一种软包装锂电池的卷芯结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动汽车的动力电池，具体是一种动力电池的卷芯结构，该卷芯结构是叠片式与卷绕式相结合的特殊结构，从而结合了卷绕方式的生产高效性和叠片方式的优良大电流放电性能及安全性能。
【背景技术】
[0002]目前，锂电池技术逐渐趋于成熟，各国大力发展电动汽车，一方面解决日益贫乏的石油燃气资源，另一方面解决自然环境受到破环的危机感与日剧增。因此，目前政府投入大力资金，来发展电动汽车。锂电池作为电动力汽车关键部件，其充电时间太长一直成为动力汽车广泛推广应用的主要限制条件之一。而作为锂电池的核心部件，电芯的制作直接影响到锂电池的性能，因此目前对锂电池的改进主要围绕锂电池的电芯来展开。
[0003]现有技术中，锂电池的电芯根据制作方法可以分为两种，卷绕式电芯和叠片式电芯。其中，卷绕式电芯，一般是由一片负极极片、一片隔膜、一片正极极片卷绕而成。这种方法的优点是锂离子电池一致性高、生产效率高；缺点是卷绕的层数和极片的大小受到一定的限制，否则电芯容易出现打皱、张力分布不均的现象，因此行业内一般是对于容量小于5Ah的电芯采用卷绕工艺。叠片式电芯，是由负极极片和正极极片交替放入隔膜中，隔膜呈Z字型的结构。这种方法的优点是电芯的层数以及极片的尺寸不受限制，行业内一般对于容量大于5Ah的电芯采用叠片工艺；缺点是该方法制备的极芯在化成后容易夹杂气泡，并且在叠片的过程中容易出现错位的现象，另外生产效率低、不适宜规模化生产等。而要成为电动汽车的动力电池，锂电池必须是大容量型锂离子电池，痛殴而由上分析可知，对于大容量锂电池的电芯，常规的卷绕式和叠片式结构都不是最佳的选择。
【实用新型内容】
[0004]因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种新型的软包装锂电池的卷芯结构，对现有的电芯结构进行改进，结合了卷绕式结构和叠片式结构的电芯的优势，制作成一种一致性高、生产效率高且大容量的锂电池。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种软包装锂电池的卷芯结构，包括极组、正极耳和负极耳；其中，极组包括第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片，负极片的端部向外延伸有负极空箔，负极耳设于该负极空箔上；正极片的端部向外延伸有正极空箔，正极耳设于该正极空箔上；第一隔膜、负极片、第二隔膜和正极片依次排列，并通过半自动卷绕机卷绕形成一层状结构；正极耳和负极耳均伸出该层状结构之外，且正极耳和负极耳均与该层状结构的卷绕方向平行。
[0006]其中，所述正极片包括一层厚度为16 μ m-25 μ m的铝箔，该铝箔上涂覆有磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料(镍钴锰三元电池材料简称三元材料)等正极料中的一种或多种。所述负极片包括一层厚度为9 μπι-12 μπι的铜箔，该铜箔上涂覆有石墨、钛酸锂等负极料的一种或多种。所述正极耳和负极耳是由一定尺寸的改性聚丙烯胶带(改性聚丙烯是由聚丙烯填充石灰粉、玻璃纤维或者其他的塑料共聚或是混合、染色、添加成核剂、阻燃剂等其他助剂等等而形成)与金属带组成。所述第一隔膜和第二隔膜是由单向热拉伸形成的，是为了防止电池电子短路、而让离子通过，其是由特殊的聚丙烯材料制成。本实用新型的卷芯与常规卷芯的不同之处在于，本实用新型的卷芯的正负两个极耳的焊接位置在卷芯的外部，与卷绕方向平行，而常规的卷芯在卷芯内部，与卷绕方向垂直。
[0007]进一步的，所述负极空箔采用铜箔实现。所述正极空箔采用铝箔实现。
[0008]本实用新型采用了上述结构，具有如下优点:1、正极片的铝箔与正极空箔(铝箔)、负极片的铜箔与负极空箔(铜箔)之间分别通过正极耳、负极耳连接在一起，增加电池充放电时大电流放电性能；2、由于卷芯外端有作为负极空箔的铜箔、以及作为正极空箔的铝箔，便于散热，有效解决电池滥用的热失控造成爆炸，燃烧的问题；3、本实用新型同样采用卷绕生产方式，通过特殊的卷芯结构设计，结合了卷绕方式的生产高效性和叠片方式的优良大电流放电性能及安全性能，比叠片生产方式的效率有明显提高。
【附图说明】
[0009]图1为现有的普通软包装锂电池的结构示意图；
[0010]图2为现有的普通软包装锂电池的卷芯结构示意图；
[0011]图3为本实用新型的软包装锂电池的结构示意图；
[0012]图4为本实用新型的软包装锂电池的卷芯结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0014]现有制作软包装锂电池的卷芯结构的工艺中，卷绕工艺的优势在于制成容易，叠片工艺的优势在于电池容量大且质量好。而当叠片电池在实际生产中制备不易，在遇到各种问题时，电池的最终质量就难以得到保证。因此，本实用新型对现有锂电池的卷芯结构进行改进，使其具有叠片结构，然后采用简单易行的卷绕工艺制备，从而实现一种既有卷绕式电芯的一致性高、生产效率高的优点，又有叠片式电芯的大容量且质量好的优点的锂电池。
[0015]具体的，本实用新型的实现方案如下:一种软包装锂电池的卷芯结构，包括极组和正负两个极耳；极组由两层隔膜，一层正极片，一层负极片组成，通过半自动卷绕机卷成一个类长方体层状物。隔膜是由单向热拉伸形成一种防止电池电子短路，而让离子通过的特殊的聚丙烯材料。正极片由一层厚度16 μ m-25 μπι铝箔与涂覆其上的正极料区(磷酸铁锂，三元材料，锰酸锂等)组成；负极片是由一层厚度9 μm-12 μπι铜箔与涂覆其上的负极料区(石墨，钛酸锂等)组成；正负两个极耳由一定尺寸的改性聚丙烯胶带与金属带组成。
[0016]作为一个具体的实施方式，参见图3和图4，本实用新型的一种软包装锂电池的卷芯结构，包括一个极组1、一个正极耳2和一个负极耳3。极组I由一条正极片4，一条负极片5和两层隔膜6 (记为第一隔膜61和第二隔膜62)通过半自动卷绕机卷绕而成类似长方体的叠层物。正极片4由占整个正极片4面积的1/8-1/10的空铝箔7和正极片4面积的7/8-9/10的涂覆有正极料区8的铝箔组成，负极片5由占整个负极片5面积的1/8-1/10的空铜箔9和占整个负极片5面积的7/8-9/10的涂覆有负极料区10的铜箔组成。正极片4和负极片5之间对应放置一层隔膜6。隔膜6为特殊的聚丙烯材料。卷绕完成后，用超声波焊接机将正极耳2焊接在伸出极组外端的堆叠的空铝箔7上，同样负极耳3焊接在伸出极组外端的堆叠的空铜箔7上，即为一种软包锂电叠片式与卷绕式结合的特殊结构。
[0017]总之，堆叠的空铝箔7与正极耳2连接，堆叠的空铜箔9与负极耳3连接，集流体厚度增加，根据R=P*L/S，降低了电池的欧姆电阻。电池放电时，电流通过正极耳2与负极耳3，分别进入各层正极片4与负极片5，相当于极组I之间分成数个独立小电池的并联，大电流放电性能增加；同时在针刺，短路，重物冲击等电池滥用测试条件下，由于热量是沿着与电池宽面平面平行的方向迅速传开的，此种结构设计堆叠的卷芯外端有空铜箔9与空铝箔7，非常容易散热，解决了电池滥用的热失控造成爆炸，燃烧的问题；此外由于同样采用卷绕生产方式，效率明显比叠片生产方式提升。
[0018]图1和图2为现有技术的普通软包装锂电池的结构示意图，图示中的标号代表部件如下:100为正极耳、200为负极耳、201为正极片、101为负极片、300为隔膜；图3和图4为本实用新型的软包装锂电池的结构示意图。对比现有技术的图1和图2，本实用新型的新型卷芯与常规卷芯不同之处在于，新型卷芯两个极耳焊接位置在卷芯外部，与卷绕方向平行，而常规卷芯在卷芯内部，与卷绕方向垂直。
[0019]综上，本实用新型提供的上述软包锂电，采用叠片式与卷绕式相结合的特殊卷芯结构，大大提高了电池的生产效率、安全性能与大电流放电性能，且方便实用，具有很好的实用性。
[0020]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种软包装锂电池的卷芯结构，其特征在于:包括极组、正极耳和负极耳；其中，极组包括第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片，负极片的端部向外延伸有负极空箔，负极耳设于该负极空箔上；正极片的端部向外延伸有正极空箔，正极耳设于该正极空箔上；第一隔膜、负极片、第二隔膜和正极片依次排列，并通过半自动卷绕机卷绕形成一层状结构；正极耳和负极耳均伸出该层状结构之外，且正极耳和负极耳均与该层状结构的卷绕方向平行。2.根据权利要求1所述的软包装锂电池的卷芯结构，其特征在于:所述正极片包括一层厚度为16 μ m-25 μ m的铝箔，该铝箔上涂覆有磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的软包装锂电池的卷芯结构，其特征在于:所述正极空箔采用铝箔实现。4.根据权利要求3所述的软包装锂电池的卷芯结构，其特征在于:所述正极片由占整个正极片面积的1/8-1/10的空铝箔和占整个正极片面积的7/8-9/10的涂覆有正极料区的铝箔组成。5.根据权利要求1所述的软包装锂电池的卷芯结构，其特征在于:所述负极片包括一层厚度为9 μπι-12 μπι的铜箔，该铜箔上涂覆有石墨、钛酸锂中的一种或多种。6.根据权利要求1或4所述的软包装锂电池的卷芯结构，其特征在于:所述负极空箔采用铜箔实现。7.根据权利要求6所述的软包装锂电池的卷芯结构，其特征在于:所述负极片由占整个负极片面积的1/8-1/10的空铜箔和占整个负极片面积的7/8-9/10的涂覆有负极料区的铜箔组成。
【专利摘要】本实用新型公开一种软包装锂电池的卷芯结构，该卷芯结构包括极组、正极耳和负极耳；其中，极组包括第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片，负极片的端部向外延伸有负极空箔，负极耳设于该负极空箔上；正极片的端部向外延伸有正极空箔，正极耳设于该正极空箔上；第一隔膜、负极片、第二隔膜和正极片依次排列，并通过半自动卷绕机卷绕形成一层状结构；正极耳和负极耳均伸出该层状结构之外，且正极耳和负极耳均与该层状结构的卷绕方向平行。本实用新型采用叠片式与卷绕式相结合的特殊卷芯结构，大大提高了电池的生产效率、安全性能与大电流放电性能，且方便实用，具有很好的实用性。
【IPC分类】H01M10/0587, H01M2/20
【公开号】CN204857827
【申请号】CN201520247034
【发明人】于理兹, 廖剑树
【申请人】深圳市斯盛能源股份有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年4月22日