圆柱形锂离子电池及负极端的封装方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池，特别涉及一种可提高负极集流体与壳体的接触面积，从而降低电池内阻，提高电池性能的圆柱形锂离子电池及负极端的封装方法。
【【背景技术】】
[0002]圆柱形锂离子电池是锂离子电池中的一种，其由负极极片(或称负极板)、正极极片(或称正极板)、电解液以及介于正极极片与负极极片之间防止短路的隔离膜组成。正极极片和负极极片通常被加工成薄片状。负极极片、隔离膜、正极极片按顺序层叠并卷绕便形成了圆柱形的卷芯，然后将圆柱形的卷芯装入由不锈钢、镀镍的铁或铝制的壳体中，最后注入电解液便可封装成圆柱形锂离子电池。传统的封装方法中，壳体通常是一端开口，一端封闭，卷芯通常是一端焊接有正极极耳，另一端焊接有负极极耳。封装时，将卷芯由壳体的开口端置入壳体内，使卷芯的负极极耳对应于壳体的封闭端。然后使用焊针从卷芯的中心由正极端插入至负极端，将负极极耳焊接在壳体内底部上，使负极板通过负极极耳连通壳体，从而使壳体成为负极，完成负极端的封装。电池正极端的封装，通常是利用正极盖帽卡接的方式:在壳体正极端的近端部进行辊槽，在壳体内部形成凸沿而将卷芯卡在凸沿与壳体底部之间，然后将正极盖帽与正极极片焊接在一起，使之导通，最后在壳体的开口端卡入正极盖帽，其后利用机械将壳体高出正极盖帽的边缘部分向内压，从而使得壳体扣住正极盖帽，使正极盖帽密封住壳体的开口端，并限制住卷芯的位移，从而完成电池的正极封装。
[0003]传统的封装方式中，由于卷芯的负极端是通过焊接的方式与壳体的内部连接，负极极片与壳体的接触面积与焊点的大小有关，而焊点的接触面积有限，从而导致负极极片与壳体的接触面积较小。实际上，负极极片与壳体的接触面积越大，电池的内阻越小，电池的电化学性能越好，因此，传统的封装方式，并不能有效降低电池的内阻，提高电池的电化学性能。
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【发明内容】
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[0004]本发明旨在解决上述问题，而提供一种可提高负极集流体与壳体接触面积，从而降低电池内阻，提高电池性能的圆柱形锂离子电池及负极端的封装方法。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种圆柱形锂离子电池，其包括圆柱形的卷芯和套设于卷芯外的壳体，所述卷芯包括正极极片、隔离膜和负极极片，所述正极极片、隔离膜和负极极片卷绕在一起，所述正极极片包括正极集流体和涂布于正极集流体表面上的正极活性材料，所述负极极片包括负极集流体和涂布于负极集流体上的负极活性材料，其特征在于，所述壳体呈两端开口的筒状，在所述壳体一端的近端部的内壁上设有向内凸出的凸沿，所述卷芯的负极端抵接于壳体内的凸沿上，所述负极集流体朝向所述凸沿的一端的端部朝所述壳体的端部延伸并与所述壳体直接固定连接在一起。
[0006]在所述负极集流体的沿高度方向的一端端部上设有高出正极集流体端部和隔离膜端部的延伸部，所述延伸部与所述壳体直接固定连接在一起。
[0007]所述延伸部的端部和所述壳体的端部共同由外向内卷或弯折而固定连接在一起。
[0008]所述延伸部的端部贴合于所述凸沿的表面并固定于所述凸沿的表面上而与所述壳体连接在一起。
[0009]在所述延伸部围合而成的内腔内设有负极盖帽，所述延伸部与所述壳体固定连接的结合部抵接于所述负极盖帽的外侧表面，所述负极盖帽的内侧表面通过所述延伸部而抵接于所述凸沿上。
[0010]在所述凸沿与所述壳体的端部之间设有负极盖帽，所述负极盖帽的外侧表面与所述壳体的端部相抵接，所述负极盖帽的内侧表面抵接于所述凸沿上而使所述延伸部的端部贴合固定于所述凸沿的表面上。
[0011]其特征在于，所述延伸部设于靠近卷芯外侧的负极集流体的端部。
[0012]所述延伸部与所述负极集流体一体连接，所述负极集流体为铜箔，所述正极集流体为铝箔，所述壳体为钢壳，所述负极盖帽由钢材料制成。
[0013]—种圆柱形锂离子电池负极端的封装方法，其特征在于，其包括如下步骤:
[0014](1)、裁剪负极极片，使负极极片在沿高度方向的端部形成高出于负极极片该端边缘的延伸部；
[0015](2)、将负极极片、隔离膜、正极极片叠放卷绕以形成卷芯，并使负极极片的延伸部突出于正极极片该端的端部；
[0016](3)、选取两端开口的筒状壳体，并在筒状壳体的近端部内壁上形成可抵接卷芯而限制卷芯位移的凸沿；
[0017](4)、将卷芯的延伸部朝向凸沿而置入壳体内，使卷芯抵接于凸沿上，而延伸部位于凸沿与壳体的端部之间，然后将延伸部的端部与壳体固定连接在一起。
[0018]所述凸沿通过在所述壳体的近端部外壁上向内挤压凹槽而形成；
[0019]步骤(4)中，在延伸部的端部与壳体固定连接之前，在所述延伸部围合而成的内腔内或在所述凸沿与所述壳体的端部之间装设负极盖帽，利用负极盖帽将所述延伸部夹持在所述凸沿与所述负极盖帽之间。
[0020]本发明的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本发明通过选取两端开口的壳体，并使卷芯负极极片的负极集流体高于正极集流体，从而使得高出的部分负极集流体可与壳体的端部直接卷接在一起，使的壳体与负极集流体连通而成为负极，进而大大提高壳体与负极集流体的接触面积，达到降低电池内阻，提高电池性能的目的。此外，本发明通过卷接的方式进行卷芯负极端的封装，其免于焊接，可降低封装工艺的难度，具有很强的可操作性和实用性。
【【附图说明】】
[0021]图1是本发明的卷芯与壳体的剖面结构示意图。
[0022]图2是本发明实施例1的封装结构示意图。
[0023]图3是本发明的负极极片展开时的结构示意图。
[0024]图4是本发明的负极极片展开时的另一结构示意图。
[0025]图5是本发明的卷芯整形前的结构示意图。
[0026]图6是本发明的卷芯整形后的结构示意图。
[0027]图7是本发明的实施例2的封装结构示意图。
[0028]其中，卷芯1、正极极片11、正极极耳111、隔离膜12、负极极片13、负极集流体131、负极活性材料132、延伸部133、延伸部单元1331、壳体2、凸沿21、凹槽22、负极盖帽3、正极盖帽4 0
【【具体实施方式】】
[0029]下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
[0030]如图1?图6所示，本发明的圆柱形锂离子电池主要要点在于，通过使卷芯I的负极集流体131直接与壳体2连接，以增加负极集流体131与壳体2的接触面积，从而达到降低电池内阻，提高电池性能的目的，并改善封装工艺，从而利于加工制作。
[0031]如图1?图6所示，本发明的圆柱形锂离子电池包括卷芯1、壳体2、正极盖帽4和负极盖帽3。
[0032]实施例1
[0033 ]如图2所示，所述壳体2装设于卷芯I外，其呈两端开口的圆筒状。所壳体2的内径与所述卷芯I的外径相匹配。本实施例中，所述壳体2为钢壳，其他实施例中，其可为铝壳、镀镍铁壳等。所述壳体2的一端用于装设正极盖帽4，其为正极端，其另一端则为负极端。在所述壳体2的负极端的近端部的内壁上设有向内突出的凸沿21，其用于抵接卷芯I而限制卷芯I的位移。所述凸沿21既可以是一个完整的环形凸沿21，也可以是若干个相互间隔的凸沿21。所述凸沿21可通过多种方式形成。本实施例中，所述凸沿21为环形凸沿21，其通过在壳体2的近端部的外壁上向内辊制凹槽22而形成。其他实施例中，其也可直接在壳体2的内壁上成型所述凸沿21。
[0034]如图1所示，所述卷芯I包括正极极片11、隔离膜12和负极极片13。
[0035]所述正极极片11包括正极集流体、正极活性材料。所述正极集流体和正极活性材料均可选用公知的材料。所述正极活性材料按公知的工艺涂布于所述正极集流体的两侧表面。对于锂离子电池，通常选取铝箔作为正极集流体，因此，本实施例中，所述正极集流体为铝箔。其他实施例中，所述正极集流体亦可为其他金属箔。所述卷芯I的正极端按公知的工艺进行封装，因此，在所述正极集流体上连接有正极极耳111，该正极极耳111用于连接正极盖帽4。所述正极极耳111以公知的方式与所述正极集流体连接。
[0036]如图1所示，所述负极极片13包括负极集流体131、负极活性材料132。所述负极集流体131和负极活性材料132均可选用公知的材料。所述负极活性材料132按公知的工艺涂布于所述负极集流体131的两侧表面。对于锂离子电池，通常选取铜箔作为负极集流体131，因此，本实施例中，所述负极集流体131为铜箔，其他实施例中，