一种卷绕式叠片电池及其制备方法
【专利说明】一种卷绕式叠片电池及其制备方法
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技术领域
[0002]本发明涉锂离子二次电池领域，具体涉及一种卷绕式叠片电池及其制备方法。
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【背景技术】
[0004]因锂离子二次电池由于其电压高、寿命长、比能量高等特点，使得消费电子产品如手机、笔记本电脑、数码相机的飞速发展，并得到了大规模的应用。近来年，由于加重的能源及环境问题，使得锂离子二次电池开始在汽车上作为动力来源广泛的应用开来，这也对锂二次电池提出的更高的要求，其中关键的一点是点成组之后的一致性。
[0005]目前应用于汽车上的动力电池既有卷绕式结构，又有叠片结构。其中卷绕式电池相比于叠片电池，其优点在于生产的效率高和工序简单易控制;但是卷绕式电池由于内部结构不均一，在循环过程中由于其各个位置张力不一致而引起不可避免的形变，导致其一致性差，甚至存在很大的安全隐患。叠片电池虽然能够在电池性能上相比于卷绕式电池得到大幅的提升，但是工序繁琐，生产效率低，特别是在单个极片依次堆叠阶段，时间较长。
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【发明内容】
[0007]本发明旨在提供一种卷绕式叠片电池及其制备方法，其兼顾了卷绕式电池的高生产效率和叠片电池的优异电池性能，同时由于通过隔膜或卷绕隔膜将第一极片、第二极片相互粘结在一起，提尚电池的界面稳定性及安全性。
[0008]—种卷绕式叠片电池，包括极性相反的第一极片和第二极片，由至少一个第一极片和至少一个第二极片依次交错叠放，并通过隔膜将相邻的第一极片和第二极片之间固定连接起来形成电池单元；由至少三个电池单元依次间隔交错地固设在卷绕隔膜的两侧面，卷绕使得第η个电池单元的底部与第η+2个电池单元的顶部相叠加并固定形成卷绕式叠片电池，其中η为自然数。
[0009]进一步方案，所述卷绕式叠片电池是以第一极片、第二极片、第一极片顺序依次设置的。
[0010]进一步方案，所述电池单元中的第一极片和第二极片在卷绕方向上的长度小于隔膜的长度。
[0011 ]进一步方案，相邻电池单元之间的间距沿着卷绕方向逐渐增大。
[0012]进一步方案，所述隔膜将第一极片和第二极片通过热复合或平压的方式粘结在一起;所述电池单元是通过热压粘结在卷绕隔膜的两侧面。
[0013]进一步方案，所述隔膜和卷绕隔膜的表面均涂覆有聚合物粘结剂，其涂覆的厚度为0.5?30μηι。
[0014]进一步方案，所述聚合物粘结剂为PVDF(聚偏氟乙烯)、PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。
[0015]进一步方案，所述的隔膜和卷绕隔膜为聚合物膜或复合膜，所述聚合物膜为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚苯并咪唑中至少一种;所述复合膜为在聚合物膜表面涂覆一层氧化铝、二氧化硅、水合氧化铝、碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、氧化锆、氧化镁或勃姆石而形成的复合膜。
[0016]本发明另一个发明目的是提供上述一种卷绕式叠片电池的制备方法，其制备步骤如下:
(1)将第一极片和第二极片依次交错叠放，并通过隔膜将相邻的第一极片和第二极片之间通过热压粘结在一起形成电池单元；
(2)将电池单元间隔交错地放置在卷绕隔膜的两侧面，并用夹具固定;然后通过热压粘结将电池单元固定在卷绕隔膜上；
(3)以靠近卷绕卷针的卷绕隔膜一端为起点进行卷绕，使得第η个电池单元的底部与第η+2个电池单元的顶部相叠加，形成以第一极片、第二极片、第一极片顺序依次设置的结构；
(4)使用粘结胶带将卷绕隔膜的尾端固定住，即得卷绕式叠片电池。
[0017]本发明中第一极片与第二极片为极性相反的电极片，如第一极片为正极片，则第二极片为负极片;如第一极片为负极片，则第二极片为正极片。
[0018]本发明制备的卷绕式叠片电池既具有卷绕电池的生产效率，又具有叠片电池相对于卷绕电池更好的电池性能。同时由于正、负极片被固定在隔膜或卷绕隔膜上，从而使电池的界面稳定性及安全性均得到提高。
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【附图说明】
[0020]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中电池单元的第一种结构示意图；
图3是本发明中电池单元的第二种结构示意图；
图4是本发明中电池单元排列在卷绕隔膜两侧面的第一种示意图；
图5是本发明中电池单元排列在卷绕隔膜两侧面的第二种示意图；
图6是本发明中电池单元排列在卷绕隔膜两侧面的第二种示意图。
[0021]图中，1、电池单元；11、第一极片；12、第二极片；13、隔膜;2、卷绕隔膜;3、粘粘胶带。
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【具体实施方式】
[0023]以下结合附图和实例对本发明作进一步详细描述，旨在便于对本发明的理解，但本发明并不局限于所列的实施例。
[0024]实施例1
选取正极片作为第一极片11，负极片作为第二极片12，隔膜13采用表面涂覆有厚?ομπι的PVDF的氧化铝聚乙烯复合膜，卷绕隔膜2选用涂覆有厚3μπι的PVDF的氧化铝聚乙烯复合膜； (1)将第一极片11和第二极片12使用隔膜13通过热压粘结在一起形成三层结构的电池单元I，如图2所示；
(2)在通过视觉检测、短路检测后，使用机械手依次将电池单元I以一定的间距交错地放置在卷绕隔膜2的两侧面，并用夹具固定;然后通过传送带，将其一起送入热压区域进行热压粘结，从而将电池单元I粘结固定在卷绕隔膜2上，如图4所示;使所有的电池单元在沿着卷绕隔膜的方向上是完全对齐的，即处于同一水平线上。
[0025](3)以靠近卷绕卷针的卷绕隔膜2—端为起点进行卷绕，使第一个电池单元的负极片叠加在第三个电池单元的正极片上，第二个电池单元的正极片叠加在第四个电池单元的负极片上，第三个电池单元的负极片叠加在第五个电池单元的正极片上，如此卷绕将电池单元依次叠加起来，并使得第一极片U、第二极片12、第一极片11依次交错排列，最后使用粘结胶带3将电池固定成型得卷绕式叠片电池，如图1所示。
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实施例2
选取负极片作为第一极片11，正极片作为第二极片12，隔膜13采用表面涂覆有PVDF-HFP的聚酯膜，卷绕隔膜2选用涂覆有