一种多卷芯连续卷绕的锂离子二次电池的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池领域，特别涉及一种大容量、长寿命尤其是要求快速充放电或高倍率放电条件下使用的多卷芯连续卷绕的金属外壳锂离子二次电池。

背景技术：

近年来，锂离子电池作为高功率大电流放电电池，应用越来越广泛，对电池的各项性能要求也越来越高。目前公知的多卷芯连续卷绕的大容量金属外壳多卷芯连续卷绕电池芯极耳与外壳盖板联接常用结构有：超声波焊接结构、螺柱连接结构和激光穿透焊接结构；其中以超声波焊接结构、螺柱连接结构居多。

传统卷绕结构的电池生产效率高，极片边角面积小，易于批量化生产和极片边缘毛刺、脱粉的有效控制；传统多卷芯连续卷绕的电池充、放电倍率较高，产热量小，适应一定范围下的低温条件下的使用；但极片边角面积较大，生产效率相对较低，不利于批量化生产和极片边缘毛刺、脱粉的控制。

传统的超声波焊接结构的缺点有：焊接极耳层数通常低于100层，且瞬间产生的高温容易引起极耳处的陶瓷涂层隔膜纸收缩，形成安全隐患；超声波设备保养困难，其虚焊产品不易被觉察，影响电池的一致性，不利于后续的电池配组与组装；容易造成极耳开裂或产生金属粉尘，影响电池的安全性。

传统的螺柱联接结构的缺点有：螺柱的尺寸材质受到工艺的限制，受电池壳空间影响，螺柱的直径受到限制，为了提高扭力，通常采用不锈钢螺柱，由于其与外壳盖板连接柱材质不同而形成原电池，易现场腐蚀点，影响电池的可靠性；螺柱连接扭力较小，无法克服负、负极片极耳、外壳盖板连接柱材料表面粗糙度等对接触电阻的影响，其接触面电阻不稳定，影响电池的一致性，不利于后续的电池配组与组装；

激光穿透焊接其工艺控制复杂，受到环境、材料、工艺等诸多因素影响，其焊接极耳层数通常需控制在10层以下，且焊接效果极不稳定。

锂电池由于工作电压高、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长、无污染等优点，已越来越广泛地应用于消费、动力、储能及各种用途电池中，逐步取代了传统的可充电电池成为电池领域的主要产品。随着市场的拓展，对大容量高功率锂离子二次电池的需求也越来越大，如后备电源类的移动通讯基站、风光发电系统的调峰电源、车载锂电池包、寒带急救抢险备用电源及寒带电动机车电源等市场均有很大的需求。要求电池单体容量大，功率密度高，一致性好，易于配组，电池包在-30℃～+60℃,（1—10）C放电倍率下，仍能负常工作，其常规100Ah及以上大容量锂离子二次电池有以下难以逾越的缺陷。主要体现在：

1）超声波焊接的电池，不同机台和时间焊接的电池内阻离散度大，不利于电池包的配组；

2）螺柱连联的电池内阻大，通常仅适合于常温1C以下电流的连续放电，无法满足设备所需的高功率要求；

3）螺柱连联的电池内阻大，例如50Ah锂离子二次电池1KHz交流阻抗通常在1mΩ以上，放电倍率差；

4）外壳一般与阴极直接导通，电池成组后，外壳绝缘层破裂，有造成电池组内Cell间短路或外壳被化学腐蚀的安全风险。

5）电池大电流充、放电条件下，温升较高，严重影响电池的循环寿命安全性能。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的以上缺陷，本实用新型提供一种大电流充放电、寿命长的多卷芯连续卷绕铆接结构的大容量高功率金属外壳锂离子二次电池。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：

一种多卷芯连续卷绕的锂离子二次电池，包括两个以上连续卷绕电池芯、PE绝缘支架、金属外壳和外壳盖板，两个以上连续卷绕电池芯并列捆扎在一起成为一个并列连续卷绕电池芯极组，连续卷绕电池芯的正、负极片上端设有正极耳和负极耳，正极耳和负极耳上各设有铆钉孔，所述外壳盖板上设有盖板极柱连接片；正极耳和负极耳分别通过其铆钉孔、铆钉及铆接压片与各自的盖板极柱连接片铆接形成电池的正电极和负电极。

进一步，连续卷绕电池芯极组外层套有PE绝缘袋，PE绝缘袋固定于金属外壳内，金属外壳和外壳盖板的连接处设有PE绝缘支架，金属外壳和外壳盖板采用激光焊封口。

进一步，铆钉在正极时采用铝铆钉，负极采用铜铆钉；铆接压片在正极时采用铝铆接压片，负极采用为铜铆接压片；盖板极柱连接片分正极柱连接片和负极柱连接片。

进一步，每个连续卷绕电池芯由正极片、两层陶瓷涂层的隔膜纸和负极片卷绕而成，两层陶瓷涂层的隔膜纸将正极片和负极片隔开，正极片的极耳和负极片上的极耳分别构成连续卷绕电池芯的正极耳和负极耳。

进一步，正极耳的连接结构为：从上至下依次是第一铝铆接压片、第一正极耳、正极柱连接片、第二正极耳、第二铝铆接压片，铝铆钉依次穿过上述结构，通过冷压翻边使正极耳和正极柱连接片铆接形成电池的正电极。

进一步，负极耳的连接结构为：从上至下依次是第一铜铆接压片、第一负极耳、负极柱连接片、第二负极耳、第二铜铆接压片，铜铆钉依次穿过上述结构，通过冷压翻边使负极耳和负极柱连接片铆接形成电池的负电极。

进一步，正极耳和负极耳上各冲有两个铆钉孔，正极耳和负极耳处的铆接压片对应位置上各冲有两个铆钉通孔，铆钉孔和铆钉通孔的直径相同且大于铆钉的直径0.4 mm。

本实用新型具有在-40℃—60℃的10C以上大电流放电和常温3C以上以上快速充的性能，并且多卷芯连续卷绕电池芯极耳与外壳盖板连接片采用冷压翻边铆接，铆接压力大。

本实用新型消除了因负、负极片极耳、外壳盖板连接柱材料表面粗糙而对接触电阻的影响，有效减小多卷芯连续卷绕电池芯极耳与外壳盖板连接片的接触电阻和叠片电芯极片边角面积较大，生产效率相对较低，不利于批量化生产和极片边缘毛刺、脱粉难控制的问题。本实用新型因阻抗小，充、放电产热少，无明显温升，其循环寿命显著延长；多卷芯连续卷绕电池芯套PE绝缘袋后金属外壳不带电，组装后，能改善电池包的可靠性与安全性。

附图说明

图1是本实用新型连续卷绕可变间距多极耳正极片示意图。

图2是本实用新型连续卷绕可变间距多极耳负极片示意图。

图3是本实用新型多极耳连续卷绕电池芯示意图。

图4是本实用新型极耳与外壳盖板连接片冷压铆接侧面示意图。

图5是本实用新型极极耳与外壳盖板连接片冷压铆接正面示意图。

图6是本实用新型金属外壳锂离子二次电池示意图。

图中：正极片1，正极敷料涂层100，负极片2，负极敷料涂层200，外壳盖板3，铆钉4，铆接压片5，极耳束6，盖板极柱连接片7，连续卷绕电池芯极耳8， PE绝缘袋9，连续卷绕电池芯极组10，连续卷绕电池芯11，盖板电极12， PE绝缘支架13，正极耳14，负极耳15，金属外壳16, 隔膜纸17。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、技术特征、达成目的与效果易于明白了解，下面结合具体图示和实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1：

如图所示，一种多卷芯连续卷绕铆接结构的大容量高功率金属外壳锂离子二次电池，由两个或多个连续卷绕电池芯11、PE绝缘支架13、金属外壳16和外壳盖板3组成，两个或多个多卷芯连续卷绕电池芯11并列捆扎在一起后成为一个并列电池芯，外层套有PE绝缘袋9，固定于金属外壳16内，金属外壳16和外壳盖板3的连接处设有PE绝缘支架13，金属外壳16和外壳盖板3采用激光焊封口；每个多卷芯连续卷绕电池芯11由正极片1、两层陶瓷涂层的隔膜纸17和负极片2卷绕而成，正极片1的正极耳和负极片2上的负极耳分别构成电池芯正极耳14和负极耳15，两层陶瓷涂层的隔膜纸将正极片1和负极片2隔开。正极片1敷料有正极敷料涂层100, 负极片2敷料有负极敷料涂层200。

正极耳14和负极耳15的结构，正、负极片上端裁切有极耳，每个极耳上冲2个直径4.6mm用于铆钉4穿过的孔；所述外壳盖板3上设有盖板极柱连接片7，分正极柱连接片和负极柱连接片；铆钉4，正极为铝铆钉，负极为铜铆钉；铆接压片5，正极为铝铆接压片、负极为铜铆接压片。

在正极耳的冲孔处，其结构从上至下依次是第一铝铆接压片、第一正极耳、正极柱连接片 、第二正极耳、第二铝铆接压片，2个直径4.2mm的铝铆钉依次穿过上述结构，采用专用10T气液增压缸铆接设备冷压翻边铆接正极耳14和正极柱连接片形成电池的正电极；

在负极耳处，其结构从上至下依次是第一铜铆接压片、第一负极耳、负极柱连接片 、第二负极耳、第二铜铆接压片，2个直径4.2mm铜铆钉依次穿过上述结构，采用专用10T气液增压缸铆接设备冷压翻边铆接负极耳15和负极柱连接片形成电池的负电极。

铝铆接压片和铜铆接压片的厚度为2mm，且均有两个直径4.6mm的孔。

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同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。