專利名稱：一種疊片式鋰離子二次電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋰離子二次電池，更具體的涉及一種耐振蕩、抗跌落、安全性能優的疊片式鋰離子二次電池。
背景技術：
隨著科學技術的飛速發展，電子儀器及電子設備的小型化對二次電池的性能要求越來越高，從綜合性能方面講，鋰離子二次電池是最具有發展和應用前景的高能二次電池。目前在市場上廣泛應用的是通過隔膜卷繞帶狀正極和負極制造的圓筒形電芯容納在電池外殼內的圓柱形鋰離子二次電池，或通過隔膜卷繞帶狀正極和負極制造的電芯經扁平成型后容納在方形電池外殼內形成的方形鋰離子二次電池。
方形鋰離子二次電池目前被廣泛應用于手機電池的領域。針對目前對鋰離子二次電池高容量和大電流放電性能的要求，為提高方形鋰離子二次電池的空間利用率及高倍率放電性能，后來提出了由正極片、負極片依次層疊排布于隔膜的兩面構成電極芯，正極片是由含有能嵌入及脫出鋰離子的鋰與過渡金屬的復合氧化物為活性物質涂敷在鋁箔基體表面而形成，由鋁箔基體延伸出來的細頸部分為正極片的集電體，負極片是由含有能嵌入及脫出鋰離子的碳材料為活性物質涂敷在銅箔基體表面而形成，由銅箔基體延伸出來的細頸部分為負極片的集電體(如圖1)。這樣，正極片、隔膜和負極片依次層疊而成的具有多層集電體的層疊式鋰離子二次電池，其能量密度和大倍率放電性能均優于通過卷繞形成的只具有一層集電體(又叫極耳)的鋰離子二次電池。
目前，正、負極片的多層集電體是直接焊接在電池蓋板的正負極兩端子上，但這存在的問題是1、容易脫焊，因為蓋板的材料一般是鋁板或鋼板，多層集電體與之焊接，不牢固易脫焊。而且因無緩沖功能，難以抵抗振蕩或跌落。2、占用空間，延伸到與蓋板焊接的多層集電體會占用不少電池內部空間，降低電池空間利用率。3、多層集電體直接點焊在電池蓋板上，彎折時因應力不均易造成斷裂。
因此，設計一種空間利用率高、耐振蕩、抗跌落且安全性能優的疊片式鋰離子二次電池是業界迫切需要解決的一個問題。
實用新型內容鑒于現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型要解決的技術問題在于提供一種空間利用率高、耐振蕩、抗跌落且安全性能優的疊片式鋰離子二次電池。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種疊片式鋰離子二次電池，由正極片、負極片依次層疊排布于隔膜的兩面構成電極芯，并收納于一端部開口的電池殼中，開口部由電池蓋板密封，所述正極片、負極片均由活性物質涂敷在基體表面而形成，并由基體延伸出來的細頸部分構成互為相反電極的第一集電體和第二集電體，其中，第一集電體與第一金屬片連接，第一金屬片的另一端與位于電池蓋板上的第一端子相連接，第二集電體與第二金屬片連接，第二金屬片的另一端與位于電池蓋板上的第二端子相連接，所述第一金屬片的形狀為Γ形。
在本實用新型疊片式鋰離子二次電池中，上述技術方案進一步改進為所述第二金屬片的形狀也為Γ形。
所述的第一集電體和第二集電體至少之一貼有起隔離作用的絕緣膠布。
所述第一集電體與第一金屬片的一端連接，第一金屬片的另一端與一從蓋板第一端子延伸出的導電引片相連接。
所述第一金屬片為鎳片，其兩端與蓋板第一端子、第一集電體均為電阻焊連接。
所述第一金屬片為鎳片，其兩端與導電引片和第一集電體均為電阻焊連接。
所第二金屬片為鋁片，該鋁片兩端與蓋板第二端子和第二集電體均為超聲波焊連接。
所述電池蓋板與電池極芯之間設置有起隔離作用的絕緣圈。
在本實用新型疊片式鋰離子二次電池中，所述正極片、負極片和隔膜是采用現有鋰離子二次電池制作的常規技術，沒有特別的限定。比如其中正極片是由含有能嵌入及脫出鋰離子的鋰與過渡金屬的復合氧化物為活性物質涂敷在鋁箔基體表面而形成，所述活性物質可以為鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物和鋰錳氧化物中的至少一種，優選鋰鈷氧化物LiCoO2；負極片是由含有能嵌入及脫出鋰離子的碳材料為活性物質涂敷在銅箔基體表面而形成，所述活性物質可以為天然石墨、人造石墨和焦炭中的至少一種，優選天然石墨。所述電池殼和電池蓋板也采用現有鋰離子二次電池制作的常規技術，沒有特別的限定，比如電池殼可以為鋁殼，也可以為鋼殼。所述電池蓋板上包括有相互隔離的第一端子和第二端子。
本實用新型疊片式鋰離子二次電池的優點在于(1)、因不必用多層的集電體與蓋板直接連接，改用單層的金屬片連接，從而省略了部分多層集電體占用的空間，并減少點焊次數，簡化工序，降低了生產成本。
(2)、因采用單層金屬片與蓋板和集電體連接，可以提高焊接效果，防止脫焊的現象，提高了抗振蕩和跌落能力。
(3)、因在集電體上貼了起隔離作用的絕緣膠布，和在電池蓋板與電池極芯之間設有起隔離作用的絕緣圈，防止了振蕩或跌落過程中金屬片或集電體與外殼之間、或與蓋板另一極之間的接觸，從而預防了內短路。
(4)、采用了導電引片結構，一方面擴大焊接面積，提高焊接效果，另一方面避免因蓋板兩端子的近距離，兩集電體的易接觸而發生內短路。
(5)、因采用了Γ形狀的金屬片，與現有工藝中采用極片集流體擠壓在一側向上引伸相比，本發明在保證電池內部空間和容量的同時，由于極片集電體根部處于松弛狀態，增強了集流體抗拉伸能力，且消除了現有工藝中集電體與極芯頂部擠壓過緊導致極片上邊沿刺破頂部隔膜與集流體接觸產生短路的隱患。
下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的描述。
圖1為本實用新型疊片式鋰離子二次電池正極片和負極片形狀示意圖。
圖2為本實用新型疊片式鋰離子二次電池焊接前的結構關系圖。
圖3為圖2的局部放大圖。
圖4為本實用新型的另一種實施方式的示意圖。
圖5為本實用新型疊片式鋰離子二次電池焊接后的結構關系圖。
具體實施方式如圖1所示，在本實用新型疊片式鋰離子二次電池中，正極片是由含有能嵌入及脫出鋰離子的鋰與過渡金屬的復合氧化物為活性物質涂敷在鋁箔基體表面而形成，負極片是由含有能嵌入及脫出鋰離子的碳材料為活性物質涂敷在銅箔基體表面而形成，分別從鋁箔和銅箔延伸出來的細頸部分構成集電體，與外部電路連接，起到引出和引入電流的作用。把如圖1所示的正、負極片依次層疊排布于隔膜的兩面，便構成了疊片式電極芯。
如圖2、圖3所示，將上述電極芯3收納于電池外殼5中，電池外殼5采用鋁殼，從負極片的銅箔延伸出的部分構成第一集電體2，從正極片的鋁箔延伸出的部分構成第二集電體4。蓋板7為鋁質蓋板，蓋板第一端子12為鎳質鉚釘，蓋板第一端子12與蓋板第二端子14(也就是鋁質蓋板7本身)之間由絕緣樹脂密封隔離。第一金屬片6為鎳片，形狀為Γ形。第二金屬片8為鋁片，形狀也為Γ形。蓋板第一端子12和蓋板第二端子14分別通過第一金屬片6和第二金屬片8與電池負、正極片的第一集電體2和第二集電體4相電連接，便構成了作為連接外電路的電池兩電極。第一金屬片6的一端與蓋板上的第一端子12相連接，可以采用鉚接，也可采用電阻焊連接，第一金屬片6的另一端與第一集電體2采用電阻焊連接，因為鎳片與銅片之間以電阻焊連接比較牢固。第二金屬片8的兩端分別與蓋板上的第二端子14(也就是蓋板7本身)和第二集電體通過超聲波焊連接，因為鋁片之間以超聲波焊連接比較牢固，如圖5所示。
如圖4所示本發明的另一種實施方式，導電引片10為鎳片或鍍鎳金屬片，其一端與蓋板第一端子12鉚接，另一端與第一金屬片6采用電阻焊連接，第一金屬片6的另一端與第一集電體2也采用電阻焊連接，因為鎳片與鎳片或銅片之間以電阻焊連接比較牢固。第二金屬片8為鋁片，從正極片的鋁箔延伸出的部分構成第二集電體4，第二金屬片8的兩端分別與第二集電體4和蓋板上的第二端子14(也就是蓋板7本身)采用超聲波焊連接，因為鋁片之間以超聲波焊連接比較牢固，如圖5所示。
在金屬片與集電體焊接之前，還可在蓋板與集電體之間套上起絕緣作用的塑膠隔離圈。另外也可給第一集電體2或第二集電體4貼上絕緣膠布。
最后把電極芯3完全沉入電池殼5內，將蓋板和鋁殼進行激光焊密封，并按常規方式完成后續制作步驟。
本實用新型疊片式鋰離子二次電池也可以采用鋼殼和鋼質蓋板作為電池的外殼和蓋板，同上，將電極芯3收納于電池外殼5中，電池外殼5采用鋼殼，從正極片的鋁箔延伸出的部分構成第一集電體2，蓋板7為鋼質蓋板，蓋板上的第一端子12為鋁質鉚釘，第一金屬片6為鋁片，形狀為Γ形。第二金屬片8為鎳片，形狀也為Γ形。蓋板第一端子12和蓋板第二端子14分別通過第一金屬片6和第二金屬片8與電池負、正極片的第一集電體2和第二集電體4相電連接，便構成了作為連接外電路的電池兩電極。第一金屬片6的一端與蓋板上的第一端子12相連接，可以采用鉚接，也可采用超聲波焊連接，第一金屬片6的另一端與第一集電體2采用超聲波焊連接，因為鋁片之間以超聲波焊連接比較牢固。第二金屬片8的兩端分別與蓋板上的第二端子14(也就是蓋板7本身)和第二集電體4通過電阻焊連接，鋼殼電池除了上述焊接方式與鋁殼不同之外，其他步驟完全與鋁殼電池相同。
權利要求1.一種疊片式鋰離子二次電池，由正極片、負極片依次層疊排布于隔膜的兩面構成電極芯(3)，并收納于一端部開口的電池殼(5)中，開口部由電池蓋板(7)密封，所述正極片、負極片均由活性物質涂敷在基體表面而形成，并由基體延伸出來的細頸部分構成互為相反電極的第一集電體(2)和第二集電體(4)，其特征在于，第一集電體(2)與第一金屬片(6)連接，第一金屬片(6)的另一端與位于電池蓋板上的第一端子(12)相連接，第二集電體(4)與第二金屬片(8)連接，第二金屬片(8)的另一端與位于電池蓋板上的第二端子(14)相連接，所述第一金屬片(6)的形狀為Γ形。
2.根據權利要求1所述的疊片式鋰離子二次電池，其特征在于，所述第二金屬片(8)的形狀為Γ形。
3.根據權利要求1所述的疊片式鋰離子二次電池，其特征在于，在第一集電體(2)和第二集電體(4)的至少之一上貼有起隔離作用的絕緣膠布。
4.根據權利要求1所述的疊片式鋰離子二次電池，其特征在于，第一集電體(2)與第一金屬片(6)的一端連接，第一金屬片(6)的另一端與一從蓋板第一端子(12)延伸出的導電引片(10)相連接。
5.根據權利要求1所述的疊片式鋰離子二次電池，其特征在于，第一金屬片(6)為鎳片，其兩端與蓋板第一端子(12)、第一集電體(2)均為電阻焊連接。
6.根據權利要求4所述的疊片式鋰離子二次電池，其特征在于，第一金屬片(6)為鎳片，其兩端與導電引片(10)和第一集電體(2)均為電阻焊連接。
7.根據權利要求1所述的疊片式鋰離子二次電池，其特征在于，第二金屬片(8)為鋁片，該鋁片兩端與蓋板第二端子(14)和第二集電體(4)均為超聲波焊連接。
8.根據權利要求1-7任一項所述的疊片式鋰離子二次電池，其特征在于，在電池蓋板(7)與電池極芯之間設有起隔離作用的絕緣圈。
專利摘要本實用新型涉及一種疊片式鋰離子二次電池，由正極片、負極片依次層疊排布于隔膜的兩面構成電極芯，并收納于一端部開口的電池殼中，開口部由電池蓋板密封，所述正極片、負極片均由活性物質涂敷在基體表面而形成，并由基體延伸出來的細頸部分構成互為相反電極的第一集電體和第二集電體，其中，第一集電體與第一金屬片連接，第一金屬片的另一端與位于電池蓋板上的第一端子相連接，第二集電體與第二金屬片連接，第二金屬片的另一端與位于電池蓋板上的第二端子相連接，所述第一金屬片的形狀為Г形。本實用新型疊片式鋰離子二次電池具有空間利用率高、耐振蕩、抗跌落、安全性能優的特點。
文檔編號H01M10/40GK2785151SQ20042009460
公開日2006年5月31日 申請日期2004年10月30日 優先權日2004年10月30日
發明者肖峰, 余美海, 吳光麟 申請人:比亞迪股份有限公司