一种锂离子电池的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种通过改变卷绕方式提高电池容量的锂离子电池。

背景技术：

随着绿色能源环保、绿色能源储存利用方面的需求激增，近年来锂离子电池的飞速发展成为我国新能源行业的热点，锂离子电池成为了解决新能源发展的瓶颈。相比其他类型一次、二次电池，锂离子电池具有比能量高、高电压平台、循环寿命长、环境危害小、无记忆效应等众多优点，同时也包含制作工艺复杂、易短路自燃等制约发展的瓶颈问题。

锂离子电池的制程工序主要包括以下：匀浆、涂布、制片、卷绕、注液、封口。卷绕工序主要是将前期制得的一定规格的正极片、负极片与隔膜一起经过特定的工艺参数组合在一起，形成特定规格形状的卷芯。

如申请公布号为CN105742721A的专利文献公开了一种圆柱型锂离子电池，包括电芯，电芯包括正极片、负极片、内隔膜和外隔膜，正极片和负极片作为导电极耳的空白箔区分别位于电芯的两端，内隔膜、负极片的敷料区、外隔膜和正极片的敷料区依次贴合，采用定直径卷绕终止方式卷绕成电芯。

卷芯的规格依据外部电池壳体形状而定，电芯研发设计的重点就是最大限度地利用电池壳体空间达到最优化设计。对于圆柱型锂离子电池来讲，电芯设计空间就是一个限定底面积和高度的圆柱，出于工艺安全的考虑通常的卷绕起始端和卷绕末端均为隔膜和负极，具体地：调整卷绕机、内隔膜先预卷2圈后加入负极片，负极片的敷料区置于内隔膜中间，负极片的空白箔沿内隔膜的宽度方向的左侧延伸，内隔膜、外隔膜与负极片一起卷1.5圈后加入正极片，将正极片敷料区置于外隔膜中间，正极片的空白箔沿外隔膜的宽度方向的右侧延伸，与负极片、内隔膜、外隔膜一起环绕，最后以定直径方式终止卷绕。

以18650-2000mAh电芯为例，按照原有卷绕工艺，需要长度615mm的正极片和长度为670mm的负极片进行卷绕。这样做的效果无疑是在有限的电芯空间内负极占据过多空间而未能提供有效容量。

因此，如何有效利用电芯空间提高电池容量是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种锂离子电池，通过调整正负极片长度，改变卷绕方式，有效利用电池壳内的电芯空间，进而提高电池容量。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种锂离子电池，包括电芯，所述电芯由依次贴合的负极片、内隔膜、正极片和外隔膜卷绕形成，所述负极片的卷绕起始端位于正极片卷绕起始端卷绕0.8～0.9圈后的位置，所述电芯的最外圈的电极片为负极片。

本实用新型电芯的制作流程为：通过卷针将内、外双层隔膜预卷，其中内隔膜卷绕起始端贴靠卷针，再将正极片插入内、外隔膜之间，卷绕0.8～0.9圈，然后将负极片插入两层隔膜之间进行卷绕，卷针带动双层隔膜和正负极片达到设定长度，最外圈的电极片为负极片，隔膜卷绕最后一圈，卷绕结束，将双层隔膜切断，使用截止胶带包裹整个卷芯以固定电芯内部极片相对位置。

电芯拆开后，从上到下依次为负极片、内隔膜、正极片和外隔膜，负极片的卷绕起始端距离正极片卷绕起始端约卷针周长的0.8～0.9。

作为优选，正极片的宽度≤负极片的宽度≤内、外隔膜宽度，内、外隔膜的长度＞正极片的长度＞负极片的长度。

所述正极片的宽度包括但不限于57.0mm，57.5mm，62.0mm，62.5mm，可依据圆柱电芯尺寸进行灵活设计。

作为优选，所述正极片包括正极集流体及涂覆于正极集流体上下表面的正极活性层，所述正极片的卷绕起始端具有一段上下表面均未覆盖正极活性层或仅在贴靠内隔膜的一面未覆盖正极活性层的正极空箔区。

更为优选，所述正极空箔区的长度等于电芯最内圈的周长。所述长度是指沿电芯圆周方向的长度。

作为优选，所述正极片的正极空箔区与正极活性层交界处包覆有热绝缘胶带。

所述正极片的集流体可以是单个极耳，也可以是两个极耳，极耳与空箔焊接处均包覆有热稳定性的绝缘胶带。

作为优选，所述负极片包括负极集流体及涂覆于负极集流体上下表面的负极活性层，所述负极片的卷绕末端具有一段仅在贴靠内隔膜的一面未覆盖负极活性层的负极空箔区。

更为优选，所述负极空箔区的长度等于电芯最外圈的周长。所述长度是指沿电芯圆周方向的长度。

作为优选，所述负极片的卷绕末端长于正极片的卷绕末端。电芯内卷绕起始端、卷绕末端的负极片均长于正极片，保证制作工艺的安全性。

更为优选，负极片卷绕末端长于正极片的卷绕末端1～5mm。

作为优选，所述内隔膜的卷绕起始端和外隔膜的卷绕起始端齐平，所述正极片的卷绕起始端位于内隔膜和外隔膜卷绕起始端卷绕1.3～1.5圈后的位置。

所述隔膜材质包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃复合、聚烯烃陶瓷复合材料。

作为优选，所述电芯的外层包裹有截止胶带。

本实用新型具备的有益效果：

本实用新型通过改变卷绕方式，先卷绕正极片使得电芯最内圈电极片为正极片，有效缩短了负极片的长度，减少了负极空间，相对增加了正极片长度，进而大大提高了电芯容量。

附图说明

图1为本实用新型电芯展开后的剖面示意图。

图2为本实用新型电芯横剖示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-2所示，本实用新型一种圆柱型锂离子电池，包括电芯，电芯由依次贴合的负极片1、内隔膜2、正极片3和外隔膜4卷绕形成，正极片3的宽度≤负极片1的宽度≤内隔膜2、外隔膜4的宽度，正极片3的宽度包括但不限于57.0mm，57.5mm，62.0mm，62.5mm，可依据圆柱电芯尺寸进行灵活设计。内隔膜2、外隔膜4的长度＞正极片3的长度＞负极片1的长度。

正极片3包括正极集流体31及涂覆于正极集流体上下表面的正极活性层32，正极片3的卷绕起始端具有一段在贴靠内隔膜2的一面未覆盖正极活性层32的正极空箔区33。正极空箔区33的长度等于电芯最内圈的周长。正极片3的正极空箔区33与正极活性层32交界处包覆有热绝缘胶带5。

正极片3的集流体31可以是单个极耳，也可以是两个极耳，极耳与空箔焊接处均包覆有热稳定性的绝缘胶带。

负极片1包括负极集流体11及涂覆于负极集流体上下表面的负极活性层12，负极片1的卷绕末端具有一段仅在贴靠内隔膜2的一面未覆盖负极活性层12的负极空箔区13。负极空箔区13的长度等于电芯最外圈的周长。

内隔膜2、外隔膜4的材质包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃复合、聚烯烃陶瓷复合材料。

电芯的制作流程为：通过卷针将内隔膜2、外隔膜4一起预卷1.3～1.5圈，其中内隔膜2卷绕起始端贴靠卷针，再将正极片3插入内隔膜2、外隔膜4之间，卷绕0.8～0.9圈，然后将负极片1插入两层隔膜之间进行卷绕，卷针带动双层隔膜和正负极片达到设定长度，负极空箔区13在最外面包住整个卷芯，负极片1的卷绕末端长于正极片3的卷绕末端1～5mm。隔膜卷绕最后一圈，卷绕结束，将双层隔膜切断，使用截止胶带包裹整个卷芯以固定电芯内部极片相对位置。

制得的电芯，电芯的最内圈的电极片为正极片，最外圈的电极片为负极片。电芯的外层包裹有截止胶带。

当电芯拆开后，原材料从上到下依次为负极片、内隔膜、正极片和外隔膜，负极片的卷绕起始端距离正极片卷绕起始端约卷针周长的0.8～0.9。正极片的卷绕起始端位于内隔膜和外隔膜卷绕起始端卷绕1.3～1.5圈后的位置。

下面结合具体型号的锂离子电池电芯进一步说明。

实施例1

在18650-2000mAh电芯制作过程中，经过前期配料、涂布、辊压、制片、等流程，得到长度622mm宽度57mm的正极片和长度618mm宽度58.5mm的负极片，其中正极起始端有11mm的单面空箔长度，负极收卷端有66mm的空箔长度。

卷绕过程中经过预卷双层隔膜1.3周，首先使空箔朝向卷针方向将正极片插入卷针隔膜层卷绕0.8周，再将负极片插入双层隔膜间进行卷绕，卷针带动双层隔膜和正负极片达到设定长度，负极空箔层在最外面包住整个卷芯，卷绕结束将双层隔膜切断，使用截止胶带包裹整个卷芯以固定电芯内部极片相对位置，最终得到18650-2000mAh卷芯。

相比原有卷绕工艺中长度615mm的正极片和长度670mm的负极片进行卷绕的过程，卷芯直径从16.47mm变为16.17mm，相应的入壳松紧度从92.5％降低到90.6％。

实施例2

在18650-2000mAh电芯提容设计过程中，经过前期配料、涂布、辊压、制片、等流程，得到长度631mm宽度57mm的正极片和长度629mm宽度58.5mm的负极片，同样的其中正极起始端有11mm的单面空箔长度，负极收卷端有66mm的空箔长度。

卷绕过程中经过预卷双层隔膜1.1周，首先使空箔朝向卷针方向将正极片插入卷针隔膜层卷绕0.9周，再将负极片插入双层隔膜间进行卷绕，卷针带动双层隔膜和正负极片达到设定长度，负极空箔层在最外面包住整个卷芯，卷绕结束将双层隔膜切断，使用截止胶带包裹整个卷芯以固定电芯内部极片相对位置，最终得到18650-2100mAh卷芯。

相比原有卷绕工艺中长度615mm的正极片和长度670mm的负极片进行卷绕的过程，卷芯直径维持16.47mm不变，保证了良好的入壳松紧度，容量从2000提高至2100mAh，通过先入正极后入负极的卷绕方式有效降低了负极空间，取得了增加电芯容量的发明效果。

以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。