CN2770107Y - 锂离子二次电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种锂离子二次电池，它包括正极、负极、电解液、隔膜和金属外壳。该电池由正极、负极和隔膜经卷绕制成电极芯，然后装入金属外壳，在电解液的存在下，利用锂离子在正、负极问反复进行嵌入脱出过程完成充放电，其特征在于在卷绕制成的电极芯的上部和下部带有绝缘垫，这种绝缘垫耐有机溶剂、耐氧化、耐高温和绝缘性好，垫的厚度以0.1－0.6mm为宜；绝缘垫的材质可以是聚烯烃及其衍生物、聚胺酯、聚酯、聚酰胺等，绝缘垫的宽度和长度按电池的金属壳内腔尺寸而定。
Description
[技术领域]
本实用新型适用于锂离子二次电池，特别是方型和圆柱型金属壳电池。
[背景技术]
锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等特点，近年来深受关注。随着移动电话、笔记本电脑、数码产品的快速发展，对锂离子电池的需求量日益增大。锂离子电池的结构为由正极、隔膜、负极卷绕为电极芯，装入金属壳中，然后封装、注液、化成、分容检测后成为产品。电池芯在装入壳体进行封装时，无论是焊接封口还是用压力封口，都会使得电池在瞬间受热，造成电池的隔膜变焦，致使电池内部短路；并且电池在振动、冲击、跌落等剧烈动作下也可能会使极片接触壳壁造成电池内短路，使电池报废或发生危险。本实用新型就是为了避免以上情况，在电极芯的上下部带有绝缘垫，这种垫耐有机溶剂、耐氧化、耐高温和绝缘性好。厚度以0.1-0.6mm为宜，宽度和长度按电池外壳尺寸适当而定。
[实用新型内容]
本实用新型的目的在于提供一种耐振动、耐冲击、耐跌落的锂离子二次电池，
本实用新型的目的是通过下列技术方案实现的。将正极、隔膜、负极卷成电极芯，在电极芯上下装入绝缘垫，经入壳、封口、注电解液、化成、分容后成为锂离子电池产品。
本实用新型的优点为：电极芯被绝缘垫进行保护后，降低振动、冲击、跌落、剧烈运动情况下的短路率，提高了电池安全性和可靠性。在电极芯的上下部带有绝缘垫进行保护，对正常生产工序没有影响，不影响产率。
[附图说明]
图1是上绝缘垫的平面图；图2是下绝缘垫的平面图；
图3是电极芯带有上下绝缘垫的平面图；
附图符号说明：1-正极耳、2-负极耳、3-隔膜、4-上绝缘垫、5-负极片、6-终止胶带、7-底部绝缘胶带、8-下绝缘垫
[具体实施方式]
请参考图1，图2，可以设计一种专门的机械，将原材料制成电池需要的尺寸，将绝缘垫放在由正极、隔膜和负极卷绕而成的电极芯的上部和下部(参考图3)，然后将带有上下绝缘垫的电极芯，装入金属壳，将集电极与电池金属壳的正、负极焊在一起，经封口、注电解液、化成、分容制成锂离子电池。
本实用新型中，绝缘垫的性能非常关键，需要耐有机溶剂，不能因电解液的存在而溶解或溶胀，耐氧化，耐高温和绝缘性好，这些性能决定了其是否能在电池中使用。可以选用聚烯烃及其衍生物、聚酯、聚酰胺、聚氨酯等材料。
本实用新型的正极活性物质为：含有一种锂与过渡金属的复合氧化物或混合物，尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)、钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锂钴镍氧(LiCoxNi1-xO2)、锂镍锰钴氧(LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2)、尖晶石型锂镍锰氧(LiNixMn2-xO4)等。
本实用新型的负极活性物质为：含有一种能使锂离子反复嵌入和脱嵌的碳素材料，该碳素材料包括天然石墨、包覆天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、中间相碳纤维、纳米碳粉等。
本实用新型的电解液为：电解液由有机溶剂和无机盐组成，有机溶剂包括链状碳酸酯(如DMC、DEC、EMC、MPC、DPC)；MA、EA、PA、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类；环状碳酸酯(如EC、PC、VC)；CHB、γ-BL、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类，可以使用其中之一或几种混合。无机盐包括：LiCLO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6，三氟甲基磺酸锂LiBOB等。
本实用新型的外壳为：电池壳材质为金属铝，不锈钢或不锈钢镀镍。电池壳形状可以是立方型或圆柱型。
以下是一具体实施例：
正极片的制备过程：将一定量的PVDF以一定比例溶解于NMP中，将LiCoO2和导电剂加入该溶液中，充分搅拌混合制成浆料。其组成为LiCoO2∶导电剂∶PVDF＝93∶3.5∶3.5。将该浆料均匀地涂布在15-20μm的铝箔上，于120℃干燥。压延后得到厚度约为125μm的正极片，正、反面间歇涂布，留出一定间隔的未涂敷金属。
负极片的制备过程：将一定量的PVDF以一定比例溶解在NMP中，将MCMB和导电剂加入该溶液中，充分混合制成浆料，其组成为MCMB∶导电剂∶PVDF＝92∶2∶6，再将该浆料均匀地涂布在15-20μm铜箔上，于120℃干燥。压延后得到厚度约为125μm的负极片，正、反面间歇涂布，留出一定间隔的未涂敷金属。
将焊或铆完做好保护的集电极的正极、负极片与聚乙烯微孔性隔膜卷绕成一个锂离子二次电池的电极芯，将上下聚丙烯绝缘垫固定在电极芯上，将带有绝缘垫的电极芯装入电池壳，集电极与电池壳正、负极焊接后，经封口、注液、化成、分容制成锂离子二次电池。
[比较例]
使用实施例相同的制造锂离子电池的方法，就是电池的电极芯不带有上下绝缘垫。
对实施例和比较例进行跌落和振动实验，考察实施效果。
1、跌落实验：取电极芯未带有上下绝缘垫和带有上下绝缘垫的锂离子电池各1000只为一组，共取三组，三组电池以1C电流恒流充电，充电终止电压为4.2V，然后4.2V恒压充电，终止电流20mA。之后测量每只电池的初始电压，1小时内开始自由跌落试验，电池从1.9m高处自由跌落至水泥地面，6个面各着地一次为一个跌落循环，跌落循环3次，跌落完成后，测量电池的最终电压。
实验标准：电池电压变化≤0.5％
表1 电池跌落实验比较表
| 电池状态 | 电池实验数(只) | 电压变化不合格数(只) | 电压变化不合格比例(％) | |||||||||
| 实验1 | 实验2 | 实验3 | 平均数 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 平均数 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 平均值 | |
| 比较例 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 32 | 29 | 30 | 30 | 3.2 | 2.9 | 3.0 | 3.0 |
| 实施例 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 12 | 13 | 13 | 13 | 1.2 | 1.3 | 1.3 | 1.3 |
2、振动实验：取电极芯未带有上下绝缘垫和带有上下绝缘垫的锂离子电池各1000只电池为一组，共取三组，三组电池以1C电流充电，充电终止电压为4.2V，然后4.2V恒压充电，终止电流20mA，之后测量每只电池的初始电压。1小时内将电池固定在振动台上，进行振动试验，电池经受频率为10～60Hz，振幅为1.6mm，扫频速率为1oct/min的扫频振动，在X、Y、Z三个方向上分别扫频30min；扫频结束后，测量电池的最终电压
实验标准：电池电压变化≤0.5％
表2 电池振动实验比较表
| 电池状态 | 电池实验数(只) | 电压变化不合格数(只) | 电压变化不合格比例(％) | |||||||||
| 实验1 | 实验2 | 实验3 | 平均数 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 平均数 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 平均值 | |
| 比较例 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 27 | 26 | 23 | 25 | 2.7 | 2.6 | 2.3 | 2.5 |
| 实施例 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 9 | 11 | 12 | 11 | 0.9 | 1.1 | 1.2 | 1.1 |
从表1和表2的实验结果看，本实用新型效果明显。
Claims (6)
1.一种锂离子二次电池，其特征在于在卷绕的电极芯的上部和下部带有绝缘垫。
2.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：绝缘垫的厚度以0.1-0.6mm为宜；绝缘垫的宽度和长度按电池的金属壳内腔尺寸而定；用于绝缘垫的材质可以是聚烯烃及其衍生物、聚酯、聚酰胺、聚氨酯。
3.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：所述正极含有一种锂与过渡金属的复合氧化物或它们混合物，如尖晶石型锰酸锂，分子式为LiMn2O4；钴酸锂，分子式为LiCoO2；镍酸锂，分子式为LiNiO2；锂钴镍氧，分子式为LiCoxNi1-xO2；锂镍锰钴氧，分子式为LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2；尖晶石型锂镍锰氧，分子式为LiNixMn2-xO4。
4.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：所述负极含有一种能使锂离子反复嵌入和脱嵌的碳素材料，该碳素材料包括天然石墨、包覆天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、中间相碳纤维、纳米碳粉。
5.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：所述电解液由有机溶剂和无机盐组成，有机溶剂包括链状碳酸酯，如DMC、DEC、EMC、MPC、DPC；MA、EA、PA、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类；环状碳酸酯，如EC、PC、VC；CHB、γ-BL、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类，可以使用其中之一或几种混合；无机盐包括：LiCLO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6，三氟甲基磺酸锂和LiBOB。
6.根据权利要求1的锂离子二次电池，其特征在于：电池壳为金属铝，不锈钢或不锈钢镀镍，电池壳形状可以是立方型或圆柱型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2004200633576U CN2770107Y (zh) | 2004-09-01 | 2004-09-01 | 锂离子二次电池 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNU2004200633576U CN2770107Y (zh) | 2004-09-01 | 2004-09-01 | 锂离子二次电池 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN2770107Y true CN2770107Y (zh) | 2006-04-05 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CNU2004200633576U Expired - Lifetime CN2770107Y (zh) | 2004-09-01 | 2004-09-01 | 锂离子二次电池 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN2770107Y (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100442591C (zh) * | 2004-09-22 | 2008-12-10 | 三星Sdi株式会社 | 锂可再充电电池 |
| CN106654174A (zh) * | 2015-07-24 | 2017-05-10 | 东莞力朗电池科技有限公司 | 一种圆柱锂离子电池电芯材料及制备方法 |
| CN109411804A (zh) * | 2017-08-17 | 2019-03-01 | 江苏津谊新能源科技有限公司 | 一种矿用防爆锂离子电池的制造方法 |
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2004
- 2004-09-01 CN CNU2004200633576U patent/CN2770107Y/zh not_active Expired - Lifetime
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