專利名稱：一種鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋰離子電池。
背景技術：
隨著汽車工業的發展，全世界汽車保有量迅速增加。汽車保有量的增加在促進經濟和社會發展的同時也加劇了石油資源短缺、生態環境惡化等社會問題，節能和環保已成為汽車技術發展的兩大主題。作為電動汽車代替傳統內燃機車過渡車型的混合電動汽車是目前汽車工業發展的趨勢，由于車用電池是發展混合電動汽車技術的核心技術，因此伴隨著混合電動汽車研發熱潮的來臨，車用電池的研制越來越受到國內外電池廠家的關注。
作為車用電池，與傳統的鉛酸電池、鎳氫電池相比，鋰離子電池以其高能量、高功率、長壽命等一系列優點在最近幾年受到了美國先進電池聯合體、歐洲和日本同行的高度重視。人們把混合電動汽車的性能接近和超過內燃機汽車的希望寄托在鋰離子電池身上。
鋰離子電池使用鋰和過渡金屬的復合氧化物作為正極活性物質，碳基材料作為負極活性物質。充電時，鋰離子由正極脫出通過電解液、隔膜嵌入到負極，放電時，鋰離子由負極脫出通過電解液、隔膜嵌入到正極。
傳統鋰離子電池包括卷繞和疊層兩種結構。疊層結構是將電池正負片加隔膜對齊，按層疊式進行排布，然后將排布好的極片(包括極耳)、隔膜兩端以金屬板固定，將固定好的電池放入電池殼中。采用層疊式結構，電池可設計成任意形狀，外形比較靈活，然而此方式內部結構復雜，每個正極負片都對應一個極耳，不利于產業化。
傳統的卷繞結構，電池正負極都只有一個極片，正負極以隔膜相隔后一起圍繞轉芯旋轉，卷繞后退出轉芯極可得到電池卷芯。此方法適用在小容量電池制造中，對于制備大容量電池極片時，極片相當長，造成極片制造和卷繞困難。
混合電動汽車用鋰離子電池要求具備高的輸出功率以滿足汽車啟動、加速等工況的要求，因此在設計混合電動汽車用鋰離子電池時首先遵循的設計原則就是降低電池內阻，提高電池大電流的輸出能力。
混合電動汽車用鋰離子電池要求電池具有良好的安全性能，鋰離子電池的安全性能是限制其廣泛應用在汽車領域的主要因素，尤其是鋰離子電池在濫用情況下的安全問題尤為突出。
如上所述，對于混合電動汽車用鋰離子電池，首先要滿足汽車大功率和高能量的要求，高功率和高能量對應著電池尺寸的增加，電池重量和體積的增加降低了電池的有效利用率，同時也增加了的電池成本，電池成本的增加導致了汽車成本的增加。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種高功率鋰離子電池，解決以上所涉及到的有關混合電動汽車用鋰離子電池性能的問題，使得電池制造技術簡單可靠本發明在鋰離子電池結構和材料設計中遵循簡單合理的設計原則，電池制造技術簡單可靠，并且為混合電動汽車提供了具有低內阻，高功率、高能量、良好安全性能的鋰離子電池。
為實現上述目的，本實用新型采取以下設計方案一種鋰離子電池，由電池卷芯、電解液及電池殼構成，所述的電池卷芯由若干層的正極片、隔膜、負極片依次疊和后以正極柱為軸芯卷繞成型，正極極片與正極柱一體構成正極，負極極耳與負極片一體構成負極。
本實用新型的優點是具有低內阻、高功率、高能量、良好的安全性能；且制作簡便、成本低。
圖1 為本實用新型鋰離子電池結構示意圖圖2 為本實用新型鋰離子電池卷芯結構示意圖具體實施方式
如圖1所示，本實用新型鋰離子電池由電池卷芯8、非水性有機電解液及電池殼1組合構成。
所述的電池卷芯8由若干層的正極片801、隔膜802、負極片803依次疊和后以正極柱10為軸芯卷繞成型，正、負極片801、803由隔膜802隔開避免直接接觸。所述的正極片與正極柱一體化，負極極耳與負極片一體化。
圖1為本實用新型一具體實施例如圖中所示，本實用新型鋰離子電池采用圓柱型電池殼1，電池殼1兩端的電池蓋6通過激光焊接在電池殼1上，正極片801與負極片803之間有隔膜802隔開。正極柱10與負極柱4分別位于電池殼1的兩端。正極片801通過緊固螺釘14固定在正極柱10上，正極柱10與電池殼1之間通過緊固螺母11固定，正極柱10與電池蓋6之間有絕緣墊片12隔開。負極耳13與負極片803一體化設計，負極耳13與負極柱4通過螺母連接，負極柱4與電池殼1之間通過緊固螺母3固定，負極柱4與電池蓋6之間有絕緣墊片5隔開，電池卷芯8和電池殼1之間由隔膜802隔開，避免了電池殼1帶電，同時在電池殼1兩端分別設置安全閥2以提高電池安全性能。
電池卷芯的結構如圖2所示，電池卷芯采用了一種新型的疊層卷繞結構，既卷芯有多層正極片801、負極片803、隔膜802組成，正極片801、負極片803、隔膜802按一定順序對齊疊和，隔膜802將正極片801和負極片803隔開避免正負極片直接接觸，然后在專用高功率鋰離子電池卷饒機上卷繞成型熱封。此卷繞結構解決了傳統卷繞方式因極片過長造成的操作困難，使得極片的卷繞變得易于操作。同時采用導熱性良好的金屬鋁作為正極柱10，有利于電池的內部散熱，解決了圓柱型電池散熱不好的問題。正極片801與正極柱10、負極耳13與負極片803一體化設計減少了各部件之間的接觸內阻，從結構設計角度提高電池的大電流輸出能力。
本實用新型提供的鋰離子電池正極材料為正極活性物質、導電劑、粘結劑混合后涂敷在鋁箔上形成正極片。
在本實用新型正極材料中采用鋰和過渡金屬的復合氧化物(如鈷酸鋰及改性鈷酸鋰、錳酸鋰及改性錳酸鋰、鎳酸鋰及改性鎳酸鋰、磷酸鐵鋰及改性磷酸鐵鋰)作為正極活性物質；導電劑采用乙炔黑或石墨粉；采用高純鋁箔抵制電池內部的電化學腐蝕。
本實用新型提供的鋰離子電池負極材料為負極活性物質、導電劑、粘結劑混合后涂敷在高純銅箔上形成負極片。
在本實用新型負極材料中采用的負極活性物質為碳基材料；導電劑采用乙炔黑或石墨粉；采用高純銅箔抵制電池內部的電化學腐蝕。
在正負極材料設計中，首先對正負極活性材料進行優選，其次優化正負極材料的配方，從材料設計的角度降低電池內阻，提高電池的大電流輸出能力。
本實用新型提供的鋰離子電池隔膜是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)三層復合膜中的一種。
本實用新型提供的鋰離子電池采用非水性有機電解液。
制作時，先優選正負極活性材料，制備出待用的正、負極片(本實施例中，制成正極片最佳尺寸為750×230mm，負極片尺寸為752×231mm，選用正、負極片各8片)。將所選用的若干正極片固定在正極柱上，在每片負極片側面固定位置裁出極耳。將上述各正、負極片按正極片、隔膜、負極片、隔膜依次疊放在卷繞機上，卷繞成型，將卷繞成型的卷芯固定在電池殼中，并確保卷芯的正負極與殼體三者之間均不短路，用激光焊將電池兩蓋焊在殼體上，并利用有效的檢漏方法確保電池的氣密性良好，向電池中加注電解液，取出后將電池注液孔密封。如此得到的電池具有低內阻、高功率、高能量、良好的安全性能。
權利要求1.一種鋰離子電池，由電池卷芯、電解液及電池殼構成，其特征在于所述的電池卷芯由若干層的正極片、隔膜、負極片依次疊和后以正極柱為軸芯卷繞成型，正極極片與正極柱一體構成正極，負極極耳與負極片一體構成負極。
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于正極柱采用金屬鋁柱體。
3.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于所述的正極片采用正極活性物質、導電劑、粘結劑混合后涂敷在鋁箔上制成。
4.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于所述的負極片采用負極活性物質、導電劑、粘結劑混合后涂敷在鋁箔上制成。
專利摘要本實用新型公開了一種鋰離子電池，由電池卷芯、電解液及電池殼構成，所述的電池卷芯由若干層的正極片、隔膜、負極片依次疊和后以正極柱為軸芯卷繞成型，正極極片與正極柱一體構成正極，負極極耳與負極片一體構成負極。本實用新型鋰離子電池具有低內阻、高功率、高能量、良好的安全性能；且制作簡便、成本低。
文檔編號H01M10/40GK2624417SQ0324657
公開日2004年7月7日 申請日期2003年5月27日 優先權日2003年5月27日
發明者盧世剛, 龐靜, 張剛, 吳國良, 黃松濤, 劉人敏, 金維華, 李明勛, 闞素榮, 蔡振平, 李文忠, 杜紀磊, 付翠琴 申請人:北京有色金屬研究總院, 濰坊青島華光電池有限公司