[實用新型]一種高生產(chǎn)效率的方形動力鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120474961.8
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN202333058U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉勇標(biāo)
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市比比克電子科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0587;H01M4/13;H01M2/26
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44272
• 代理人: 蔡邦華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及鋰離子電池，尤其是一種高生產(chǎn)效率的方形動力鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池根據(jù)外形不同分為圓柱形和方形。在不同的應(yīng)用場所和應(yīng)用的需求，選擇不同形狀的鋰離子電池。?目前市場上的筆記本電腦電池以圓柱18650型號為主。方形鋰離子電池主要應(yīng)用于手持的消費電子產(chǎn)品例如手機和游戲機。隨著電動汽車的發(fā)展，對鋰離子電池的單體容量需求越來越高，方形的鋰離子電池逐漸向大容量化發(fā)展。鋰離子電池的結(jié)構(gòu)大體上包括卷繞結(jié)構(gòu)和多層疊片結(jié)構(gòu)。圓柱形鋰離子電池全部采用的是卷繞結(jié)構(gòu)。鋰離子電池的生產(chǎn)工藝隨著結(jié)構(gòu)的不同，也分為卷繞工藝和疊片工藝。方形卷繞結(jié)構(gòu)的鋰離子電池相對于層疊結(jié)構(gòu)的鋰離子電池具有工藝簡單成熟，自動化程度較高，生產(chǎn)速度和效率相對較高，目前普遍采用。　

方形鋰離子電池的構(gòu)成通常包括外殼包裝，正極引出端，負(fù)極引出端，和內(nèi)部的電池芯構(gòu)成。電池芯包括正極板，負(fù)極板，隔膜，電解質(zhì)。卷繞方形鋰離子電池芯由一個完整連續(xù)的正極板，一個完整連續(xù)的負(fù)極板，連續(xù)的隔膜通過卷繞方式裝配在一起的。電池芯的正極板的構(gòu)成通常包括正極活性材料層，正極集流體和正極引出端。電池芯的負(fù)極板構(gòu)成包括負(fù)極活性材料層，負(fù)極集流體和負(fù)極引出端。電池的正負(fù)極集流體一般分別采用鋁箔和銅箔。常規(guī)的卷繞結(jié)構(gòu)的離子電池的結(jié)構(gòu)如附圖1。?

方形卷繞鋰離子電池的常規(guī)生產(chǎn)工藝包括：正負(fù)極活性材料分別混料攪拌?à間歇式涂布將正負(fù)極活性材料分別涂布于鋁、銅箔à正負(fù)極分別壓實à正負(fù)極分別分條à正負(fù)極端子焊接à正負(fù)極端子絕緣à極片絕緣處理à引入隔膜卷繞à后端工序。鋰離子電池后端的生產(chǎn)工序包括烘烤除濕，注電解液，封裝，化成和老化測試等等。

隨著消費電子市場和電動汽車，電網(wǎng)儲能的應(yīng)用越來越多，對于單體容量的需求也越來越大，對于內(nèi)部和外部聯(lián)結(jié)的要求，低內(nèi)阻等的要求也越來越高，對于生產(chǎn)效率的要求就越來越高。傳統(tǒng)的卷繞方形鋰離子電池在結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝上需要進一步改善。

圖1為常規(guī)的鋰離子方形軟包裝卷繞電池的結(jié)構(gòu)。鋰離子方形軟包裝卷繞電池有外包裝30，正極引出端11，負(fù)極引出端12，和由正、負(fù)極板及隔膜材料卷繞組成的電池芯20構(gòu)成。其中電池的引出端11,12通常采用鋁帶和銅帶，是通過焊接或者鉚接的方式與電池芯內(nèi)部的正、負(fù)極板的金屬鋁箔或者金屬銅箔進行連接。外包裝30采用鋁塑復(fù)合膜或者采用金屬外殼。　

圖2、圖3、圖4及圖5為常規(guī)的鋰離子電池的正負(fù)極板的構(gòu)成。圖中ＭＤ表示極板的長度方向，也即是涂布機的機器傳動方向，ＴＤ表示極板的寬度方向，也就是垂直于涂布設(shè)備的傳動方向。圖2及圖3的正極板由中間的集流體鋁箔a12和兩側(cè)的活性材料涂層a11-u和a11-d構(gòu)成。集流體的寬度與活性材料涂層是相同。集流體的長度大于兩側(cè)的活性材料涂層，并且在集流體上留出空白的沒有活性材料涂層的金屬區(qū)。圖4及圖5的負(fù)極板是由中間的集流體銅箔b12和兩側(cè)的活性材料涂層b11-u，b11-d構(gòu)成。負(fù)極板的集流體寬度和活性材料層的寬度相等，長度上集流體的長度大于兩側(cè)的活性材料涂層長度。

圖6及圖7以正極為例，在鋁箔的空白處正極引出端子鋁帶通過超聲波焊接在集流體鋁箔上。由于鋁帶的邊角突出，容易在組裝后對隔膜形成局部壓力，刺穿隔膜，需要在焊接的鋁箔和鋁帶上粘貼絕緣膠紙。絕緣膠紙的厚度和鋁帶的厚度一般不超過活性材料涂層的厚度。同樣負(fù)極板的引出端子銅帶也通過超聲焊接等方式連接到負(fù)極的集流體銅箔上并且粘貼絕緣膠紙。

按照上述方法制作的正負(fù)極板通過卷繞設(shè)備與隔離膜一起卷繞成圖1的部件電池芯20。

隨著電池的容量越來越大，需要在電池單體容量越來越高的同時，減少電池的內(nèi)阻。由于大容量的電池的極板長度越來越長，單一的正負(fù)極引出端子不能夠有效地減少電池的內(nèi)阻和通過足夠的電流。有關(guān)實用新型提出在正負(fù)極板上加工多個正負(fù)極端子的設(shè)計。如圖8所示，在較長的正負(fù)極板的集流體上預(yù)留出或者加工沒有被活性材料涂層覆蓋的區(qū)域供焊接使用。在每個空白區(qū)通過焊接等方式聯(lián)結(jié)銅鋁帶引出端，然后進行粘貼絕緣膠紙的操作。具備多處端子的正負(fù)極板和隔膜經(jīng)卷繞設(shè)備卷繞成多端子電池芯。

常規(guī)的電池通過增加正負(fù)極端子數(shù)量的方法可以達(dá)到改善內(nèi)阻和適應(yīng)大容量電池的大電流要求。在電池芯的多端子引出后，需要在電池中進行一個集中的焊接引出工藝，將端子焊接到一個尺寸較大，過電流能力較大的銅帶或者鋁帶上，焊接后的集流體可以經(jīng)過電池外包裝密封后直接引出到電池外部。