专利名称：层叠式锂离子电池结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及到一种液体电解质锂离子电池的电芯结构。
背景技术：
锂离子电池分聚合物锂离子电池和液态锂离子电池两种，聚合物锂电池在安全性、体积、重量、容量、放电性能方面均具有较强的优势，但由于目前产能较低，制造成本高，因此价格居高不下，价格已成为影响聚合物锂电池普及的瓶颈。
液态锂离子电池作为一种高效能源载体被广泛应用于通讯、电子行业，特别是手机、PDA等个人通讯工具上。近一两年来，随着通讯技术的飞速发展，手机彩屏技术、彩信技术、蓝牙技术及摄像技术相续出现，对液态锂电池的容量、体积、重量及电化学性能等指标提出了更高的要求。传统的采用卷绕式电芯结构的液态锂电池已不能满足高容量高性能的要求，因其卷绕式结构是以卷芯为起点，借助隔膜将正、负极隔离后进行卷绕，这时锂电池电芯的结构是正、负极耳设置在电芯的中间部分，正、负极片及其极耳和隔膜向同一方向逐层卷绕，该结构电池由于极耳焊接于内部，易变形造成表面凹凸不平甚至产生凹槽，极耳处易产生短路现象，且内层极板易断裂，再者极板过长还会造成电场分布不均；另一方面是采用卷绕式电芯后，正负极片由于需要反复卷曲折反，在折反形成的肩部，正负极活性物质很容易从集流体上剥落，脱落的粒子会引起刺穿隔膜，接通正负极，产生内部短路现象；再者卷绕式结构需要克服卷绕时的张力，很难再继续增厚活性物质，也就难以满足高性能高容量的要求。如中国ZL03246576号专利《一种锂离子电池》公开的锂离子电池卷芯由若干层的正极片、隔膜、负极片依次叠和后以正极柱为轴芯卷绕成型，其制作简便、成本低，但很难满足高性能高容量的要求，同样存在卷绕结构的缺陷。
中国ZL03273653号专利《锂离子二次电池》所公开的电池极芯由插入袋式隔膜套的正、负极片层叠而成，并由上下端开口盒式结构的夹紧具夹紧形成极芯体。正、负极集流体采用螺钉紧固或铆钉铆合的方式形成集电结构，并通过特定的连接部件与电池的上下盖板相连。极芯体与电池壳及电池盖板紧密配合从而形成一极芯牢固的电池体。该锂离子电池结构，具有安全性能高、高倍率放电特性等优点，其采用层叠式结构克服了卷绕式结构的缺陷，是一种较好结构形式。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高容量、高安全性能、生产工艺简单的锂离子电池电芯结构。
本实用新型是通过以下技术方案实现的设计了一种锂离子电池，包括组成电池的电芯，电芯由正、负极板及其之间起隔离作用的隔膜组成，隔膜以围绕方式隔离正负极片，极板上设置有极耳，电芯置于方型的钢金属壳或铝质金属壳中，极耳通过与壳绝缘的端子引到金属壳外部。其中隔膜采用Z字形连续折叠形成半围合结构，正极或负极极板分别占据Z字形中相背的两个凹槽中的一个；隔膜也可制成口袋型全围绕结构，口袋除极耳处留有一个极耳宽的出口外，其余部分作全封闭，口袋只装正极或负极极板的一种，另一极则成自由式放置。负极的极板比另一极正极的极板面积大略大一点，在电池壳顶部设置有注液孔和防爆孔。
本实用新型与现有技术相比具有以下显著效果本实用新型所提供的叠片型电芯结构，相对于卷绕式结构的单个极板面积缩小，集流体上的电场分布变的均匀，而且可以增厚极板上活性物质，电池的比容量可以做到足够大；用隔膜把极板缠绕围套住电池电芯不会发生窜动，避免了电池内部短路现象的出现，且在电池壳上设置了防爆孔进一步提高了电池的安全性能。
图1第一种实施方式的立体结构示意图；图2是图1的电芯结构示意图；图3第二种实施方式的示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详述。
实施例1如图1～2所示，一种层叠式锂离子电池结构，包括电池壳1、正极板5、隔膜6、负极板5′依层叠组成的电芯及电解液置于电池壳内，电池壳制成方形，采用不锈钢或者铝质材料。电池顶端设置有与电芯正负极耳相连接的电极极柱2，2′，在两个极柱之间还设置有圆形的注液孔3，通过该孔注入电解液，两极柱之间的防爆孔上安装有安全阀4，在电池壳体内发生异常时，安全阀迅速打开泄压，提高电池的安全性。
制作电芯的负极极板比正极极板面积略大，正极板制成面积为26×41mm的单片状，负极板制成面积为27×42mm的单片状，这样把原本卷绕式结构很长的极片分成若干层叠放置的小片，大大降低了电池的装配难度，本实施例中锂离子电池通过Z字型隔膜折叠半围绕方式形成层叠式电池电芯，即按[单面正/负/正/负/正/负......单面正]的顺序依次层叠放置，中间有PE或PP多孔膜将正、负极分隔开，多孔隔膜采用Z字形折叠方式进行折叠，正、负极片分别处于Z字形隔膜的两个凹槽中，使带有极耳的一端露在隔膜外。Z字型隔膜结构不但有效地隔离了正、负极板，而且能防止极板的窜动，避免了电池内部短路现象的发生，提高了安全性。再将所有的正极极耳焊接在一片铝带上，将所有的负极极耳焊接在一片镍带上，端子周围用绝缘塑料材料与金属电池壳绝缘隔开，并使导出端子与电池壳上的极柱(2、2′)联通。
极片的层叠顺序也可以按[单面负/正/负/正/负/正/负/正......单面负]的顺序依次层叠放置，然后将所有的负极极耳焊接在一片镍带上，将所有的正极极耳焊接在一片铝带上，端子周围用绝缘塑料材料与金属壳绝缘隔开。同样使导出端子与电池壳上的极柱(2、2′)联通。
实施例2图3给出了另一种层叠式锂离子电池的电芯结构形式，将正极板制成面积为26×41mm的单片状，将负极板制成面积为27×42mm的单片状，PE或PP多孔隔膜制成袋状形态，把一极板全部包围起来，极片的极耳2设置于全封闭隔膜套6外，其它部位进行全封闭，将正极极片5在热作用下，封于隔膜口袋中，负极采用自由式状态，然后按[单面负/正/负/正......单面负]的顺序依次层叠；或者把负极极片在热作用下封于隔膜口袋中，正极极片采用自由式状态，按[单面正/负/正/负......单面正]的顺序一次层叠放置。
然后将所有的正极极耳焊接在一片铝带上，将所有的负极极耳焊接在一片镍带上，再将镍带用激光焊焊于外壳侧面上，将铝带焊于处于盖面的端子上导出，端子周围用绝缘塑料材料与金属壳绝缘隔开。
权利要求1.一种层叠式锂离子电池结构，包括电池壳、电解液、正、负极板及隔膜，由正极板、隔膜、负极板依层叠组成的电芯及电解液置于电池壳内，其特征在于所述电芯的隔膜以围绕方式隔离正负极片。
2.根据权利要求1所述的层叠式锂离子电池结构，其特征在于所述负极极板面比正极极板面大。
3.根据权利要求2所述的层叠式锂离子电池结构，其特征在于所述层叠的正、负极板的极耳通过焊接方式连接。
4.根据权利要求3所述的层叠式锂离子电池结构，其特征在于所述电芯隔膜为“Z”字形半包围结构，正极或负极极板分别依次置于“Z”字型隔膜折叠围绕的凹位中。
5.根据权利要求3所述的层叠式锂离子电池结构，其特征在于所述隔膜为口袋式全围合结构，袋式隔膜套中放置层叠排布的正、负极片的一种，极片的极耳设置于全封闭隔膜套外。
6.根据权利要求4或5所述的层叠式锂离子电池结构，其特征在于电池壳顶部设置有注液孔和防爆孔。
7.根据权利要求6所述的层叠式锂离子电池结构，其特征在于所述钢质或铝质的电池壳为方形。
专利摘要本实用新型公开了一种层叠式锂离子电池结构，其电芯由正、负极板及其之间起隔离作用的隔膜组成，电芯的隔膜以围绕方式隔离正负极片，极板上设置有极耳，电芯置于方型的钢金属壳或铝质金属壳中，极耳通过与壳绝缘的端子引到金属壳外部。其中隔膜采用Z字形连续折叠围合，正极或负极极板分别占据Z字形隔膜折叠围绕的凹位中；隔膜也可制成全围合的袋型，口袋除极耳处留有一个极耳宽的出口外，其余部分作全封闭，口袋只装正极或负极极板的一种，另一极则成自由式放置。负极的极板比另一极正极的极板面积略大一点。本实用新型所提供的电芯结构，电池容量高、安全性能好、生产工艺简单。
文档编号H01M10/40GK2798323SQ200520057618
公开日2006年7月19日 申请日期2005年4月21日 优先权日2005年4月21日
发明者郭春泰, 王洪 申请人:惠州Tcl金能电池有限公司