專利名稱：一種新型方形電池的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鋰離子電池領域，特別是中小容量的方形鋰離子電池。
背景技術：
鋰離子電池以其高電壓、高能量密度、良好的循環性能等優點越來越多地應用到了儲能和動力等領域。目前常見的金屬殼體的鋰離子電池主要有圓柱電池和方形電池兩大類。·[0003]圓柱電池的電芯采取卷繞式進行生產。卷繞式的優點主要有(I)卷繞式工藝成熟穩定，成本低，生產效率高。(2)極片間隙均勻，一致性好。(3)極片曲率半徑大，極片不易掉料。這些優點使卷繞工藝得到了廣泛的應用。如常見的18650，26650等圓柱電池就采取卷繞工藝。但是卷繞工藝也有其局限性，比如容量不能做大，原因是當極片過長時卷繞難度增大、卷芯對齊度下降等不利因素出現。方形電池主要分為兩種方形卷繞式和方形疊片式。方形電池的優點是容量較大，但是與圓柱卷繞式電池相比方形電池也有其缺點(1)方形卷繞式的卷芯曲率半徑各部位不同導致極片間隙不均勻，在卷芯曲率半徑小處，極片間隙小，容易掉料。這種不一致性會影響電池性能的發揮。(2)方形疊片式的缺點在于工藝復雜，生產成本高、效率低。
發明內容本實用新型的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種結合了圓柱電池和方形電池的優點的新型方形電池。其技術方案是一種方形鋰離子電池，是由長方形殼體、蓋板和卷芯組成，蓋板是由正極集流柱、負極集流柱、防爆閥和絕緣片組成；卷芯置于殼體內，卷芯的正極耳、負極耳分別與蓋板的正極集流柱、負極集流柱連接；卷芯為多個同規格的卷芯單元組成，多個卷芯單元外部由卷芯輔助模塊夾持排列固定后置于殼體內。上述方案還包括所述的卷芯單元是圓柱形卷繞式結構，卷芯正極耳、負極耳分別設置在圓柱形卷芯的兩端；所述的卷芯輔助模塊為兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的軸向對合組成的長方形整體結構，其外部與長方形的殼體插接配合，內部設有與卷芯插接配合的柱形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設有內外貫通的通孔或通槽。所述的卷芯單元是圓柱形卷繞式結構，卷芯正極耳、負極耳分別設置在圓柱形卷芯的兩端；所述的卷芯輔助模塊為兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合組成的長方形整體結構，其外部與長方形的殼體插接配合，內部設有與卷芯插接配合的弧形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設有內外貫通的通孔或通槽。兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合方式包括上、下對合結構或左、右對合結構。對合后的卷芯輔助模塊在與圓柱形卷芯兩端的正極耳、負極耳結合部分別設置正極集流體、負極集流體，每個卷芯單元的正極耳、負極耳均對應連接在正極集流體、負極集流體上，正極集流體、負極集流體分別插接固定在卷芯輔助模塊對應的端部。正極集流體、負極集流體分別與蓋板的正極集流柱、負極集流柱連接，并在其連接部位之間設置集流體隔離模塊。集流體隔離模塊是中間帶孔的卡槽結構。本實用新型的方形鋰離子電池，采用的是圓柱卷繞式的卷芯單元組合，具有圓柱卷繞式電芯的優點，同時卷芯單元的組合突破了圓柱卷繞式電池容量的瓶頸。其中:卷芯是由若干個卷芯單元組合而成，每個卷芯單元都完全相同，都采取的是圓柱卷繞式結構，增加卷芯單元的個數可以增加方形電池的容量；卷芯輔助模塊有效地保護和支撐了卷芯，對所用的金屬外殼厚度要求降低；正極集流體和負極集流體通過蓋板的絕緣片和蓋板隔離，通過集流體隔離模塊和卷芯隔離，這樣能夠保證外殼不帶電，提高電池的使用安全性。
圖1為一種新型方形鋰離子電池的整體示意圖。 圖2a為一種沿軸向對合的卷芯輔助模塊的右視圖，圖2b為一種沿軸向對合的卷芯輔助模塊的主視圖，圖2c為一種沿軸向對合的卷芯輔助模塊的俯視圖。圖3為另一種沿卷芯外周邊左右對合的卷芯輔助模塊裝配圖。圖4為集流體隔離模塊4的三視圖。
具體實施方式
下面將結合附圖，對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。一種方形鋰離子電池，是由殼體10、蓋板I組成長方體外包裝；在蓋板I上設有正極集流柱和負極集流柱2、防爆孔3 (兼顧注液口)、絕緣片5 ;在殼體10內部設置卷芯輔助模塊(6或6’)和卷芯8，卷芯8的正負極耳7分別連接在正負極集流體11后與正負極集流柱2連接。其中殼體10材質為招殼,厚度為O. 25-0. 5mm。蓋板I中的正極集流柱和負極集流柱2長度較短，可以減小電池的空間尺寸。絕緣片作用是將蓋板和正、負極集流體隔離開來。卷芯8是由若干個卷芯單元組合而成，每個卷芯單元都完全相同，都采取的是圓柱卷繞式工藝制作。圓柱卷繞式工藝成熟穩定，能夠有效地保證電池性能和質量。增加卷芯單元的個數可以增加方形電池的容量。優選的是，卷芯單元的個數以2到4個為最佳。卷芯輔助模塊，按照結構不同可以分為兩種，一種沿卷芯軸向對合的結構，如圖2a_2c所示。另一種為沿卷芯外周邊對合的左右或上下結構，如圖3所示。按照保護卷芯單元的個數不同分為兩種，一種為單個卷芯保護，另一種為多個卷芯保護。本實施例優選圖2a-2c和圖3所示卷芯輔助模塊6和6 ‘進行說明。圖2a_2c所示卷芯輔助模塊是由兩塊相同的卷芯輔助模塊6沿卷芯的軸向對合組成。該模塊的作用為(I)保護和支撐卷芯。(2)輔助電解液浸潤卷芯。卷芯輔助模塊為PP材質，加入阻燃劑和玻璃纖維，提高安全性能和機械強度，能夠有效地保護和支撐電芯。卷芯輔助模塊6的對合面設置有凸柱6-2和凹孔6-1。凸柱6-2和凹孔6-1插接配合實現對接后將卷芯8固定在其中。在卷芯輔助模塊6的外側立邊上預設一凹槽6-3，作為正極集流體和負極集流體插接和引出卷芯極耳的通道。在卷芯輔助模塊6上還設有條形孔槽6-4(即圖1中的9)，是電解液浸潤卷芯的通道。在卷芯輔助模塊6內部預制有弧形槽，用于圓柱形卷芯單元的裝配和固定。圖3所示的卷芯輔助模塊是由兩塊相同的卷芯輔助模塊6 ‘沿卷芯的外周邊左右對合組成。其結構與連接方式與卷芯輔助模塊6的方式類似。參照圖4，集流體隔離模塊4，是由中間帶孔的卡槽組成，其作用是將卷芯的正極集流和負極集流與卷芯隔離開來。中間的小孔，是電解液浸潤卷芯的通道。正負極集流體和極耳、正負極集流柱采取激光焊接或者超聲波焊接的形式連接。對于所公開的實施例的上述說明，僅為本發明較佳的實施例而已，并非用來限定本發明的實施范圍。即凡是依照本發明申請專利范圍內的內容作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術范疇。
權利要求1.一種新型方形電池，是由殼體、蓋板和卷芯組成，蓋板是由正極集流柱、負極集流柱、 防爆閥和絕緣片組成；卷芯置于殼體內，卷芯的正極耳、負極耳分別與蓋板的正極集流柱、 負極集流柱連接，其特征在于殼體呈長方體空腔結構；卷芯為多個同規格的卷芯單元組成，多個卷芯單元外部由卷芯輔助模塊夾持排列固定后置于殼體內。
2.根據權利要求1所述的新型方形電池，其特征在于所述的卷芯單元是圓柱形卷繞式結構，卷芯正極耳、負極耳分別設置在圓柱形卷芯的兩端；所述的卷芯輔助模塊為兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的軸向對合組成的長方體結構，其外部與長方體的殼體插接配合，內部設有與卷芯插接配合的柱形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設有內外貫通的通孔或通槽。
3.根據權利要求1所述的新型方形電池，其特征在于所述的卷芯單元是圓柱形卷繞式結構，卷芯正極耳、負極耳分別設置在圓柱形卷芯的兩端；所述的卷芯輔助模塊為兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合組成的長方體結構，其外部與長方體的殼體插接配合，內部設有與卷芯插接配合的弧形凹槽，兩塊卷芯輔助模塊在其對合面上設有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯輔助模塊上設有內外貫通的通孔或通槽。
4.根據權利要求3所述的新型方形電池，其特征在于兩塊卷芯輔助模塊沿卷芯的外周邊對合方式包括上、下對合結構或左、右對合結構。
5.根據權利要求2、3或4所述的新型方形電池，其特征在于對合后的卷芯輔助模塊在與圓柱形卷芯兩端的正極耳、負極耳結合部分別設置正極集流體、負極集流體，每個卷芯單元的正極耳、負極耳均對應連接在正極集流體、負極集流體上，正極集流體、負極集流體分別插接固定在卷芯輔助模塊對應的端部，正極集流體、負極集流體分別與蓋板的正極集流柱、負極集流柱連接。
6.根據權利要求5所述的新型方形電池，其特征在于在其連接部位之間設置集流體隔離模塊，集流體隔離模塊是中間帶孔的卡槽結構。
專利摘要本實用新型屬于鋰離子電池領域，特別是一種新型方形電池。其技術方案是由長方形殼體、蓋板和卷芯組成，蓋板是由正極集流柱、負極集流柱、防爆閥和絕緣片組成；卷芯置于殼體內，卷芯的正極耳、負極耳分別與蓋板的正極集流柱、負極集流柱連接；卷芯為多個同規格的卷芯單元組成，多個卷芯單元外部由卷芯輔助模塊夾持排列固定后置于殼體內。本實用新型的方形鋰離子電池，采取圓柱卷繞式電芯，極片間隙和松緊度均勻，生產效率高；卷芯輔助模塊能夠支撐和保護卷芯，提升了一種新型方形電池的機械強度和安全性。增加卷芯單元的個數可以增加電池的容量。正負極集流體與殼體不接觸，電池殼體不帶電，提高了使用的安全性。
文檔編號H01M10/0587GK202839866SQ20122051852
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月11日 優先權日2012年10月11日
發明者徐建貞, 朱玉法, 柳艾美, 孟慶帥 申請人:山東天陽新能源有限公司