专利名称：锂离子电池卷芯和锂离子电池的制作方法
技术领域：
锂离子电池卷芯和锂离子电池
技术领域：
本实用新型涉及一种锂离子电池，尤其是一种锂离子电池的卷芯。背景技术：
随着科学技术的不断进步，电子产品的不断更新换代，人们对锂离子电池的需求 也越来越大。锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、应用范围广、无记忆效应等优先被 广泛的应用于手机、笔记本电脑、数码相机和电动工具等领域。由于锂离子电池在我们日常 生活中应用的越来越广泛，人们对这种电池的安全性和可靠性的要求也越来越高。传统的锂离子电池的主要组成如下正极、隔膜、负极、电解液、金属壳体等。正极 是在一定尺寸和表面粗糙度的铝箔表面涂覆正极活性物质；负极是在一定尺寸和表面粗糙 度的铜箔表面涂覆负极活性物质；正负极之间用隔膜隔开，正负极和隔膜一同在卷针的引 导下卷成类似椭圆状卷芯；将卷芯通过热压或者冷压后检测无短路就放入金属壳体，然后 注液封口，做成电池。然而，上述电池存在以下几种安全隐患1.对于锂离子电芯来说，其充电态相对于放电态来说有10%左右的体积变化。这 种电芯在正常工作过程中发生的膨胀和收缩使得接近卷芯中间空隙的极片在卷芯的膨胀 过程中会发生形变，由于卷芯中接近中间空隙的极片在中间空隙方向的受力不一致，所以 极片膨胀幅度也不一致。卷芯充放循环次数越多，接近中间空隙的极片形变差异就越大，这 种差别容易造成锂离子的扩散不均勻，出现极片析锂现象，造成电芯内部短路；2.当卷芯受到厚度方向的外力挤压时，卷芯中间的空隙的不均勻也容易造成接近 卷芯的极片形变不均勻，引起锂离子的扩散不均勻和局部过充放的问题，带来安全隐患；3.电池在高温条件下工作时产生的气体会聚集于卷芯中空心位置难以排出，气体 在卷芯中的不均勻的聚集，占据了电解液的空间，影响了卷芯中锂离子的扩散，同样会造成 卷芯局部的过充放和极片析锂，带来安全问题；4.按照目前锂离子卷芯制作工艺，卷芯制作好以后会将卷针从卷芯中取出，由此 卷芯内部将失去支撑，会造成卷芯由内到外产生应力梯度。极片在多次充放电过程中的膨 胀和收缩将使得卷芯中这种应力梯度越来越明显，所受应力不均的极片在充放电过程中会 发生褶皱，在褶皱部位过高浓度的锂离子将转化为锂单晶，这种针状生长的锂单晶将会刺 穿隔膜，使得正极片与负极片连通造成内部短路，带来安全隐患。目前解决上述问题的普遍方法是在卷芯制作完后采用冷压或者热压的方法压制 卷芯。这样做可以将一部分存在短路隐患的卷芯剔除，另一方面也可以一定程度上缓解卷 芯内外应力不均的问题。但是，这种方法难以从根本上消除卷芯的安全隐患；尤其是在卷绕 层数较多的卷芯制作的过程中，卷芯引力不均等原因带来的极片褶皱和析锂造成的安全问 题更是突出。
实用新型内容[0010]基于此，有必要提供一种安全性较高的锂离子电池卷芯及使用该卷芯的锂离子电 池。一种锂离子电池卷芯，包括卷层。卷层包括正极片、负极片及位于正极片及负极片 之间的隔膜。锂离子电池卷芯还包括中心片。卷层缠绕在中心片上。中心片的形状为方形。 中心片的边缘具有第一倒角。中心片两侧各形成有一个收容该卷层的收容部。收容部的边 缘具有第二倒角。在优选的实施方式中，该第一倒角和该第二倒角为圆形倒角，倒角半径为2mm IOmm0在优选的实施方式中，该中心片的厚度为0. Imm 0. 2mm。在优选的实施方式中，该收容部为方形。在优选的实施方式中，该中心片是由不锈钢制成的中心片。一种锂离子电池，包括壳体，位于壳体之内的锂离子电池卷芯和填充于锂离子电 池卷芯和壳体之间的电解液。锂离子电池卷芯包括卷层和中心片。卷层包括正极片、负极 片及位于正极片及负极片之间的隔膜。卷层缠绕在中心片上。中心片的形状为方形。中心 片的边缘具有第一倒角。中心片两侧各形成有一个收容卷层的收容部。收容部的边缘具有 第二倒角。在优选的实施方式中，该第一倒角和该第二倒角为圆形倒角，倒角半径为2mm IOmm0在优选的实施方式中，该中心片的厚度为0. Imm 0. 2mm。在优选的实施方式中，该收容部为方形。在优选的实施方式中，该中心片是由不锈钢制成的中心片。上述锂离子电池卷芯具有中心片，通过中心片边缘和收容部的边缘处的倒角设 计，可以有效避免毛刺和边缘处尖端电荷集中所引发的电池内短路，保证电池的安全使用。
图1为一实施例的锂离子电池的侧视图，该锂离子电池包括锂离子电池卷芯；图2为图1所示锂离子电池卷芯的放大后的侧视图，该锂离子电池卷芯包括中心 片；图3为图2所示中心片的主视图。
具体实施方式
以下结合附图及实施方式对锂离子电池卷芯及锂离子电池作进一步详细说明。请参见图1，一实施例的锂离子电池100包括壳体10、多个锂离子电池卷芯20及 电解液30。壳体10大致为方形。多个锂离子电池卷芯20收容于壳体10内。电解液30收容 于壳体10内且填充于多个锂离子电池卷芯20和壳体10的壳壁之间。请参见图2，锂离子电池卷芯20包括中心片21和缠绕在中心片21上的卷层23。请一并参见图3，中心片21大致为长方形片，其厚度为0. Imm 0.2mm。中心片21 位于四个角的部位形成了四个第一倒角211，可有效避免中心片21四角处尖端电荷集中所引发的电池内部短路问题，保证电池的安全使用。中心片21较短的两条边各形成有一个向
内凹陷的收容部213。卷层23收容于收容部213。收容部213大致为方形，其与中心片21
的短边相交处形成有四个第二倒角215，可有效避免毛刺和边缘处尖端所引发的电池内部
短路，保证电池的安全使用。本实施例中，第一倒角211和第二倒角215为形状相同的圆形
倒角，倒角半径为2mm 10mm。中心片21采用不锈钢制成。 卷层23包括正极片、负极片及位于正极片及负极片之间的隔膜。 锂离子电池100的组装过程包括如下步骤步骤Si、将中心片21放置在卷绕机上；步骤S2、将卷层23卷绕在中心片21上形成卷芯20 ；步骤S3、将卷芯20从卷绕机上取下，保持位于其内部的中心片21的位置不变；步骤S4、将卷芯20进行热压(或者冷压)；步骤S5、检测卷芯20是否短路；步骤S6、卷芯20贴胶纸，放入壳体10 ；步骤S7、注入电解液，预充，封口，即形成锂离子电池100。上述锂离子电池由于使用中心片替代传统的卷针来消除以往由于卷芯做好后要 将卷针从卷芯中间取出和后续操作造成的卷芯内部应力不均，导致极片褶皱，析锂，造成内 部短路等安全问题。并可以一定程度解决电池受外力变形时引起的中间空隙附近极片变形 引起的内短路。同时，中心片替代卷针来使用，不同型号的卷芯只需采用相应型号的中心 片，省去了更换卷针和卷绕机器的麻烦，既解决了卷芯内外应力不均的问题，也提高了生产 效率，降低了生产成本。此外，在设计中实用合理的厚度和材质保证了中心片的强度和效 用。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属 于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种锂离子电池卷芯，包括卷层，该卷层包括正极片、负极片及位于该正极片及该 负极片之间的隔膜，其特征在于，该锂离子电池卷芯还包括中心片，该卷层缠绕在该中心片 上，该中心片的形状为方形，该中心片的边缘具有第一倒角，该中心片两侧各形成有一个收 容该卷层的收容部，该收容部的边缘具有第二倒角。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池卷芯，其特征在于该第一倒角和该第二倒角为 圆形倒角，倒角半径为2mm 10mm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池卷芯，其特征在于该中心片的厚度为0.Imm 0. 2mmο
4.根据权利要求1所述的锂离子电池卷芯，其特征在于该收容部为方形。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池卷芯，其特征在于该中心片是由不锈钢制成的 中心片。
6.一种锂离子电池，包括壳体，位于该壳体之内的锂离子电池卷芯和填充于该锂离子 电池卷芯和该壳体之间的电解液，其特征在于，该锂离子电池卷芯包括卷层和中心片，该卷 层包括正极片、负极片及位于该正极片及该负极片之间的隔膜，该卷层缠绕在该中心片上， 该中心片的形状为方形，该中心片的边缘具有第一倒角，该中心片两侧各形成有一个收容 该卷层的收容部，该收容部的边缘具有第二倒角。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于该第一倒角和该第二倒角的倒角 半径为2mm 10mm。
8.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于所述中心片的厚度为0.Imm 0. 2mmο
9.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于该收容部为方形。
10.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于该中心片是由不锈钢制成的中心片。
专利摘要一种锂离子电池卷芯，包括卷层。卷层包括正极片、负极片及位于正极片及负极片之间的隔膜。锂离子电池卷芯还包括中心片。卷层缠绕在中心片上。中心片的形状为方形。中心片的边缘具有第一倒角。中心片两侧各形成有一个收容该卷层的收容部。收容部的边缘具有第二倒角。通过中心片边缘和收容部的边缘处的倒角设计，可以有效避免毛刺和边缘处尖端电荷集中所引发的电池内短路，保证电池的安全使用。本实用新型还提供一种使用上述锂离子电池卷芯的锂离子电池。
文档编号H01M10/0587GK201877534SQ201020513459
公开日2011年6月22日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者俞兆喆, 周明杰, 王要兵 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司