專利名稱：一種鋰離子電池極芯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鋰離子電池極芯及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備有了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，與之相應(yīng)的二次鋰離子電池的需求也不斷増加，尤其是動(dòng)カ汽車的發(fā)展，要求鋰離子電池的充放電能力有更高要求。目前，實(shí)際生產(chǎn)中的鋰離子電池電極芯組裝方法主要有卷繞式和疊片式兩種方式。

卷繞式電極極芯是通過(guò)長(zhǎng)條型正極和長(zhǎng)條型負(fù)極來(lái)制造卷繞型電極極芯，得到的電極極芯截面是圓狀的或橢圓的。這導(dǎo)致是極片存在拐角，在電池充放電過(guò)程中，電極膨脹或收縮導(dǎo)致應(yīng)カ不均，最終電極極芯變形，而導(dǎo)致電池性能變差，存在安全隱患。疊片式電極極芯是通過(guò)堆積多個(gè)正極片、負(fù)極片和隔膜制造電極極芯。例如，申請(qǐng)專利號(hào)為CN200880120848. 0的中國(guó)專利申請(qǐng)記載了采用二分電池和全電池堆疊卷繞的方式來(lái)制備鋰離子極芯。需要制作大量単元正極和單元負(fù)極(二分電池或全電池)，需要消耗大量時(shí)間堆疊，エ藝繁瑣，降低生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種解決卷繞式電極極芯的拐角電極膨脹問(wèn)題，安全性能高的卷繞式疊片鋰離子電池極芯。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為，
一種鋰離子電池極芯，包括第一電極組、第二電極組和隔膜，第一電極組和第二電極組分別由極片及設(shè)置在極片上的極耳組成，第一電極組排布到兩條隔膜之間形成載體，第二電極組按上下交替順序排列到載體的兩側(cè)，重疊卷繞。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，第一電極組的極片片數(shù)和第二電極組的極片片數(shù)相差I(lǐng)片。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，第一電極組為的同一種極性極片組成，第二電極組為與第一電極組相反極性的極片組成。其中，第一電極組為正極片時(shí)，第二電極組為負(fù)極片；第一電極組為負(fù)極片時(shí)，第二電極組為正極片，正極極片是由正極材料涂覆到正極集流體表面制造而成，負(fù)極極片是由負(fù)極材料涂覆到負(fù)極集流體表面制造而成。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，第一電極組極片沿隔膜長(zhǎng)度方向放置，相鄰的極耳不在同一側(cè)，第二電極組極片沿隔膜長(zhǎng)度方向上下交替放置，相鄰的極耳在同一側(cè)。以保證同極性極耳的對(duì)齊，利于焊接。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，第一電極組和第二電極組的極耳連接方式為焊接。極耳并聯(lián)焊接可以減小內(nèi)阻，提高電池的放電倍率。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，為了使隔膜包裹極片組緊密，第一電極組的相鄰兩電極的間隙長(zhǎng)度從卷繞初始端開(kāi)始是依次増加。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，隔膜包括微孔聚こ烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟こ烯、聚四氟こ烯和聚偏こ烯聚六氟丙烯共聚物中的至少ー種。隔膜由具有離子導(dǎo)通能力的聚合物組成，正極片是由正極材料涂覆到正極集流體表面制造而成，負(fù)極極片是由負(fù)極材料涂覆到負(fù)極集流體表面制造而成，隔膜必須有足夠長(zhǎng)度和寬度包裹所有極片，以防止正極片和負(fù)極片直接接觸。為了進(jìn)一步提高正極片、負(fù)極片和隔膜之間的穩(wěn)固性，在將正極片、負(fù)極片和隔膜按照一定順序堆疊后需要在一定溫度下進(jìn)行熱合，熱合的溫度范圍胃20—200°C，以保證極片與隔膜不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，隔膜的末端貼有粘膠。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，多層極片并聯(lián)減小了極芯的內(nèi)部阻抗，使得極化減小，放電平臺(tái)提高，更接近材料自身的真實(shí)放電平臺(tái)。第二，極片的并聯(lián)提高了極芯的大倍率充放電能力。 第三，本發(fā)明的極芯由于極片是堆疊在一起的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，應(yīng)カ均勻分布，所以不容易產(chǎn)生變形。本發(fā)明的另ー個(gè)目的在于提供一種鋰離子極芯的制備方法，包括以下步驟第一步，將留有同極性極耳的第一電極組的極片間隔地設(shè)置在兩條隔膜之間形成載體，將第二電極組間隔地設(shè)置在載體的兩側(cè)，與第一電極組一一對(duì)應(yīng)，第一電極組的極片片數(shù)和第二電極組的極片片數(shù)相差I(lǐng)片；第二步，從空白隔膜一端開(kāi)始卷繞，使第一電極組和第二電極組依次堆疊，然后將第一電極組和第二電極組的極耳焊接連接；其中，極耳并聯(lián)焊接可以減小內(nèi)阻，提高電池的放電倍率；第三步，最終卷繞起來(lái)，并由隔膜熱合或絕緣膠帶固定起來(lái)，得到鋰離子電池極芯。卷繞完成后極芯的最上層和最下層的極片既可以是雙面涂覆的正極片也可以是雙面涂覆的負(fù)極片，還可以是單面涂覆的正極集流體或單面涂覆的負(fù)極集流體，優(yōu)選為單面涂覆的正極集流體或單面涂覆的負(fù)極集流體，因?yàn)檫@樣可以防止活性物質(zhì)的浪費(fèi)，提高電池的能量密度。更優(yōu)選的，極芯的最上層和最下層極片均為單面涂覆的負(fù)極集流體，因?yàn)檫@樣還可以節(jié)約成本。第三步卷繞完成后，第一電極組的每一片極耳均位于所述極芯前端的ー側(cè)，第二電極組每一片極耳均位于所述極芯前端的另ー側(cè)。本發(fā)明的有益效果在于，極片布置到兩條長(zhǎng)條型隔膜中間形成載體，再將另ー種極性相反的極片布置在上下層隔膜上，按預(yù)定的順序卷繞起來(lái)，雙面布置第二電極組，提高了疊片的效率，隔膜束縛住極片，極片不易產(chǎn)生錯(cuò)位，提高電池安全性能，且解決卷繞式電極極芯的拐角電極膨脹問(wèn)題。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的第一電極組在隔膜上的排布結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I的第一電極組和第二電極組在隔膜上的排布結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例I的極芯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的第一電極組在隔膜上的排布結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的第一電極組和第二電極組在隔膜上的排布結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的極芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明及其有益效果，但是，本發(fā)明的實(shí)施例并不局限于此。本發(fā)明實(shí)施例I提供的一種鋰離子電池極芯的制備方法，包括以下步驟第一歩，本實(shí)施例中，第一電極組10為正極片時(shí)，第二電極組20為負(fù)極片；正極片的片數(shù)比負(fù)極片的片數(shù)少一片，且正極片的片數(shù)至少為2片，每一片正極片上均設(shè)置有正極極耳，每一片負(fù)極片上均設(shè)置有負(fù)極極耳。如圖I和2所示，將留有正極極耳的正極片間隔地固定在兩條隔膜之間形成載體，其中，隔膜30的起始位置不放置正極片。將留有負(fù)極極耳的負(fù)極片間隔地按交替順序排列固定在載體的兩側(cè)，隔膜30的起始位置放置有負(fù)極片。其余正極片與負(fù)極片一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。在隔膜30的長(zhǎng)度方向上，從起始位置開(kāi)始，相鄰正極片之間的間距 逐漸増大；在隔膜30的長(zhǎng)度方向上，從起始位置開(kāi)始，相鄰負(fù)極片之間的間距逐漸増大。相鄰正極片的正極極耳左右交替設(shè)置；相鄰負(fù)極片的負(fù)極極耳左右交替設(shè)置，若一片正極片的正極極耳設(shè)置在其右側(cè)，則與該正極片左右相鄰的正極片上的正極極耳則設(shè)置在左側(cè)，同理，負(fù)極片也是如此。而且，對(duì)于相對(duì)設(shè)置的正極片和負(fù)極片，正極極耳和負(fù)極極耳交錯(cuò)設(shè)置。第二歩，如圖3所示，將設(shè)置有正極片的隔膜30和設(shè)置有負(fù)極片的隔膜30對(duì)齊放置，即除了起始位置外，其余位置的正極片和負(fù)極片對(duì)齊，從隔膜30的空白端開(kāi)始卷繞，;第三步，起始位置的負(fù)極片堆疊在位于隔膜30另ー側(cè)的正極片上，按此方向繼續(xù)卷繞，然后再通過(guò)熱合的方式將正極片、隔膜30和負(fù)極片固定在一起，熱合的溫度為20-200°C，以防止正極片、負(fù)極片和隔膜30之間的相互滑動(dòng)，保證電池安全，同時(shí)還能增強(qiáng)電池的硬度。卷繞完成后，再在隔膜30的末端貼上粘膠40，此時(shí)，正極極耳位于極芯的ー側(cè)，負(fù)極極耳位于極芯另ー側(cè)，然后將正極極耳焊接連接，負(fù)極極耳焊接連接，得到鋰離子極芯。采用以上方法得到的鋰離子極芯的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，包括相互層疊設(shè)置的正極片和負(fù)極片，并且正極片的片數(shù)比負(fù)極片的片數(shù)少一片，正極片均設(shè)置有正極極耳，負(fù)極片均設(shè)置有負(fù)極極耳，正極極耳焊接連接，負(fù)極極耳焊接連接，還包括卷繞隔膜，正極片均設(shè)置于隔膜30的同一側(cè)，負(fù)極片均設(shè)置于隔膜30的同一側(cè)，在從極芯的最內(nèi)圈到最外圈的方向上，正極極耳和負(fù)極極耳位于極芯前端的兩側(cè)，極芯的前端是指極耳伸出的一端。極芯的最上層和最下層極片均為負(fù)極片，該負(fù)極片可以是雙面涂覆有負(fù)極材料的負(fù)極片，也可以是單面涂覆有負(fù)極材料的負(fù)極片，其未涂覆負(fù)極材料的一側(cè)位于最外側(cè)，且正極極耳均位于極芯的ー側(cè)，負(fù)極極耳均位于極芯的另ー側(cè)。隔膜30的末端均貼有粘膠40。當(dāng)然，也可以通過(guò)熱融合的方式將隔膜30固定在極芯最外端。此外，為了防止正極片與負(fù)極片直接接觸，隔膜30的長(zhǎng)度比負(fù)極片的長(zhǎng)度大
0.l_2mm，隔膜30的寬度比負(fù)極片的寬度大0. l_2mm ;負(fù)極片的長(zhǎng)度比正極片的長(zhǎng)度大
0.l_2mm，負(fù)極片的寬度比正極片的寬度大0. l_2mm。本發(fā)明實(shí)施例2提供的一種鋰離子電池極芯的制備方法，包括以下步驟第一歩，本實(shí)施例中，第一電極組10為負(fù)極片時(shí)，第二電極組20為正極片；負(fù)極片的片數(shù)比正極片的片數(shù)少一片，且負(fù)極片的片數(shù)至少為2片，每一片負(fù)極片上均設(shè)置有負(fù)極極耳，每一片正極片上均設(shè)置有正極極耳。如圖I和2所示，將留有負(fù)極極耳的負(fù)極片間隔地固定在兩條隔膜30之間形成載體，其中，隔膜30的起始位置不放置負(fù)極片。將留有正極極耳的正極片間隔地按交替順序排列固定在載體的兩側(cè)，隔膜30的起始位置放置有正極片。其余負(fù)極片與正極片一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。在隔膜30的長(zhǎng)度方向上，從起始位置開(kāi)始，相鄰負(fù)極片之間的間距逐漸增大；在隔膜30的長(zhǎng)度方向上，從起始位置開(kāi)始，相鄰正極片之間的間距逐漸增大。相鄰負(fù)極片的負(fù)極極耳左右交替設(shè)置；相鄰正極片的正極極耳左右交替設(shè)置，若一片負(fù)極片的負(fù)極極耳設(shè)置在其右側(cè)，則與該負(fù)極片左右相鄰的負(fù)極片上的負(fù)極極耳則設(shè)置在左偵牝同理，負(fù)極片也是如此。而且，對(duì)于相對(duì)設(shè)置的負(fù)極片和正極片，負(fù)極極耳和正極極耳交錯(cuò)設(shè)置。第二歩，如圖3所示，將設(shè)置有負(fù)極片的隔膜30和設(shè)置有正極片的隔膜30對(duì)齊放置，即除了起始位置外，其余位置的負(fù)極片和正極片對(duì)齊，從隔膜30的空白端開(kāi)始卷繞；第三步，起始位置的正極片堆疊在位于隔膜30另ー側(cè)的負(fù)極片上，按此方向繼續(xù)卷繞，然后再通過(guò)熱合的方式將負(fù)極片、隔膜30和正極片固定在一起，熱合的溫度為20-200°C，以防 止負(fù)極片、正極片和隔膜30之間的相互滑動(dòng)，保證電池安全，同時(shí)還能增強(qiáng)電池的硬度。卷繞完成后，再在隔膜30的末端貼上粘膠40，此時(shí)，負(fù)極極耳位于極芯的ー側(cè)，正極極耳位于極芯另ー側(cè)，然后將負(fù)極極耳焊接連接，正極極耳焊接連接，得到鋰離子極芯。采用以上方法得到的鋰離子極芯的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，包括相互層疊設(shè)置的負(fù)極片和正極片，并且負(fù)極片的片數(shù)比正極片的片數(shù)少一片，負(fù)極片均設(shè)置有負(fù)極極耳，正極片均設(shè)置有正極極耳，負(fù)極極耳焊接連接，正極極耳焊接連接，還包括卷繞的隔膜30，負(fù)極片均設(shè)置于隔膜30的同一側(cè)，正極片均設(shè)置于隔膜30的同一側(cè)，在從極芯的最內(nèi)圈到最外圈的方向上，負(fù)極極耳和正極極耳位于極芯前端的兩側(cè)，極芯的前端是指極耳伸出的一端。極芯的最上層和最下層極片均為正極片，該正極片可以是雙面涂覆有正極材料的正極片，也可以是單面涂覆有正極材料的正極片，其未涂覆負(fù)極材料的一側(cè)位于最外側(cè)。且負(fù)極極耳均11位于極芯的ー側(cè)，正極極耳均位于極芯的另ー側(cè)。隔膜30的末端均貼有粘膠40。當(dāng)然，也可以通過(guò)熱融合的方式將隔膜30固定在極芯最外端。此外，為了防止負(fù)極片與正極片直接接觸，隔膜30的長(zhǎng)度比正極片的長(zhǎng)度大
0.l_2mm，隔膜30的寬度比正極片的寬度大0. l_2mm ;正極片的長(zhǎng)度比負(fù)極片的長(zhǎng)度大
0.l_2mm，正極片的寬度比負(fù)極片的寬度大0. l_2mm。根據(jù)上述說(shuō)明書(shū)的掲示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面掲示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的ー些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書(shū)中使用了ー些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明專利成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池極芯，包括第一電極組(10)、第二電極組(20)和隔膜(30)，第一電極組(10)和第二電極組(20)分別由極片及設(shè)置在極片上的極耳組成，其特征在于，第一電極組(10)排布到兩條隔膜(30)之間形成載體，第二電極組(20)按上下交替順序排列到載體的兩側(cè)，重疊卷繞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極芯，其特征在于，第一電極組(10)的極片片數(shù)和第二電極組(20)的極片片數(shù)相差I(lǐng)片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極芯，其特征在于，第一電極組(10)由同一種極性極片組成，第二電極組(20)由與第一電極組(10)的極片的極性相反的極片組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極芯，其特征在于，第一電極組(10)極片沿隔膜(30)長(zhǎng)度方向上下交替放置，相鄰的極耳不在同一側(cè)，第二電極組(20)極片沿隔膜(30)長(zhǎng)度方向放置，相鄰的極耳在同一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極芯，其特征在于，第一電極組(10)和第二電極組(20)的極耳連接方式為焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極芯，其特征在于，第一電極組(10)的相鄰兩電極的間隙長(zhǎng)度從卷繞初始端開(kāi)始是依次增加的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極芯，其特征在于，隔膜(30)包括微孔聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚偏乙烯聚六氟丙烯共聚物中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池極芯，其特征在于，隔膜(30)的末端貼有粘膠(40)。
9.一種鋰離子電池極芯制備方法，包括以下步驟，第一步，將留有同極性極耳的第一電極組(10)的極片間隔地設(shè)置在兩條隔膜(30)之間形成載體，將第二電極組(20)間隔地設(shè)置在載體的兩側(cè)，與第一電極組(10) 一一對(duì)應(yīng)，作為優(yōu)選，第一電極組(10)的極片片數(shù)和第二電極組(20)的極片片數(shù)相差I(lǐng)片；第二步，從空白隔膜(30) —端開(kāi)始卷繞，使第一電極組(10)和第二電極組(20)依次堆疊，然后將第一電極組(10)和第二電極組(20)的極耳焊接連接；第三步，最終卷繞起來(lái)，并由隔膜(30)熱合或絕緣膠帶固定起來(lái)，得到鋰離子電池極芯。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池極芯的制備方法，其特征在于第三步卷繞完成后，第一電極組(10)的每一片極耳均位于所述極芯前端的一側(cè)，第二電極組(20)每一片極耳均位于所述極芯前端的另一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池極芯，包括第一電極組、第二電極組和隔膜，第一電極組和第二電極組分別由極片及設(shè)置在極片上的極耳組成，第一電極組排布到兩條隔膜之間形成載體，第二電極組按上下交替順序排列到載體的兩側(cè)，重疊卷繞，提高了疊片的效率，隔膜束縛住極片，極片不易產(chǎn)生錯(cuò)位，提高電池安全性能，且解決卷繞式電極極芯的拐角電極膨脹問(wèn)題，減小了極芯的內(nèi)部阻抗，使得極化減小，放電平臺(tái)提高；極片的并聯(lián)提高了極芯的大倍率充放電能力，內(nèi)部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，應(yīng)力均勻分布，所以不容易產(chǎn)生變形。此外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種該極芯的制備方法。
文檔編號(hào)H01M10/0583GK102769146SQ20121022122
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者李聰 申請(qǐng)人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司