专利名称：大容量圆柱形锂离子电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及新能源和蓄能电站有关的化学电源技术领域，尤其是涉及一种大容量圆柱形锂离子电池技术。
背景技术：
目前，随着风能，太阳能的快速发展，其产生的电能由于不够稳定，易对电网产生冲击，因此建立相应的蓄能电站势在必行，因此需要可靠性高的大容量锂离子电池用于蓄能，以贮存风能，太阳能所产生的电，蓄能电站对电池的要求很高，比如高可靠性以及长使用寿命(10年以上)等，大容量圆柱形锂离子电池具有高能量密度(> 130wh/kg)，制造工艺简单等优点。但在技术上，大容量圆柱形锂离子电池由于容量大(> 30Ah安时)，极片长，不太 适合用普通小容量圆柱形锂离子电池的方法制造，现有普通小容量圆柱形锂离子电池的正负极片制造时采用间隙涂布，间隙涂布的目的是为了焊接条状极耳(镍或铝或铜材)，如果大容量圆柱形锂离子电池也采用间隙涂布，则极片辊压时速度慢，所需焊接的条状极耳个数多，条状极耳与涂布间隙处的焊接工作量大，并需贴绝缘胶带，工艺复杂，效率低，容量密度也由此被降低。因此大容量圆柱形锂离子电池极片不适合采用间隙涂布，而是在极片左或右边上的箔形集流体上留出未涂布区，未涂布箔形集流体卷绕后形成极耳位端面，极耳位端面的未涂布箔形体作用是电流引出(输出)。大容量圆柱形锂离子电池极耳位端面的箔形体需与集流板焊接在一起，以便电池的电流从集流板输出，极耳位端面的箔形体(如铜箔或铝箔)由于厚度薄出至30微米)柔软，易变形，如果与集流板焊接时，施加压力会使整个箔形体会变弯或变形，造成圆柱形的极耳位端面直径变大或外凸，电芯卷绕体由此不能入壳或与外壳间导通而短路，而且直接施加压力在箔形体的端面，由于端面变形不平整，会造成与集流板焊接面积小，焊接强度低，所以极耳位端面的箔形体整形很有必要。现有技术中的箔形体整形的方式之一是将正负极片未涂料部分用激光预切成条带形状，正极片负极片和隔膜卷绕成电芯卷绕体后，这些条带形状的箔形体焊接到一个瓶盖形的集流盘上，此整形方法需要用激光将箔形体切成条带形状，工艺复杂，效率低，成本高，箔形体切成条带形状后其本体强度低，焊接到集流盘上易被拉断，相对原有箔形体，承载电流小，可谓事倍功半。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种单位体积内箔形体的重量密度和刚性加大的大容量圆柱形锂离子电池。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于，包括电池壳体、设置在电池壳体内的电芯卷绕体、压盖电芯卷绕体两端的集流板、通过极耳与集流板相连的极柱和电池两极的端盖，所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述端盖包括正极端盖和负极端盖，所述集流板包括正极集流板和负极集流板；所述正极集流板与的正极极耳通过激光焊接固定，所述正极极耳的材质为铝合金，正极极耳的另一端与正极端盖相焊接；所述负极集流板与负极极耳通过激光焊接固定，所述负极极耳的材质为铜镀镍，负极极耳的另一端与负极极柱通过激光焊接固定；所述电芯卷绕体正负极的极耳位端面的箔形体被分别压缩减小0. 1-6. 5毫米，极耳位端面的箔形体相互缠结。其中，所述正极极柱的材质为铝合金，负极极柱的材质为铜镀镍，所述正极集流板的材质为铝合金，负极集流板的材质为铜镀镍。其中，所述正极集流板和负极集流板设有供电解液的流入的进液孔，所述进液孔 的数目为四个。其中，所述电池壳体位于所述正极极耳与负极极耳的位置处设有双滚槽结构，滚槽围绕所述圆柱体一周。其中，所述正极极柱与正极端盖采用铝锭一次挤压或铸造方式一体成型。本实用新型的有益效果是，对极耳位端面的箔形体进行高频振荡，柔化，并施加压力情况下，极耳位端面的0. I至6. 5mm范围内箔形体会被“瞬间塑化”，被柔化，在高频振荡瞬间箔形体刚性大大下降，箔形体与箔形体之间相互缠结在一起并被压缩，单位体积内箔形体的重量密度加大，同时极耳位端面被揉平，端面的被压缩箔形体的刚性大大增加，为下一步极耳位端面与集流板的激光焊接打下牢固基础，使极耳位端面与集流板的激光焊焊接有效面积加大和焊接强度提高。与现有技术箔形体切成条带形状，焊接到集流盘上易被拉断，承载电流小相比，有了极大的改善与提高。
图I是本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的结构示意图；图2是本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的电芯卷绕体的结构示意图；图3是本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的电芯卷绕体整形前的结构示意图；图4是本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的电芯卷绕体整形后的结构示意图；图5是本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的正极端盖和凸台以及极柱一体化的结构不意图；图6是本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的正极片的结构示意图；图7是本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的负极片的结构示意图。标号说明I :电池壳体；2 :电芯卷绕体；3 :芯轴；4 :负极集流板；5 :滚槽；6 :负极端盖；7 :负极极柱；8 :负极极耳；9 :绝缘垫；10 :正极极耳；11 :正极极柱；12 :钢珠；13 :正极端盖；14 正极集流板；15 :隔膜；16 :负极片；17 :正极片；18 :极耳位端面。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。[0025]请一并参阅图I至图7，如图所示，本实用新型大容量圆柱形锂离子电池，包括电池壳体I、设置在电池壳体I内的电芯卷绕体2、所述电芯卷绕体2围芯轴3卷绕，压盖电芯卷绕体2两端的集流板、通过极耳与集流板相连的极柱和电池两极的端盖，所述极柱包括正极极柱11和负极极柱7，所述端盖包括正极端盖13和负极端盖6，所述集流板包括正极集流板14和负极集流板4 ;所述正极极柱11的材质为铝合金，负极极柱7的材质为铜镀镍，所述正极集流板14的材质为铝合金，负极集流板4的材质为铜镀镍，正极集流板14和负极集流板4设有供电解液的流入的进液孔；所述正极集流板14与的正极极耳10通过激光焊接固定，所述正极集流板14与正极极耳10,负极集流板4与负极极耳8相接触的一面设有绝缘垫9，所述正极极耳10的材质为铝合金，正极极耳10的另一端与正极端盖13相焊接；所述负极集流板4与负极极耳8通过激光焊接固定，所述负极极耳8的材质为铜镀镍，负极极耳8的另一端与负极极柱7通过激光焊接固定；所述电芯卷绕体2正负极的极耳位端面18的箔形体被分别压缩减小I. 5毫米，极耳位端面18的箔形体相互缠结。本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的生产工艺正极制浆-正极极片连续涂布-正极极片辊压-正极极片分切-负极制浆-负极极片连续涂布-负极极片辊压-负极 极片分切-正，负极极片和隔膜15卷绕成为电芯卷绕体2-电芯卷绕体2两端极耳位端面18超声波挤压振荡揉平整形-整形后的极耳位端面18焊集流板-集流板与极耳焊接-极耳与正负极柱底部焊接-带集流板和极耳的卷绕体入壳-电池壳体I与端盖激光焊接封口 -真空干燥-注入电解液-化成与分容-打钢珠12封口。即本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的生产时，电池壳体I与电池正极端盖13、负极端盖6用激光焊接在一体，正极极柱11材质为铝合金，负极极柱7材质为铜镀镍，正极集流板14材质为铝合金，负极集流板4材质为铜镀镍，正极集流板14和负极集流板4设有四个孔，以供电解液的流入，正极集流板14与的正极极耳10激光焊接在一起，正极极耳10材质为铝合金，该正极极耳10的另一端与正极端盖13相焊接，由此与正极极柱11导通，负极集流板4与负极极耳8激光焊接在一起，负极极耳8材质为铜镀镍，该负极极耳8的另一端与负极极柱7激光焊联接在一起，电池壳体I内的电芯卷绕体2用本实用新型的超声波高频振荡挤压整形技术进行整形，极耳位端面18的箔形体被压缩减小I. 5mm，极耳位端面18的箔形体相互缠结，形成“面结”，极耳位端面18的箔形体的刚性大大增加。电芯卷绕体2包括涂敷有磷酸铁锂活性材料的正极片17、涂敷有石墨活性材料的负极片16、材质为聚乙烯或聚丙烯的隔膜15以及材质为聚四氟乙烯或聚丙烯或铝的卷绕体中心的芯轴
3。电池正极柱设有注液口，注液完成后用钢珠12对注液口进行密封。本实用新型大容量圆柱形锂离子电池的生产工艺所述正极制浆为磷酸铁锂，导电碳与聚偏氟乙烯粘合剂(溶解在溶剂NMP中)强力搅拌分散所得浆状体，负极制浆为石墨，导电碳与羧甲基纤维素钠CMC，丁苯橡胶胶乳SBR，聚烯腈类LA132，LA133系列粘合剂(溶解在去离子水中)强力搅拌分散所得浆状体。所述正极片17包括正极活性物质、正极集流体和粘结剂，所述正极片17活性物质为磷酸亚铁锂、钴酸锂、锰酸锂、氧化镍钴锰锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、硅酸锰锂、所述正极集流体为铝箔，所述粘结剂为阿拉伯胶、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶胶乳或羧甲基纤维素；所述负极片16包括负极活性物质、负极集流体和粘结剂，负极活性物质为人造石墨、天然石墨、人造石墨和天然石墨两者的混合物、中间相碳微球、金属锡、硅或钛酸锂。所述粘结剂为阿拉伯胶、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶胶乳或羧甲基纤维素或聚烯腈类L A132，LA133系列；所述隔膜15为聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯三层复合的微孔隔膜、单层聚乙烯微孔隔膜或聚酰亚胺微孔隔膜，聚四氟乙烯微孔隔膜。所述电解液包括溶剂、可溶性锂盐和添加剂，所述溶剂为碳酸乙烯酯、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，所述可溶性锂盐为六氟磷酸锂、十二氟硼酸锂、双草酸硼酸锂或亚胺锂盐，所述添加剂为丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟化碳酸酯、亚硫酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷或亚磷酸三苯酯。在本实施例中，所述圆柱体电池壳体I位于所述正极极耳10与负极极耳8的位置处设有滚槽5，所述滚槽5围绕所述圆柱体一周。具体的,所述滚槽5的槽深为0. l-5mm之间，其中3_为最佳的设计尺寸。所述的锂离子电池在制造时，把圆柱体的电池壳体I的一端预先滚槽5，然后把电芯卷绕体2放入，再其另一端制成滚槽5形成如图I所述的两端都具有滚槽5的锂离子电池的结构。本实用新型采用两端滚槽5的锂离子电池的壳体I结构， 与现有小圆柱形电池滚槽的目的是为了进行机械挤压封口相比较，本实用新型目的是有效固定内部电芯卷绕体，增加电池内部空间，减少绝缘片的填充，提高电解液的注液量，减少封口时激光焊接的高温对电芯卷绕体2的隔膜15的损坏的风险，减少电池内部内压，增加电池的安全性，有利于集流板和输出极柱之间的极耳的连接，从而有利于大电流输出，提高了电池的总体性能，延长电池的使用寿命至5-15年以上。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于，包括电池壳体、设置在电池壳体内的电芯卷绕体、压盖电芯卷绕体两端的集流板、通过极耳与集流板相连的极柱和电池两极的端盖，所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述端盖包括正极端盖和负极端盖，所述集流板包括正极集流板和负极集流板； 所述正极集流板与的正极极耳通过激光焊接固定，所述正极极耳的材质为铝合金，正极极耳的另一端与正极端盖相焊接；所述负极集流板与负极极耳通过激光焊接固定，所述负极极耳的材质为铜镀镍，负极极耳的另一端与负极极柱通过激光焊接固定； 所述电芯卷绕体正负极的极耳位端面的箔形体被分别压缩减小O. 1-6. 5毫米，极耳位端面的箔形体相互缠结。
2.根据权利要求I所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述正极极柱的材质为铝合金，负极极柱的材质为铜镀镍，所述正极集流板的材质为铝合金，负极集流板的材质为铜镀镍。
3.根据权利要求I所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述正极集流板和负极集流板设有供电解液的流入的进液孔，所述进液孔的数目为四个。
4.根据权利要求I所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述电池壳体位于所述正极极耳与负极极耳的位置处设有双滚槽结构，滚槽围绕所述圆柱体一周。
5.根据权利要求I所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于，所述正极极柱与正极端盖采用铝锭一次挤压或铸造方式一体成型。
专利摘要本实用新型公开了一种大容量圆柱形锂离子电池，包括电池壳体、设置在电池壳体内的电芯卷绕体、压盖电芯卷绕体两端的集流板、通过极耳与集流板相连的极柱和电池两极的端盖，所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述端盖包括正极端盖和负极端盖，所述集流板包括正极集流板和负极集流板；所述电芯卷绕体正负极的极耳位端面的箔形体被分别压缩减小0.1-6.5毫米，极耳位端面的箔形体相互缠结。本实用新型的有益效果是，对极耳位端面的箔形体进行高频振荡，柔化，并施加压力情况下，极耳位端面的0.1至6.5mm范围内箔形体会被“瞬间塑化”，在高频振荡瞬间箔形体刚性大大下降，箔形体与箔形体之间相互缠结在一起并被压缩，单位体积内箔形体的重量密度加大。
文档编号H01M10/0587GK202549997SQ20122017705
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者张潘毅, 张贵萍 申请人:张潘毅, 张贵萍