[發明專利]一種卷繞式鋰離子電池及其制作方法

有效

• 申請號: 200710045092.5
• 申請日: 2007-08-21
• 公開（公告）號: CN101106205A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 夏保佳;張建;張熙貴;婁豫皖
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池及其制作方法，尤其是涉及一種卷繞式具有高功率充放電特性的鋰離子電池及其制作方法，屬于鋰離子電池領域。

背景技術

近年來，隨著電動工具、電動玩具、模型飛機以及電動車的快速興起，對二次電池的高倍率充放電性能提出了更高的要求。鋰離子電池由于具有工作電壓高、能量密度大、污染小、循環壽命長和自放電率低等突出特點而得到了廣泛的應用。目前，傳統的卷繞式鋰離子電池大多采用單個或多個極耳作為集流方式，電流的導出和引入局限在有限的幾個焊接點上，通導能力較低，內阻較高，充放電過程中電流分布不均勻，難以實現大電流充放電。另外，大電流充放電時，由于電池內阻大，導致發熱嚴重，電池溫度過高，從而引起安全隱患。因此，提高鋰離子電池的大電流充放電特性已成為目前的研究焦點之一。大多數的研究均致力于提高鋰離子電池的正、負極活性材料和電解液的大電流充放電性能，取得了一定的效果，但功率特性仍制約了現有鋰離子電池在動力電池領域的應用。電極的端面集流技術已成功應用于堿性二次電池，大大提高了該電池的功率性能。

將電極的端面集流技術引入鋰離子電池也已有人進行了嘗試，如CN2817081Y中電芯左端的正極片具有裸露的鋁箔構成正極流體，電芯右端的負極片具有裸露的銅箔構成負極流體，在正、負流體的端面相貼或焊接一個集流盤后再與極柱相貼。這種端面集流結構可以有效改善電池的匯流效果，有利于大電流性能。但是，卷繞式電芯端面一般都不平整，集流盤又要以多點焊接，焊點之間會產生作用力，容易脫焊。這種端面集流結構中集流盤與極片的連接屬于點接觸，接觸面積較小。同時，鋰離子電池的正、負集流體通常采用厚度很薄的鋁箔(15-30μm)和銅箔(5-20μm)，強度很差，在一定的壓力下焊接時容易扭曲變形，引起焊接不牢或發生短路。因此，需要對端面集流結構進行改進，保證焊接強度并增大端面引流面積以進一步提高電池的大電流充放電性能。

發明內容

本發明提供的一種卷繞式鋰離子電池，其特征在正極片的上側和負極片的下側沿卷繞方向預留有一定寬度的集流體空白。卷繞時正、負極片沿電池高度方向錯開一定距離，錯開的距離與預留的集流體空白寬度相當，露出空白集流體，隔膜位于正、負極片中間。將卷繞而成的電芯的上、下兩端面進行抿邊處理，將原先漏出的空白集流體抿倒形成一個平面，再分別在端面焊接集流盤或極耳。抿邊處理后預留的空白集流體抿倒相連形成一個平面，集流體自身的接觸和連接大大加強，端面與集流盤或極耳的接觸為面接觸，接觸面積大大增加。同時抿邊處理后的端面受力強度大大增加，保證了集流盤的焊接強度。或者先將正、負極片預留的空白集流體折邊后沿寬度方向錯開露出折邊空白卷繞成電芯，然后直接在電芯兩端面焊接集流盤或極耳，形成端面集流結構。正、負極片折邊后卷繞成的電芯的端面積增加，而且受力強度明顯增加，保證了集流盤與極片的接觸面積和焊接強度。

本發明的卷繞式鋰離子電池，由正極片1、負極片2、隔膜3、蓋帽4、金屬殼體5、正極集流盤或極耳6和負極集流盤或極耳7構成。制作過程如下：(1)將活性材料、導電劑和粘結劑加入到適量的溶劑中，攪拌均勻后涂敷于集流體的兩面，涂敷時極片一側沿長度方向預留一定寬度的集流體空白；(2)極片經烘干、輥壓后按設計的尺寸進行裁切，制得正極片1和負極片2；(3)卷繞時正、負極片沿電池高度方向錯開一定距離漏出空白集流體，將隔膜3置于中間卷繞成電芯，再將電芯的上、下兩端面進行抿邊處理，將漏出的空白集流體抿倒形成一個平面。或者將正、負極片的空白集流體折邊后沿寬度方向錯開露出折邊空白，折邊的正、負集流體位于兩側，極片中間夾雜隔膜卷繞成電芯；(4)在電芯兩端面焊接集流盤或極耳6和7；(5)電芯裝殼后，進行點底、滾槽、焊蓋、注液和封口。

本發明的卷繞式鋰離子電池的優點在于通過獨特的端面集流結構，大大提高了端面集流面積并提高了焊接強度，實現電池大電流充放電過程中的電流密度的均勻分布，降低了內阻，散熱性能好，可以有效控制大電流充放電時的電池溫度，提高了電池的安全性和循環壽命，適用于電動工具、電動自行車和電動汽車等動力電池領域。本發明的制作方法經濟、簡單，易于實現規模生產，電池的活性材料利用率高、高倍率充放電性能優良，在設計、制作高功率鋰離子電池方面具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1：本發明的正極片結構示意圖；

圖2：本發明的負極片結構示意圖；

圖3：本發明抿邊處理后的電芯示意圖；

圖4：本發明的卷繞式鋰離子電池的結構示意圖；