CN1921180A - 一种锂离子电池极片、电芯及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锂离子电池极片，包括极片，所述极片上呈非均匀分布地设置有多个极耳连接区，所述非均匀分布是当极片经卷绕形成电芯后，能够使所述多个极耳连接区都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。本发明还公开了具有上述结构的极片的锂离子电池电芯以及该极片和电芯的制作方法。由于采用多个极耳，从而能允许电池以大电流充放电；而多极耳分布在以电芯中心为圆心的扇形区域，增加了连接操作的空间，大大降低了同一极性极耳之间的连接难度，并且，多个极耳连接在一起后，在其旁边形成较大的空隙，从而与极性端子相连也更容易。
Description
技术领域
本发明涉及电池的组成部件及该组成部件的制造方法，具体的，本发明涉及一种锂离子电池的极片、电芯以及它们的制作。
背景技术
随着便携式高性能电动工具以及智能玩具的日益普及，同时由于便携式工具对重量和持续工作时间的要求日益提高，具备高能量密度和高工作电压的锂离子电池便有更强的竞争力。由于非水性电解液较低电导率的限制，其大倍率充放电性能不佳，多数只能以小于3C的电流持续工作放电、小于10C的电流瞬间放电，无法满足电动工具等应用领域需要7C至10C的连续工作放电、20C的瞬间大电流放电的要求。因此，电动工具领域一直被大倍率放电性能比较好的Ni-MH(镍氢)和Ni-Cd(镍镉)电池占领，其他种类的电池很难进入这一领域。
中国发明专利申请“允许大电流充放电的液态锂离子电池”(公开号：CN 1599119A)公开了一种允许大电流充放电的液态锂离子电池，该发明通过在电池各极片上采用多极耳结构以及大幅度减小正负极片厚度，从而能允许电池以大电流充放电。但是采用该发明专利申请所述方法制造的电池具有以下缺点：①由于采用多个极耳并且多个极耳均匀分布在极片上，极片卷绕成电芯后极耳围绕整个电芯分布，图1显示极片卷绕形成电芯后、极耳在电芯端面上分布的俯视图，由图中可以看出极耳在电芯端面呈圆周分布，这样，在将各极耳进行连接操作的时候，圆周分布的极耳形成了几乎封闭的操作空间，给极耳之间的连接操作以及极耳与极性端子的连接操作带来极大的不便利性。②各个极耳长短一致，极片卷绕成电芯后，分布在电芯外层极片上的极耳与同一极性的分布在电芯内层极片上的极耳很难连接在一起，加大了电池制作的难度。③由于采用多个极耳并且极耳与极片的连接区域宽度为极片的整个宽度，如图2所示，1为极片，2为极耳，3是为将极耳2连接在极片上的极耳连接区。这样导致极片上活性物质的附着量减少，影响电池的容量，并且为了将极耳连接到极片上，极片上需要刮片的区域增大，费时费力。
发明内容
本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种能使同一极片上的极耳之间方便相互连接、并且连接在一起的多个极耳与对应极性端子之间方便连接的、带多极耳连接区的锂离子电池极片。
本发明另一目的是为了解决以上问题，提供具有上述结构的极片的锂离子电池电芯。
本发明再一目的是为了解决以上问题，提供上述锂离子电池极片和电芯的制作方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明公开了一种锂离子电池极片，包括极片，所述极片上呈非均匀分布地设置有多个极耳连接区，所述非均匀分布是当极片经卷绕形成电芯后，能够使所述多个极耳连接区都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。
所述扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域。
所述极片上的极耳连接区的宽度不超过极片宽度的二分之一。
本发明还公开了一种锂离子电池电芯，包括正极片和负极片，所述正、负极片上都呈非均匀分布地设置有多个极耳连接区，正极片上的各个极耳连接区上都固定有正极耳，负极片上的各个极耳连接区上都固定有负极耳，所述非均匀分布是当正、负极片由隔膜相隔并经卷绕形成电芯后，能够使伸出电芯一端面的各个正极耳都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内，能够使伸出电芯另一端面的各个负极耳都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。
所述扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域。
所述正、负极片上的极耳连接区的宽度不超过极片宽度的二分之一。
本发明还公开了一种锂离子电池极片的制作方法，包括在极片上呈非均匀分布地设置多个极耳连接区的步骤，所述非均匀分布是当极片经卷绕形成电芯后，能够使所述多个极耳连接区都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。
所述扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域。
所述在极片上设置多个极耳连接区的方法为采用刮片的方法，所述刮片的方法是指在极片全部涂布了活性物质之后，将极片上连接区所在位置的活性物质刮除。
或者，所述在极片上设置多个极耳连接区的方法为采用留白的方法，所述留白的方法是指在极片上涂布活性物质之前用遮蔽物遮蔽极耳连接区，涂布后去除遮蔽物形成极耳连接区。
本发明还公开了一种锂离子电池电芯的制作方法，包括在正、负极片上呈非均匀分布地设置有多个极耳连接区的步骤和在各个极耳连接区上固定极耳的步骤，所述非均匀分布是当正、负极片由隔膜相隔并经卷绕形成电芯后，能够使伸出电芯一端面的各个正极耳都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内，能够使伸出电芯另一端面的各个负极耳都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。
所述扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域。
所述各极耳的长度随着极耳离电芯中心距离的增加而增长。
所述在各个极耳连接区上固定极耳的方式为采用超声波焊接、铆焊或导电粘合。
在本发明中，所述的“极耳长度”或者“不同长度的极耳”，其“长度”均指突出于极片的极耳部分的长度。所述的“极片宽度”在极片形成电芯后，对应于电芯高度；所述“极耳连接区的宽度”是指极耳连接区在上述“极片宽度”方向的宽度。
由于采用了以上的方案，使本发明具备了以下有益效果：
1、由于极片上设置了多个极耳连接区，通过多极耳并联，缩短了集流路径，提高了电池快速大电流充放电的能力；2、将多个极耳连接区呈非均匀分布地设置在极片上，使其卷绕后呈集中分布在以电芯中心为圆心的某一扇形区域内，大大降低了同一极性极片上各个极耳连接区上的极耳之间的连接难度，从而与极性端子相连更容易。
在本发明的优选方案中，扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域，在这样的扇形区域范围内，极耳之间相连接后，不会形成极耳的翻折，使连接更容易并且更加牢固。
通过设置极片上的极耳连接区的宽度不超过极片宽度的二分之一，从而减小极耳与极片的连接区的面积，有效增加了极片上活性物质的附着量，有利于提高电池的容量，并且使采用刮片方式制作连接区的工作量大大减低。而通过超声波焊接的方式连接极耳与极片，能保证小区域连接的牢固性。
由于采用不同长度的极耳，有效的避免了处在电芯内层极片上的极耳与处在电芯外层极片上的极耳不能很好连接在一块的可能，节省了材料；极耳长度随着极耳离电芯中心距离的增加而增长，使极耳之间相互连接后朝电芯中心轴线方向汇拢，进一步减小了与极性端子的连接的难度。
附图说明
图1是现有技术中极耳均匀分布连接在极片上，并且极片卷绕形成电芯后、极耳在电芯端面上分布的俯视图；
图2是现有技术中，极耳与极片的连接示意图；
图3是本发明的极耳在锂离子电池极片上分布的示意图；
图4是图3的连接了极耳的极片卷绕形成电芯后，极耳在电芯端面上分布的俯视图；
图5是本发明的极耳与极片的连接示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
下面以26650圆柱锂离子电池的正极片及电芯为例来说明本发明的一种锂离子电池极片及电芯的实现。
如图3所示，一种26650圆柱锂离子电池的正极片1，该极片1总长1565mm。先在极片1上全部涂布上活性物质；然后分别在距前端距离a1为172.05mm处、a2为555.00mm处、a3为935.95mm处及a4为1336.50mm处，采用刮片的方法，刮除这四个位置处的活性物质，从而形成四个极耳连接区。这四个极耳连接区的宽度均小于极片宽度的二分之一，如图3及图5所示，其中，8为极片上距前端距离a1为172.05mm处的极耳连接区。
在这四个极耳连接区上，采用超声波焊接的方式依次连接上极耳4、5、6、7，并且极耳4、5、6、7的长度依次递增，如图3所示。之后与具有上述相同结构、连接了极耳的相应的负极片经隔膜相隔并卷绕成电芯，卷绕从靠近极耳4的一端开始。图4为在该形成的电芯端面上的极耳分布俯视图。由图4可以看出，在电芯端面上，极耳分布在以电芯中心为圆心的一个扇形区域，该扇形的夹角α为120°，有利于极耳朝同一方向曲折连接在一起然后与对应的极性端子相连。
此外，由于极耳4、5、6、7的长度逐渐递增，如图3所示，这样在图4电芯端面的极耳分布俯视图上，距离电芯中心越远的极耳长度越长。将极耳4、5、6、7相互连接后，四个极耳形成朝电芯中心轴线汇拢的趋势。
Claims (14)
1、一种锂离子电池极片，包括极片，其特征在于：所述极片上呈非均匀分布地设置有多个极耳连接区，所述非均匀分布是当极片经卷绕形成电芯后，能够使所述多个极耳连接区都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。
2、根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片，其特征在于：所述扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域。
3、根据权利要求1或2所述的一种锂离子电池极片，其特征在于：所述极片上的极耳连接区的宽度不超过极片宽度的二分之一。
4、一种锂离子电池电芯，包括正极片和负极片，其特征在于：所述正、负极片上都呈非均匀分布地设置有多个极耳连接区，正极片上的各个极耳连接区上都固定有正极耳，负极片上的各个极耳连接区上都固定有负极耳，所述非均匀分布是当正、负极片由隔膜相隔并经卷绕形成电芯后，能够使伸出电芯一端面的各个正极耳都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内，能够使伸出电芯另一端面的各个负极耳都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。
5、根据权利要求4所述的一种锂离子电池电芯，其特征在于：所述扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域。
6、根据权利要求4或5所述的一种锂离子电池电芯，其特征在于：所述正、负极片上的极耳连接区的宽度不超过极片宽度的二分之一。
7、一种锂离子电池极片的制作方法，包括在极片上呈非均匀分布地设置多个极耳连接区的步骤，所述非均匀分布是当极片经卷绕形成电芯后，能够使所述多个极耳连接区都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。
8、根据权利要求7所述的一种锂离子电池极片的制作方法，其特征在于：所述扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域。
9、根据权利要求7或8所述的一种锂离子电池极片的制作方法，其特征在于：所述在极片上设置多个极耳连接区的方法为采用刮片的方法，所述刮片的方法是指在极片全部涂布了活性物质之后，将极片上连接区所在位置的活性物质刮除。
10、根据权利要求7或8所述的一种锂离子电池极片的制作方法，其特征在于：所述在极片上设置多个极耳连接区的方法为采用留白的方法，所述留白的方法是指在极片上涂布活性物质之前用遮蔽物遮蔽极耳连接区，涂布后去除遮蔽物形成极耳连接区。
11、一种锂离子电池电芯的制作方法，包括在正、负极片上呈非均匀分布地设置有多个极耳连接区的步骤和在各个极耳连接区上固定极耳的步骤，所述非均匀分布是当正、负极片由隔膜相隔并经卷绕形成电芯后，能够使伸出电芯一端面的各个正极耳都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内，能够使伸出电芯另一端面的各个负极耳都集中分布在以电芯中心为圆心的一扇形区域内。
12、根据权利要求11所述的一种锂离子电池电芯的制作方法，其特征在于：所述扇形区域为夹角不大于140°的扇形区域。
13、根据权利要求11或12所述的一种锂离子电池电芯的制作方法，其特征在于：所述各极耳的长度随着极耳离电芯中心距离的增加而增长。
14、根据权利要求13所述的一种锂离子电池电芯的制作方法，其特征在于：所述在各个极耳连接区上固定极耳的方式为采用超声波焊接、铆焊或导电粘合。
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