專利名稱：一種卷繞式鋰電池電芯的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰電池，尤其是一種卷繞式鋰電池的電芯。
背景技術：
近年來，隨著電動工具、電動玩具、電動自行車、混合動力汽車等的快速發展，對蓄 電池的高功率放電能力提出了越來越高的要求。動力型鋰離子蓄電池由于具有較好的高功 率工作性能以及高能量密度和輕便等優點，因而正被逐步地推廣應用到以上領域。目前，鋰電池的電極芯的構成主要有疊片式和卷繞式兩種主要方式。其中疊片 式具有集流效果均勻，自動化水平高，正極板或負極板易實現厚型化，有利于降低成本 的優點；但疊片式電芯鋰電池對加工設備的精度要求較高，尤其是隨著電芯正極板和負 極板沖切邊緣的周長成倍增加，導致制片和裝配過程中容易產生毛刺，進一步會引發短 路等問題，合格率低，使用過程后續隱患也較高，極端情況下還會發生安全問題。專利 CN200620067095.X公開了一種卷繞式鋰電池電芯，這種卷繞式電芯制作簡單，制片、裝配過 程對設備精度要求一般，生產效率高，成本較低，但由于卷繞式電芯存在高曲率的地方，在 正極板和負極板厚型化的過程中容易產生正極板或負極板的斷裂、活性物質脫落等問題。并且隨著鋰電池容量的增加，電池的體積越來越大，電池充放電過程中產生的熱 量也越來越高，導致遠離電池外表面的內部溫度嚴重偏高，容易產生熱失控，造成安全風 險。
發明內容
本發明的一個目的是為解決現有技術中，卷繞式鋰電池電芯由于高曲率，易造成 極板斷裂、活性物質脫落等問題，通過在卷繞式鋰電池電芯內部添加內芯的方式，增加卷繞 式鋰電池電芯卷繞的曲率半徑，解決由于高曲率造成卷繞式電芯極板斷裂、活性物質脫落 的技術問題。本發明的另一個目的，為了解決現有技術中，鋰電池充放電過程中，電池內部溫度 過高，容易產生熱失控，造成安全風險，通過采取空心的電池內芯，并在電池內芯填充強吸 熱儲熱效應或阻燃效應的物質，降低鋰電池的安全風險。為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是，提供一種卷繞式鋰電池電芯，該 電芯位于電池罐內部，通過導電連接件，分別與電池罐正極和負極的導出端子連接，該電池 電芯主要包括，一個電池內芯和一個電池外芯；所述的電池外芯由正極板、隔膜、負極板依 次層疊放置，并卷繞成渦狀，包裹在所述的電池內芯上。進一步的，所述的電池內芯為兩側是圓弧狀的物體。進一步的，所述的電池內芯兩側的圓弧直徑為1 8mm。進一步的，所述的電池內芯兩側的圓弧直徑為3 6mm。進一步的，所述的電池內芯為封閉式空心結構，或敞開式空心結構。進一步的，所述的電池內芯的材料為聚乙烯、或聚丙烯，或者聚乙烯和聚丙烯的混合體，或者鍍鎳金屬、或鍍銅金屬，或者有機物包裹的金屬。進一步的，所述的封閉式空心電池內芯里，填充有強吸熱儲熱效應的物質。進一步的，所述的封閉式空心電池內芯里，填充有阻燃效應的物質。進一步的，所述的有強吸熱效應物質為石蠟、或石蠟與金屬混合物、或石蠟與石 墨混合物、或石蠟與碳纖維混合物。進一步的，所述的有阻燃效應的物質為1，2_亞乙烯基碳酸酯、3-苯基磷酸酯、 3- 丁基磷酸酯、三-2，2，2-三氟代乙基磷酸鹽、二 -2，2，2-三氟代乙基-甲基磷酸鹽、2，2， 2-三氟代乙基-二乙基磷酸鹽、乙烯乙基磷酸酯、二氟代乙酸甲酯、甲基-2，2，2-三氟代乙 基碳酸酯、乙基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯、丙基-2,2,2-三氟代乙基碳酸酯中的一種或多 種。
本發明與現有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本技術方案中，通過在卷繞 式鋰電池電芯內部，添加內芯的方式，增加了鋰電池極板卷繞的曲率半徑，減少了高曲率造 成卷繞式電芯極板斷裂、活性物質脫落的技術問題；通過采取空心的電池內芯，并且在電 池內芯內部填充強吸熱阻熱效應物質，如填充石蠟、或石蠟與金屬混合物、或石蠟與石墨混 合物、或石蠟與碳纖維混合物等，可以吸收鋰電池在充放電過程中產生的熱量，降低工作溫 度，提高安全性能；通過在電池內芯內部填充阻燃效應的物質，如填充1，2_亞乙烯基碳酸 酯、3-苯基磷酸酯、3- 丁基磷酸酯、三-2,2,2-三氟代乙基磷酸鹽、二 -2,2,2-三氟代乙 基-甲基磷酸鹽、2，2，2-三氟代乙基-二乙基磷酸鹽、乙烯乙基磷酸酯、二氟代乙酸甲酯、甲 基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯、乙基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯、丙基-2，2，2-三氟代乙基 碳酸酯等物質中的一種或多種，當鋰電池被針刺或者內部發生短路，造成熱失控情況下，電 池內芯的填充物會被釋放出來，組織電池燃燒，極大降低風險。
圖1是本發明電池內芯示意圖；圖2是本發明敞開式空心電池內芯示意圖；圖3是本發明的電池芯結構示意圖；圖4是以本發明為電池芯的鋰電池結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的說明。如圖3所示的本發明的電池芯結構示意圖，電池內芯1位于電池芯的內部，由正極 板2、隔膜4、負極板3依次層疊放置，并卷繞成渦狀的電池外芯，包裹在電池內芯1上，形成 了整個電池芯結構。由于電池內芯1作為電池外芯的卷繞起始芯體，大大增加了卷繞時候 的曲率半徑，減小了卷繞時候發生正極板或負極板的斷裂、活性物質脫落等情況。如圖1所示，本發明的鋰電池電池內芯1為兩側是圓弧狀的物體；其兩端圓弧的直 徑為1 8mm，優選為3 6mm，大容量大尺寸的鋰電池的電池芯圓弧弧度可以大一些；本電 池芯內芯1的材質可以為聚乙烯PE、或聚丙烯PP，或者聚乙烯和聚丙烯的混合體，或者鍍鎳 金屬、或鍍銅金屬(如鍍鎳金屬鐵)，或者有機物包裹的金屬(如金屬鋁外表面被聚乙烯PE 或聚丙烯PP包裹)。
如圖2所示，為本發明的敞開式空心電池芯內芯結構，也可以將電池芯內芯1做成 封閉式空心結構。針對封閉式空心電池芯結構，可以在空心電池芯內部填充具有較強吸熱 儲熱效應的物質，比如填充石蠟，還可以將石蠟與金屬、石墨、碳纖維等易導熱物質混合填 充，以增加石蠟的導熱效果，可以快速吸收鋰電池電芯內部的熱量。由于石蠟等物質的填 充，可有效降低整個電池芯，尤其是電池內芯的工作溫度，改善鋰電池電芯的工作環境，降 低了電池發生熱失控的概率，提高安全性能和可靠性能。針對封閉式空心電池芯結構，也可 以在空心電池芯內部填充具有阻燃效應的物質，如填充1，2-亞乙烯基碳酸酯、3-苯基磷酸 酯、3- 丁基磷酸酯、三-2，2，2-三氟代乙基磷酸鹽、二 -2，2，2-三氟代乙基-甲基磷酸鹽、2， 2,2-三氟代乙基-二乙基磷酸鹽、乙烯乙基磷酸酯、二氟代乙酸甲酯、甲基-2，2，2-三氟代 乙基碳酸酯、乙基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯、丙基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯等物質中的 一種或多種，那么當鋰電池被針刺或者內部發生短路，造成熱失控情況下，電池內芯的填充 物會被釋放出來，組織電池燃燒，極大降低風險。
如圖4所示，是以本發明為電池芯的鋰電池結構示意圖。本發明的電池芯5裝入 電池罐6內，電池芯的正負極通過導電連接件與電池罐6的正極導出端子8和負極導出端 子7連接，電池蓋9和電池罐6通過激光焊接密封；電池蓋9上還設有防爆孔10，正極導出 端子8和負極導出端子7與電池蓋9之間還設有絕緣密封墊11。
權利要求
一種卷繞式鋰電池電芯，該電芯位于電池罐內部，通過導電連接件，分別與電池罐正極和負極的導出端子連接，其特征在于該電芯主要包括，一個電池內芯和一個電池外芯；所述的電池外芯由正極板、隔膜、負極板依次層疊放置，并卷繞成渦狀，包裹在所述的電池內芯上。
2.如權利要求1所述的一種卷繞式鋰電池電芯，其特征在于所述的電池內芯為兩側 是圓弧狀的物體。
3.如權利要求2所述的一種卷繞式鋰電池電芯，其特征在于所述的電池內芯兩側的 圓弧直徑為1 8mm。
4.如權利要求3所述的一種卷繞式鋰電池電芯，奇特正在于所述的電池內芯兩側的 圓弧直徑為3 6mm.
5.如權利要求1至4所述任何一項的一種卷繞式鋰電池電芯，其特征在于所述的電 池內芯為封閉式空心結構，或敞開式空心結構。
6.如權利要求1至4所述任何一項的一種卷繞式鋰電池電芯，其特征在于所述的電 池內芯的材料為聚乙烯、或聚丙烯，或者聚乙烯和聚丙烯的混合體，或者鍍鎳金屬、或鍍銅 金屬，或者有機物包裹的金屬。
7.如權利要求5所述的一種卷繞式鋰電池電芯，其特征在于所述的封閉式空心電池 內芯里，填充有強吸熱儲熱效應的物質。
8.如權利要求5所述的一種卷繞式鋰電池電芯，其特征在于所述的封閉式空心電池 內芯里，填充有阻燃效應的物質。
9.如權利要求7所述的一種卷繞式鋰電池電芯，其特征在于，所述的有強吸熱效應物 質為石蠟、或石蠟與金屬混合物、或石蠟與石墨混合物、或石蠟與碳纖維混合物。
10.如權利要求8所述的一種卷繞式鋰電池電芯，其特征在于，所述的有阻燃效應的物 質為1，2-亞乙烯基碳酸酯、3-苯基磷酸酯、3- 丁基磷酸酯、三_2，2，2-三氟代乙基磷酸 鹽、二 -2，2，2-三氟代乙基-甲基磷酸鹽、2,2,2-三氟代乙基-二乙基磷酸鹽、乙烯乙基磷 酸酯、二氟代乙酸甲酯、甲基_2，2，2_三氟代乙基碳酸酯、乙基_2，2，2_三氟代乙基碳酸酯、 丙基_2，2，2_三氟代乙基碳酸酯中的一種或多種。
全文摘要
一種卷繞式鋰電池電芯，位于電池罐內部，通過導電連接件，分別與電池罐正極和負極的導出端子連接，該電芯主要包括一個電池內芯和一個電池外芯，電池外芯由正極板、隔膜、負極板依次層疊放置，并卷繞成渦狀，包裹在所述的電池內芯上。
文檔編號H01M6/14GK101834317SQ200910047490
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者劉宏兵, 夏敏, 范少明 申請人:上海卡能迪蓄能科技有限公司