[發(fā)明專利]卷繞結(jié)構(gòu)鋰離子電池的制備方法

有效

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• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN102637906A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王會勤;周鐵剛
• 申請（專利權(quán)）人: 寧德新能源科技有限公司;東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0587
• 分類號: H01M10/0587
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大倍率的卷繞式鋰離子電池的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因為具有能量密度高、循環(huán)性能優(yōu)良、對環(huán)境友好和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，已經(jīng)在消費電子產(chǎn)品中，如筆記本電腦、智能手機、平板電腦和電動工具(如電動汽車)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。一般的消費電子產(chǎn)品都是采用直流電源充電，充電時間一般為3小時到10小時不等。而在低溫環(huán)境下，為了防止電池發(fā)生析鋰，一般都會將充放電電流密度減小到常溫下的三分之一或者五分之一不等。而隨著生活節(jié)奏的加快，終端消費者希望電子產(chǎn)品的充放電速度加快，特別是在低溫的環(huán)境下也可以使用大電流充放電。我們都知道鋰離子電池內(nèi)部主要是化學(xué)系統(tǒng)，大的電流密度和低溫環(huán)境會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生極化，如果在這樣的環(huán)境下進行充電，會導(dǎo)致電池析鋰，導(dǎo)致電性能惡化，同時也會引發(fā)安全問題。

一般的用電器都會有關(guān)機電壓，一般情況下從3.0V～3.6V不等，而鋰離子電池的正常充放電電壓范圍為3.0V～4.2V。如果在大的電流密度和低溫環(huán)境進行放電，在放電初始階段，因為極化的存在導(dǎo)致電池放電電壓急劇下降，這樣會導(dǎo)致電池放電平臺電壓非常低，到達用電器的關(guān)機電壓，導(dǎo)致用電器無法正常工作。

傳統(tǒng)的鋰離子電池結(jié)構(gòu)主要有卷繞結(jié)構(gòu)和疊片結(jié)構(gòu)兩種。卷繞結(jié)構(gòu)為：正負極，隔膜都為長條狀，隔膜放置在正負極之間防止短路出現(xiàn)。組裝時，正負極，隔膜通過卷軸卷繞成鋰離子電芯，然后通過封裝，注液、活化等工序完成生產(chǎn)流程。

而疊片結(jié)構(gòu)相比卷繞結(jié)構(gòu)，不同之處在于疊片的極片為n個正負極分別焊接在一起，后續(xù)工序同卷繞結(jié)構(gòu)的鋰離子電池。所以疊片結(jié)構(gòu)的鋰離子電池相比卷繞結(jié)構(gòu)，因為極片并聯(lián)，所以具有低電阻、大倍率性能好的優(yōu)點，不足之處在于疊片結(jié)構(gòu)生產(chǎn)效率比較低，特別是在極片沖切時，其邊緣容易掉粉，導(dǎo)致電池內(nèi)部出現(xiàn)微短路甚至過熱問題。另外，因為疊片結(jié)構(gòu)中正負極極片采用極耳并聯(lián)焊接的方式，需要在頂封處或則封口處預(yù)留一定的空間存放焊接區(qū)，這樣也導(dǎo)致電池的能量密度有所降低。所以目前卷繞結(jié)構(gòu)的鋰離子電池在市場中的應(yīng)用非常廣泛。

而卷繞結(jié)構(gòu)電池極片以串聯(lián)的方式連接在一起，所以相比疊片電池，其電阻要高，這樣導(dǎo)致電池歐姆極化增加，影響電池的倍率性能。同時，大的電阻值也會導(dǎo)致電池在大倍率充放電時溫升增加，導(dǎo)致電池內(nèi)部副反應(yīng)增大，惡化鋰離子電池性能。

而電動汽車所用鋰離子電池一般容量較大，對于電池的電阻要求較高。因為電動汽車所用的電池容量很大，一般的單體電芯容量在幾十安時到幾百安時，并且是多個電池的串并聯(lián)，所以要求鋰離子電池的電阻要盡可能的小，來減小整個電池系統(tǒng)的焦耳熱，保證電池系統(tǒng)的內(nèi)部的溫度盡可能地接近室溫，確保鋰離子電池的電性能。否則，在散熱條件不良的條件下，隨著充放電的進行，鋰離子電池內(nèi)部的副反應(yīng)會加劇。鋰離子電池內(nèi)部為化學(xué)體系，其在高溫的環(huán)境下，電池內(nèi)部的副反應(yīng)速度會變快，副反應(yīng)使得電池內(nèi)部產(chǎn)生較多的氣體，導(dǎo)致電池內(nèi)壓增大，破壞電池內(nèi)部的界面。在這樣的情況下進行充放電，輕者會導(dǎo)致電池容量下降，循環(huán)性能惡化，重者可能會導(dǎo)致負極表面析鋰，電池可能會過熱，甚至發(fā)生爆炸，增加鋰離子電池的安全隱患。

有鑒于此，確有必要提供一種卷繞結(jié)構(gòu)的鋰離子電池的制備方法，以改善電池的大倍率性能和循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種卷繞結(jié)構(gòu)的鋰離子電池的制備方法，以改善電池的大倍率性能、循環(huán)性能和大電流充放電時的溫升，并解決電池放電平臺下降過快的問題，從而降低鋰離子電池的過熱風險。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種卷繞結(jié)構(gòu)鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：

第一步，正極片的制備：將正極漿料涂布在正極集流體上，涂布時在正極集流體的長度方向的兩側(cè)預(yù)留正極片空白區(qū)域，待正極漿料干燥后冷壓，然后彎折成V字形；

負極片的制備：將負極漿料涂布在負極集流體上，涂布時在負極集流體的長度方向的兩側(cè)預(yù)留負極片空白區(qū)域，待負極漿料干燥后冷壓，然后彎折成V字形；這種彎折結(jié)構(gòu)的正負極極片可以減少極片電阻，改善大倍率充放電性能，同時降低充放電過程中的溫升，提高鋰離子電池的循環(huán)壽命和電化學(xué)性能。

第二步，將彎折后的正極片和負極片交叉放置，使正極片空白區(qū)域和負極片空白區(qū)域相對，并在正極片和負極片之間放置隔膜，然后將位于V字形兩端的正極片空白區(qū)域通過正極極耳焊接連接，位于V字形兩端的負極片空白區(qū)域通過負極極耳焊接連接，得到極片組；