专利名称：一种圆形锂离子电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锂离子电池，典型的是以圆形为代表的锂离子电池，重点是其内部结构，特别是涉及一种圆形锂离子电池。
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。图1是现有技术的卷绕极组结构示意图，如图所示。正极片1为铝箔基体两面包含有正极活性物质，同时在铝箔上还有至少一个铝极耳2 ；负极片3为铜箔基体两面包含有负极活性物质，同时在铜箔上还有至少一个负极极耳4 ；正极、隔膜、负极依次层叠放置，正极和负极完全被隔膜5包裹，正极完全被负极包裹。图2是现有技术的锂离子二次电池结构示意图，如图所示。将图1所示的卷绕极组卷，并绕而成的极芯，装入电池壳6内，负极极耳4伸出隔膜5，与电池壳底部接触或焊接， 正极铝极耳2伸出隔膜5，与电池盖接触或焊接。电极芯经过干燥除湿后，注入非水电解质溶液，经过封口、化成、分容等工序，制得锂离子电池。由此可知，圆形锂离子电池的电极芯的由正极、隔膜、负极依次层叠，卷绕成类圆柱形的极芯，其中正极片和负极片上均设置有极耳，用于电流的引出。但是随着电池容量的增加，极片长度快速增加，为了达到高功率工作的要求，势必要增加极耳的数量，极耳个数增加，极片的制作难度增加，整个极芯的一致性下降。由于圆形锂离子电池在电流和热量引出上的困难，导致圆形锂离子电池难以高容量化和高功率化，阻碍了圆形锂离子电池的发展。
实用新型内容本实用新型的目的是为克服以上缺点而开发的一种解决方案，其目的在于提供一种可以高功率工作的低成本的圆形锂离子电池。本实用新型的技术方案一种圆形锂离子电池，包括由正极、隔膜、负极依次层叠卷绕而成的电极芯，电池壳体以及电池盖，电极芯装入电池壳体中，电池壳体装有非水电解质溶液，并由电池盖密封，所述电极芯的正极端面和负极端面均设有露出的金属集流基体， 分别由设于正极端面和电池盖之间的正极汇流体和设于负极端面和电池壳体底部之间的负极汇流体进行引流。本实用新型中，所述电极芯的正极端面为铝箔，铝箔经过涡平构成一个平整端面。本实用新型中，在由所述铝箔构成的平整端面和电池盖之间设置有正极汇流体。本实用新型中，所述正极汇流体与铝箔端面是通过焊接或接触相连接，正极汇流体与电池盖是通过焊接或接触连接。
3[0012]本实用新型中，所述正极汇流体是带状、片状、盘状的铝或钛等材料组成的构件， 或是以上的结合体。本实用新型中，所述正极汇流体是不锈钢片、不锈钢带、不锈钢弹簧等不锈钢材料组成的构件，或是以上的结合体。本实用新型中，所述电极芯的负极端面为铜箔，铜箔经过涡平构成一个平整端面。本实用新型中，在由所述铜箔构成的平整端面和电池壳体底部之间设置有负极汇流体。本实用新型中，所述负极汇流体与铜箔端面是通过焊接或接触相连接，负极汇流体与电池壳体底部是通过焊接或接触连接。本实用新型中，所述负极汇流体是不锈钢、铁、镀镍铁、铜、镍、镀镍铜或镀铜镍等金属材料，外形构造是片状、带状、弹簧状、盘状、泡沫状，或是以上的结合体。本实用新型具有的有益效果本实用新型所述圆形锂离子电池，由于正极端面是由正极金属集流基体组成，而负极端面是由负极金属集流基体组成，然后经过涡平，形成了有一定强度的一个整体，整个正极片和负极片的集流均勻性得到了很大提高。并且在正极端面和电池盖之间，还设置了正极汇流体，尤其是正极汇流体与电池盖、正极端面经过焊接后，正极的集流效果更是有了质的提高。在负极端面和电池壳底部之间，设置了负极汇流体，尤其是负极汇流体与负极端面、电池壳底部经过焊接后，负极的集流效果同样得到了质的提高。正极和负极集流效果双双提高，整个电池的集流效果也大大提高。同时，由于不需要在正极片和负极片上设置极耳，整个正极片和负极片的制造加工过程大大简化，难度大大降低。极片的均勻性和一致性得到很大提高，极芯的一致性得以提尚。因此，本实用新型所述圆形锂离子电池，具有内阻低、循环寿命长的特点，特别适用于需大电流、高功率工作的大容量锂离子电池。提高了电池的整体性能同时还降低了制造成本。
[0021]图1是现有技术的卷绕极组结构示意图；[0022]图2是现有技术的锂离子电池结构示意图；[0023]图3是本实用新型的卷绕极组结构示意图；[0024]图4是本实用新型的圆形锂离子电池结构示意图。[0025]图号对照说明[0026]1正极片2正极极耳[0027]3负极片4负极极耳[0028]5隔膜6电池壳体[0029]7正极敷料区8负极敷料区[0030]9负极集流端面10正极集流端面[0031]11电池盖12正极汇流体[0032]13负极汇流体具体实施方式
为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下图3是本实用新型的卷绕极组示意图，如图所示。正极片1、隔膜5、负极片3依次层叠放置。正极片1分为敷料区和非敷料区，敷料区为在正极基体铝箔的两面包含有正极活性物质，非敷料区为正极基体铝箔。卷绕前正极片的敷料区完全包裹在隔膜长度和宽度范围内，非敷料区一部分在隔膜包裹范围内，另外一部分超出隔膜宽度，外露0. 5毫米 20 毫米，优选的是外露2毫米 10毫米。外露宽度过小，不利于后续的涡平，整个极芯端面难以形成有效的整体，强度也不足，难以支撑后续与正极汇流体的焊接或接触。外露宽度过大，正极端面强度高，但是占用较多的高度空间，不利于高容量化。负极片分为敷料区和非敷料区，敷料区为在负极基体铜箔的两面包含有负极活性物质，非敷料区为负极基体铜箔。卷绕前负极敷料区完全包裹在隔膜的长度和宽度范围内， 非敷料区一部分在隔膜包裹范围内，另外一部分超出隔膜宽度，外露0. 1毫米 50毫米，优选的是外露1毫米 10毫米。外露宽度过小，不利于后续的涡平，整个极芯端面难以形成有效的整体，强度也不足，难以支撑后续与负极汇流体的焊接或接触。外露宽度过大，负极端面强度高，但是占用较多的高度空间，不利于高容量化。负极敷料区8的宽度大于正极敷料区7，要求正极敷料区完全被负极敷料区覆盖包裹，否则充电时无负极敷料区包裹的正极区域对应的负极片上将析出锂枝晶，电池发生安全问题。图4是本实用新型的圆形锂离子电池结构示意图，如图所示，其是采用图3所示的卷绕极组，经过卷绕，形成圆柱状的极芯。本实用新型优选实施例的圆形锂离子电池，包括由正极1、隔膜5、负极3依次层叠构成的电极芯，电池壳体6，以及电池盖11，电极芯装入电池壳体6中，并在电池壳体6内注入非水电解质溶液，由电池盖11封口而成。电极芯的正极端面和负极端面均有金属集流基体露出，分别由设于正极端面和电池盖11之间的正极汇流体12和设于负极端面和电池壳体6底部之间的负极汇流体13进行引流。本实用新型优选实施例中，电极芯的正极端面的金属基流基体为铝箔，铝箔经过涡平构成一个平整端面。电极芯的负极端面的金属集流基体为铜箔，铜箔经过涡平构成一个平整端面。具体的，电极芯的正极端铝箔露出，电极芯的负极端铜箔露出。电极芯在卷绕时正极片的基体铝箔和负极片的基体铜箔均超出隔膜端面一定的距离(该距离范围是 0. l_50mm，优选距离范围是I-IOmm)，卷绕成电极芯后再将超出隔膜端面的正极铝箔和负极铜箔涡平成为平整端面，即形成正极集流端面和负极集流端面。本实用新型优选实施例中，负极汇流体13与铜箔端面是可以通过焊接或接触相连接，负极汇流体13与电池壳体6底部是通过焊接或接触连接。在负极端面和电池壳体6的底部之间设置负极汇流体，负极汇流体由不锈钢、铁、 镀镍铁、铜、镍、镀镍铜、镀铜镍等一种或多种金属材料组成，外形构造可以是片状、带状、弹簧状、盘状、泡沫状等，或是以上的结合体。金属集流基体所在的负极端面为负极集流端面9，该负极集流端面9和电池壳体6的底部可以是焊接，也可以是紧密接触。在正极端面和电池盖11之间设置正极汇流体12，正极汇流体12由不锈钢、铝、钛等一种或多种金属材料组成，外形构造可以是片状、带状、弹簧状、盘状、泡沫状等，或是以上的结合体。本实用新型优选实施例中，正极汇流体12与铝箔端面是通过焊接或接触相连接， 正极汇流体12与电池盖11是通过焊接或接触连接。电极芯经过干燥除湿后，注入非水电解质溶液，经过封口、化成、分容等工序，制得锂离子电池。本实用新型圆形锂离子电池，由于正极端面是由正极金属集流基体组成，而负极端面是由负极金属集流基体组成，然后经过涡平，形成了有一定强度的一个整体，整个正极片和负极片的集流均勻性得到了很大提高。在正极端面和电池盖之间，还设置了正极汇流体，尤其是正极汇流体与电池盖、正极端面经过焊接后，正极的集流效果更是有了质的提高。在负极端面和电池壳底部之间，设置了负极汇流体，尤其是负极汇流体与负极端面、电池壳底部经过焊接后，负极的集流效果同样得到了质的提高。正极和负极集流效果双双提高，整个电池的集流效果也大大提高。同时，由于不需要在正极片和负极片上设置极耳，整个正极片和负极片的制造加工过程大大简化，难度大大降低。极片的均勻性和一致性得到很大提高，极芯的一致性得以提尚。因此，本实用新型的实际效果一方面提高了电池的整体性能，一方面降低了制造成本。本实用新型虽然是以圆形锂离子电池作为说明对象，很显然的，同样适用其它形状的锂离子电池，例如方形锂离子电池，一样可以通过形成正极集流端面和负极集流端面， 设置正极汇流体和负极汇流体，来达到降低内阻、提高放电功率特性的目的。本实用新型虽然是以锂离子电池作为说明对象，但是很显然其中的原理和方法同样适用于其它种类的电池，例如镍氢电池，一样可以采用。综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。
权利要求1.一种圆形锂离子电池，包括由正极、隔膜、负极依次层叠卷绕而成的电极芯，电池壳体以及电池盖，电极芯装入电池壳体中，电池壳体装有非水电解质溶液，并由电池盖密封， 其特征在于，所述电极芯的正极端面和负极端面均设有露出的金属集流基体，分别由设于正极端面和电池盖之间的正极汇流体和设于负极端面和电池壳体底部之间的负极汇流体进行引流。
2.如权利要求1所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，所述电极芯的正极端面为铝箔，铝箔经过涡平构成一个平整端面。
3.如权利要求2所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，在由所述铝箔构成的平整端面和电池盖之间设置有正极汇流体。
4.如权利要求2或3所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，所述正极汇流体与铝箔端面是通过焊接或接触相连接，正极汇流体与电池盖是通过焊接或接触连接。
5.如权利要求1所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，所述正极汇流体是带状、片状、盘状的铝或钛材料组成的构件，或是以上的结合体。
6.如权利要求1所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，所述正极汇流体是不锈钢片、不锈钢带、不锈钢弹簧的不锈钢材料组成的构件，或是以上的结合体。
7.如权利要求1所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，所述电极芯的负极端面为铜箔，铜箔经过涡平构成一个平整端面。
8.如权利要求7所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，在由所述铜箔构成的平整端面和电池壳体底部之间设置有负极汇流体。
9.如权利要求7或8所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，所述负极汇流体与铜箔端面是通过焊接或接触相连接，负极汇流体与电池壳体底部是通过焊接或接触连接。
10.如权利要求1所述的一种圆形锂离子电池，其特征在于，所述负极汇流体是不锈钢、铁、镀镍铁、铜、镍、镀镍铜或镀铜镍的金属材料，外形构造是片状、带状、弹簧状、盘状、 泡沫状，或是以上的结合体。
专利摘要本实用新型涉及一种圆形锂离子电池，包括由正极、隔膜、负极依次层叠卷绕而成的电极芯，电池壳体以及电池盖，电极芯装入电池壳体中，电池壳体装有非水电解质溶液，并由电池盖密封，所述电极芯的正极端面和负极端面均设有露出的金属集流基体，分别由设于正极端面和电池盖之间的正极汇流体和设于负极端面和电池壳体底部之间的负极汇流体进行引流。本实用新型所述圆形锂离子电池，具有内阻低、循环寿命长的特点，特别适用于需大电流、高功率工作的大容量锂离子电池。
文档编号H01M4/13GK202058814SQ20112007911
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者刘宏兵, 范少明, 赵坤 申请人:上海卡能迪蓄能科技有限公司