CN106356569A - 一种卷绕式电池及其制作方法 - Google Patents

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沈立强
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Abstract

本发明提供一种卷绕式电池，由电池外壳(1)、负极片(2)、正极片(3)、隔膜(4)和极耳(5)组成，所述隔膜(4)与所述负极片(2)和正极片(3)进行组合在一起，并卷绕成卷芯(6)，所述卷芯(6)的正极片(3)和负极片(2)上焊接有所述极耳(5)，所述卷芯(6)外侧封装有所述电池外壳(1)，本发明所提供的一种卷绕式电池，提升了电极的抗拉强度，改善了电极的柔性，可以避免电池内部由于隔膜错位造成的短路问题，电池与隔膜正负极不会产生严重错位，生产过程中不用花时间去定位极片与隔膜，直接将正负极重叠在一起进行卷绕，可以大幅度提升电池的生产效率。

Description

一种卷绕式电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及锂电池生产加工技术领域，具体涉及一种卷绕式电池及其制作方法。
背景技术
锂电池作为新型环保电池对社会发展发挥着极为重要的作用，对于小型卷绕式锂离子电池，电极宽度较窄，当极片过长时，隔膜4与极片机易错位，另外极片过窄时(<5mm)电极容易断裂，特别是采用集流体为铝箔的正极，极片极易破损，且极片过窄，卷绕时及极片以及隔膜4容易错位，导致电池收成率降低，电池内部易存在短路风险，电池难实现自动化生产；另外手工生产效率低，如何提升生产效率，如何保证电池的可靠性成为小型卷绕锂离子批量化生产的技术难题，因此有待进一步的改进。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足而提供一种导电效果好、安全可靠的卷绕式电池及其制备方法。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：
本发明提供一种卷绕式电池，由电池外壳、负极片、正极片、隔膜和极耳组成，其特征在于：所述隔膜与所述负极片和正极片进行组合在一起，并卷绕成卷芯，所述卷芯的正极片和负极片上焊接有所述极耳，所述卷芯外侧封装有所述电池外壳。
进一步地，所述隔膜与负极片和正极片的组合方式包括隔膜将极片制的袋方式和隔膜与极片贴合的方式。
进一步地，所述隔膜将极片制袋方式为正极制袋负极不制袋，负极制袋正极不制袋，正极、负极分别同时制袋，正、负极同时制袋在所述隔膜上、下两面，正、负极同时平行制袋在所述隔膜上下两面，正、负极同时中心对称制袋在所述隔膜上、下两面6中方式，
所述正极、负极分别同时制袋方式为所述正极片和所述负极片分别和两层隔膜进行制袋结合在一起；
所述正、负极同时制袋在所述隔膜上、下两面的方式为所述正极片、和所述负极片和所述3层隔膜结合而成，叠放层次为第一层隔膜、负极片或正极片、第二层隔膜、正极片或负极片；
所述正、负极同时平行制袋在所述隔膜上下两面的方式为正极片和所述负极片平行放置在第一层隔膜上，再覆盖上第二层隔膜制袋在一起；
所述正、负极同时中心对称制袋在所述隔膜上、下两面的方式为所述正极片和所述负极片放置于第一层隔膜上，再覆盖上第二层隔膜制袋在一起。
进一步地，所述隔膜与极片贴合方式为：正极贴合，负极不贴合；正极不贴合，负极贴合；正负极分别贴合；正负极同时在隔膜两面贴合4中方式中的一种；
正负极分别贴合方式为所述正极片和所述负极片分别贴合在所述隔膜上，具体包括:所述正极片贴合在一层隔膜上，所述负极片与另一层隔膜进行贴合，由所述正极片、负极片和2层隔膜组成，排列方式为正极片、第一层隔膜、负极片和第二层隔膜；或排列方式为隔膜、正极片、隔膜、负极片和隔膜；或排列方式为隔膜、正极片、隔膜和负极片。
所述正负极同时在隔膜两面贴合方式包括所述正极片和所述负极片同时平行贴合在隔膜上、下两面上和所述正极片、所述负极片同时中心对称贴合在所述隔膜的同一面。
进一步地，所述外壳为铝壳、铝塑膜或钢塑膜钢壳。
进一步地，所述制袋方式为热切制袋或超声制袋。
更进一步地，所述隔膜包括PP隔膜、PE隔膜、PI隔膜和PP-PE-PP的三层隔膜，以及由上述隔膜作为基膜涂覆有陶瓷颗粒、PVDF、亚克力、以及陶瓷亚克力混涂，PVDF陶瓷混涂涂层的隔膜。
更进一步地，所述隔膜(4)与极片贴合方式为隔膜(4)与电极间采用压力贴合、热压贴合、超声贴合或隔膜(4)与电极间涂覆粘结剂粘接贴合的方式。
一种卷绕式电池的制备方法，包含以下步骤：
(1)将隔膜与负极片和正极片通过隔膜将极片制袋方式或隔膜与极片贴合方式组合在一起；
(2)将组合在一起的隔膜、正极片和负极片利用卷绕机进行卷绕，制得卷芯；
(3)将步骤中所得的卷芯装入包装膜进行热封得到半成品；
(4)将步骤中经过热封的半成品注入电解液并充电进行活化；
(5)将经过活化的半成品进行切边处理，得到所需的成品电池。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的一种卷绕式电池，通过隔膜与制袋、隔膜极片贴合从而使得隔膜加固电极强度的方法，提升了电极的抗拉强度，改善了电极的柔性，同时隔膜与极片组合的方法使得极片与隔膜不错位，使得生产过程电池的收成率大幅度上升，而且该制作方法可以不需要采用自动卷绕机，隔膜不会与极片产生错位，可以避免电池内部由于隔膜错位造成的短路问题，电池与隔膜正负极不会产生严重错位，生产过程中不用花时间去定位极片与隔膜，直接将正负极重叠在一起进行卷绕，可以大幅度提升电池的生产效率。
附图说明
图1是本发明一种卷绕式电池的正负极极片及制袋结构示意图；
图2是本发明一种卷绕式电池的圆柱形卷芯结构示意图；
图3是本发明一种卷绕式电池的长方形卷芯结构示意图；
图4是本发明一种卷绕式电池正极制袋、负极不制袋的结构示意图；
图5是本发明一种卷绕式电池负极制袋、正极不制袋的结构示意图；
图6是本发明一种卷绕式电池正负极分别同时制袋的结构示意图；
图7是本发明一种卷绕式电池正负极同时制袋在上下两面的结构示意图；
图8是本发明一种卷绕式电池正负极同时平行制袋在上下两面时的结构图；
图9是本发明一种卷绕式电池正负极同时中心对称制袋在上下两面时对折后另一示意图；
图10是本发明一种卷绕式电池正极贴合、负极不贴合的结构示意图；
图11是本发明一种卷绕式电池正极不贴合，负极贴合的结构示意图；
图12是本发明一种卷绕式电池正负极分别贴合的主视图；
图13是本发明一种卷绕式电池正负极分别贴合的第一种结构示意图；
图14是本发明一种卷绕式电池正负极分别贴合的第二种结构示意图；
图15是本发明一种卷绕式电池正负极分别贴合的第三种结构示意图；
图16是本发明一种卷绕式电池正负极上下同时平行贴合时的俯视图；
图17是本发明一种卷绕式电池正负极上下同时平行贴合时的左视图；
图18是本发明一种卷绕式电池正负极上下同时平行贴合时的主视图；
图19是本发明一种卷绕式电池正负极上下中心对称贴合时展开时的结构示意图；
图20是本发明一种卷绕式电池正负极上下中心对称贴合时展开时的主视图；
图21是实施例1中正极制带的结构图；
图22是实施例1中负极的结构图；
图23是实施例1中圆柱形电池的结构图；
图24是实施例1中圆柱形电池卷芯的结构图；
图25是实施例2中方形电池的结构图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
本发明提供一种卷绕式电池，如图1所示，由电池外壳1、负极片2、正极片3、隔膜4和极耳5组成，所述隔膜4与所述负极片2和正极片3进行组合在一起，并卷绕成卷芯6，如图2和图3所示，卷芯6可以根据需要设计成圆柱形或长方形，所述卷芯63的正极片32和负极片23上焊接有所述极耳5，所述卷芯6外侧封装有所述电池外壳1。
电极与隔膜4组合在一起，起到隔膜4与电极的位置被相对固定避免隔膜4错位导致正负极短路的方法；隔膜4与电极组合在一起，加固电极的抗拉强度，避免电极在卷绕过程中受破损而断裂；
本实施例中，所述隔膜4与负极片2和正极片3的组合方式包括隔膜4将极片制袋方式和隔膜4与极片贴合方式。
本实施例中，所述隔膜(4)将极片制袋方式为正极制袋负极不制袋(如图4所示)，负极制袋正极不制袋(如图5所示)，正极、负极分别同时制袋(如图6所示)，正、负极同时制袋在所述隔膜(4)上、下两面(如图7所示)，正、负极同时平行制袋在所述隔膜(4)上下两面(如图8所示)，正、负极同时中心对称制袋在所述隔膜(4)上、下两面(如图9所示)6中方式，
如图6所示，所述正极、负极分别同时制袋方式为所述正极片(3)和所述负极片(2)分别和两层隔膜(4)进行制袋结合在一起；
如图7所示，所述正、负极同时制袋在所述隔膜(4)上、下两面的方式为所述正极片、和所述极片(2)和所述3层隔膜(4)结合而成，叠放层次为第一层隔膜(4)、负极片(2)或正极片(3)、第二层隔膜(4)、正极片(3)或负极片(2)；
如图8所示，所述正、负极同时平行制袋在所述隔膜(4)上下两面的方式为正极片(3)和所述负极片(2)平行放置在第一层隔膜(4)上，再覆盖上第二层隔膜(4)制袋在一起；
如图9所示，所述正、负极同时中心对称制袋在所述隔膜(4)上、下两面的方式为所述正极片(3)和所述负极片(2)放置于第一层隔膜(4)上，再覆盖上第二层隔膜(4)制袋在一起。
本实施例中，所述隔膜(4)与极片贴合方式为：正极贴合，负极不贴合(如图10所示)；正极不贴合，负极贴合(如图11所示)；正负极分别贴合(如图12至图15所示)；正负极同时在隔膜(4)两面贴合(如图16至图19所示)4中方式中的一种；
正负极分别贴合方式为所述正极片(3)和所述负极片(2)分别贴合在所述隔膜(4)上，具体包括:如图12所示，所述正极片(3)贴合在一层隔膜(4)上，所述负极片(2)与另一层隔膜(4)进行贴合，由所述正极片(3)、负极片(2)和2层隔膜(4)组成，排列方式为正极片(3)、第一层隔膜(4)、负极片(2)和第二层隔膜(4)(如图13所示)；或排列方式为第一层隔膜(4)、正极片(3)、第二层隔膜(4)、负极片(2)和第三层隔膜(4)(如图14所示)；或排列方式为第一层隔膜(4)、正极片(3)、第二层隔膜(4)和负极片(2)(如图15所示)。
所述正负极同时在隔膜(4)两面贴合方式包括所述正极片(3)和所述负极片(2)同时平行贴合在隔膜(4)上、下两面上(如图16至图20所示)和所述正极片(3)、所述负极片(2)同时中心对称贴合在所述隔膜(4)的同一面(如图19和图20所示)。
所述外壳为铝壳、铝塑膜或钢塑膜，所述隔膜4与极片贴合方式中的隔膜4为不含涂层处理的隔膜4基膜，如偏聚四氟乙烯(PVDF)处理隔膜4、树脂处理隔膜4、亚克力处理隔膜4，所述隔膜4与极片贴合方式为隔膜4与电极间采用压力贴合、热压贴合、超声贴合或隔膜4与电极间涂覆粘结剂粘接贴合方式。
本发明提供一种卷绕式电池的制备方法，包含以下步骤：
(1)将隔膜4与负极片2和正极片3通过隔膜4将极片制袋方式或隔膜4与极片贴合方式组合在一起；
(2)将组合在一起的隔膜4、正极片3和负极片2利用卷绕机进行卷绕，制得卷芯6；
(3)将步骤(2)中所得的卷芯6装入包装膜进行热封；
(4)将步骤中经过热封的半成品注入电解液并充电进行活化；
(5)将经过活化的半成品进行切边处理，得到所需的成品电池。
本实施例中，步骤(2)中的卷绕方式为将正极负极采用三层隔膜4将两个电极制袋在一起，或者采用隔膜4直接贴附在极片上加固电极，再卷绕成卷芯6。
为了更清楚描述该电池结构，对以下实施例进行了阐述和说明：
实施例1
如图21至图24所示，本实施例提供一种卷绕式圆柱电池，该电池由负极片2、正极片3、隔膜4、极耳5、胶塞51、铝壳52，正极片3和负极片2上安置极耳5，制带方式采用正极制带，负极不制带的方式，将焊接极耳5的正极片3采用隔膜制袋，制袋好的正极与焊接有极耳5锂离子电池负极片2卷绕成卷芯6，将卷芯置入铝壳52，然后注入电解液，添加胶塞51后滚槽封口，充电活化后成电池
实施例2
如图25所示，本实施例提供的一种卷绕式圆柱电池为方形电池，与实施例1不同之处在于，该电池没有铝壳和胶塞，直接由方形卷芯采用铝塑膜包装、注入电解液、活化而成。
本发明所提供的一种卷绕式电池，通过隔膜4与制袋、隔膜4极片贴合从而使得隔膜4加固电极强度的方法，提升了电极的抗拉强度，改善了电极的柔性，同时隔膜4与极片组合的方法使得极片与隔膜4不错位，使得生产过程电池的收成率大幅度上升，而且该制作方法可以不需要采用自动卷绕机，隔膜4不会与极片产生错位，可以避免电池内部由于隔膜4错位造成的短路问题，电池极片正负极不会产生严重错位，生产过程中不用花时间去定位正极、定位负极，直接将正负极重叠在一起进行卷绕，可以大幅度提升电池的生产效率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种卷绕式电池，由电池外壳(1)、负极片(2)、正极片(3)、隔膜(4)和极耳(5)组成，其特征在于：所述隔膜(4)与所述负极片(2)和正极片(3)进行组合在一起，并卷绕成卷芯(6)，所述卷芯(6)的正极片(3)和负极片(2)上焊接有所述极耳(5)，所述卷芯(6)外侧封装有所述电池外壳(1)。
2.根据权利要求1所述的一种卷绕式电池，其特征在于：所述隔膜(4)与负极片(2)和正极片(3)的组合方式包括隔膜(4)将极片制的袋方式和隔膜(4)与极片贴合的方式。
3.根据权利要求2所述的一种卷绕式电池，其特征在于：所述隔膜(4)将极片制袋方式为正极制袋负极不制袋，负极制袋正极不制袋，正极、负极分别同时制袋，正、负极同时制袋在所述隔膜(4)上、下两面，正、负极同时平行制袋在所述隔膜(4)上下两面，正、负极同时中心对称制袋在所述隔膜(4)上、下两面6中方式，
所述正极、负极分别同时制袋方式为所述正极片(3)和所述负极片(2)分别和两层隔膜(4)进行制袋结合在一起；
所述正、负极同时制袋在所述隔膜(4)上、下两面的方式为所述正极片、和所述负极片(2)和所述3层隔膜(4)结合而成，叠放层次为第一层隔膜(4)、负极片(2)或正极片(3)、第二层隔膜(4)、正极片(3)或负极片(2)；
所述正、负极同时平行制袋在所述隔膜(4)上下两面的方式为正极片(3)和所述负极片(2)平行放置在第一层隔膜(4)上，再覆盖上第二层隔膜(4)制袋在一起；
所述正、负极同时中心对称制袋在所述隔膜(4)上、下两面的方式为所述正极片(3)和所述负极片(2)放置于第一层隔膜(4)上，再覆盖上第二层隔膜(4)制袋在一起。
4.根据权利要求2所述的一种卷绕式电池，其特征在于：所述隔膜(4)与极片贴合方式为：正极贴合，负极不贴合；正极不贴合，负极贴合；正负极分别贴合；正负极同时在隔膜(4)两面贴合4中方式中的一种；
正负极分别贴合方式为所述正极片(3)和所述负极片(2)分别贴合在所述隔膜(4)上，具体包括:所述正极片(3)贴合在一层隔膜(4)上，所述负极片(2)与另一层隔膜(4)进行贴合，由所述正极片(3)、负极片(2)和2层隔膜(4)组成，排列方式为正极片(3)、第一层隔膜(4)、负极片(2)和第二层隔膜(4)；或排列方式为隔膜(4)、正极片(3)、隔膜(4)、负极片(2)和隔膜(4)；或排列方式为隔膜(4)、正极片(3)、隔膜(4)和负极片(2)。
所述正负极同时在隔膜(4)两面贴合方式包括所述正极片(3)和所述负极片(2)同时平行贴合在隔膜(4)上、下两面上和所述正极片(3)、所述负极片(2)同时中心对称贴合在所述隔膜(4)的同一面。
5.根据权利要求1所述的一种卷绕式电池，其特征在于：所述外壳为铝壳、铝塑膜或钢塑膜钢壳。
6.根据权利要求2或3所述的一种卷绕式电池，其特征在于：所述制袋方式为热切制袋或超声制袋。
7.根据权利要求2或4所述的一种卷绕式电池，其特征在于：所述隔膜包括PP隔膜、PE隔膜、PI隔膜和PP-PE-PP的三层隔膜，以及由上述隔膜作为基膜涂覆有陶瓷颗粒、PVDF、亚克力、以及陶瓷亚克力混涂，PVDF陶瓷混涂涂层的隔膜。
8.根据权利要求2所述的一种卷绕式电池，其特征在于：所述隔膜(4)与极片贴合方式为隔膜(4)与电极间采用压力贴合、热压贴合、超声贴合或隔膜(4)与电极间涂覆粘结剂粘接贴合的方式。
9.一种卷绕式电池的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将隔膜(4)与负极片(2)和正极片(3)通过隔膜(4)将极片制袋方式或隔膜(4)与极片贴合方式组合在一起；
(2)将组合在一起的隔膜(4)、正极片(3)和负极片(2)利用卷绕机进行卷绕，制得卷芯(6)；
(3)将步骤(2)中所得的卷芯(6)装入包装膜进行热封得到半成品；
(4)将步骤(3)中经过热封的半成品注入电解液并充电进行活化；
(5)将经过活化的半成品进行切边处理，得到所需的成品电池。
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