[发明专利]一种卷绕式锂离子动力电池与制备

说明书

一种卷绕式锂离子动力电池，包括正极和负极层，第一隔膜，所述正极和负极层分别指正极材料及正极金属箔、负极材料及负极金属箔，第一隔膜置于正极和负极之间，另设有第二隔膜或绝缘膜将正极层、第一隔膜和负极层四层膜状材料一并卷绕；每个卷绕式锂离子动力电池单元包括二个四层膜状材料相连的卷绕圈，每个卷绕式锂离子动力电池单元的横截面为S型，二个相连的卷绕圈分别对应着S型的上卷绕圈和下卷绕圈。

技术领域

本发明涉及一种卷绕式锂离子动力电池，尤其是卷绕式锂离子动力电池的卷绕结构。

背景技术

锂离子动力电池是现代直流电机的能量源泉，通常有两种外型:圆柱型和长方型。圆柱型电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯或聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯复合的薄膜隔离材料(隔膜)在正、负极间间隔而成。而长方形则是通过叠片这种形式，即一正极上放置隔膜然后负极，以此类推，各类锂离子动力电池叠加而成。

锂离子动力电池包括由含锂的材料(如钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂的一种或几种混合使用等)组成的锂离子收集极及由铝箔组成的电流收集极。负极由层状碳材料组成的锂离子收集极和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。单节锂电池的电压为3.6-3.8V(与正极材料体系有关)，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，组成电池组，以满足不同场合的要求。必须提高电池单元的一致性，增加电池的循环寿命；提高电极材料活性物质与集流体的粘附力，降低电极片制造成本；保护集流体不被电解液腐蚀；改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能等。

CN201210100197提出了一种叠片式锂离子动力电池及其制作方法，连续叠片结构的锂离子动力电池，包括隔膜、正极极片、负极极片、正极和负极电极、电液和长方体外壳；第一长条状隔膜上以均匀间隔粘置条状正极极片且极片两侧隔膜上设有均有折缝，第二长条状隔膜上以均匀间隔粘置条状负极极片且极片两侧隔膜上设有均有折缝，条状正极极片与条状负极极片的宽度相同且均略小于间隔，将粘置条状负极极片第二长条状隔膜覆盖在第一长条状隔膜的极片间隔上，连续在折缝处V型折叠，即对等面积的正负极片依次地连续V型折叠，直到达到电池的厚度。在长方体外壳填充电芯，并引出正负极并充电液后构成电池。正极极片、负极极片的面积尺寸是长为30-150mm，宽为20-60mm。

上述连续叠片结构的锂离子动力电池的制造方法，制作条状正极和负极极片，先将隔膜制成长条状，将与隔膜宽度相当，宽度稍窄的正极极片依相同间隔粘接于隔膜上；第二长条状隔膜上以均匀间隔粘置条状负极极片且极片两侧隔膜上设有均有折缝，条状正极极片与条状负极极片的宽度相同且均略小于间隔，将粘置条状负极极片第二长条状隔膜覆盖在第一长条状隔膜的极片间隔上，连续在折缝处V型折叠，按“V”字型连续折叠6-20次；形成按照负极-隔膜-正极-隔膜的方式交叉叠放，形成用隔膜隔开的正负极片交替的层叠堆；热压成型，用冲压设备分别冲出正负极耳；正负极片均已经是至少一面覆有金属箔的电极，且正极片覆有金属箔伸出于一端，负极片覆有金属箔伸出于极片的另一端，连接相应的正负极耳。在隔膜上采用印刷用切线刀对隔膜切线形成折缝；负极片由负极集流体和均匀涂在两面的活性涂料涂覆层构成。

锂离子动力电池的正极材料、负极材料在本质上并无大的改变，正极材料、负极材料分别采用三元锂盐材料，负极材料采用改性天然石墨仍为目前锂离子动力电池的主基调。

由于片式锂离子动力电池的正极与负极材料在厚度上过厚，在超大电流的充电与放电时不利于电池的温度均匀化；此外，就机械化和自动化制备锂离子动力电池方面，也不如采用卷绕式锂离子动力电池的结构。过热是造成电池损坏甚至是燃爆危险的主要因素，考虑到实际的因素，卷绕式锂离子动力电池的每层电极的薄型化是克服片式电池缺点的一个重要解决方案。