专利名称：卷绕式锂电池的电芯及卷绕式锂电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锂电池，尤其涉及一种巻绕式锂电池的电芯，以及具有 该电芯的巻绕式锂电池。
背景技术：
锂电池因其工作电压高、比能量大、自放电小等突出特点，被广泛用于 诸多领域，特别是手机、电子行业。针对锂电池的结构、性能和制造工艺也 进行了不断改进。随着锂电池应用的不断发展，汽车工业也逐渐将锂电池用 于提供动力。目前，锂电池的结构主要有叠片式和巻绕式。本实用新型涉及 的是巻绕式锂电池。目前巻绕式锂电池的电芯包括正极片、负极片、隔膜、正极耳和负极耳。 极耳的类型包括将正、负极耳分别焊接在正、负极片上形成的异体极耳和由 极片延伸得到的与极片一体的极耳。由于异体极耳不便于巻绕并且很大程度 上增加了内阻，与极片形成一体的极耳得到了更多的关注。中国CN2909544Y号专利《一种巻绕型锂电池电芯结构》公开了一种一 体极耳，但这种极耳是将电芯巻绕好以后通过冲切加工得到的，并且电芯采 用传统的巻绕方法得到位于电芯的同一侧的正、负极耳。由于正、负极耳位 于电芯的同一侧，在电芯巻绕好以后冲切出极耳就需要分别冲切正、负极片， 这不仅导致电池的装配难度增加，也存在正、负极耳直接接触造成短路的可 能性。而且，通过冲切极片得到的极耳会导致极耳的宽度小于正、负极片的 宽度，也就减小了极耳的电流导通面积，电池的散热性能和电池的高倍率放 电性能较差。此外，由于车辆用动力电池需要串联或并联以提供足够的动力，这就需要电池良好的放电性能及其之间便于连接。目前大多数巻绕式锂电池的正极 和负极都位于电池的同侧，造成了电池之间串、并联的连接不便，为后续的 汽车电路整体装配带来了不便。实用新型内容为了克服一体极耳巻绕以后极耳位于同侧造成后续加工、装配操作复杂 以及极耳冲切后电池散热性能和高倍率放电性能差等问题，本实用新型的一 个方面是提供一种巻绕式锂电池的电芯，该电芯包括依次叠置并巻绕的正极 片、隔膜和负极片，所述正极片的巻绕末端一体形成正极耳，所述负极片的 巻绕末端一体形成负极耳，其中，所述正极耳和负极耳分别形成于所述电芯 的上下两面且位于所述电芯的两侧。所述极耳形成在所述电芯的两侧，不存在正、负极耳直接接触的问题， 也不需要后续的类似冲切的其它机械加工。便于电池之间的联接并便于装配 在适当的场合。而且，所述电芯具有与极片的材料、宽度和厚度相同的极耳， 相对增大了电流导通面积，改善了高倍率放电性能。所述电芯的制备方法简单，成品率高，而且所述极耳的定位准确，得到 的所述电芯的正、负极耳位置是相对的，可以根据使用情况改变相对位置。为解决现有的巻绕式锂电池正、负极耳位于电池同侧导致的装配复杂以 及高倍率放电性能差的问题，根据本实用新型的另一个方面，提供一种巻绕 式锂电池。所述电池包括电芯、非水电解液和电池壳体，该电芯包括依次叠 置并巻绕的正极片、隔膜和负极片，所述正极片的巻绕末端一体形成正极耳， 所述负极片的巻绕末端一体形成负极耳，所述电芯密封在所述电池壳体内， 其中，所述正极耳和负极耳分别形成于所述电芯的上下两面且位于所述电芯 的两侧，所述正极耳和负极耳分别连接到所述电池壳体两端的盖板上。根据本实用新型的巻绕式锂电池具有与极片一体的极耳，且所述极耳位于电池的两侧，因此装配好的电池两极也位于电池的两侧，从而方便电池之 间的串联或并联，进而便于在使用场合安装，尤其简化了作为汽车动力电池 的装配。所述极耳与极片的材质、宽度和厚度相同，也就是得到了相对较大 的电流导通面积，改善了巻绕式锂电池高倍率放电性能和散热性能，使所述 巻绕式锂电池更适用于动力电池。根据本实用新型的锂电池具有形成在电池 两侧的极耳，使电池的装配简单，并避免了正、负极直接接触引起短路的危 险，而且制造成品率高，外型美观。
图1是根据本实用新型的电芯的结构图；图2是根据本实用新型的电芯巻绕首端的结构图；图3是根据本实用新型的电池的结构示意图；图4是通过高倍率放电测试得到的本实用新型的锂电池放电容量与倍率 的关系图。
具体实施方式
图1显示的是根据本实用新型的电芯的结构，所述电芯10包括正极片 14、负极片15、隔膜13、正极耳11和负极耳12。其中，极片和隔膜均为带 状，正、负极片是在正、负集流体上涂敷了极性敷料形成的，隔膜13用于 绝缘地隔开正、负极片，并与所述正、负极片一同巻绕形成所述电芯，所述 极耳连接在所述极片巻绕的末端，所述极耳是集流体末端未涂敷极性敷料的 部分，也就是所述集流体的延伸，因此所述极耳是集流体极耳，与极片是一 体的。具体地，正极片14的巻绕末端一体形成正极耳11，所述负极片15 的巻绕末端一体形成负极耳12，其中，负极耳12和正极耳11分别形成于所 述电芯的上下两面且位于所述电芯的两侧，避免了正、负极耳直接接触的可5能。而且，所述极耳不需要后续的类似冲切的机械加工，正极耳和负极耳的 宽度分别与正极片和负极片的宽度相同。由于所述极耳与所述极片的材质、 宽度和厚度相同，从而具有相对较大的电流导通面积，使所述电芯具有良好 的散热性能和高倍率放电性能。所述电芯的制备方法简单，成品率高，而且所述极耳的定位准确，得到 的所述电芯的正、负极耳位置是相对的，可以根据使用情况改变相对位置。具体地，提供正极片14和负极片15，所述正极片上除了巻绕末端之外涂覆 有正极材料，所述负极片上除了巻绕末端之外涂覆有负极材料，所述正极片 和负极片的所述巻绕末端分别用于形成正极耳11和负极耳12;将正极片14 置于隔膜13之间，然后将巻针18夹设在所述正极片的巻绕首端的上下两侧； 将负极片15叠放在所述隔膜13的上侧，并使所述负极片15的巻绕首端邻 接所述巻针18的边缘侧放置;利用所述巻针18逐层巻绕叠放好的正极片14、 隔膜13和负极片15以形成锂电池的电芯，使得所述正极片14的巻绕末端 从电芯的下表面向外延伸而形成正极耳11，所述负极片15的巻绕末端从电 芯的上表面向外延伸而形成负极耳12，所述正极耳12和负极耳11分别形成 于所述电芯的两侧。其中，除巻绕首端和最后一层，巻绕过程中是正、负极片和两片隔膜一 共四片一起巻绕，也就是说，每层包括正、负极片和两片隔膜。可以根据需 要将所述极片和隔膜巻绕成方形、圆柱形或扁柱形。如图1所示，巻针沿顺 时针方向巻绕得到的扁柱形电芯。巻绕至最后一层时，分别终止正、负极片 的巻绕，如图1所示，巻至最后一层时，在所述电芯的下侧终止巻绕正极片， 使正极耳11形成在电芯10的下侧；继续巻绕负极片15使其终止在所述电 芯的上侧，在电芯10的上侧形成负极耳12。由此，得到了形成在所述电芯 两侧的集流体极耳。本实施例中，是将正极片14的起始端夹入隔膜13的折 叠端，根据本实用新型提供的方法，也可以将负极片夹入所述隔膜的折叠端。此外，最终形成正、负极耳的位置也是相对的，其位置的上下取决于巻绕方 向和终止巻绕的前后顺序。
巻绕时需保证正极片14、负极片15和隔膜13的中心轴线始终平行，并 保证所述极片和隔膜的张紧力度一致。具体地，可以用绝缘胶带固定所述隔 膜的折叠端，以方便保证巻绕时的张紧力度一致。从而可以得到定位准确的 极耳。
将通过上述方法得到的电芯沿巻针18的轴向拔出，并用绝缘胶带固定 最外层的弯曲处，即可装配成本实用新型的巻绕式锂电池。根据所述电芯形 状的不同，本实用新型的巻绕式锂电池也可以是方形、圆柱形或扁柱形。如 图3所示的本实用新型的巻绕式锂电池的结构，所述巻绕式锂电池包括电芯 10，非水电解液和电池壳体20。其中，电芯IO为本实用新型提供的电芯，
具有与极片一体的极耳并且所述极耳形成在所述电芯的上下两面并位于所 述电芯的两侧，如图3所示，正极耳11形成在所述电芯10的下面右侧，负 极耳12形成在所述电芯的上面左侧，且形成了与极片材质、宽度和厚度相 同的极耳，也就是得到了宽而薄的极耳，使所述电池具有较大的电流导通面 积。所述电芯10通过极耳与电池壳体20上的盖板连接并浸润在非水电解液 中，密封在电池壳体20内。具体地，其中所述极耳与电池壳体20的盖板的 连接采用焊接方式连接，如用超声波点焊方式连接。
根据本实用新型的巻绕式锂电池的正极和负极位于电池两侧，方便使 用，适于结构紧凑的设备的装配，尤其适合用于汽车动力电池，位于两侧的 正、负极便于多个电池的串联或并联，简化了汽车部件的装配工艺。而且本 实用新型的巻绕式锂电池具有相对宽而薄的一体极耳，从而具有相对好的高 倍率放电性能，使锂电池更适用于动力电池。
为验证本实用新型的巻绕式锂电池的优越性能，主要参考的技术参数是 高倍率放电性能。通过使用检测柜BK-7012L/150(最大充放电电流为150A，电压范围0 5V)在不同倍率下进行放电性能测试，本实用新型的巻绕式电 池容量为10Ah，测量结果如图4所示。从图4中可以看出，本实用新型的 巻绕式锂电池放电容量稳定，并且尤其在高倍率放电时放电容量依然保持了 很高的百分比。
权利要求1. 一种卷绕式锂电池的电芯，该电芯包括依次叠置并卷绕的正极片、隔膜和负极片，所述正极片的卷绕末端一体形成有正极耳，所述负极片的卷绕末端一体形成有负极耳，其特征在于，所述正极耳和负极耳分别形成于所述电芯的上下两面且位于所述电芯的两侧。
2. 根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极耳和负极耳的宽度分别与正极片和负极片的宽度相同。
3. —种巻绕式锂电池，所述电池包括电芯、非水电解液和电池壳体，该电芯包括依次叠置并巻绕的正极片、隔膜和负极片，所述正极片的巻绕末端一体形成有正极耳，所述负极片的巻绕末端一体形成有负极耳，所述电芯密封在所述电池壳体内，其特征在于，所述正极耳和负极耳分别形成于所述电芯的上下两面且位于所述电芯的两侧，所述正极耳和负极耳分别连接到所述电池壳体两端的盖板上。
4. 根据权利要求3所述的巻绕式锂电池，其特征在于，所述正极耳和负极耳的宽度分别与正极片和负极片的宽度相同。
专利摘要一种卷绕式锂电池的电芯，该电芯包括依次叠置并卷绕的正极片、隔膜和负极片，所述正极片的卷绕末端一体形成有正极耳，所述负极片的卷绕末端一体形成有负极耳，所述正极耳和负极耳分别形成于所述电芯的上下两面且位于所述电芯的两侧。所述电芯容易制作并装配成电池，并且具有宽而薄的一体极耳，从而得到相对较大的电流导通面积，高倍率放电性能和散热性能良好。
文档编号H01M6/06GK201289883SQ20082013309
公开日2009年8月12日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者周先凯, 佳 姚, 佩 涂, 磊 韩 申请人:上海比亚迪有限公司