一种低内阻锂电池极片及圆柱型锂电池的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种低内阻锂电池极片及圆柱型锂电池。

背景技术：

锂离子电池可广泛应用于各大电子领域：高档强光手电、随身电源，无线数据传输器，电热保暖衣、鞋，便携式仪器仪表，便携式照明设备，便携式打印机，工业仪器，医疗仪器等。因此消费市场对于锂离子电池的使用寿命、温度适应性、及安全性能提出了更高的要求。锂电池的极片对锂电池具有重要的意义，直接影响到成品电池的容量、安全性、使用寿命及温度适应性。

目前，圆柱形锂离子电池通常采用正、负极片加隔膜卷绕形成，再焊接上单个极耳。现有技术中常见的低内阻锂电池极片1的侧视图如图1所示、俯视图如图2所示，采用在基材12上部分涂覆极片涂层13，并在基材的长度方向的一端头留有裸露的基材12上焊接极耳11。这种电池体系，内阻下降不明显，在大电流放电时，电芯表面温度会很快升高，安全性能较差，严重可导致整个电池失效，不能满足市场对锂电池日益增高的需求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种低内阻锂电池极片，通过改进正极耳的位置以及设计特殊结构的负极耳，可有效降低电池内阻，减小电池产热量、安全性能提高；

本实用新型的另一个目的是提供一种圆柱型锂电池，采用上述低内阻锂电池极片，所得的圆柱型锂电池内阻小、产热低，有利于大电流放电。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种圆柱型低内阻锂电池极片，包括正极片和负极片，所述正极片包括正极金属箔片、涂覆在所述正极金属箔片上的正极涂层、与所述正极金属箔片导电连接的正极耳；所述负极片包括负极金属箔片、涂覆在所述负极金属箔片上的负极涂层、与所述负极金属箔片导电连接的负极耳；

所述正极片和负极片均包括入卷端和尾端，所述正极耳设置在自所述正极片的入卷端计正极片长度方向的1/4-1/2处；所述负极耳包括设置在所述负极片的入卷端的1pcs短负极耳和设置在所述负极片的尾端的1pcs长负极耳。

优选地，所述正极耳设置在自所述正极片的入卷端计正极片长度方向的1/3处。

进一步地，所述短负极耳超出所述负极片部分的长度为6-12mm；

所述长负极耳超出所述负极片部分的长度为14-18mm。

这里，长负极耳和短负极耳是由极耳超出负极片部分的长度来定义的，设置长负极耳和短负极耳可降低电池结构内阻、满足结构设计要求。短负极耳超出极片部分的长度超出12mm时，则存在安全风险，长负极耳超出极片部分的长度超出18mm时，则存在安全风险。

进一步地，所述负极片的宽度比所述正极片的宽度宽1.2-1.8mm。

进一步地，所述正极涂层为改性纳米级磷酸铁锂涂层。

所述负极涂层为改性人造石墨涂层。

上述改性纳米级磷酸铁锂材料的克容量为152-158mah/g，由纯度≥99.8％的微孔磷酸铁原料、纯度≥99.995％的碳酸锂原料，依次经金属氧化物粉末掺杂、碳包覆、烧结制备而成，其中金属氧化物粉末为金属镁、铜、铝、钛、锆氧化物粉末中的一种或多种。正极涂层的改性纳米级磷酸铁锂纯度高、杂质少，颗粒形貌好；比表面积大、表面活性高，性能表现更佳；正极涂层克容量高，有利于提高电池产品容量，电导率更高。

改性人造石墨由针状焦、纳米包覆材料依次经混合、研磨、烧结制备而成，其中纳米包覆材料为纳米金属氧化物。负极涂层的可逆容量高、杂质少、阻抗小，制成负极片的电阻减小，有利于提升石墨的低温性能。

本实用新型的另一个目的采用如下技术方案实现：

一种圆柱型锂电池，包括电池壳体，所述电池壳体内设置有电解液及卷芯，所述卷芯包括隔膜和上述任一项所述的极片，所述极片的正极片和负极片之间通过隔膜分隔。

进一步地，所述隔膜具有微孔结构。

所述正极片的厚度为145-149μm；所述负极片的厚度为118-123μm。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型低内阻锂电池极片设计了特殊结构的正极耳和负极耳，结构简单，易制备，减小了电池内阻，提高了电池性能；同时电池产热量降低，安全性能提高。

(2)本实用新型低内阻锂电池极片设置了改性纳米级磷酸铁锂涂层作为正极涂层，克容量高，有利于提高电池产品容量，电导率更高；同时设置了改性人造石墨涂层作为负极涂层，可逆容量高、杂质少、阻抗小，得到的负极片的电阻减小。

(3)本实用新型的圆柱型锂电池采用改进的电池极片，电池内阻减小，有利于大电流放电，大电流放电情况下温升降低，电池产热量减少，安全性能提高；同时大电流(9a)放电容量保持率较高，大电流放电性能优异。

附图说明

图1为现有技术锂电池极片侧视图；

图2为现有技术锂电池极片俯视图；

图3为本实用新型锂电池正极片侧视图；

图4为本实用新型锂电池正极片俯视图；

图5为本实用新型锂电池负极片侧视图；

图6为本实用新型锂电池负极片俯视图；

图7为本实用新型圆柱型锂电池内部结构示意图；

图中：1、锂电池极片；11、极耳；12、基材；13、极片涂层；2、正极片；21、正极耳；22、正极金属箔片；23、正极涂层；3、负极片；311、短负极耳；312、长负极耳；32、负极金属箔片；33、负极涂层；4、隔膜；5、电池壳体。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本实用新型提供一种低内阻锂电池极片，包括正极片2和负极片3；

如图3和图4所示，正极片2包括正极金属箔片22，涂覆在正极金属箔片22上的正极涂层23，与正极金属箔片22导电连接的正极耳21；

如图5和图6所示，负极片3包括负极金属箔片32，涂覆在负极金属箔片32上的负极涂层33，与负极金属箔片32导电连接的负极耳；

上述正极片2和负极片3均包括入卷端和尾端，正极耳21设置在自所述正极片2的入卷端计正极片2长度方向的1/4-1/2处；负极耳包括设置在负极片3的入卷端的1pcs短负极耳311和设置在负极片3的尾端的1pcs长负极耳312。

负极片3的宽度比正极片2的宽度宽1.2-1.8mm。

作为进一步的优选方案，正极耳21设置在自所述正极片2的入卷端计正极片2长度方向的1/3处。

作为进一步的优选方案，短负极耳311超出负极片3部分的长度为6-12mm，长负极耳312超出负极片3部分的长度为14-18mm。

上述正极涂层23为改性纳米级磷酸铁锂涂层，负极涂层33为改性人造石墨涂层。

如图7所示，本实用新型提供一种圆柱型锂电池，包括电池壳体5，电池壳体5内设置有电解液及卷芯，卷芯包括隔膜4和上述低内阻锂电池极片，其中，低内阻锂电池极片的正极片2和负极片3之间通过隔膜4分隔。

其中，上述隔膜4具有微孔结构，上述正极片2的厚度为145-149μm，负极片3的厚度为118-123μm。

实施例1

一种圆柱型锂电池，包括电池壳体5，电池壳体5内设置有电解液及卷芯，卷芯包括隔膜4、正极片2和负极片3。将正极片2尺寸设计为：长度(738±50)mm*宽度(56.5±1)mm*厚度(0.147±0.010)mm，负极片3尺寸设计为：长度(824±50)mm*宽度(58.0±1)mm*厚度(0.147±0.010)mm，满足负极片3宽度比正极片2宽1.5mm。隔膜4的宽度为60.0±1mm。

其中，正极片2包括正极金属箔片22、涂覆在正极金属箔片22上的正极涂层23、与正极金属箔片22导电连接的正极耳21，正极耳21设置在自所述正极片2入卷端计正极片2长度方向的1/3处；

负极片3包括负极金属箔片32，涂覆在负极金属箔片32上的负极涂层33、与负极金属箔片32导电连接的负极耳，负极耳包括设置在负极片3的入卷端的1pcs短负极耳311和设置在负极片3的尾端的1pcs长负极耳312，短负极耳311超出负极片3部分的长度为9mm，长负极耳312超出负极片3部分的长度为16mm。

隔膜4为具有微孔的聚丙烯或聚乙烯或三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合薄膜。

本实施例圆柱型锂电池按照下面的方法组装：

将正极片2和负极片3放入真空烤箱，烘烤除水后按照“隔膜4/负极片3/隔膜4/正极片2”的顺序叠加后卷绕成圆柱状的卷芯，卷绕时先卷绕极片的入卷端，即先卷绕连接有短负极耳311的一端；将卷芯套入电池壳体5，将短负极耳311和长负极耳312焊接在电池壳体5的底部；辊槽，将正极耳21焊接在电池壳体5顶部处，制成半成品电芯；烘烤后注入电解液；封口、搁置活化，按照化成工艺充电化成后，即组装成本实施例的圆柱型锂电池。

对比例1

提供一种现有技术的圆柱型锂电池，除采用现有技术的锂电池极片1外，其他结构和组装方法与实施例1相同。

本对比例采用如图1和2所示的现有技术的锂电池极片1，采用在基材12上部分涂覆极片涂层13，并在基材的长度方向的一端头留有裸露的基材12上焊接极耳11；其中基材12与实施例1的正极金属箔片22和负极金属箔片32相同，极片涂层13与实施例1中的正极涂层23和负极涂层33相同。

测试例1

对本实用新型实施例1和对比例1的圆柱型锂电池进行性能测试，如表1所示。

表1电池性能参数测试表

由表1可以看出，本专利电池内阻相比现有技术大大减小，更有利于电池的大电流放电；大电流(9a)放电情况下，电池温升降低了一半以上，同时放电容量保持率保持在90％以上，说明本专利电池大电流放电性能较好，温升交底，电池产热量减少，安全性能高。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。