(gòu)、電芯結(jié)構(gòu)以解決上述技 術(shù)問(wèn)題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)當(dāng)前技術(shù)的不足，提供一種疊片式圓柱形鋰離子電 池。本實(shí)用新型通過(guò)疊片式電芯結(jié)構(gòu)消除了當(dāng)前技術(shù)中電芯內(nèi)部空心區(qū)域，提高了相同規(guī) 格電池殼對(duì)電芯的容納量，進(jìn)而提高了電池總體容量。
[0008] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：
[0009] 一種疊片式圓柱形鋰離子電池，該電池的結(jié)構(gòu)包括電池正極端蓋、電池電芯和電 池殼；其中，電池電芯堅(jiān)直裝入電池殼內(nèi)，且電池電芯的底端與電池殼的底端內(nèi)側(cè)通過(guò)錫焊 連接；電池正極端蓋蓋住電池殼的上端開(kāi)口，電池電芯的正極極耳焊接在正極端蓋的正極 蓋帽上。
[0010] 所述正極端蓋的組成包括金屬蓋帽、絕緣墊圈、壓力彈簧、絕緣墊和壓力桿；所述 正極端蓋的各部分的連接關(guān)系如下：
[0011] 金屬蓋帽的邊緣被絕緣墊圈包住，金屬蓋帽下部?jī)?nèi)側(cè)裝有絕緣墊；絕緣墊下部?jī)?nèi) 側(cè)裝有壓力彈簧，壓力彈簧的下端裝有壓力桿；
[0012] 所述電池電芯的組成包括正極極耳、正極并聯(lián)引帶、絕緣保護(hù)套、負(fù)極焊接引片、 負(fù)極極片、正極極片和隔膜；
[0013] 所述電池電芯的各部分的連接關(guān)系如下：
[0014] 負(fù)極極片以蛇形彎曲折疊，且負(fù)極極片的正反兩面均被隔膜包?。辉谙噜彽膬蓪?負(fù)極極片之間是兩層隔膜，在上述兩層隔膜之間插入一層正極極片；每一層正極極片均被 焊接到正極并聯(lián)引帶上，使得各層正極極片之間并聯(lián)起來(lái)；正極并聯(lián)引帶的上端焊接有正 極極耳；在最底一層負(fù)極極片的下面焊接有負(fù)極焊接引片；經(jīng)折疊好的電池電芯柱被絕緣 保護(hù)套完全包??；
[0015] 所述的負(fù)極極片的蛇形彎曲折疊具體為：將負(fù)極極片按順序首先從第一層極片先 正向折疊180°，再?gòu)牡诙訕O片反向折疊180°，再?gòu)牡谌龑訕O片正向折疊180°，以此類 推組成連續(xù)疊片結(jié)構(gòu)；
[0016] 所述的電池殼為一端開(kāi)口，另一端完全封閉，且電池殼內(nèi)底焊有焊接引片。
[0017] 所述的電池殼為圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)，每層的正極極片和負(fù)極極片均為圓形。
[0018] 所述的正極極片的直徑比負(fù)極極片的直徑小1mm。
[0019] 所述的電池部件的材質(zhì)優(yōu)選為：
[0020] 金屬蓋帽與電池外殼均采用合金鋼；正極并聯(lián)引帶和正極極耳均采用鋁帶；正極 集流體采用16 μ m厚的鋁箔；負(fù)極集流體采用9 μ m厚的銅箔；隔膜采用12 μ m厚的聚乙烯 隔膜。
[0021] 本實(shí)用新型的有益效果為：
[0022] 1.提高電池容量；
[0023] 電池電芯采用疊片式，無(wú)電芯中心的中心無(wú)效空間，也沒(méi)有電芯兩端的無(wú)效空間， 這就在很大程度上提高了電池殼內(nèi)部空間的有效使用率。使得其空間的有效使用率由傳 統(tǒng)的90%上升到最大可達(dá)96%以上。由實(shí)例1、實(shí)例2、實(shí)例3可以看出，同種極片同樣的 制備環(huán)境，18650型磷酸鐵鋰電池，卷繞式電池的平均容量為1468. 63mAh，疊片式電池的平 均容量為1734. 63mAh，疊片式比卷繞式平均高出265. 4mAh，約占卷繞式總?cè)萘康?8. 07% ; 18650型三元材料電池，卷繞式電池的平均容量為2226. 7mAh，疊片式電池的平均容量為 2656. 8mAh，疊片式比卷繞式平均高出430. ImAh，約占卷繞式總?cè)萘康?9. 32 % ; 18650型錳 酸鋰電池，卷繞式電池的平均容量為1271. 7mAh，疊片式電池的平均容量為1391. 2mAh，疊 片式比卷繞式平均高出119mAh，約占卷繞式總?cè)萘康?. 39%。綜上對(duì)比，相比卷繞式圓柱 狀電池，疊片式圓柱狀電池在容量上有了較大優(yōu)勢(shì)。而且隨電池正極材料自身容量性能的 提高，疊片式在容量方面的優(yōu)勢(shì)更加明顯，故疊片式圓柱形電池在高容量電池領(lǐng)域有較大 發(fā)展前景。
[0024] 2.提高電池自身的導(dǎo)熱性能；
[0025] -般聚烯烴類有機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 48W/m2k，銅的導(dǎo)熱系數(shù)為400W/m2k左右， 鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為220W/m 2k左右。不考慮正負(fù)極活性物質(zhì)涂布層的情況下，卷繞式電芯，由 內(nèi)到位被若干層隔膜、鋁箔、銅箔交替包裹，低導(dǎo)熱性能的隔膜無(wú)疑給電芯包上了層層保護(hù) 層，進(jìn)而阻礙了熱量在電池內(nèi)的傳遞。電池電芯采用疊片方式，電芯內(nèi)部每一疊片層均可 同電池殼最緊密接觸，使得在充、放電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量可以快速地從電池內(nèi)導(dǎo)出，在一定 程度上避免了熱集中現(xiàn)象，從而增強(qiáng)了電池整體的安全可靠性，同時(shí)也保證了電池其他性 能的優(yōu)良發(fā)揮。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1顯示本實(shí)用新型一種疊片式圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)的正面剖視圖。
[0027] 圖中，1.正極端蓋，2.電芯，3.電池殼。
[0028] 圖2顯示本實(shí)用新型一種疊片式圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)的正極端蓋示意圖。
[0029] 圖中，101.金屬蓋帽，102.絕緣墊圈，103.壓緊彈簧，104.絕緣墊，105.壓力桿。
[0030] 圖3顯示本實(shí)用新型一種疊片式圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)的電芯結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031] 圖中，201.正極極耳，202.正極并聯(lián)引帶，203.絕緣保護(hù)套，204.負(fù)極焊接片， 205.負(fù)極極片，206.正極極片，207.隔膜。
[0032] 圖4顯示本實(shí)用新型一種疊片式圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)疊片層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖中，205.負(fù)極極片，206.正極極片，207.隔膜。
[0034] 圖5顯示本實(shí)用新型一種疊片式圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)的各疊片形狀和相對(duì)大 小示意圖。
[0035] 圖中，205.負(fù)極極片，206.正極極片，207.隔膜，其中N表示墊片的數(shù)量。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本 說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0037] 請(qǐng)參閱圖1至圖5。須知，本實(shí)施方式的內(nèi)容僅作為具體實(shí)驗(yàn)的說(shuō)明，并非對(duì)保護(hù) 范圍的限定。
[0038] 如圖1所示，本實(shí)用新型一種疊片式圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，包括電池正極端蓋 1、電池電芯2和電池殼3 ;其中，電池電芯2堅(jiān)直裝入電池殼3內(nèi)，且電池電芯2的底端與 電池殼3的底端內(nèi)側(cè)通過(guò)錫焊連接；電池正極端蓋1蓋住電池殼3的上端開(kāi)口，將電池電芯 2封閉在電池殼內(nèi)，電池電芯2的正極極耳201焊接在正極端蓋1的正極蓋帽101上。
[0039] 如圖2所示，所述正極端蓋1的組成包括金屬蓋帽101、絕緣墊圈102、壓力彈簧 103、絕緣墊104和壓力桿105。所述正極端蓋1的各部分的連接關(guān)系如下：
[0040] 金屬蓋帽101的邊緣被絕緣墊圈102包住，絕緣墊圈102起到使正極蓋帽101與 電池殼2絕緣的作用；金屬蓋帽101內(nèi)側(cè)裝有絕緣墊104,絕緣墊104的作用是絕緣正極蓋 帽101和壓力彈簧103 ;絕緣墊104的內(nèi)側(cè)裝有壓力彈簧103,壓力彈簧103的下端裝有壓 力桿105,壓力彈簧103和壓力桿的作用是固定電池電芯2在電池殼3中的位置以及壓緊電 池電芯2中各層疊片。
[0041] 所述電池電芯2的結(jié)構(gòu)如圖3所示,所述電池電芯2的組成包括正極極耳201、正 極并聯(lián)聯(lián)引帶202、絕緣保護(hù)套203、負(fù)極焊接引片204、負(fù)極極片205、正極極片206和隔膜 207。
[0042] 所述電池電芯2的各部分的連接關(guān)系如下：
[0043] 負(fù)極極片205以蛇形彎曲折疊，且負(fù)極極片205的正反兩面均被隔膜207包?。辉?相鄰的兩層負(fù)極極片之間是兩層隔膜，在上述兩層隔膜之間插入一層正極極片206,其中隔 膜起到防止負(fù)極極片與正極極片之間短路的作用，以及離子選擇性透過(guò)的作用；每一層正 極極片均被焊接到正極并聯(lián)引帶202上，使得各層正極極片之間并聯(lián)起來(lái)；正極并聯(lián)引帶 202的上端焊接有正極極耳201，正極極耳201的作用是連接正極并聯(lián)引帶202和金屬蓋帽 101 ;在最底一層負(fù)極極片的下面焊接有負(fù)極焊接引片204,焊接引片的作用是連接負(fù)極極 片與電池殼；經(jīng)折疊好的電池電芯柱被絕緣保護(hù)套203完全包住，絕緣保護(hù)套203起到電池 電芯2與電池殼3之間的絕緣作用。
[0044] 所述的負(fù)極極片205的蛇形彎曲折疊具體為：將負(fù)極極片按順序首先從第一層極 片先正向折疊180°，再?gòu)牡诙訕O片反向折疊180°，再?gòu)牡谌龑訕O片正向折疊180°，以 此類推組成連續(xù)疊片結(jié)構(gòu)；（一般18650型電池的電芯高度可取61_。）
[0045] 如圖4所示，電池電芯中負(fù)極極片205、正極極片206、隔膜207三種疊片層的結(jié)構(gòu) 示意圖。
[0046] 如圖5所示，電池電芯中負(fù)極極片205、正極極片206、隔膜207三者形狀及相對(duì)大 小的示意圖。
[0047] 所述的電池殼3為圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)（材質(zhì)為鋼殼），其一端開(kāi)口，另一端完全封閉， 且電池殼內(nèi)底焊有焊接引帶。
[0048] 以18650型鋰離子電池為例，本實(shí)用新型所述的疊片式圓柱形鋰離子電池的制作 方法，包括以下步驟：
[0049] 首先，先用隔膜207將負(fù)極極片205正反兩面緊密包住，以蛇形折疊，使用沖裁機(jī) 將折疊好的負(fù)極極片205和隔膜207裁成直徑相同的圓柱，每相鄰兩層之間有Ml;另使用 沖裁機(jī)將正極極片206裁成直徑為單獨(dú)圓片；將沖裁好的正極極片206, 一片一片地插入到 上述所有相鄰的負(fù)極極片205之間的兩層隔膜207之間，使之成為一個(gè)圓柱體；使用壓緊裝 置將上述圓柱體壓緊，使用兩條正極并聯(lián)引帶202依次將每一層正極極片經(jīng)焊接的方式并 聯(lián)起來(lái)；所述正極極片的并聯(lián)方式是，每一層正極極片的焊接位置是正極極片同負(fù)極極片 的折疊處相對(duì)應(yīng)的位置，任意兩層最近鄰正極極片的焊接位置分別位于電芯兩側(cè)。，并在正 極并聯(lián)引帶202的最上端焊接上正極極耳201，裸露極耳使用高溫膠帶包裹起來(lái)，僅預(yù)留末 端少許焊接點(diǎn)；之后，將上述裸圓柱狀電池電芯使用絕緣保護(hù)套203完全包裹起來(lái)，使之成 為柱體備用。
[0050] 所述的正極極片的直徑比負(fù)極極片的直徑少1mm，本實(shí)用新型的以18650型電池 為例的負(fù)極極片的直徑為17mm;
[0051] 其次，將電池電芯與電池殼相焊接。將上述圓柱狀電池電芯放入電池殼中，使圓柱 狀電池電芯的底端同電池殼內(nèi)底緊密接觸，給電池殼底稍加溫度（150°C瞬時(shí)溫度），使得 電池殼內(nèi)底焊錫層與圓柱狀電池電芯底端的負(fù)極焊接引片焊接成一體即可，之后對(duì)電池殼 進(jìn)行滾槽，并在烘箱中80°C烘干24h，待用。
[0052] 以下操作均在手套箱中進(jìn)行。
[0053] 最后，注電解液、焊正極端蓋以及封裝。將上述裝有電芯的電池殼放入手套箱，使 用激光焊或者超聲焊將正極極耳焊接到正極金屬蓋帽上；將上述焊接好正極端蓋的半成 品電池正立，并向電池殼中注入適量電解液，抽真空3?5次，以便電解液完全浸潤(rùn)電芯；將 完成注電解液操作的半成品電池，在沖床上將正極端蓋與電池殼封裝在一起（正極端蓋中 的絕緣墊圈電池殼接觸），使得電池殼內(nèi)部成為一獨(dú)立空間。到此，完成全部電池的制備過(guò) 程。（電池殼3的內(nèi)徑為17. 5mm)
[0054] 電池部件的材質(zhì)選擇：
[0055] 金屬蓋帽101與電池外殼3均采用合金鋼；
[0056] 正極并聯(lián)引帶202和正極極耳201均采用鋁帶；負(fù)極極耳采用鎳帶。
[0057] 正極集流體采用16 μ m厚的錯(cuò)箔；
[0058] 負(fù)極集流體采用9 μ m厚的銅箔；
[0059] 隔膜采用12 μ m厚的聚乙烯隔膜；
[0060] 實(shí)施例1 18650型磷酸鐵鋰正極材料電池的制備
[0061] 正極配比：9458的1^?6?04+78的？￥0?(5130)+285即61'_?+2 81?_6;使用制漿機(jī)，先 加入1200g的NMP，再依次加入7g的PVDF(5130)高速攪拌3h、2g的Super_p和2g的KS_6 高速攪拌3h、945g的LiFeP0 4高速攪拌4h。
[0062] 攪拌好的正極漿料在涂布機(jī)上對(duì)正極集流體進(jìn)行涂布工藝操作，制得單面面密度 150g/m 2,雙面面密度300g/m2的正極極片。將上述涂布好的正極極片經(jīng)對(duì)輥機(jī)輥壓，以制得 壓實(shí)達(dá)2. 3g/cm3的正極極片，此時(shí)極片的厚度為146 μ m(鋁箔的厚度為16 μ m)，待用。
[0063] 負(fù)極配比：958. 5的負(fù)極活性物質(zhì)+5. 4g的SBR(固含量50% )+3. 6gCMC+2g的 Super_p ;使用制楽機(jī)，先加入500g的去離子水，再依次加入3. 6gCMC高速攪拌3h、2g的 Super_p高速攪拌2h、958. 5g的負(fù)極活性物質(zhì)高速攪拌4h、5. 4gSBR(固含量50% )高速攪 拌lh。
[0064] 攪拌好的負(fù)極漿料在涂布機(jī)上對(duì)負(fù)極集流體進(jìn)行涂布工藝操作，制得單面面密度 72g/m 2,雙面面密度144g/m2的負(fù)極極片。將上述涂布好的負(fù)極極片經(jīng)對(duì)輥機(jī)輥壓，以制得 壓實(shí)達(dá)1. 5g/cm3的負(fù)極極片，此時(shí)負(fù)極極片的厚度為105 μ m(銅箔厚度9 μ m)，待用。
[0065] 將隔膜和上述制備好的正極極片、負(fù)極極片，按照上文中所述的疊片式圓柱形鋰 離子電池的制作方法制作成18650型電池。其中，負(fù)極極片、隔膜的直徑為17mm，正極極片 直徑為16mm，隔膜厚度12。按照?qǐng)A柱形電芯高61mm計(jì)算，電芯柱內(nèi)可插入220個(gè)正極極片， 有效面積約為44233mm 2。
[0066] 取上述負(fù)極極片、正極極片經(jīng)卷繞制成的電芯，制作成18650型電池。其中，負(fù) 極極片尺寸為58mm*715mm( -般工廠采用），正極極片的尺寸為56mm*650mm (-般工廠采 用），有效面積約為36400mm2,同疊片式電芯的有效面積相比較，約小7833mm 2,有效面積提 高約21. 5%。
[0067] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示：
[0068] 表 1
[0069] ^ 0.5C放電容量 /mAh /% /m Ω
[0070] ~疊片 1 ~ 1723.5 843 482 ~疊片 2 1730.2 85J 47J ^疊片 3 1750.2 86A 509 ~卷繞 1 1460.5 862 52A ~卷繞 2 1456.7 85^8 49^6 ~卷繞 3 1488.7 86^5 55^6
[0071] 實(shí)施例2 18650型三元正極材料材料電池的制備
[0072] 正極配比：991g的三元正極材料+5g的PVDF(5130)+2g的Super_p+2g的KS_6 ;使 用制漿機(jī)，先加入550g的的NMP，再依次加入5g的PVDF(5130)高速攪拌3h、2g的Super_p 和2g的KS_6高速攪拌3h、991g的三元正極材料高速攪拌4h。
[0073] 攪拌好的正極漿料在涂布機(jī)上進(jìn)行涂布工藝操作，制得單面面密度173g/m2,雙面 面密度345g/m 2的正極極片。將上述涂布好的正極極片經(jīng)對(duì)輥機(jī)輥壓，以制得壓實(shí)達(dá)3. 55g/ cm3的正極極片，此時(shí)極片的厚度為106 μ m(鋁箔的厚度為16 μ m)，待用。
[0074] 負(fù)極配比：958. 5g的負(fù)極活性物質(zhì)+5. 4g的SBR(固含量50% )+3. 6gCMC+2g的 Super_p ;使用制楽機(jī)，先加入500g的的去離子水，再依次加入3. 6g的CMC高速攪拌3h、2g 的Super_p高速攪拌2h、958. 5g的負(fù)極活性物質(zhì)高速攪拌4h、5. 4g的SBR(固含量50% ) 高速攪拌lh。
[0075] 攪拌好的負(fù)極漿料在涂布機(jī)上進(jìn)行涂布工藝操作，制得單面面密度106g/m2,雙面 面密度213g/m 2的負(fù)極極片。將上述涂布好的負(fù)極極片經(jīng)對(duì)輥機(jī)輥壓，以制得壓實(shí)達(dá)1. 6g/ cm3的負(fù)極極片，此時(shí)負(fù)極極片的厚度為142 μ m (銅箔厚度9 μ m)，待用。
[0076] 將隔膜和上述制備好的正極極片、負(fù)極極片，按照上文中所述的疊片式圓柱形鋰 離子電池的制作方法制作成18650型電池。其中，負(fù)極極片、隔膜的直徑為17mm，正極極片 直徑為16. 5mm。
[0077] 將隔膜和上述制備好的正極極片、負(fù)極極片，按照上文中所述的疊片式圓柱形鋰 離子電池的制作方法制作成18650型電池。其中，負(fù)極極片、隔膜的直徑為17mm，正極極片 直徑為16mm，隔膜厚度12。按照?qǐng)A柱形電芯高61mm計(jì)算，電芯柱內(nèi)可插入220個(gè)正極極片， 有效面積約為44233mm 2。
[0078] 取上述負(fù)極極片、正極極片經(jīng)卷繞制成的電芯，制作成18650型電池。其中，負(fù) 極極片尺寸為58mm*715mm( -般工廠采用），正極極片的尺寸為56mm*650mm (-般工廠采 用），有效面積約為36400mm2,同疊片式電芯的有效面積相比較，約小7833mm 2,有效面積提 高約21. 5%。
[0079] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示：
[0080] 表 2
[0081] 編號(hào) 0.1C放電容量 首效 Λ阻 /mAh /% /m Ω 疊片 1 2659.6 84.2 48.7 疊片 2 2648.3 851 482
[0082] 疊片 3 2662.5 849 5L4 卷繞 1 2225.4 H6A 532 卷繞 2 2228.1 853 49^6 卷繞 3 2226.5 8^2 48J
[0083] 實(shí)施例3 18650型錳酸鋰正極材料電池的制備
[0084] 正極配比：945g的錳酸鋰+7g的PVDF(5130)+2g的Super_p+2g的KS_6 ;使用制漿 機(jī)，先加入正極粉料總重量600g的NMP，再依次加入7g的PVDF(5130)高速攪拌3h、2g的 Super_p和2g的KS_6高速攪拌3h、945g的LiFeP04高速攪拌4h。
[0085] 攪拌好的正極漿料在涂布機(jī)上進(jìn)行涂布工藝操作，制得單面面密度212g/m2,雙面 面密度423g/m 2的正極極片。將上述涂布好的正極極片經(jīng)對(duì)輥機(jī)輥壓，以制得壓實(shí)達(dá)3. lg/ cm3的正極極片，此時(shí)極片的厚度為152 μ m(鋁箔的厚度為16 μ m)，待用。
[0086] 負(fù)極配比：958. 5g的負(fù)極活性物質(zhì)+5. 4g的SBR(固含量50% )+3. 6g的CMC+2g 的Super_p ;使用制楽機(jī)，先加入500g的去離子水，再依次加入3. 6g的CMC高速攪拌3h、2g 的Super_p高速攪拌2h、958. 5g的負(fù)極活性物質(zhì)高速攪拌4h、5. 4g的SBR(固含量50% ) 高速攪拌lh。
[0087] 攪拌好的負(fù)極漿料在涂布機(jī)上進(jìn)行涂布工藝操作，制得單面面密度79g/m2,雙面 面密度160g/m 2的負(fù)極極片。將上述涂布好的負(fù)極極片經(jīng)對(duì)輥機(jī)輥壓，以制得壓實(shí)達(dá)1. 5g/ cm3的負(fù)極極片，此時(shí)負(fù)極極片的厚度為115 μ m (銅箔厚度9 μ m)，待用。
[0088] 將隔膜和上述制備好的正極極片、負(fù)極極片，按照上文中所述的疊片式圓柱形鋰 離子電池的制作方法制作成18650型電池。其中，負(fù)極極片、隔膜的直徑為17mm，正極極片 直徑為16_，隔膜厚度12。按照?qǐng)A柱形電芯高61mm計(jì)算，電芯柱內(nèi)可插入200個(gè)正極極片， 有效面積約為42012mm 2。
[0089] 取上述負(fù)極極片、正極極片經(jīng)卷繞制成的電芯，制作成18650型電池。其中，負(fù) 極極片尺寸為58mm*715mm( -般工廠采用），正極極片的尺寸為56mm*650mm (-般工廠采 用），有效面積約為36400mm2,同疊片式電芯的有效面積相比較，約小3812mm 2,有效面積提 高約10. 5%。
[0090] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示：
[0091] 表 3
[0092] ~ o.ic放電容量 1? Μ 編號(hào) /mAh /% / m Ω 疊片 1 1398.5 ΗβΛ 52Λ 疊片 2 1388.7 85 4 5?6 疊片 3 1386.4 85.7 49.2
[0093] 卷繞 1 1268.4 863 583 卷繞 2 1276.3 8X4 59J 卷繞 3 1270.5 80 55^8
[0094] 本實(shí)用新型電芯采用疊片式設(shè)計(jì)，使得電池殼內(nèi)空間得到極大利用，使得其空間 利用率由普通的90%?92%上升到最高可達(dá)98%以上。同時(shí)，由于正、負(fù)極、隔膜均采用橫 向平鋪方式，使得各折疊層最大可能的與電池殼接近，有效的提高了電池電芯內(nèi)部同電池 外界環(huán)境的熱交換作用，極大地提高了電池的熱安全性能，間接地保障了其他電池電化學(xué) 性能的高效發(fā)揮。
[0095] 上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新 型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修 飾和改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神 與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
[0096] 本實(shí)用新型未盡事宜為公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種疊片式圓柱形鋰離子電池，其特征為該電池的結(jié)構(gòu)包括電池正極端蓋、電池電 芯和電池殼；其中，電池電芯堅(jiān)直裝入電池殼內(nèi)，且電池電芯的底端與電池殼的底端內(nèi)側(cè)通 過(guò)錫焊連接；電池正極端蓋蓋住電池殼的上端開(kāi)口，電池電芯的正極極耳焊接在正極端蓋 的正極蓋帽上； 所述正極端蓋的組成包括金屬蓋帽、絕緣墊圈、壓力彈簧、絕緣墊和壓力桿；所述正極 端蓋的各部分的連接關(guān)系如下： 金屬蓋帽的邊緣被絕緣墊圈包住，金屬蓋帽下部?jī)?nèi)側(cè)裝有絕緣墊；絕緣墊下部?jī)?nèi)側(cè)裝 有壓力彈簧，壓力彈簧的下端裝有壓力桿； 所述電池電芯的組成包括正極極耳、正極并聯(lián)引帶、絕緣保護(hù)套、負(fù)極焊接引片、負(fù)極 極片、正極極片和隔膜； 所述電池電芯的各部分的連接關(guān)系如下： 負(fù)極極片以蛇形彎曲折疊，且負(fù)極極片的正反兩面均被隔膜包??；在相鄰的兩層負(fù)極 極片之間是兩層隔膜，在上述兩層隔膜之間插入一層正極極片；每一層正極極片均被焊接 到正極并聯(lián)引帶上，使得各層正極極片之間并聯(lián)起來(lái)；正極并聯(lián)引帶的上端焊接有正極極 耳；在最底一層負(fù)極極片的下面焊接有負(fù)極焊接引片；經(jīng)折疊好的電池電芯柱被絕緣保護(hù) 套完全包住； 所述的負(fù)極極片的蛇形彎曲折疊具體為：將負(fù)極極片按順序首先從第一層極片先正向 折疊180°，再?gòu)牡诙訕O片反向折疊180°，再?gòu)牡谌龑訕O片正向折疊180°，以此類推組 成連續(xù)疊片結(jié)構(gòu)； 所述的電池殼為一端開(kāi)口，另一端完全封閉，且電池殼內(nèi)底焊有焊接引帶。
2. 如權(quán)利要求1所述的疊片式圓柱形鋰離子電池，其特征為所述的電池殼為圓柱形筒 狀結(jié)構(gòu)，每層的正極極片和負(fù)極極片均為圓形。
3. 如權(quán)利要求1所述的疊片式圓柱形鋰離子電池，其特征為所述的正極極片的直徑比 負(fù)極極片的直徑小1mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的疊片式圓柱形鋰離子電池，其特征為所述的電池部件的材質(zhì)優(yōu) 選為： 金屬蓋帽與電池外殼均采用合金鋼；正極并聯(lián)引帶和正極極耳均采用鋁帶；正極集流 體采用16Mm厚的鋁箔；負(fù)極集流體采用9Mm厚的銅箔；隔膜采用12ΜΠ 1厚的聚乙烯隔膜。
【文檔編號(hào)】H01M10/058GK203883085SQ201420312066
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】紀(jì)繼坤, 郅曉科, 梁廣川 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)