一種軟包鋰離子電池及其制造方法與流程

本發明涉及鋰離子電池生產技術領域，特別涉及一種軟包鋰離子電池及其制造方法。

背景技術：

相對于圓柱形電池和鋁殼方形電池而言，采用鋁塑膜的軟包鋰離子電池由于具有結構簡單、體積小、重量輕、形狀可根據需要變化、能量密度高、安全性高等特點，因此其應用范圍越來越廣泛，需求量也隨之增長。

鋰離子電池在儲能領域的應用獲得了迅速的發展，儲能市場的主要應用在可再生能源并網和分布式發電及微網領域，戶用儲能在國外也已經發展成為了熱門應用，在微網領域和追求體積以及重量優勢的戶用儲能領域，高容量電芯具有很大的優勢，而大容量軟包電池正是采用這種電芯的電池。

眾所周知，目前的大容量軟包電池普遍采用疊片式生產方式：即模切好的正負極片和隔膜層疊在一起，其特點是制作的電池內阻小且適合大電流放電，但是其缺點是工藝復雜，生產成本高、疊片效率低，性能一致性較差，較難保證電芯在后續充放電的平整性，從而影響循環壽命。

因此，如何能夠降低大容量軟包電池的生產成本，并使得大容量軟包電池具有優良的平整性以及理想的循環壽命是目前本領域技術人員亟需解決的技術問題。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本發明提供一種軟包鋰離子電池，以便能夠降低大容量軟包鋰離子電池的生產成本，同時能夠使得大容量軟包電池具有優良的平整性以及理想的循環壽命。

本發明還提供了一種軟包鋰離子電池的制造方法。

為達到上述目的，本發明提供的軟包鋰離子電池，包括電芯總成和軟包外殼，所述電芯總成包括多個相互并聯的電芯單體，且所述電芯單體為卷繞式電芯單體，所述電芯總成的厚度大于1cm。

優選的，在上述軟包鋰離子電池中，任意一所述電芯單體的厚度均不大于1cm。

優選的，在上述軟包鋰離子電池中，所述電芯單體的極耳為全極耳、多極耳或單極耳中的任意一種。

優選的，在上述軟包鋰離子電池中，所述電芯單體呈矩形，所述電芯單體的正極極耳和負極極耳分別對稱分布在所述電芯單體長度方向上的兩側。

優選的，在上述軟包鋰離子電池中，所述電芯單體呈矩形，所述電芯單體的正極極耳和負極極耳均位于所述電芯單體的一個側邊上。

優選的，在上述軟包鋰離子電池中，所述電芯總成中包括2～7個相互并聯的所述電芯單體。

本發明中所公開的軟包鋰離子電池的制造方法，包括步驟：

1)將正極極片、隔膜和負極極片疊放好后卷繞制成所述電芯單體；

2)將至少兩個所述電芯單體疊合后并聯形成整體，然后在該所述整體的正極焊接區焊接正極極耳，負極焊接區焊接負極極耳后形成所述電芯總成，所述電芯總成的厚度大于1cm；

3)將所述電芯總成通過后續處理制成軟包鋰離子電池。

優選的，在上述制造方法中，所述后續處理包括：沖殼、頂側封、注液、熱冷壓、化成、夾具烘烤、二次封裝以及分容。

優選的，在上述制造方法中，所述步驟1)中制成的電芯單體呈矩形，所述電芯單體的厚度為5mm-10mm，寬度為5cm-15cm，長度為10cm-25cm。

優選的，在上述制造方法中，所述電芯單體中，正極留白區為正極極耳焊接區，負極留白區為負極極耳焊接區，所述步驟1)中還包括，在所述電芯單體的寬度方向上，對所述正極極耳焊接區以及所述負極極耳焊接區的兩端進行剪裁，剪裁量為0.5cm-1cm。

優選的，在上述制造方法中，所述正極極耳以及所述負極極耳的厚度為0.1mm-0.5mm，寬度為3cm-10cm。

優選的，在上述制造方法中，所述步驟1)中所制成的電芯單體，在電芯單體的長度方向上，所述負極極片上的涂層兩端均超出所述正極極片上的涂層，所述隔膜的兩端均超出所述負極極片上的涂層。

優選的，在上述制造方法中，所述步驟2)中采用超聲波焊接所述正極極耳和所述負極極耳。

優選的，在上述制造方法中，所述正極極耳為鋁金屬片，所述負極極耳為鎳金屬片、鎳鍍銅金屬片或銅鎳合金金屬片中的一種。

由上述技術方案可以看出，本發明中所公開的軟包鋰離子電池的電芯總成是由多個相互并聯的電芯單體形成的，而每一個電芯單體均為卷繞式電芯單體，也就是說，電芯單體為卷芯，并且由這些電芯單體所形成的電芯總成的厚度大于1cm。

相比于疊片式的生產方式而言，卷繞式的電芯單體其生產效率更高，生產成本也更低，多個電芯單體并聯方式層疊在一起的結構一方面可以避免卷繞式結構電芯內阻較高的問題，另一方面可以解決厚卷芯結構在后期充放電過程總出現的平整性較差的問題；多個電芯單體并聯后所形成的電芯總成厚度大于1cm，這使得電芯總成具有更大的容量，因此由這種電芯單體所制成的軟包鋰離子電池不僅生產效率高、生產成本低，而且還具有能量密度高、電池容量大的特點，并且還可以提高電池大電流充放電性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例中所公開的正極極片或負極極片的結構示意圖；

圖2為本發明第一實施例中卷芯卷繞正負極以及隔膜放置位置示意圖；

圖3為第一實施例中單個電芯單體卷繞完成后的結構示意圖；

圖4為圖3中所示的電芯單體裁剪掉邊緣處極耳焊接區后的結構示意圖；

圖5為第一實施例中三個電芯單體并聯示意圖；

圖6為第一實施例中三個電芯單體并聯形成的電芯總成焊接大極耳后的結構示意圖；

圖7為圖6中的電芯總成完成二次封裝后的結構示意圖；

圖8為本發明第二實施例中卷芯卷繞正負極以及隔膜放置位置示意圖；

圖9為第二實施例中的電芯總成焊接大極耳后的結構示意圖；

圖10為圖9中的電芯總成完成二次封裝后的結構示意圖。

其中，1為涂層，2為留白區，3為正極極片，4為負極極片，5為隔膜，6為正極焊接區，7為負極焊接區，8為正極極耳，9為負極極耳。

具體實施方式

本發明的核心之一是提供一種軟包鋰離子電池，以便能夠降低大容量軟包鋰離子電池的生產成本，同時能夠使得大容量軟包電池具有優良的平整性以及理想的循環壽命。

本發明的另一核心在于提供一種軟包鋰離子電池的制造方法。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

本發明中所公開的軟包鋰離子電池，包括電芯總成和軟包外殼，其中，電芯總成由多個相互并聯的電芯單體形成，相鄰兩個電芯單體相互疊合，并且任意一個電芯單體均為采用卷繞方式生產的卷繞式電芯單體，該種電芯單體也可簡稱為卷芯，由多個電芯單體并聯所形成的電芯總成的厚度大于1cm。

相比于疊片式的生產方式而言，卷繞式的電芯單體其生產效率更高，生產成本也更低，多個電芯單體并聯方式層疊在一起的結構一方面可以避免卷繞式結構電芯內阻較高的問題，另一方面可以解決厚卷芯結構在后期充放電過程總出現的平整性較差的問題；多個電芯單體并聯后所形成的電芯總成厚度大于1cm，這使得電芯總成具有更大的容量，因此由這種電芯單體所制成的軟包鋰離子電池不僅生產效率高、生產成本低，而且還具有能量密度高、電池容量大的特點，并且還可以提高電池大電流充放電性能。

本發明實施例中所公開的軟包鋰離子電池中，雖然電芯總成的厚度大于1cm，但是任意一個電芯單體的厚度均不大于1cm，多個電芯單體疊合且并聯的組裝方式具有較大優勢，這可以有效解決目前厚電芯所存在的后期充放電過程中出現的平整性較差的問題。

需要進行說明的是，本發明實施例中的軟包鋰離子電池對電芯單體的極耳方式不作限定，極耳可以為單極耳、多極耳或者全極耳中的任意一種，當然，為了能夠有效提高軟包鋰離子電池整體的倍率性能，本實施例中的電芯單體的極耳優選的采用全極耳。

在實際生產過程中，電芯單體的卷制是依賴特定的卷針而形成的，卷針本身決定了電芯單體的寬度，因此，電芯單體與卷制方向相同的邊通常情況下為電芯單體的寬度邊，而與電芯單體卷制方向垂直的邊通常為電芯單體的長度邊。電芯單體完成卷制后通常呈矩形，并且電芯單體的正極極耳8和負極極耳9可以對稱分布在電芯單體長度方向上的兩側，也可以是正極極耳8和負極極耳9均位于電芯單體的一個側面上，如圖6和圖9中所示。

根據電芯單體的電容量以及實際使用需求，可以將2～7個電芯單體并聯形成電芯總成，然后經過后續的沖殼、頂側封、注液、熱冷壓、化成、夾具烘烤、二次封裝以及分容等工序，制成結構為多個電芯單體并聯的大容量軟包鋰離子電池。

本發明中還提供了公開了一種軟包鋰離子電池的制造方法，該制造方法具體包括如下步驟：

1)將正極極片3、隔膜5和負極極片4疊放好后卷繞制成所述電芯單體，為了防止析鋰而引起的安全性問題，在疊放過程中需要保證負極極片4的涂層1在電芯單體長度方向上的兩端均超過正極極片3的涂層1在長度方向上的兩端，也就是說，負極極片4的涂層1需要覆蓋住正極極片3的涂層1，為了防止正負極相互接觸而造成短路，隔膜5在電芯單體長度方向上的兩端要超過負極極片4的涂層1在長度方向上的兩端。需要進行說明的是，本實施例中的“電芯單體長度方向”具體是指與電池卷制方向垂直的方向。實際上，正極極片3、負極極片4以及隔膜5的來料均呈長條狀，卷制方向實際是沿著來料的正極極片3、負極極片4以及隔膜2的長度方向進行的，而與卷制方向垂直的方向，實際為正極極片3、負極極片4以及隔膜5來料的寬度方向，因此本領域技術人員需要注意該處描述中的方向轉變，卷制完成的電芯單體的長度方向，實際為正極極片3、負極極片4以及隔膜5來料的寬度方向；

2)將至少兩個上述步驟中的電芯單體疊合后并聯形成整體，然后在該整體的正極焊接區6焊接正極極耳，負極焊接區7焊接負極極耳后形成電芯總成，并且該電芯總成的厚度大于1cm，以保證電芯總成的容量；

3)將電芯總成通過后續處理制成軟包鋰離子電池，所謂后續處理通常包括沖殼、頂側封、注液、冷熱壓、化成、夾具烘烤、二次封裝以及分容等工藝，由于上述工藝為目前軟包鋰離子電池生產過程中的成熟工藝，因此本實施例中對上述工藝不再進行贅述。

通過上述方法所制成的軟包鋰離子電池，電芯總成由多個相互并聯的電芯單體形成，而電芯單體是通過卷繞的方式生產，并且電芯總成的厚度大于1cm，卷繞式的電芯單體生產效率高，生產成本低，多個電芯單體并聯方式層疊在一起的結構一方面可以避免卷繞式結構電芯內阻較高的問題，另一方面可以解決厚卷芯結構在后期充放電過程總出現的平整性較差的問題；多個電芯單體并聯后所形成的電芯總成厚度大于1cm，這使得電芯總成具有更大的容量，因此由上述實施例中所公開的軟包鋰離子電池的制造方法所所制成的軟包鋰離子電池不僅生產效率高、生產成本低，而且還具有能量密度高、電池容量大的特點，并且還可以提高電池大電流充放電性能。

上述實施例的步驟1)中所制成的電芯單體的厚度通常為5mm-10mm，寬度為5cm-15cm(該數值通常根據卷針的不同而發生變化)，長度為10cm-25cm(該數值根據正極極片、負極極片以及隔膜來料的寬度不同而發生變化)，上述數值區間均包括端點值。

請參考圖1、圖2和圖8，正極極片3和負極極片4上除了涂層1之外還有留白區2，在完成卷之后的全極耳電芯單體中，正極留白區為正極焊接區6，負極留白區為負極焊接區7，在步驟1)中還包括：在電芯單體的寬度方向上，對正極焊接區6以及負極焊接區7的兩端均進行剪裁，剪裁尺寸為0.5cm-1cm。

正極極耳8和負極極耳9的厚度為0.1mm-0.5mm，寬度為3cm-10cm，極耳寬度方向與電芯單體的寬度方向一致。

在步驟2)中，正極極耳8和負極極耳9的焊接優選的采用超聲波焊接，正極極耳8為鋁金屬片，負極極耳9為鎳金屬片、鎳鍍銅金屬片或銅鎳合金金屬片中的一種。

以下以具體制造實施例對上述軟包鋰離子電池的制造方法進行進一步詳細闡述，如圖2至圖7中所示，圖2中的左右方向為寬度方向，上下方向為長度方向，電芯單體沿長度方向卷繞。

第一個具體制造實施例：

將涂層寬度為134mm、留白區寬度為12mm的正極極片、涂層寬度為140mm、留白區寬度為11mm的負極極片和寬度為144.5mm的隔膜卷繞成卷芯，使a為2mm，b為4mm，c為3mm和d為1.5mm，獲得的電芯單體的寬度為8cm，長度為16.1cm，厚度為8mm。把邊緣留白區切掉1cm，然后并聯3個全極耳電芯單體，把厚度為0.15mm、寬度5cm的鋁大金屬極耳超聲波焊接到正極焊接區，把厚度為0.15mm、寬度5cm的鎳鍍銅大金屬極耳超聲波焊接到負極焊接區。之后，通過沖殼、頂側封、注液、熱冷壓、化成、夾具烘烤、二次封裝和分容，獲得結構為多個全極耳電芯單體并聯的大容量軟包電池，正負極對稱分布在電池的兩端。所制成的電芯單體的容量為16.2ah，3個并聯形成的電芯總成厚度為27mm，容量為48.6ah，內阻為3.0mω，1.5c放電容量為0.2c的98％。

需要進行說明的是，上述實施例中，a為負極涂層在一端超出正極涂層的大小，b為負極涂層在另一端超出正極涂層的大小，c為隔膜在一端超出負極涂層的大小，d為隔膜在另一端超出負極涂層的大小。

第二個具體制造實施例：

如圖2至圖7中所示，圖2中的左右方向為寬度方向，上下方向為長度方向，電芯單體沿長度方向卷繞。

將涂層寬度為120mm、留白區寬度為14mm的正極極片、涂層寬度為126mm、留白區寬度為10mm的負極極片和寬度為132mm的隔膜卷繞成電芯單體，使a為2mm，b為4mm，c為3mm和d為3mm，獲得的電芯單體的寬度為8.2cm，長度為14.8cm，厚度為5.5mm。把邊緣留白區切掉1cm，然后并聯4個全極耳電芯單體，把厚度為0.2mm、寬度6cm的鋁大金屬極耳超聲波焊接到正極焊接區，把厚度為0.2mm、寬度6cm的鎳鍍銅大金屬極耳超聲波焊接到負極焊接區。之后，通過沖殼、頂側封、注液、熱冷壓、化成、夾具烘烤、二次封裝和分容，獲得結構為多個全極耳電芯單體并聯的大容量軟包鋰離子電池，正負極對稱分布在電池的兩端。制造形成的單個電芯單體的容量為10.1ah，4個并聯的形成的電芯總成厚度為26mm，容量為40.4ah，內阻為1.8mω，1.5c放電容量為0.2c的98.5％。

該具體制造實施例中a、b、c、d所代表的含義與第一個具體制造實施例相同。

第三個具體實施例：

如圖8至圖10中所示，圖8中的上下方向為寬度方向，左右方向為長度方向，電芯單體沿長度方向卷繞。

把正極涂層寬度為71mm、留白寬度為9mm的正極極片進行模切，使留白區的金屬焊接區寬度為5cm；把負極涂層寬度為74mm、留白寬度為7mm的負極極片進行模切，使留白區的金屬焊接區寬度為5cm，然后把寬度為80mm的隔膜，正負極極片進行卷繞，使a為2mm，b為1mm，c為4mm，d為2mm，獲得寬度為80mm，長度為140mm，厚度為5.5mm的電芯單體。通過并聯的方式，把4個電芯單體重疊，在正負極極耳焊接區通過超聲波焊接的方式，焊接正負極極耳。極耳尺寸為：厚度0.2mm，寬度為4mm，正極極耳為鋁極耳，負極極耳為鎳鍍銅極耳。之后通過沖殼、頂側封、注液、熱冷壓、化成、夾具烘烤、二次封裝和分容，獲得結構為多個由模切方式進行極耳設計的電芯單體并聯的大容量軟包電池，正負極極耳分布在電池的同一側，如圖9和圖10中所示。

需要進行說明的是，正極極片、負極極片和隔膜應當重疊方式，圖2和圖8中只是為了便于清楚的展示三者尺寸上的關系，各個部件僅錯開截取了一截進行表示。

以上對本發明所提供的軟包鋰離子電池及其制造方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。