专利名称：锂离子动力电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电池，具体涉及的是一种给电动自行车、电动摩托车、电动汽车和其他高耗电等设备提供驱动能源的大容量动力型锂离子二次电池或者小型锂离子二次电池。
背景技术：
在现有产品化的铅酸、镍镉、镍氢和锂离子等二次可充电电池中，锂离子电池的比能量、循环寿命等主要性能指标是最好的。但已有的锂离子电池存在大电流放电能力较差，生产过程废品率较高，制成的产品常见微短路现象造成荷电保持能力差等缺陷，至今困绕着大容量型锂离子电池的发展。
动力型锂离子电池制造工艺复杂繁多，最初的典型结构为正、负极片采用铜箔、铝箔(或铜网、铝网)等作为集流体，把正极活性材料涂敷于铝箔两面、负极活性材料涂敷于铜箔两面，然后把相同尺寸的正、负极片和隔膜，按正极、隔膜、负极、隔膜重叠放置构成电芯，重叠的层数取决于极片面积和电池的设计容量。这种电池由结构引起的主要缺点有①生产过程的装配效率极低；②难以保证正、负极片装配的准确对位，导致电池容量发挥的损失，由此也难以保证产品性能的一致性；③容易造成正负极间短路。中国专利01234054.5对上述电池结构进行了改进，该专利将隔离膜作为整体，进行“S”型折叠绕过正极片和负极片，明显减少了正、负极短路的可能性，容易实现生产过程的自动工装，提高生产效率。但是，该专利还不能最大限度地保证正极容量的充分发挥，而且由于极片边缘毛刺引起的微短路现象依然存在，隔膜对极片的半包敷结构也不利于散热，这对易于发热的大功率型动力电池是一个重要缺陷。
实用新型内容针对上述现有技术存在的缺点，本实用新型提供一种性能更加优良的锂离子动力电池。
本实用新型采用的技术方案是一种锂离子动力电池，包括壳体，在壳体内设置有正极片、负极片、隔膜，正极片和负极片分别由相同尺寸的正、负集流体和涂敷于正、负集流体表面的活性材料组成，所述正极片导电连接引出作为正电极，所述负极片导电连接引出作为负电极，所述隔膜设置在正、负极片之间，正、负极片交替叠加，正、负极片与隔膜整体按照Z字型往复折叠排列构成电池的基本结构，其中正、负极片上的活性材料涂敷在与隔膜层接触的正、负集流体的表面。
所述正、负极片、隔膜可以按照负极片/隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序叠加；设置在正极片上下的两片负极片也可以由一个整体折叠而成；其中正极片的Z字形连续层叠结构，其层数可以为2-100层。
所述正、负极片、隔膜可以按照正极片/隔膜/负极片/隔膜/正极片的顺序叠加；设置在负极片上下的两片正极片也可以由一个整体折叠而成；其中负极片的Z字形连续层叠结构，其层数为2-100层。
所述正极片叠面的端边可以对齐在一侧，所述负极片叠面的端边可以对齐在另一侧，可以把正极片所有层叠面的端边整体导电连接起来作为正极引出电极，可以把负极片所有层叠面的端边整体导电连接起来作为负极引出电极。
相邻的两层隔膜可以成一个至少一边开放的袋形结构，把设置在隔膜中间的正极片或正极片整体包敷起来。
上述技术方案由于采用连续折叠结构，使相对于一般层叠结构的电池极片的总边长减少了50％，电池内部由于边缘毛刺引起的微短路发生的可能性将减少了50％；“Z”字形折叠结构大大回避了卷绕式电池R角的产生，使活性材料的容量得以充分发挥，拓宽了电池外形尺寸的自由度；此外由于作为热的良导体的极片与外壳直接接触，使易于发热的动力电池内部的热量容易向外传导扩散；极片的整边作为引出电极，大大提高了电流的通过能力，提高了大电流放电的可靠性。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为本实用新型的电池基本构造的侧视图；图2为本实用新型的电池基本构造A-A的剖视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，实施例一的锂离子动力电池的基本结构包括有正极片1、负极片2、隔膜3，正极片1由正极活性材料涂敷于铝箔集流体的两面构成，正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂之一或者他们的混合物；负极片2由负极活性材料涂敷于铜箔集流体的单面构成，负极活性材料为MCMB、石墨或其他低电位嵌锂材料。正极片1、负极片2、隔膜3，按照负极片/隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序叠加，并呈“Z”字形往复折叠，构成电池的基本结构，折叠的层数根据需要设定，正极片1的折叠层数可以是在2-100层之间。其中，正极片1的两面都涂敷有活性材料，负极片2在与隔膜3贴临的面涂敷有活性材料。如图2所示，正极片1叠面的端边4可以对齐在一侧，所述负极片2叠面的端边5对齐在另一侧，把正极片1所有层叠面的端边整体导电连接起来作为正极引出电极与设置在电池外壳上的正极接线柱，把所有负极片2叠面的端边整体导电连接起来作为负极引出电极与设置在电池外壳上的负接线柱连接，这种设计可以大大提高了电流的通过能力，提高了大电流放电的可靠性。
在这种实施方式中，设置在正极片1上下的负极片2可以是由一个整体折叠而成的。
实施方式二，作为另外一种实施方式，正极片1、负极片2、隔膜3的排列顺序可以按照正极片1/隔膜3/负极片2/隔膜3/正极片1的顺序叠加，并呈“Z”字形往复折叠，构成电池的基本结构，折叠的层数根据需要设定，负极片1的折叠层数可以是在2-100层之间。其中，负极片2的两面都涂敷有活性材料，正极片1与隔膜3贴临的面涂敷有活性材料。其它结构与实施方式一完全形同，这种实施方式可以产生与实施方式一同样的效果。在这种实施方式中，设置在负极片上下的正极片可以是由一个整体折叠而成的。
实施方式三，是把实施方式一或实施方式二中相邻的两片隔膜3做成一边开放的袋形结构，将设置在两片隔膜3中间的极片整体包敷起来，开放边作为电极引出端。采用这种方式，包敷后可以缓解由电池内部过热引起隔膜收缩，导致正、负极短路的可能性。
根据本实用新型电池壳体可以是铝塑或金属外壳，本实用新型可以按常见的注液、真空封装、化成等工艺，制备而成。
本实用新型生产装配操作简单、容易，减少废品率，容易实现电池装配的重复一致性，从而保证了产品性能的一致稳定性，性能更加优良，在对比试验中更可以看出本实用新型产品的优越性。
采用的测试方法为先恒流充电至4.2V，再转恒压充电100分钟左右，然后再恒流放电至2.75V截止电压。采用的对比测试对象为叠片式锂离子电池、卷绕式锂离子电池和本实用新型的锂离子动力电池。采用的测试参数为容量发挥参数、循环寿命、电池充满电的荷电保持能力和相对生产效率。可测得三种锂离子电池的性能对比列表如下
由以上数据可以看出，采用本实用新型制作的锂离子动力电池，各项指标均优于其他结构的电池，而且在电池生产过程中因提高效率和成品率，可以使电池成本降低。
权利要求1.一种锂离子动力电池，包括壳体，在壳体内设置有正极片、负极片、隔膜，正极片和负极片分别由相同尺寸的正、负集流体和涂敷于正、负集流体表面的活性材料组成，所述正极片导电连接引出作为正电极，所述负极片导电连接引出作为负电极，其特征在于所述隔膜设置在正、负极片之间，正、负极片交替叠加，正、负极片与隔膜整体按照Z字型往复折叠排列构成电池的基本结构，其中正、负极片上的活性材料涂敷在与隔膜层接触的正、负集流体的表面。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于所述正、负极片、隔膜按照负极片/隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序叠加。
3.根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于所述正、负极片、隔膜按照正极片/隔膜/负极片/隔膜/正极片的顺序叠加。
4.根据权利要求2所述的锂离子动力电池，其特征在于设置在正极片上下的两片负极片由一个整体折叠而成。
5.根据权利要求3所述的锂离子动力电池，其特征在于设置在负极片上下的两片正极片由一个整体折叠而成。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的锂离子动力电池，其特征在于所述正极片叠面的端边对齐在一侧，所述负极片叠面的端边对齐在另一侧，把正极片所有层叠面的端边整体导电连接起来作为正极引出电极，把所有负极片叠面的端边整体导电连接起来作为负极引出电极。
7.根据权利要求6所述的锂离子动力电池，其特征在于相邻的两层隔膜成一个至少一边开放的袋形结构，设置在隔膜中间的正极片或负极片被整体包敷。
8.根据权利要求2或4所述的锂离子动力电池，其特征在于正极片的Z字形连续层叠结构，其层数为2-100层。
9.根据权利要求3或5所述的锂离子动力电池，其特征在于负极片的Z字形连续层叠结构，其层数为2-100层。
专利摘要本实用新型公开了一种锂离子动力电池，包括壳体，在壳体内设置有正极片、负极片、隔膜，正极片和负极片分别由相同尺寸的正、负集流体和涂敷于正、负集流体表面的活性材料组成，正极片导电连接引出作为正电极，负极片导电连接引出作为负电极，所述隔膜设置在正、负极片之间，正、负极片交替叠加，正、负极片与隔膜整体按照Z字型往复折叠排列构成电池的基本结构，其中正、负极片上的活性材料涂敷在与隔膜层接触的正、负集流体的表面。这种结构回避了卷绕式电池R角的产生，使活性材料的容量得以充分发挥，拓宽了电池外形尺寸的自由度；使电池内部的热量易于向外传导扩散；大大提高了电流的通过能力，提高了大电流放电的可靠性。
文档编号H01M10/40GK2713657SQ200420077970
公开日2005年7月27日 申请日期2004年7月20日 优先权日2004年7月20日
发明者刘立君, 袁春怀 申请人:刘立君, 袁春怀