圆柱动力锂离子电池中间极耳卷芯结构及卷芯制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种圆柱电力锂离子电池中间极耳卷芯结构及卷芯制作方法，中间极耳卷芯结构包括中间极耳正极片、负极片和隔膜，中间极耳正极片包括正极耳和正极材料层，正极材料层中间具有空白段，正极耳固定在空白段处，负极片包括负极材料层，中间极耳正极片、负极片和隔膜螺旋卷绕贴合在一起，负极片的负极材料层通过隔膜与中间极耳正极片的正极材料层无间隙卷绕贴合，即正极耳与负极材料层避让开，不存在正极耳凸出单独与负极材料层接触受力，避免了随着的极片膨胀和收缩造成的正极耳两边的箔材发生透光和断裂，提高了动力电池的循环使用寿命。
【专利说明】圆柱动力结离子电池中间极耳卷芯结构及卷芯制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及裡电池制作领域，具体涉及一种圆柱电力裡离子电池中间极耳卷 芯结构及卷芯制作方法。
【背景技术】
[0002] 圆柱动力裡离子电池作为一种能量密度高，环境友好的绿色新能源，吸引了世界 各国的广泛关注。欧美、日韩等一流裡电生产商早年便开始了动力电池相关技术的研发及 产业化工作。近年来国内企业也对动力电池的寿命、安全、稳定可靠性和电芯一致性方面开 展了大量的分析和研究工作。
[0003] 目前，为减小动力电池循环使用过程中因电池发热造成的副反应和不可逆容量损 失恶化循环寿命，主要通过降低动力电池内阻来实现，即采用中间极耳卷绕结构代替边极 耳结构，中间极耳卷绕结构比普通边极耳结构内阻值降低达7mQ,约15%内阻降幅。且采 集不同倍率放电下的电池温升数据发现，中间极耳结构较边极耳设计电池表面温升明显偏 低，发热量明显减少。
[0004] 但随着循环工作的逐步开展，发现中间极耳卷芯结构存在一定设计缺陷，即正极 耳两边的铅材容易产生透光甚至断裂现象。如图1所示，中间极耳正极片1结构中，正极耳 11厚度为lOOum，宽度为3mm，焊接在11mm空白段的铅铅13上，铅铅13其它区域全涂覆料 层形成正极材料层12,单层料的厚度约65um ;如图2所示，负极片5结构中，负极耳51焊接 在铅铅53的一端上，其他区别均涂覆负极材料形成负极材料层52 ;上述结构的中间极耳正 极片1和负极片5外加隔膜3卷绕后形成的中间极耳卷芯结构，在充电过程中因负极石墨 发生嵌裡反应，材料结构发生膨胀，此时负极材料层52对存在厚度差异的正极耳11和正极 材料层12造成的施压有明显差别，此时负极材料层52与正极材料层12在正极耳11附近 具有一定间隙，此段贴合处只有正极耳11与负极材料层52接触，显而易见，最厚处的正极 耳11位置受挤严重，且与正极耳11交接处的铅铅延展率有限，因而反复的循环使用伴随着 的正极片11膨胀和收缩，极易造成正极耳11两边的铅材发生透光和断裂。
【发明内容】
[0005] 本实用新型提供一种循环使用寿命长的、不易挤压受损的圆柱电力裡离子电池中 间极耳卷芯结构及卷芯制作方法。
[0006] 根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供一种圆柱电力裡离子电池中间极耳 卷芯结构，包括中间极耳正极片、负极片和隔膜，中间极耳正极片包括正极耳和正极材料 层，正极材料层中间具有空白段，正极耳固定在空白段处，负极片包括负极材料层，中间极 耳正极片、负极片和隔膜螺旋卷绕贴合在一起，负极片的负极材料层通过隔膜与中间极耳 正极片的正极材料层无间隙卷绕贴合。
[0007] 在一种实施例中，中间极耳正极片的正极耳凸出于正极材料层，负极片的负极材 料层面对正极耳的面上设有相对应的凹槽，正极耳凸出正极材料层的部分容置于负极材料 层的凹槽内。
[0008] 在其他实施例中，中间极耳正极片的正极耳厚度不高于正极材料层的厚度。
[0009] 进一步地，中间极耳正极片的正极耳厚度与正极材料层的厚度相等。
[0010] 进一步地，凹槽的宽度值在11?15mm范围内。
[0011] 进一步地，凹槽的宽度值为12mm。
[0012] 根据本实用新型的第二方面，本实用新型提供一种圆柱电力裡离子电池中间极耳 卷芯结构的卷芯制作方法，包括如下步骤：
[0013] 中间极耳正极片与负极片卷绕的两个面分别贴合隔膜；
[0014] 将负极片隔着隔膜贴合到中间极耳正极片具有正极耳的面上，负极片的负极材料 层通过隔膜分别与中间极耳正极片的正极材料层无间隙贴合；
[0015] 将中间极耳正极片、负极片和隔膜卷绕成型，此时，隔膜将中间极耳正极片和负极 片分隔开，且负极片处于外层包裹住中间正极片。
[0016] 进一步地，中间极耳正极片的正极耳凸出于正极材料层，负极片的负极材料层面 对正极耳的面上设有相对应的凹槽，正极耳凸出正极材料层的部分容置于负极材料层的凹 槽内。
[0017] 进一步地，凹槽的宽度值在11?15mm范围内。
[001引进一步地，凹槽的宽度值为12mm。
[0019] 本实用新型的有益效果是；本实用新型采用负极片的负极材料层通过隔膜与中间 极耳正极片的正极材料层无间隙卷绕贴合，即正极耳与负极材料层避让开，不存在正极耳 凸出单独与负极材料层接触受力，避免了随着的极片膨胀和收缩造成的正极耳两边的铅材 发生透光和断裂，提高了动力电池的循环使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为现有技术中间极耳正极片的结构示意图；
[0021] 图2为现有技术负极片的结构示意图；
[0022] 图3为本实用新型中间极耳正极片一种实施例的结构示意图；
[0023] 图4为本实用新型中间极耳贴合结构示意图；
[0024] 图5为本实用新型中间极耳正极片另一种实施例的结构示意图；
[00巧]图6为本实用新型中间极耳卷绕制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过【具体实施方式】结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0027] 实施例一：
[0028] 本实用新型提供一种圆柱电力裡离子电池中间极耳卷芯结构，其包括中间极耳正 极片1、负极片2和隔膜3。
[0029] 请参考图1，中间极耳正极片1包括正极耳11、正极材料层12和铅铅13,铅铅13 的中间具有空白段不涂正极材料覆盖层，其中空白段的宽度为11mm，铅铅13其他区域两侧 均涂覆正极材料形成正极材料层12,铅铅13两侧涂覆的正极材料层12的单层厚度均为 65um，正极耳11的宽度为3mm，高度为lOOum，正极耳11焊接在空白段的铅铅13上，且正极 耳11位于空白段中间。正极耳11凸出正极材料层12的厚度为35um。
[0030] 请参考图3,负极片2包括负极耳21，负极材料层22和铅铅23,铅铅23的一端具 有用于焊接负极耳21的空白段，负极耳21焊接在空白段的铅铅23上，铅铅23在相对焊接 负极耳21的另一侧的中间设有中间空白段，其他区域均均涂覆负极材料形成负极材料层 22,涂覆负极材料层22后在中间空白段形成凹槽221。优选的，凹槽221的宽度为12mm，在 其他实施例中，凹槽221宽度在11?15mm范围内均可。凹槽221的位置与正极片1的正 极耳11相对应，即正极片1与负极片2贴合时，凸出正极材料层22的正极片1的凸出部分 容置于负极片2的凹槽221中，使得正极片21不会对凸出单独与负极片2接触受力。
[0031] 请参考图4,中间极耳正极片1、负极片2和隔膜3卷绕成型，隔膜3将中间极耳正 极片1和负极片2隔开，负极片2在最外层将中间极耳正极片1包裹住，中间极耳正极片1 的正极耳11的凸出部分镶嵌在负极片2的凹槽221内，正极耳11没有单独与负极片2接 触受力，防止了在长期使用过程中，极片膨胀和收缩对两边的铅材进行的受力挤压，避了铅 材的透光和断裂，提高了动力电池的循环使用寿命。
[0032] 本实施例的负极片2可在现有的成型的负极片5上直接挖出凹槽221即可得到， 实现了对原有剩余产品的回收利用，节约了大量的成本。
[0033] 为了检验本实用新型的圆柱动力电池中间极耳卷芯结构与现有技术的卷芯的优 劣，做了如下实验。
[0034] 两种负极片结构在18650-2. 4Ah电芯中进行卷芯制作对比，其中现有负极片卷芯 结构为方案A，本实施例的负极片结构卷芯为方案B。测试中对两种方案电芯的容量、内阻、 循环W及循环过程中的极片拆解透光断裂分析，具体如下表所示：
[00 巧]
【权利要求】
1. 一种圆柱电力锂离子电池中间极耳卷芯结构，包括中间极耳正极片（1)、负极片 (2)和隔膜（3)，所述中间极耳正极片（1)包括正极耳（11)和正极材料层（12)，正极材料层 (12)中间具有空白段，所述正极耳（11)固定在所述空白段处，所述负极片（2)包括负极材 料层（22)，所述中间极耳正极片（1)、负极片（2)和隔膜（3)螺旋卷绕贴合在一起，其特征在 于，所述负极片（2)的负极材料层（22)通过隔膜（3)与中间极耳正极片（1)的正极材料层 (12)无间隙卷绕贴合。
2. 如权利要求1所述的圆柱电力锂离子电池中间极耳卷芯结构，其特征在于，所述中 间极耳正极片（1)的正极耳（11)凸出于正极材料层（12)，所述负极片（2)的负极材料层 (22)面对正极耳（11)的面上设有相对应的凹槽（221)，所述正极耳（11)凸出正极材料层 (12)的部分容置于所述负极材料层（22)的凹槽（221)内。
3. 如权利要求1所述的圆柱电力锂离子电池中间极耳卷芯结构，其特征在于，所述中 间极耳正极片（1)的正极耳（11)厚度不高于正极材料层（12)的厚度。
4. 如权利要求3所述的圆柱电力锂离子电池中间极耳卷芯结构，其特征在于，所述中 间极耳正极片（1)的正极耳（11)厚度与正极材料层（12)的厚度相等。
5. 如权利要求2所述的圆柱电力锂离子电池中间极耳卷芯结构，其特征在于，所述凹 槽（221)的宽度值在11?15mm范围内。
6. 如权利要求5所述的圆柱电力锂离子电池中间极耳卷芯结构，其特征在于，所述凹 槽（221)的宽度值为12mm。
7. -种圆柱电力锂离子电池中间极耳卷芯结构的卷芯制作方法，其特征在于，包括如 下步骤： 中间极耳正极片（1)与负极片（2)卷绕的两个面分别贴合隔膜（3); 将负极片（2)隔着隔膜（3)贴合到中间极耳正极片（1)具有正极耳（11)的面上，所述 负极片（2)的负极材料层（22)通过隔膜（3)与中间极耳正极片（1)的正极材料层（12)无 间隙贴合； 将中间极耳正极片（1)、负极片（2)和隔膜（3)卷绕成型，此时，所述隔膜（3)将中间极 耳正极片（1)和负极片（2)分隔开，且负极片（2)处于外层包裹住所述中间正极片（1)。
8. 如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述中间极耳正极片（1)的正极耳（11) 凸出于正极材料层（12)，所述负极片（2)的负极材料层（22)面对正极耳（11)的面上设有 相对应的凹槽（221 )，所述正极耳（11)凸出正极材料层（12)的部分容置于所述负极材料层 (22)的凹槽（221)内。
9. 如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述凹槽（221)的宽度值在11?15mm 范围内。
10. 如权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述凹槽（221)的宽度值为12mm。
【文档编号】H01M10/0587GK204204984SQ201420581775
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】王世珍, 李艳斌 申请人:深圳市比克电池有限公司