CN106848385A - 一种多卷芯结构的动力软包锂离子电池 - Google Patents

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杨万光
张洁云
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Abstract

本发明公开了一种多卷芯结构的动力软包锂离子电池，由正极片、隔膜、负极片卷绕成单只裸电芯，多只裸电芯再以并联方式层叠在一起，然后铝带和铝极耳焊接在一起，铜带和镀镍铜极耳或镍极耳焊接在一起。使用多只裸电芯以并联方式层叠在一起，所述由正极片、负极片、隔膜卷绕成的裸电芯的铝带、铜带在电芯的同一侧。与现有技术相比，本发明的优点在于：一是可以改善卷绕式结构聚合物锂电池的大电流充放电性能；其次保留了卷绕式锂电池的工艺简单、生产效率高的特点；三是节约了宝贵的镍资源；四是提高焊头和切刀寿命，降低成本、保证焊接稳定性、一致性。

Description

一种多卷芯结构的动力软包锂离子电池
技术领域
本发明涉及一种软包聚合物锂离子电池，尤其是一种多卷芯结构的动力软包离子电池。
背景技术
近年来，因锂离子电池具有工作电压高，能量密度大，无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点使其应用领域不断拓展，同时对其各 方面性能要求也不断提高。随着锂电池在日常生活中的应用，人们逐渐了解并肯定了锂电池相对其他体系电池的有优越性，对锂电池的要求和期望也足见提高。最初的容量型锂电池已广泛用用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备中。现在大电流高倍率放电的动力型锂电池液开始应用于电动工具、电瓶车、矿灯、物流车、乘用车等与人们生活密不可分的电子设备中。
众所周知，现今制作动力型聚合物锂电池裸电芯普遍的方法采用叠片式：即模切好的正负极片和隔膜层叠在一起，其特点是制作的电池内阻小适合大电流放电，缺点是叠片工艺复杂、叠片效率非常低。如果要提高产能需要购买大量的叠片设备，该结构限制了聚合物锂电池的产能提升；另一方面，现在的技术方案采用镍带作为负极耳，一是镍为稀贵金属，生产成本较高；二是镍的导电性也次于铜材料；三是镍的莫氏硬度也高于铜极耳，制片时对超声焊接设备焊头、极耳裁切刀磨损大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种多卷芯结构的动力软包锂离子电池，可以大大改善卷绕式结构锂电池大电流充放电性能，提高生产效率，同时采用铜带和镀镍铜极耳或镍极耳，提高了焊头、切刀寿命，节约了宝贵的镍资源。
为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种多卷芯结构的动力软包离子电池，由正极片、隔膜、负极片卷绕成单只裸电芯，多裸电芯在以并联方式层叠在一起，然后铝带和铝极耳焊接在一起，铜带和镀镍铜极耳或镍极耳焊接在一起。使用多只裸电芯以并联方式层叠在一起，所述由正极片、负极片、隔膜卷绕成的裸电芯的铝带、铜带在电芯的同一侧。
所述铝带、铜带通过超声焊接方式固定在条状集流体的无涂层箔材处。
所述的裸电芯通过层叠方式并联在一起，铝带（厚度0.1~0.15mm）、铜带(厚度0.05~0.1mm)在电芯的同一侧，然后通后超声焊接方式和铝极耳(厚度0.1~0.3mm)、镀镍铜极耳或镍极耳（厚度0.1~0.3mm）焊接在一起。
本发明采用裸电芯卷绕式结构，多卷芯并联方式层叠在一起的结构可以解决卷绕式结构电芯内阻高问题，同时大大提高了裸电芯生产效率；采用铜带、镀镍铜极耳或镍极耳的话可以降低成本、减小电池内阻、提高焊头和切刀寿命、提高焊接的稳定性、降低极耳裁切毛刺、提高电池的大电流放电性能。与现有技术相比，本发明的优点在于：一是可以改善卷绕式结构聚合物锂电池的大电流充放电性能；其次保留了卷绕式锂电池的工艺简单、生产效率高的特点；三是节约了宝贵的镍资源；四是提高焊头和切刀寿命，降低成本、保证焊接稳定性、一致性。
附图说明
图1为本发明的正极片结构示意图；
图2为本发明的负极片结构示意图；
图3为本发明中单体裸电芯结构示意图；
图4为本发明中电芯包结构示意图；
图5为本发明中正/负极耳结构示意图；
图6为本发明中正/负极耳焊接结构示意图；
图7为本发明焊接完成的电芯包结构示意图；
图8为本发明中采用铜带与镍带的寿命对比图；
图9为本发明中采用铜带与镍带的内阻对比图；
图10为本发明卷绕结构与现有叠片技术的生产效率对比图；
图11为本发明多卷芯结构与叠片电芯大电流放电性能对比图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对发明进行详细说明。
参照图1与图2，正极片4由第一铝带5通过超声焊接在集流体无涂层的铝箔空白部3制成；负极片7由第一铜带8通过超声焊接在集流体无涂层的铜箔空白部6制成。
如图3和图4所示，单体裸电芯1为正极片4、负极片7、隔膜11卷绕后的制成，第一铝带5、第一铜带8分布在裸电芯1同一侧；多个裸电芯1按照并联方式层叠在一起固定为电芯包2，若干并列的第一铝带5构成第二铝带12，同理，若干并列的第一铜带8构成第二铜带13。
如图5至图7所示，通过超声焊接把第二铝带12和铝极耳9（包含CPP胶9a）焊接在一起，铝极耳放在第二铝带12各层的中间层，过超声焊接把第二铜带13、镀镍铜极耳或镍极耳10(包含CPP胶10a)焊接在一起，镀镍铜极耳或镍极耳放在第二铜带13各层的中间层，最后形成的焊接完成的电芯包2。
图8为本发明中采用铜带与镍带的寿命对比图，采用铜带，焊头寿命得到极大的提升。
图9为本发明中采用铜带与镍带的内阻对比图，采用4卷芯并联结构的10Ah电芯，镍带/铜带尺寸为0.1*8mm(厚度*宽度)，相同规格的铜带比镍带内阻降低0.22mΩ。
图10为本发明卷绕结构与现有叠片技术的生产效率对比图，叠片设备叠一只电池效率为90秒/只，卷绕设备卷绕一只电池的效率为8秒/只，如果是4只卷绕式电池并联，电池生产效率可以提高64%。
图11为本发明多卷芯结构与叠片电芯大电流放电性能对比图，采用10Ah 4卷芯结构电芯和叠片电芯倍率放电数据对比，卷绕大电流倍率和叠片电池性能无明显差异，说明本发明的多卷芯结构切实可行，具有替代叠片电池的能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多卷芯结构的动力软包离子电池，其特征在于，包括：电芯包（2）、铝极耳（9）、镀镍铜极耳或镍极耳（10）；
所述电芯包（2）由若干裸电芯（1）按照并联方式层叠在一起；
所述裸电芯（1）由正极片（4）、负极片（7）、隔膜（11）、卷绕成第一铝带（5）、第一铜带（8）在同一侧而来；
所述电芯包（2）的第二铝带（12）和铝极耳（9）连接，电芯包（2）的第二铜带（13）和镀镍铜极耳或镍极耳（10）连接。
2.根据权利1所述的多卷芯结构的动力软包离子电池，其特征在于，第一铝带（5）通过超声焊接在无涂层的铝箔空白部（3），第一铜带（8）通过超声焊接在无涂层的铜箔空白部（6）。
3.根据权利1或2所述的多卷芯结构的动力软包离子电池，其特征在于，所述电芯包（2）的第二铝带（12）和铝极耳（9）通过超声焊接在一起，电芯包（2）的第二铜带（13）和镀镍铜极耳或镍极耳（10）通过超声焊接在一起。
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