[發明專利]一種圓柱型鋰離子動力電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201210312648.3
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102800870A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 孫建平;倪九江;周曉政;王秀麗;繆東棟;宋晨路;涂江平
• 申請（專利權）人: 浙江谷神能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/70
• 分類號: H01M4/70;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及鋰離子動力電池及其制備領域，具體涉及一種圓柱型鋰離子動力電池及其制備方法。

背景技術

隨著世界能源與環保形勢日趨緊張，鋰離子電池作為新能源越來越受到人們的親睞。鋰離子電池由于其能量密度高，體積輕，重量小，環保無污染，成為新能源發展的主要方向。隨著電動汽車、空間技術、國防工業以及電力儲能系統等的迅猛發展，對鋰離子電池的比容量、循環壽命和安全性等方面提出了更高的要求，改進和提高鋰離子電池的電化學性能可從電極材料和改進大容量電池的內部結構等方面入手。

純電動汽車等交通工具的發展需要動力型鋰離子電池具有大容量、高能量密度、高功率密度和高安全性等性能。但由于目前鋰離子動力電池的制造工藝基本是沿襲LiCoO₂/C電池的生產工藝流程，導致大容量鋰離子電池不能在能量密度和功率密度方面同時兼顧，特別是大容量鋰離子電池功率密度一般較低。因此，改善大容量電池的內部結構設計，尤其是正極和負極集流體的結構設計，提高集流體連接的可靠性，可以在電池能量密度保證的前提下，顯著降低電極反應過程中的極化和提高電化學反應動力學，從而改善電池的高功率充放電特性、循環性能和安全性能。

申請公布號為CN?102299271A的中國發明專利申請公開了一種圓柱型鋰離子動力電池，包括圓柱形外殼、正極蓋板、負極蓋板、正極極柱、負極極柱、中心管及電芯，所述正極蓋板和所述負極蓋板分別固定安裝在所述外殼的兩端，所述正極極柱和所述負極極柱分別設于該正極蓋板和負極蓋板上，所述中心管位于外殼內，外殼兩端分別與所述正極極柱和所述負極極柱連接，所述電芯包括正極片、隔離膜和負極片，該正極片、該隔離膜和該負極片依次卷繞在所述中心管上，且該正極片和該負極片分別經正極極耳和負極極耳與所述正極極柱和所述負極極柱連接，在所述負極蓋板上設有通孔，并在該通孔內密封焊接有負極陶瓷環，所述負極極柱穿設于該負極陶瓷環的中心孔內并與負極陶瓷環密封焊接。該技術方案通過采用陶瓷環代替塑料密封件，避免漏液的技術問題，并且耐高溫、耐老化，延長了使用時間，但是該技術方案采用傳統的正、負極耳引出連接至正、負極極柱制備鋰離子動力電池，正、負極耳連接的可靠性較低，并且電極反應過程中容易極化，循環次數超過1000次以后，其容量保持率下降很快，一般為50%~60%之間，其充放電特性、循環性能和安全性能都有待進一步提高。

授權公告號為CN?202333058U的實用新型專利公開了一種高生產效率的方形動力鋰離子電池，包括卷繞的電池芯，所述電池芯由正極片、負極片及隔膜卷繞而成，正極片包括正極集流體和制作在正極集流體上的正極活性材料涂層，負極片包括負極集流體和制作在負極集流體上的負極活性材料涂層，所述電池芯的兩端部分分別露出正極集流體和負極集流體，電池的正極引出端直接和電池芯一端的正極集流體連接，電池的負極引出端直接和電池芯一端的負極集流體連接。該技術方案通過簡化動力鋰離子電池生產流程和結構設計，提高可靠性和安全性，但是其未對電池芯的結構以及對電池內的電池芯的排布進行改進，從而導致其充放電特性、循環性能和安全性能不佳。

發明內容

本發明的目的是提供一種圓柱型鋰離子動力電池，通過改進圓柱形電芯的結構，以提高圓柱型鋰離子動力電池的高倍率充放電性能和循環性能。

一種圓柱型鋰離子動力電池，包括帶有正極柱和負極柱的圓柱形外殼以及置于所述圓柱形外殼內的圓柱形電芯，所述圓柱形電芯由正極片、隔膜和負極片卷繞成圓柱形而成，所述正極片包括正極集流體和涂覆在正極集流體上的正極活性材料涂層，所述負極片包括負極集流體和涂覆在負極集流體上的負極活性材料涂層，所述正極集流體從卷繞形成的圓柱形電芯軸向的一端伸出并分割焊接形成正極集流體連接端，所述負極集流體從卷繞形成的圓柱形電芯軸向的另一端伸出并分割焊接形成負極集流體連接端，所述正極集流體連接端與所述正極柱相連，所述負極集流體連接端與所述負極柱相連。

本發明通過改善大容量電池的內部結構設計，即改進圓柱形電芯的結構，特別是正極集流體從卷繞形成的圓柱形電芯軸向的一端伸出并分割焊接形成正極集流體連接端，負極集流體從卷繞形成的圓柱形電芯軸向的另一端伸出并分割焊接形成負極集流體連接端，經分割焊接后圓柱形電芯的正極集流體連接端和負極集流體連接端可形成多個集流接觸面，并可以提高集流體連接的可靠性，可以在電池能量密度保證的前提下，顯著降低電極反應過程中的極化和提高電化學反應動力學，從而改善電池的高功率充放電特性、循環性能和安全性能。