专利名称：一种卷绕式锂电池电芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂电池，尤其是一种卷绕式锂电池的电芯。
背景技术：
近年来，随着电动工具、电动玩具、电动自行车、混合动力汽车等的快速发展，对蓄 电池的高功率放电能力提出了越来越高的要求。动力型锂离子蓄电池由于具有较好的高功 率工作性能以及高能量密度和轻便等优点，因而正被逐步地推广应用到以上领域。目前，锂电池的电极芯的构成主要有叠片式和卷绕式两种主要方式。其中叠片 式具有集流效果均勻，自动化水平高，正极板或负极板易实现厚型化，有利于降低成本 的优点；但叠片式电芯锂电池对加工设备的精度要求较高，尤其是随着电芯正极板和负 极板冲切边缘的周长成倍增加，导致制片和装配过程中容易产生毛刺，进一步会引发短 路等问题，合格率低，使用过程后续隐患也较高，极端情况下还会发生安全问题。专利 CN200620067095.X公开了一种卷绕式锂电池电芯，这种卷绕式电芯制作简单，制片、装配过 程对设备精度要求一般，生产效率高，成本较低，但由于卷绕式电芯存在高曲率的地方，在 正极板和负极板厚型化的过程中容易产生正极板或负极板的断裂、活性物质脱落等问题。并且随着锂电池容量的增加，电池的体积越来越大，电池充放电过程中产生的热 量也越来越高，导致远离电池外表面的内部温度严重偏高，容易产生热失控，造成安全风 险。
发明内容
本发明的一个目的是为解决现有技术中，卷绕式锂电池电芯由于高曲率，易造成 极板断裂、活性物质脱落等问题，通过在卷绕式锂电池电芯内部添加内芯的方式，增加卷绕 式锂电池电芯卷绕的曲率半径，解决由于高曲率造成卷绕式电芯极板断裂、活性物质脱落 的技术问题。本发明的另一个目的，为了解决现有技术中，锂电池充放电过程中，电池内部温度 过高，容易产生热失控，造成安全风险，通过采取空心的电池内芯，并在电池内芯填充强吸 热储热效应或阻燃效应的物质，降低锂电池的安全风险。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，提供一种卷绕式锂电池电芯，该 电芯位于电池罐内部，通过导电连接件，分别与电池罐正极和负极的导出端子连接，该电池 电芯主要包括，一个电池内芯和一个电池外芯；所述的电池外芯由正极板、隔膜、负极板依 次层叠放置，并卷绕成涡状，包裹在所述的电池内芯上。进一步的，所述的电池内芯为两侧是圆弧状的物体。进一步的，所述的电池内芯两侧的圆弧直径为1 8mm。进一步的，所述的电池内芯两侧的圆弧直径为3 6mm。进一步的，所述的电池内芯为封闭式空心结构，或敞开式空心结构。进一步的，所述的电池内芯的材料为聚乙烯、或聚丙烯，或者聚乙烯和聚丙烯的混合体，或者镀镍金属、或镀铜金属，或者有机物包裹的金属。进一步的，所述的封闭式空心电池内芯里，填充有强吸热储热效应的物质。进一步的，所述的封闭式空心电池内芯里，填充有阻燃效应的物质。进一步的，所述的有强吸热效应物质为石蜡、或石蜡与金属混合物、或石蜡与石 墨混合物、或石蜡与碳纤维混合物。进一步的，所述的有阻燃效应的物质为1，2_亚乙烯基碳酸酯、3-苯基磷酸酯、 3- 丁基磷酸酯、三-2，2，2-三氟代乙基磷酸盐、二 -2，2，2-三氟代乙基-甲基磷酸盐、2，2， 2-三氟代乙基-二乙基磷酸盐、乙烯乙基磷酸酯、二氟代乙酸甲酯、甲基-2，2，2-三氟代乙 基碳酸酯、乙基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯、丙基-2,2,2-三氟代乙基碳酸酯中的一种或多 种。
本发明与现有技术相比较，其效果是积极和明显的。本技术方案中，通过在卷绕 式锂电池电芯内部，添加内芯的方式，增加了锂电池极板卷绕的曲率半径，减少了高曲率造 成卷绕式电芯极板断裂、活性物质脱落的技术问题；通过采取空心的电池内芯，并且在电 池内芯内部填充强吸热阻热效应物质，如填充石蜡、或石蜡与金属混合物、或石蜡与石墨混 合物、或石蜡与碳纤维混合物等，可以吸收锂电池在充放电过程中产生的热量，降低工作温 度，提高安全性能；通过在电池内芯内部填充阻燃效应的物质，如填充1，2_亚乙烯基碳酸 酯、3-苯基磷酸酯、3- 丁基磷酸酯、三-2,2,2-三氟代乙基磷酸盐、二 -2,2,2-三氟代乙 基-甲基磷酸盐、2，2，2-三氟代乙基-二乙基磷酸盐、乙烯乙基磷酸酯、二氟代乙酸甲酯、甲 基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯、乙基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯、丙基-2，2，2-三氟代乙基 碳酸酯等物质中的一种或多种，当锂电池被针刺或者内部发生短路，造成热失控情况下，电 池内芯的填充物会被释放出来，组织电池燃烧，极大降低风险。
图1是本发明电池内芯示意图；图2是本发明敞开式空心电池内芯示意图；图3是本发明的电池芯结构示意图；图4是以本发明为电池芯的锂电池结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。如图3所示的本发明的电池芯结构示意图，电池内芯1位于电池芯的内部，由正极 板2、隔膜4、负极板3依次层叠放置，并卷绕成涡状的电池外芯，包裹在电池内芯1上，形成 了整个电池芯结构。由于电池内芯1作为电池外芯的卷绕起始芯体，大大增加了卷绕时候 的曲率半径，减小了卷绕时候发生正极板或负极板的断裂、活性物质脱落等情况。如图1所示，本发明的锂电池电池内芯1为两侧是圆弧状的物体；其两端圆弧的直 径为1 8mm，优选为3 6mm，大容量大尺寸的锂电池的电池芯圆弧弧度可以大一些；本电 池芯内芯1的材质可以为聚乙烯PE、或聚丙烯PP，或者聚乙烯和聚丙烯的混合体，或者镀镍 金属、或镀铜金属(如镀镍金属铁)，或者有机物包裹的金属(如金属铝外表面被聚乙烯PE 或聚丙烯PP包裹)。
如图2所示，为本发明的敞开式空心电池芯内芯结构，也可以将电池芯内芯1做成 封闭式空心结构。针对封闭式空心电池芯结构，可以在空心电池芯内部填充具有较强吸热 储热效应的物质，比如填充石蜡，还可以将石蜡与金属、石墨、碳纤维等易导热物质混合填 充，以增加石蜡的导热效果，可以快速吸收锂电池电芯内部的热量。由于石蜡等物质的填 充，可有效降低整个电池芯，尤其是电池内芯的工作温度，改善锂电池电芯的工作环境，降 低了电池发生热失控的概率，提高安全性能和可靠性能。针对封闭式空心电池芯结构，也可 以在空心电池芯内部填充具有阻燃效应的物质，如填充1，2-亚乙烯基碳酸酯、3-苯基磷酸 酯、3- 丁基磷酸酯、三-2，2，2-三氟代乙基磷酸盐、二 -2，2，2-三氟代乙基-甲基磷酸盐、2， 2,2-三氟代乙基-二乙基磷酸盐、乙烯乙基磷酸酯、二氟代乙酸甲酯、甲基-2，2，2-三氟代 乙基碳酸酯、乙基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯、丙基-2，2，2-三氟代乙基碳酸酯等物质中的 一种或多种，那么当锂电池被针刺或者内部发生短路，造成热失控情况下，电池内芯的填充 物会被释放出来，组织电池燃烧，极大降低风险。
如图4所示，是以本发明为电池芯的锂电池结构示意图。本发明的电池芯5装入 电池罐6内，电池芯的正负极通过导电连接件与电池罐6的正极导出端子8和负极导出端 子7连接，电池盖9和电池罐6通过激光焊接密封；电池盖9上还设有防爆孔10，正极导出 端子8和负极导出端子7与电池盖9之间还设有绝缘密封垫11。
权利要求
一种卷绕式锂电池电芯，该电芯位于电池罐内部，通过导电连接件，分别与电池罐正极和负极的导出端子连接，其特征在于该电芯主要包括，一个电池内芯和一个电池外芯；所述的电池外芯由正极板、隔膜、负极板依次层叠放置，并卷绕成涡状，包裹在所述的电池内芯上。
2.如权利要求1所述的一种卷绕式锂电池电芯，其特征在于所述的电池内芯为两侧 是圆弧状的物体。
3.如权利要求2所述的一种卷绕式锂电池电芯，其特征在于所述的电池内芯两侧的 圆弧直径为1 8mm。
4.如权利要求3所述的一种卷绕式锂电池电芯，奇特正在于所述的电池内芯两侧的 圆弧直径为3 6mm.
5.如权利要求1至4所述任何一项的一种卷绕式锂电池电芯，其特征在于所述的电 池内芯为封闭式空心结构，或敞开式空心结构。
6.如权利要求1至4所述任何一项的一种卷绕式锂电池电芯，其特征在于所述的电 池内芯的材料为聚乙烯、或聚丙烯，或者聚乙烯和聚丙烯的混合体，或者镀镍金属、或镀铜 金属，或者有机物包裹的金属。
7.如权利要求5所述的一种卷绕式锂电池电芯，其特征在于所述的封闭式空心电池 内芯里，填充有强吸热储热效应的物质。
8.如权利要求5所述的一种卷绕式锂电池电芯，其特征在于所述的封闭式空心电池 内芯里，填充有阻燃效应的物质。
9.如权利要求7所述的一种卷绕式锂电池电芯，其特征在于，所述的有强吸热效应物 质为石蜡、或石蜡与金属混合物、或石蜡与石墨混合物、或石蜡与碳纤维混合物。
10.如权利要求8所述的一种卷绕式锂电池电芯，其特征在于，所述的有阻燃效应的物 质为1，2-亚乙烯基碳酸酯、3-苯基磷酸酯、3- 丁基磷酸酯、三_2，2，2-三氟代乙基磷酸 盐、二 -2，2，2-三氟代乙基-甲基磷酸盐、2,2,2-三氟代乙基-二乙基磷酸盐、乙烯乙基磷 酸酯、二氟代乙酸甲酯、甲基_2，2，2_三氟代乙基碳酸酯、乙基_2，2，2_三氟代乙基碳酸酯、 丙基_2，2，2_三氟代乙基碳酸酯中的一种或多种。
全文摘要
一种卷绕式锂电池电芯，位于电池罐内部，通过导电连接件，分别与电池罐正极和负极的导出端子连接，该电芯主要包括一个电池内芯和一个电池外芯，电池外芯由正极板、隔膜、负极板依次层叠放置，并卷绕成涡状，包裹在所述的电池内芯上。
文档编号H01M6/14GK101834317SQ200910047490
公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者刘宏兵, 夏敏, 范少明 申请人:上海卡能迪蓄能科技有限公司