一種蘋果形大功率聚合物鋰電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種蘋果形大功率聚合物鋰電池，包括外殼和電池芯，電池芯包括正極片、負極片和隔膜，正極片、負極片和隔膜的形狀同為蘋果形片狀，所謂蘋果形片狀是以圓形片為基材并沿上下兩個平形的弦切割而成的具有平行的上弦邊和下弦邊以及兩側(cè)圓弧邊的片狀，正極片或負極片通過焊接的方式連接電池的正極耳或負極耳，正極耳位于正極片的中部，負極耳位于負極片的中部；正極耳和負極耳分別位于電池的上弦邊和下弦邊。本實用新型適用于對電池外觀具有特殊要求的使用載體，使空間利用最大化，從而提高其體積能量密度，并使電池在大電流放電時電流密度分布更均勻，提高電池高倍率放電的性能，可制成30－50Ah的大功率聚合物鋰電池。
【專利說明】一種蘋果形大功率聚合物鋰電池【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于鋰離子電池的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別指一種適用于特殊載體(如含有曲面的圓形載體)要求特殊形狀的大功率聚合物鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是新型的綠色高能二次電池，具有能量密度高、自放電小、使用壽命長等優(yōu)點。近年來，隨著社會的發(fā)展及石油能源危機，鋰離子電池的應(yīng)用已經(jīng)擴展到動力、儲能、航空、航海等領(lǐng)域，為了實現(xiàn)空間的最大利用，一些運行載體會具有特殊的結(jié)構(gòu)，如含有曲面的圓形運行載體，為了實現(xiàn)電池的高能量密度和空間的最大利用化，就必然要求電池具有特殊的外觀，所以對含有曲面的特殊外形的聚合物鋰電池引起了廣泛關(guān)注。
[0003]以鋁塑膜為外殼的鋰離子電池一般制成方形電池，如圖1所示，傳統(tǒng)的鋰電池10是規(guī)則的方形。首先，傳統(tǒng)鋰電池的四邊都是直邊，沒有曲線邊，當用電載體是圓形(或橢圓形)時，將傳統(tǒng)電池放進圓形載體中，其四個直邊與圓形的曲面之間不可避免存在一定的距離，這就造成空間浪費，減小了體積能量密度，而且載體越大，浪費空間也就越大。其次，傳統(tǒng)鋰電池的四角與圓形載體的曲面相接觸時，會造成電池四角受力過大，當電池受到碰撞時，電池破損，外界空氣進入，導(dǎo)致電池報廢，甚至電池內(nèi)部正負極片接觸造成電池燃燒，同時傳統(tǒng)電池極耳20分布在電池10的同側(cè)，在大電流放電時由于極耳在同側(cè)，造成電流密度公布不均，電池發(fā)熱嚴重，其倍率性能和循環(huán)性能差。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了解決現(xiàn) 有的技術(shù)缺陷，本實用新型的目的在于提供一種蘋果形大功率聚合物鋰電池，適用于對電池外觀具有特殊要求的運行載體。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種蘋果形大功率聚合物鋰電池,包括外殼和電池芯,所述電池芯包括正極片、負極片和隔膜，正極片和負極片組成極片組，正極片和負極片之間設(shè)有隔膜隔開，正極片、負極片和隔膜的形狀同為蘋果形片狀，所謂蘋果形片狀是以圓形片為基材并沿上下兩個平形的弦切割而成的具有平行的上弦邊和下弦邊以及兩側(cè)圓弧邊的片狀，正極片或負極片通過焊接的方式連接電池的正極耳或負極耳，正極耳位于正極片的中部，負極耳位于負極片的中部；正極耳和負極耳分別位于電池的上弦邊和下弦邊，使電池在大電流放電時電流密度分布更均勻，從而降低電池在大電流放電時表面過高的溫度，提高大電流放電的性能。
[0007]所述的外殼是采用PP層、Al層和尼龍層復(fù)合而成的鋁塑膜，通過沖壓形成。
[0008]所述的電池芯有多個單片電芯疊加組成，每個單片電芯是采用單面正極片-隔膜-雙面負極片-隔膜-單面正極片的疊片方式。
[0009]所述的隔膜選用PP/PE/PP三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過浸涂工藝處理，可提高電池安全性能，同時電池在充放電過程中不易出現(xiàn)膨脹和變形。
[0010]所述的正極耳采用純度在99%±5%的純鋁片，其厚度在0.2 — 0.3mm,負極耳采用純度為99%±5%的純紫銅片，厚度為0.2 — 0.3mm，可滿足電池的大電流放電性能。
[0011]采用上述方案后，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:一、蘋果形的外觀設(shè)計，包括平行的上弦邊和下弦邊以及兩側(cè)圓弧邊，可以滿足特殊載體(如邊緣是圓弧形)對電池外觀的要求，當用電載體是圓形時，使其兩側(cè)的圓弧和載體的全面相接觸，實現(xiàn)空間的最大利用，使電池在各行業(yè)的應(yīng)用更為廣泛，提高了電池的空間利用率，提高電池的體積能量密度；二、將電池的正極耳和負極耳的位置由同一側(cè)兩邊移至兩側(cè)中間的位置，且分別從正極片和負極片引出，避免傳統(tǒng)電池在大電流放電時電池極耳處的溫度過高，影響電池的大電流放電性能，電池可滿足10C-30C的高倍率持續(xù)放電性能，可制作成30-50Ah的大功率聚合物鋰電池。
[0012]總之，本實用新型電池是聚合物鋰電池，具有大容量、高功率、高能量密度、無記憶效應(yīng)，自放電率小，設(shè)計靈巧的外型尺寸，安全性能好等優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是傳統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型電池芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本實用新型電池芯的分解圖一；
[0016] 圖4是本實用新型電池芯的分解圖二 ；
[0017]圖5是本實用新型的制作工藝流程圖；
[0018]圖6是本實用新型的電池倍率放電曲線。
[0019]標號說明
[0020]電池10極耳20圓形片30
[0021]上弦邊40下弦邊50圓弧邊60
[0022]正極片I負極片2隔膜3
[0023]正極耳4負極耳5。
【具體實施方式】
[0024]本實用新型揭示的一種蘋果形大功率聚合物鋰電池，包括外殼和電池芯，如圖2和圖3、4所示，所述電池芯是由η個單片電芯組成，所述的單片電芯由兩個單面的正極片1、一個負極片2和隔膜3組成，負極片2位于中間，兩側(cè)各疊一個單面的正極片1，正極片I有正極膜的一面朝向里即負極片2，正極片I和負極片2組成極片組，正極片I和負極片2之間設(shè)有隔膜3隔開；正極片1、負極片2和隔膜3的形狀同為蘋果形片狀，所謂蘋果形片狀是以圓形片30為基材，通過激光膜板由一定程序進行控制進行激光切割，沿上下兩個平形的弦切割而成的具有平行的上弦邊40和下弦邊50以及兩側(cè)圓弧邊60，正極片I或負極片2通過焊接的方式連接電池的正極耳4或負極耳5，正極耳4位于正極片I的中部，負極耳5位于負極片2的中部，這樣，電池的整體外觀像一個蘋果，適用放在特殊要求的電池載體中，以實現(xiàn)電池空間的最大利用。
[0025]同時，此實施例的正極耳4和負極耳5分別位于電池的上弦邊40和下弦邊50，使電池在大電流放電時電流密度分布更均勻，防止電池的極化內(nèi)阻，從而降低電池在大電流放電時表面過高的溫度，提高大電流放電的性能及安全性能。[0026]而且，此實施例的外殼是采用PP層、Al層和尼龍層復(fù)合而成的鋁塑膜，通過沖壓形成。
[0027]此實施例的正極耳4采用純度在99%±5%的純鋁片，其厚度在0.2 — 0.3mm,負極耳5采用純度為99%±5%的純紫銅片，厚度為0.2 — 0.3mm。
[0028]此實施例的隔膜選用PP/PE/PP三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過浸涂工藝處理，用粘接劑(聚偏氟乙烯-六氟丙烯，PVDF-HFP)、塑化劑(鄰苯二甲酸二丁酯，DBP)與丙酮混合制的均勻漿料涂敷在(PP-PC-PE)三層復(fù)合的隔膜上而制成，可提高電池安全性能，同時電池在充放電過程中不易出現(xiàn)膨脹和變形。
[0029]另外，電池采用B1-CELL層疊制作工藝，使本實用新型可制成30 — 50 Ah的大功率聚合物鋰電池，具有大容量、高功率、高能量密度、無記憶效應(yīng)，自放電率小，設(shè)計靈巧的外型尺寸，安全性能好等優(yōu)點，同時加工性能好，制作方法簡單，可大批量生產(chǎn)。
[0030]本實用新型的制作工藝流程如圖5所示。
[0031]一、漿料的配制
[0032]正極漿料的配制:正極活性物質(zhì)鈷酸鋰或三元(LC0、NCM) 77.5%_85%，導(dǎo)電炭黑4%-8%，塑化劑8.5%-12% (鄰苯二甲酸二丁酯，DBP)，粘結(jié)劑10%_15% (聚偏氟乙烯-六氟丙烯，PVDF-HFP)，在丙酮內(nèi)溶劑(丙酮的加入量為使PVDF-HFP的質(zhì)量分數(shù)達到12%左右)，混合成均勻的漿料；
[0033]負極漿料的配制:負極活性物質(zhì)(MCMB) 76%_83%，導(dǎo)電炭黑5%_8%，塑化劑12%_15%(鄰苯二甲酸二丁酯，DBP)，粘結(jié)劑7%-12% (聚偏氟乙烯-六氟丙烯，PVDF-HFP)，在丙酮內(nèi)溶劑(丙酮的加入量為使PVDF-HFP的質(zhì)量分數(shù)達到12%左右)，混合成均勻的漿料。
[0034]二、涂布
[0035]把配好的正負極漿料均勻連續(xù)的涂敷在PET上，按設(shè)計要求控制涂布的的面密度和厚度。
[0036]三、集流體預(yù)處理
[0037]將集流體表面涂覆薄層的導(dǎo)電材料，主要是正極鋁網(wǎng)的表面處理，將一層含導(dǎo)電劑的聚丙烯酸膜漿料均勻涂在鋁網(wǎng)上，涂層的厚度6 - SmMffl,以保證正極膜與鋁網(wǎng)結(jié)合的強度和導(dǎo)電性，負的集流體銅箔可不做處理。
[0038]四、輥壓
[0039]將涂布好的正極膜與處理好的鋁網(wǎng)進行復(fù)合制得單面的正極片，將涂布好的負極膜與銅箔復(fù)合制得雙面的負極片，然后按設(shè)計要求將正負片輥壓成一定厚度。
[0040]五、裁片
[0041]進行激光切割，按設(shè)計要求所要求的尺寸裁切出所需正負極片，正負極片毛刺極小，降低電池內(nèi)部短路及自放電的安全隱患。
[0042]六、隔膜處理
[0043]將粘結(jié)劑(聚偏氟乙烯-六氟丙烯，PVDF-HFP) 7%，塑化劑9% (鄰苯二甲酸二丁酯，DBP)，在占質(zhì)量分數(shù)84%丙酮溶劑中攪拌均勻的漿料，然后涂敷在以(PP-PC-PE)三層復(fù)合的隔膜上，制成經(jīng)特殊處理的隔膜。
[0044]七、單片電芯
[0045]正極片和負極片采用疊片的方式，取兩片單面的正極片和一片雙面的負極片，按正極-隔膜-負極-隔膜-正極的方式疊成一個單片電芯，然后單片電芯上下各墊一層PET在熱壓機上進行熱復(fù)合后制得單片電芯。
[0046]八、萃取
[0047]把單片電芯在甲醇含水率≤800PPM的萃取系統(tǒng)中將DBP (鄰苯二甲酸二丁酯)萃取出來。
[0048]九、組裝焊接
[0049]按設(shè)計要求取若干單片電芯進行疊片，然后將正負極耳焊接在正負極極片上，組裝成電芯；其中正極耳采用純度在99%左右的純鋁片，其厚度在0.2 — 0.3mm，負極耳采用純度為99%左右的純紫銅片，厚度為0.2 — 0.3mm。
[0050]十、封裝
[0051]將電芯裝入成型好的鋁塑膜包裝袋中，然后進行頂封和側(cè)封，留出氣囊以備加液。
[0052]十一、電芯干燥、加液
[0053]將電芯放在干燥箱中進行干燥，溫度控制在80±5°C，然后在濕度< 3%RH下進行加液，所選的電解液為功能型高倍率電解液。
[0054]十二、化成、抽氣封口
[0055]化成是指用小電流對電池的首次充放電過程，抽氣封口用專用的大電芯抽氣機將電池化成中產(chǎn)生的氣體抽出，然后進行封口，要求電池有一定的硬度，電池內(nèi)部沒有氣體的存在。
[0056]十三、分容、成型
[0057]分容是指測試電池的實際容量，看容量是否達標，最后將電池的氣囊邊裁掉，對電池折邊，最后制得成型后得電池。
[0058]如圖6所示是本實用新型的電池倍率放電曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種蘋果形大功率聚合物鋰電池，其特征在于:包括外殼和電池芯，所述電池芯包括正極片、負極片和隔膜，正極片和負極片組成極片組，正極片和負極片之間設(shè)有隔膜隔開，正極片、負極片和隔膜的形狀同為蘋果形片狀，所謂蘋果形片狀是以圓形片為基材并沿上下兩個平形的弦切割而成的具有平行的上弦邊和下弦邊以及兩側(cè)圓弧邊的片狀，正極片或負極片通過焊接的方式連接電池的正極耳或負極耳，正極耳位于正極片的中部，負極耳位于負極片的中部；正極耳和負極耳分別位于電池的上弦邊和下弦邊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種蘋果形大功率聚合物鋰電池，其特征在于:所述的外殼是采用PP層、Al層和尼龍層復(fù)合而成的鋁塑膜，通過沖壓形成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種蘋果形大功率聚合物鋰電池，其特征在于:所述的電池芯有多個單片電芯疊加組成，每個單片電芯是采用單面正極片-隔膜-雙面負極片-隔膜-單面正極片的疊片方式。
4.如權(quán)利要求1所述的一種蘋果形大功率聚合物鋰電池，其特征在于:所述的隔膜選用PP/PE/PP三層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種蘋果形大功率聚合物鋰電池，其特征在于:所述的正極耳采用純度在99%±5%的純鋁片，其厚度在0.2 — 0.3mm,負極耳采用純度為99%±5%的純紫銅片，厚度為0.2 — 0.3mm。
【文檔編號】H01M2/26GK203521496SQ201320547086
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】李現(xiàn)利, 詹威, 王鵬峰 申請人:廈門鎢業(yè)股份有限公司