專利名稱：大容量圓柱形鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及新能源和蓄能電站有關(guān)的化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種大容量圓柱形鋰離子電池技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，隨著風(fēng)能，太陽能的快速發(fā)展，其產(chǎn)生的電能由于不夠穩(wěn)定，易對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，因此建立相應(yīng)的蓄能電站勢在必行，因此需要可靠性高的大容量鋰離子電池用于蓄能，以貯存風(fēng)能，太陽能所產(chǎn)生的電，蓄能電站對電池的要求很高，比如高可靠性以及長使用壽命(10年以上)等，大容量圓柱形鋰離子電池具有高能量密度(> 130wh/kg)，制造工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。但在技術(shù)上，大容量圓柱形鋰離子電池由于容量大(> 30Ah安時(shí))，極片長，不太 適合用普通小容量圓柱形鋰離子電池的方法制造，現(xiàn)有普通小容量圓柱形鋰離子電池的正負(fù)極片制造時(shí)采用間隙涂布，間隙涂布的目的是為了焊接條狀極耳(鎳或鋁或銅材)，如果大容量圓柱形鋰離子電池也采用間隙涂布，則極片輥壓時(shí)速度慢，所需焊接的條狀極耳個(gè)數(shù)多，條狀極耳與涂布間隙處的焊接工作量大，并需貼絕緣膠帶，工藝復(fù)雜，效率低，容量密度也由此被降低。因此大容量圓柱形鋰離子電池極片不適合采用間隙涂布，而是在極片左或右邊上的箔形集流體上留出未涂布區(qū)，未涂布箔形集流體卷繞后形成極耳位端面，極耳位端面的未涂布箔形體作用是電流引出(輸出)。大容量圓柱形鋰離子電池極耳位端面的箔形體需與集流板焊接在一起，以便電池的電流從集流板輸出，極耳位端面的箔形體(如銅箔或鋁箔)由于厚度薄出至30微米)柔軟，易變形，如果與集流板焊接時(shí)，施加壓力會(huì)使整個(gè)箔形體會(huì)變彎或變形，造成圓柱形的極耳位端面直徑變大或外凸，電芯卷繞體由此不能入殼或與外殼間導(dǎo)通而短路，而且直接施加壓力在箔形體的端面，由于端面變形不平整，會(huì)造成與集流板焊接面積小，焊接強(qiáng)度低，所以極耳位端面的箔形體整形很有必要?，F(xiàn)有技術(shù)中的箔形體整形的方式之一是將正負(fù)極片未涂料部分用激光預(yù)切成條帶形狀，正極片負(fù)極片和隔膜卷繞成電芯卷繞體后，這些條帶形狀的箔形體焊接到一個(gè)瓶蓋形的集流盤上，此整形方法需要用激光將箔形體切成條帶形狀，工藝復(fù)雜，效率低，成本高，箔形體切成條帶形狀后其本體強(qiáng)度低，焊接到集流盤上易被拉斷，相對原有箔形體，承載電流小，可謂事倍功半。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種單位體積內(nèi)箔形體的重量密度和剛性加大的大容量圓柱形鋰離子電池。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種大容量圓柱形鋰離子電池，其特征在于，包括電池殼體、設(shè)置在電池殼體內(nèi)的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱和負(fù)極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負(fù)極端蓋，所述集流板包括正極集流板和負(fù)極集流板；所述正極集流板與的正極極耳通過激光焊接固定，所述正極極耳的材質(zhì)為鋁合金，正極極耳的另一端與正極端蓋相焊接；所述負(fù)極集流板與負(fù)極極耳通過激光焊接固定，所述負(fù)極極耳的材質(zhì)為銅鍍鎳，負(fù)極極耳的另一端與負(fù)極極柱通過激光焊接固定；所述電芯卷繞體正負(fù)極的極耳位端面的箔形體被分別壓縮減小0. 1-6. 5毫米，極耳位端面的箔形體相互纏結(jié)。其中，所述正極極柱的材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極極柱的材質(zhì)為銅鍍鎳，所述正極集流板的材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極集流板的材質(zhì)為銅鍍鎳。其中，所述正極集流板和負(fù)極集流板設(shè)有供電解液的流入的進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔 的數(shù)目為四個(gè)。其中，所述電池殼體位于所述正極極耳與負(fù)極極耳的位置處設(shè)有雙滾槽結(jié)構(gòu)，滾槽圍繞所述圓柱體一周。其中，所述正極極柱與正極端蓋采用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。本實(shí)用新型的有益效果是，對極耳位端面的箔形體進(jìn)行高頻振蕩，柔化，并施加壓力情況下，極耳位端面的0. I至6. 5mm范圍內(nèi)箔形體會(huì)被“瞬間塑化”，被柔化，在高頻振蕩瞬間箔形體剛性大大下降，箔形體與箔形體之間相互纏結(jié)在一起并被壓縮，單位體積內(nèi)箔形體的重量密度加大，同時(shí)極耳位端面被揉平，端面的被壓縮箔形體的剛性大大增加，為下一步極耳位端面與集流板的激光焊接打下牢固基礎(chǔ)，使極耳位端面與集流板的激光焊焊接有效面積加大和焊接強(qiáng)度提高。與現(xiàn)有技術(shù)箔形體切成條帶形狀，焊接到集流盤上易被拉斷，承載電流小相比，有了極大的改善與提高。

圖I是本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的電芯卷繞體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的電芯卷繞體整形前的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的電芯卷繞體整形后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的正極端蓋和凸臺以及極柱一體化的結(jié)構(gòu)不意圖；圖6是本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的正極片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的負(fù)極片的結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號說明I :電池殼體；2 :電芯卷繞體；3 :芯軸；4 :負(fù)極集流板；5 :滾槽；6 :負(fù)極端蓋；7 :負(fù)極極柱；8 :負(fù)極極耳；9 :絕緣墊；10 :正極極耳；11 :正極極柱；12 :鋼珠；13 :正極端蓋；14 正極集流板；15 :隔膜；16 :負(fù)極片；17 :正極片；18 :極耳位端面。
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。[0025]請一并參閱圖I至圖7，如圖所示，本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池，包括電池殼體I、設(shè)置在電池殼體I內(nèi)的電芯卷繞體2、所述電芯卷繞體2圍芯軸3卷繞，壓蓋電芯卷繞體2兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱11和負(fù)極極柱7，所述端蓋包括正極端蓋13和負(fù)極端蓋6，所述集流板包括正極集流板14和負(fù)極集流板4 ;所述正極極柱11的材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極極柱7的材質(zhì)為銅鍍鎳，所述正極集流板14的材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極集流板4的材質(zhì)為銅鍍鎳，正極集流板14和負(fù)極集流板4設(shè)有供電解液的流入的進(jìn)液孔；所述正極集流板14與的正極極耳10通過激光焊接固定，所述正極集流板14與正極極耳10,負(fù)極集流板4與負(fù)極極耳8相接觸的一面設(shè)有絕緣墊9，所述正極極耳10的材質(zhì)為鋁合金，正極極耳10的另一端與正極端蓋13相焊接；所述負(fù)極集流板4與負(fù)極極耳8通過激光焊接固定，所述負(fù)極極耳8的材質(zhì)為銅鍍鎳，負(fù)極極耳8的另一端與負(fù)極極柱7通過激光焊接固定；所述電芯卷繞體2正負(fù)極的極耳位端面18的箔形體被分別壓縮減小I. 5毫米，極耳位端面18的箔形體相互纏結(jié)。本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的生產(chǎn)工藝正極制漿-正極極片連續(xù)涂布-正極極片輥壓-正極極片分切-負(fù)極制漿-負(fù)極極片連續(xù)涂布-負(fù)極極片輥壓-負(fù)極 極片分切-正，負(fù)極極片和隔膜15卷繞成為電芯卷繞體2-電芯卷繞體2兩端極耳位端面18超聲波擠壓振蕩揉平整形-整形后的極耳位端面18焊集流板-集流板與極耳焊接-極耳與正負(fù)極柱底部焊接-帶集流板和極耳的卷繞體入殼-電池殼體I與端蓋激光焊接封口 -真空干燥-注入電解液-化成與分容-打鋼珠12封口。即本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的生產(chǎn)時(shí)，電池殼體I與電池正極端蓋13、負(fù)極端蓋6用激光焊接在一體，正極極柱11材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極極柱7材質(zhì)為銅鍍鎳，正極集流板14材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極集流板4材質(zhì)為銅鍍鎳，正極集流板14和負(fù)極集流板4設(shè)有四個(gè)孔，以供電解液的流入，正極集流板14與的正極極耳10激光焊接在一起，正極極耳10材質(zhì)為鋁合金，該正極極耳10的另一端與正極端蓋13相焊接，由此與正極極柱11導(dǎo)通，負(fù)極集流板4與負(fù)極極耳8激光焊接在一起，負(fù)極極耳8材質(zhì)為銅鍍鎳，該負(fù)極極耳8的另一端與負(fù)極極柱7激光焊聯(lián)接在一起，電池殼體I內(nèi)的電芯卷繞體2用本實(shí)用新型的超聲波高頻振蕩擠壓整形技術(shù)進(jìn)行整形，極耳位端面18的箔形體被壓縮減小I. 5mm，極耳位端面18的箔形體相互纏結(jié)，形成“面結(jié)”，極耳位端面18的箔形體的剛性大大增加。電芯卷繞體2包括涂敷有磷酸鐵鋰活性材料的正極片17、涂敷有石墨活性材料的負(fù)極片16、材質(zhì)為聚乙烯或聚丙烯的隔膜15以及材質(zhì)為聚四氟乙烯或聚丙烯或鋁的卷繞體中心的芯軸
3。電池正極柱設(shè)有注液口，注液完成后用鋼珠12對注液口進(jìn)行密封。本實(shí)用新型大容量圓柱形鋰離子電池的生產(chǎn)工藝所述正極制漿為磷酸鐵鋰，導(dǎo)電碳與聚偏氟乙烯粘合劑(溶解在溶劑NMP中)強(qiáng)力攪拌分散所得漿狀體，負(fù)極制漿為石墨，導(dǎo)電碳與羧甲基纖維素鈉CMC，丁苯橡膠膠乳SBR，聚烯腈類LA132，LA133系列粘合劑(溶解在去離子水中)強(qiáng)力攪拌分散所得漿狀體。所述正極片17包括正極活性物質(zhì)、正極集流體和粘結(jié)劑，所述正極片17活性物質(zhì)為磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、氧化鎳鈷錳鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、硅酸錳鋰、所述正極集流體為鋁箔，所述粘結(jié)劑為阿拉伯膠、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠膠乳或羧甲基纖維素；所述負(fù)極片16包括負(fù)極活性物質(zhì)、負(fù)極集流體和粘結(jié)劑，負(fù)極活性物質(zhì)為人造石墨、天然石墨、人造石墨和天然石墨兩者的混合物、中間相碳微球、金屬錫、硅或鈦酸鋰。所述粘結(jié)劑為阿拉伯膠、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠膠乳或羧甲基纖維素或聚烯腈類L A132，LA133系列；所述隔膜15為聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯三層復(fù)合的微孔隔膜、單層聚乙烯微孔隔膜或聚酰亞胺微孔隔膜，聚四氟乙烯微孔隔膜。所述電解液包括溶劑、可溶性鋰鹽和添加劑，所述溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或乙酸乙酯，所述可溶性鋰鹽為六氟磷酸鋰、十二氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰或亞胺鋰鹽，所述添加劑為丙磺酸內(nèi)酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟化碳酸酯、亞硫酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷或亞磷酸三苯酯。在本實(shí)施例中，所述圓柱體電池殼體I位于所述正極極耳10與負(fù)極極耳8的位置處設(shè)有滾槽5，所述滾槽5圍繞所述圓柱體一周。具體的,所述滾槽5的槽深為0. l-5mm之間，其中3_為最佳的設(shè)計(jì)尺寸。所述的鋰離子電池在制造時(shí)，把圓柱體的電池殼體I的一端預(yù)先滾槽5，然后把電芯卷繞體2放入，再其另一端制成滾槽5形成如圖I所述的兩端都具有滾槽5的鋰離子電池的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型采用兩端滾槽5的鋰離子電池的殼體I結(jié)構(gòu)， 與現(xiàn)有小圓柱形電池滾槽的目的是為了進(jìn)行機(jī)械擠壓封口相比較，本實(shí)用新型目的是有效固定內(nèi)部電芯卷繞體，增加電池內(nèi)部空間，減少絕緣片的填充，提高電解液的注液量，減少封口時(shí)激光焊接的高溫對電芯卷繞體2的隔膜15的損壞的風(fēng)險(xiǎn)，減少電池內(nèi)部內(nèi)壓，增加電池的安全性，有利于集流板和輸出極柱之間的極耳的連接，從而有利于大電流輸出，提高了電池的總體性能，延長電池的使用壽命至5-15年以上。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大容量圓柱形鋰離子電池，其特征在于，包括電池殼體、設(shè)置在電池殼體內(nèi)的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱和負(fù)極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負(fù)極端蓋，所述集流板包括正極集流板和負(fù)極集流板； 所述正極集流板與的正極極耳通過激光焊接固定，所述正極極耳的材質(zhì)為鋁合金，正極極耳的另一端與正極端蓋相焊接；所述負(fù)極集流板與負(fù)極極耳通過激光焊接固定，所述負(fù)極極耳的材質(zhì)為銅鍍鎳，負(fù)極極耳的另一端與負(fù)極極柱通過激光焊接固定； 所述電芯卷繞體正負(fù)極的極耳位端面的箔形體被分別壓縮減小O. 1-6. 5毫米，極耳位端面的箔形體相互纏結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大容量圓柱形鋰離子電池，其特征在于，所述正極極柱的材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極極柱的材質(zhì)為銅鍍鎳，所述正極集流板的材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極集流板的材質(zhì)為銅鍍鎳。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大容量圓柱形鋰離子電池，其特征在于，所述正極集流板和負(fù)極集流板設(shè)有供電解液的流入的進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔的數(shù)目為四個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大容量圓柱形鋰離子電池，其特征在于，所述電池殼體位于所述正極極耳與負(fù)極極耳的位置處設(shè)有雙滾槽結(jié)構(gòu)，滾槽圍繞所述圓柱體一周。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大容量圓柱形鋰離子電池，其特征在于，所述正極極柱與正極端蓋采用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大容量圓柱形鋰離子電池，包括電池殼體、設(shè)置在電池殼體內(nèi)的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱和負(fù)極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負(fù)極端蓋，所述集流板包括正極集流板和負(fù)極集流板；所述電芯卷繞體正負(fù)極的極耳位端面的箔形體被分別壓縮減小0.1-6.5毫米，極耳位端面的箔形體相互纏結(jié)。本實(shí)用新型的有益效果是，對極耳位端面的箔形體進(jìn)行高頻振蕩，柔化，并施加壓力情況下，極耳位端面的0.1至6.5mm范圍內(nèi)箔形體會(huì)被“瞬間塑化”，在高頻振蕩瞬間箔形體剛性大大下降，箔形體與箔形體之間相互纏結(jié)在一起并被壓縮，單位體積內(nèi)箔形體的重量密度加大。
文檔編號H01M10/0587GK202549997SQ20122017705
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者張潘毅, 張貴萍 申請人:張潘毅, 張貴萍