專利名稱：鋰系列二次電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋰系列二次電池。
背景技術：
傳統鋰離子電池大都由外殼、正負極柱(即正極柱28和負極柱29)、單個巻芯26、 電解液組成，外殼包括外殼主體27和蓋板25，如圖19所示，正負極柱固定在蓋板25上，巻 芯26放入外殼主體27內，蓋板25與外殼主體27焊接在一起形成一個密封的組合體，通過 正負極柱向外部負載供電，把儲存的化學能以電能的形式轉化出去。市場上使用較多的鋰 離子電池有鋼殼系列、鋁殼系列、軟包裝系列，這些電池都以性能優異，輕便易于攜帶等受 到人們的青睞。現實是，能源的緊缺，市場需要更高能量的集合體電池盡快問世，鋰離子電 池向高容量方向發展已經刻不容緩，而傳統的鋰離子電池在高容量、動力型領域存在很多 的問題，這些問題嚴重的阻礙了鋰離子的發展。只有革新傳統才能使鋰離子電池向更廣闊 的領域推進。 現有的電池外殼在厚度方向上最小，高度也受到一定的限制，這就必然會影響單 只電池的容量。傳統的工藝都是把一只單個巻芯放入到一個外殼內，形成一個單體電池；也 有為了增加單個電池的容量把2-3個巻芯連接在一起，沿電池外殼的高度方向放入(巻芯 與外殼的殼壁平行、與底部垂直)，形成多個巻芯并聯的多巻芯單體電池。由于受限制于外 殼的厚度，巻芯的個數不可能超過很多，限制了單體電池的容量增高。 如上所述，鋰離子電池的殼體厚度較小，但是巻芯吸收電解液后都會有膨脹，在充 放電過程中由于鋰離子的嵌入和脫出也會造成巻芯厚度的增加，如果巻芯太多，就會造成 電池膨脹，引起厚度增加，厚度大于外殼的原始厚度，電池就會出現'鼓肚'現象。同時，多 個巻芯也會造成極耳焊接的困難。 目前，鋰離子電池巻芯都存在兩個極耳，極耳是沿極片寬度方向設置，兩個極耳都 處于巻芯的最里層或最外層，并且從巻芯的同一側引出，由于電池在充放電過程中的熱效 應都是通過極耳釋放，所以會造成巻芯極耳引出端的溫度高于另一端，如果電池高倍率放 電，產生的熱量會更多，這樣就存在很大的安全隱患，所以為了把這個隱患降到最小，一般 的鋰離子電池都不允許大電流充放電，也就阻礙了鋰離子電池動力性能。當然大電流放電 還會影響到電池的其他性能。
發明內容本實用新型的目的在于針對現有鋰離子電池容量做不高的問題，提供一種能提高 單體電池的容量和動力性能的鋰系列二次電池。 本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型包括外殼、正負極柱、巻芯、正負極 極耳、電解液，所述外殼包括外殼主體和蓋板，正負極柱固定在蓋板上，所述巻芯采用多個 單巻芯組成，它們與外殼主體的底部和蓋板平行放置，且多個單巻芯依上下方向排列，單巻 芯的正負極極耳位分別設在其左右兩端，所述正負極極耳分別置于巻芯的兩側且與巻芯的正負極極耳位對應連接，正負極極耳與正負極柱對應電連接。 作為較佳方案，所述單巻芯包括正極片、負極片、隔膜，它們以巻繞的方式緊密的 結合在一起，形成巻芯結構，所述正極片的極耳位是位于正極片的一側邊且沿正極片的長 度方向設置，所述負極片的極耳位是位于負極片的一側邊且沿負極片的長度方向設置，所 述正極片的極耳位與負極片的極耳位分別位于巻芯的兩端。 作為較佳方案，所述正負極極耳采用組合極耳，所述組合極耳包括正極集流體、負 極集流體、上絕緣壓板、下絕緣壓板和彈性體，所述正極集流體、負極集流體分別位于巻芯 的左右兩側，上絕緣壓板連接在正極集流體、負極集流體的頂部之間，下絕緣壓板連接在正 極集流體、負極集流體的底部之間，所述彈性體安裝在上絕緣壓板的上方以及下絕緣壓板 的下方，所述巻芯置于上絕緣壓板、下絕緣壓板之間且在彈性體的作用下被壓緊，所有單巻 芯兩端的正極極耳位、負極極耳位分別與正極集流體、負極集流體連接在一起，所述正極集 流體、負極集流體的頂端與正負極柱對應電連接。由于采用組合極耳，多個巻芯與金屬集流 體連接的一體化結構，保證了電池的容量原則上無限地做大。 本實用新型的技術效果在于本實用新型進行大膽革新，發明了一種全新的鋰系 列二次電池。由于采用巻芯與殼體底部平行的方式，完全不同于傳統巻芯與外殼的殼壁平 行、與底部垂直的方式，可以的放置數量更多的巻芯，大大提高了單體電池的容量，并且電 池吸液和充放電過程中巻芯的膨脹在內部，不會造成電池的'鼓肚'現象；從巻芯的兩端引 出極耳位與極耳，能夠很好改善巻芯導流和散熱，保證熱量的散失，既方便了連接也避免了 電池在充放電過程中因熱效應產生的危害，使電池更加的安全，性能更加優良。
圖1是實施例中單巻芯的正極片的主視結構示意圖。圖2是實施例中單巻芯的負極片的主視結構示意圖。圖3是實施例中單巻芯的主視圖。圖4是實施例中單巻芯的立體圖。圖5、圖6是另一種組合極耳的上絕緣壓板的主視圖和側視圖。圖7、圖8是另一種組合極耳的金屬壓圈的主視圖和側視圖。圖9是另一種組合極耳的整體結構示意圖。圖10、圖11是實施例中組合極耳的上絕緣壓板的主視圖和側視圖。圖12、圖13是實施例中組合極耳的下絕緣壓板的主視圖和側視圖。圖14、圖15是實施例中組合極耳的負極集流板的主視圖和側視圖。圖16是實施例中組合極耳的整體結構示意圖。圖17是本實施例鋰系列二次電池的裝配結構示意圖。圖18是本實施例鋰系列二次電池的立體裝配示意圖。圖19是傳統鋰離子電池的裝配結構示意圖。
具體實施方式參見圖17和圖18，本實施例的鋰系列二次電池包括外殼、正負極柱(即正極柱20 和負極柱19)、巻芯、正負極極耳、電解液，外殼由外殼主體23和蓋板24組成，正負極柱用螺母固定在蓋板24上，巻芯采用多個單巻芯6組成，多個單巻芯6與外殼主體23的底部和蓋板24平行放置，且多個單巻芯6依上下方向排列， 參見圖1至圖4，實施例中單巻芯6包括正極片、負極片和兩片隔膜，它們以巻繞的方式緊密的結合在一起，形成巻芯結構，正極片包括正極集流體和粘接在其表面上的正極活性物質2，在正極片上設有極耳位l，極耳位1位于正極片的一側邊且沿正極片的長度方向設置，極耳位1的長度等于正極片的長度且具有一定的寬度，負極片包括負極集流體和粘接在其表面上的負極活性物質4，在負極片上設有極耳位3，極耳位3位于負極片的一側邊且沿負極片的長度方向設置，極耳位3的長度等于負極片的長度且具有一定的寬度，由于極耳位1、3不需要隔膜，因此隔膜的寬度小于成品巻芯的寬度，正極片的極耳位1與負極片的極耳位4分別位于巻芯6的兩端。圖4是單巻芯6在剛巻繞完畢時的狀態圖，后續還要被壓成扁平狀如圖3所示。 參見圖10至圖18，本實施例中的正負極極耳采用組合極耳，組合極耳包括金屬集流體、上絕緣壓板15、下絕緣壓板16和彈簧，金屬集流體包括正極集流體、負極集流體，本實施例中正極集流體采用正極集流板22，負極集流體采用負極集流板17，負極集流板17與正極集流板22的結構相同，正極集流板22、負極集流板17在其頂部和底部設有頂板和底板，在頂板上設有連接電池極柱的螺孔(如負極集流板17上的1701)，在底板上設有凹槽(如負極集流板17上的1703)，下絕緣壓板16連接在正極集流板22、負極集流板17的底部之間，在下絕緣壓板16的底面設有對應的凹槽1601，在對應的上下凹槽內裝有彈簧(圖14中未示出)，彈簧起到連接上下的作用，更重要的是在巻芯膨脹時起到緩沖的作用，上絕緣壓板15連接在正極集流板22、負極集流板17的頂部之間且位于正極集流板22、負極集流板17的頂板下方，在上絕緣壓板15的頂面設有凹槽1501，在與電池外殼組裝時在凹槽1501內裝有彈簧，彈簧預壓縮于上絕緣壓板15和電池蓋板24之間，既起到定位上絕緣壓板15的作用，更重要的是在巻芯膨脹時起到緩沖作用，在正極集流板22、負極集流板17上設有拉釘孔(如負極集流板17上的1702)，拉釘孔的數量與單巻芯6的數量相適應配合，在拉釘孔內設有拉釘21，正極集流板22、負極集流板17分別位于巻芯的左右兩側，巻芯置于上絕緣壓板15、下絕緣壓板16之間且在彈簧的作用下被壓緊，單巻芯6兩端的極耳位1、3折成與單巻芯垂直并與正極集流板22、負極集流板17緊貼，同時用拉釘21將單巻芯6的極耳位與正極集流板22、負極集流板17牢固連接，采用拉釘連接的方式，保證了巻芯和集流體之間的連接牢固性和有效性；電池的正極柱20和負極柱19穿過電池蓋板和正、負極集流板的頂板上的螺孔(如負極集流板17上的1701)后，兩端用螺母固定。[0028] 本實施例中正極集流板22、電池正極柱20采用鋁金屬，負極集流板17、電池負極柱19采用銅金屬。采用不同顏色的金屬，在連接單巻芯時不會接反正負極。[0029] 參見圖5至圖9，本用新型還可采用另一種組合極耳，該組合極耳包括正極集流柱14、負極集流柱10、上絕緣壓板8、下絕緣壓板11、彈簧13和一定數量的金屬壓圈9，正極集流柱14、負極集流柱10各設有兩個，在它們的頂部和底部設有外螺紋，上絕緣壓板8和下絕緣壓板11的結構相同，正極集流柱14、負極集流柱10分別位于巻芯的左右兩側，上絕緣壓板8連接在正極集流柱14、負極集流柱10的頂部之間，下絕緣壓板11連接在正極集流柱14、負極集流柱10的底部之間，具體是在上絕緣壓板8和下絕緣壓板11的兩端都設有兩個集流柱孔(如上絕緣壓板8的集流柱孔801)分別套在兩個正極集流柱14、兩個負極集流柱10上，并用螺母12堅固，在螺母12與上絕緣壓板8、下絕緣壓板11之間設有彈簧13，彈簧13在巻芯膨脹時起到緩沖的作用，避免電池鼓脹，正極集流柱14、負極集流柱IO分別位于巻芯的左右兩側，巻芯置于上絕緣壓板8、下絕緣壓板11之間且在彈簧13的作用下被壓緊，在每個單巻芯6兩端的正、負極極耳位1、3上開有集流柱孔，套在兩側的正極集流柱14、負極集流柱10上，在正極集流柱14、負極集流柱10上還套有一定數量的金屬壓圈9，金屬壓圈9位于上絕緣壓板8和下絕緣壓板11之間，金屬壓圈9的數量與單巻芯6的數量相適應配合，在每個單巻芯6的極耳位的上方和下方各設有一個金屬壓圈9，它們將單巻芯6的極耳位壓緊使之與正極集流柱14、負極集流柱10牢固結合。本組合極耳中正極集流柱14及其上的金屬壓圈采用鋁金屬，負極集流柱10及其上的金屬壓圈采用銅金屬。本組合極耳與多個單巻芯組成的巻芯如上所述組裝后，再與電池外殼和電池外的正、負極柱組裝在一起，即構成了本實用新型的鋰系列二次電池，其中正極集流柱14、負極集流柱10的頂端、底端
通過金屬連接片與電池外殼緊固在一起，頂部對應的金屬連接片與電池外的正或負極柱電連接。 本實用新型在整個電池巻芯裝配過程中沒有采用超聲波焊接和內阻焊焊接的方式，而是采取更有效的鉚接和螺母連接的方式，保證了電池的一致性。 為了改善巻芯的膨脹問題，本實用新型將金屬彈簧或彈性鋼片等彈性體引入電池內部，很好地解決了電池在注液后以及化成時的膨脹問題。彈性體除了上述實施例中的彈簧外，還可以采用彈性金屬片等。 本實用新型中正極集流體、金屬壓圈采用鋁金屬，負極集流體、金屬壓圈除了采用銅金屬外，還可采用其它可用的金屬。正極采用截面較大的鋁板或鋁柱做集流體，負極采用導電性更好的銅板或銅柱做集流體，保證了電池在充放電過程中能夠承載大的電流。[0033] 在本實用新型的鋰系列二次電池中，因為金屬集流體的截面較大，就必須要求整個電池的正負極柱也具有較大的截面，這樣才能很好地匹配在一起，就保證了電池大電流充放電特性。
權利要求一種鋰系列二次電池，包括外殼、正負極柱、卷芯、正負極極耳、電解液，所述外殼包括外殼主體和蓋板，正負極柱固定在蓋板上，其特征在于所述卷芯采用多個單卷芯組成，它們與外殼主體的底部和蓋板平行放置，且多個單卷芯依上下方向排列，單卷芯的正負極極耳位分別設在其左右兩端，所述正負極極耳分別置于卷芯的兩側且與卷芯的正負極極耳位對應連接，正負極極耳與正負極柱對應電連接。
2. 根據權利要求1所述的鋰系列二次電池，其特征在于所述單巻芯包括正極片、負極 片、隔膜，它們以巻繞的方式緊密的結合在一起，形成巻芯結構，所述正極片的極耳位是位 于正極片的一側邊且沿正極片的長度方向設置，所述負極片的極耳位是位于負極片的一側 邊且沿負極片的長度方向設置，所述正極片的極耳位與負極片的極耳位分別位于巻芯的兩丄山順。
3. 根據權利要求2所述的鋰系列二次電池，其特征在于所述正極片的極耳位的長度 等于正極片的的長度，所述負極片的極耳位的長度等于負極片的的長度。
4. 根據權利要求1或2或3所述的鋰系列二次電池，其特征在于所述正負極極耳采用組合極耳，所述組合極耳包括正極集流體、負極集流體、上絕緣壓板、下絕緣壓板和彈性體，所述正極集流體、負極集流體分別位于巻芯的左右兩側，上絕緣壓板連接在正極集流體、負極集流體的頂部之間，下絕緣壓板連接在正極集流體、負極集流體的底部之間，所述彈性體安裝在上絕緣壓板的上方以及下絕緣壓板的下方，所述巻芯置于上絕緣壓板、下絕緣壓板之間且在彈性體的作用下被壓緊，所有單巻芯兩端的正極極耳位、負極極耳位分別與正極集流體、負極集流體連接在一起，所述正極集流體、負極集流體的頂端與正負極柱對應電連接。
5. 根據權利要求4所述的鋰系列二次電池，其特征在于所述正極集流體為正極集流板，所述負極集流體為負極集流板。
6. 根據權利要求5所述的鋰系列二次電池組合極耳，其特征在于在所述正極集流板、負極集流板上設有拉釘孔，在拉釘孔內設有拉釘，單巻芯兩端的極耳位通過拉釘分別固定 在正極集流板和負極集流板上。
7. 根據權利要求5所述的鋰系列二次電池組合極耳，其特征在于所述正極集流板、負極集流板在其頂部和底部設有頂板和底板，在頂板上設有螺孔，在底板上設有凹槽，在下絕 緣壓板的底面設有對應的凹槽，在對應的上下凹槽內裝有彈性體，所述上絕緣壓板位于正 極集流板、負極集流板的頂板下方，在上絕緣壓板的頂面設有凹槽，在凹槽內裝有彈性體，該彈性被預壓縮于上絕緣壓板與蓋板之間；所述正負極柱穿過蓋板上的螺孔和正極集流 板、負極集流板的頂板上的螺孔后用螺母固定；所述正極集流板采用鋁金屬，負極集流板采 用銅金屬。
8. 根據權利要求4所述的鋰系列二次電池組合極耳，其特征在于所述正極集流體為 正極集流柱，負極集流體為負極集流柱，每個單巻芯兩端的正極極耳位、負極極耳位上開有 集流柱孔，套在兩側的正極集流柱、負極集流柱上。
9. 根據權利要求8所述的鋰系列二次電池組合極耳，其特征在于在所述正極集流柱、 負極集流柱上還套有與電池巻芯數量相適應的用于壓緊電池極片的極耳位的金屬壓圈，金 屬壓圈位于上絕緣壓板和下絕緣壓板之間。
10. 根據權利要求9所述的鋰系列二次電池組合極耳，其特征在于在所述上絕緣壓板和下絕緣壓板的兩端設有集流柱孔分別套在正極集流柱、負極集流柱上，并用螺母堅固，在 螺母與上絕緣壓板、下絕緣壓板之間設有彈性體；所述正極集流柱及其上的金屬壓圈采用鋁金屬，負極集流柱及其上的金屬壓圈采用銅金屬。
專利摘要本實用新型為一種鋰系列二次電池，包括外殼、正負極柱、卷芯、正負極極耳、電解液，所述外殼包括外殼主體和蓋板，正負極柱固定在蓋板上，所述卷芯采用多個單卷芯組成，它們與外殼主體的底部和蓋板平行放置，且多個單卷芯依上下方向排列，單卷芯的正負極極耳位分別設在其左右兩端，所述正負極極耳分別置于卷芯的兩側且與卷芯的正負極極耳位對應連接，正負極極耳與正負極柱對應電連接。本實用新型能提高單體電池的容量和動力性能。
文檔編號H01M10/36GK201478397SQ20092017746
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者孫科, 張煜林, 鄭海信 申請人:嘉卓遠東企業有限公司