[发明专利]一种零变形的卷绕式锂离子电池

说明书

本发明涉及一种零变形的卷绕式锂离子电池，所述零变形的卷绕式锂离子的制作方法，包括如下工艺步骤：1）制备正极极片、负极极片；2）正极极片、负极极片、隔膜卷绕，制得卷芯体；3）将卷芯体包装、烘烤、化成、分容，即制得所述锂离子电池；在步骤1）在所述正极极片、负极极片的单面或双面涂覆功能层材料，构成功能层；且在步骤2）之后，步骤3）之前，将卷芯体置于烤箱中，在60‑130度的温度范围内烘烤抽真空，此时功能层材料气化或升华，完全从卷芯体中抽出，制得有充足膨胀空间的卷芯体。可以实现零变形，极片在电池中完全平整，隔膜收缩后不起皱，电池内部无应力。

技术领域

本发明涉及卷绕式锂离子电池，具体涉及一种零变形的卷绕式锂离子电池。

背景技术

卷绕式锂离子电池在分容后或者循环几周后，电池宽度方向会出现变形，呈“S”形，S形导致的电池厚度增加可以达到5-20%，变形严重不仅影响电池电性能，对电池尺寸和安全性能也有极大影响，是卷绕式电池这类装配方式一个主要的劣势。

电池变形的原因：当电池充放电后，由于活性物质的膨胀（主要为负极片）和隔膜在烘烤过程的收缩，会导致电芯内层沿电池宽度方向产生应力集中，进而造成电池极片扭曲，电池弯曲成S形。

为控制电池变形，目前常用的途径有：一是针对极片膨胀，选择充放电膨胀更小的活性物质，同时在使用前对极片进行预烘烤；二是针对隔膜收缩，选择热收缩更小的隔膜，同时在使用前对隔膜进行预烘烤；三是调试卷绕时的隔膜张力，分步变速控制卷绕张力，使得卷绕后的卷芯能够有一定空间，去适应充放电阶段的膨胀；四是将正极片压花，使正极极片在卷绕前采用表面压花制造凸痕，可以增加卷绕时裸电芯内部正负极极片层间距，预留负极膨胀空间；五是在充放电过程中或充放电结束后，将电池用压力或高温的夹具在厚度方向夹紧，将S形电芯压平整。但以上方法一、二、三、四由于所预留的膨胀空间总是有限的，无法完全吸收负极膨胀和隔膜收缩所需的空间，因此只能减轻电池的变形，而无法杜绝；方法五只是对变形电池作一个事后的整形，内部的应力仍然存在，当外部压力释放后，在充放电几周后，电池仍然会很大程度上恢复变形，没有从根本上解决问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种零变形的卷绕式锂离子电池。

本发明的技术方案：

一种零变形的卷绕式锂离子电池，所述零变形的卷绕式锂离子的制作方法，包括如下工艺步骤：1）制备正极极片、负极极片；2）正极极片、负极极片、隔膜卷绕，制得卷芯体；3）将卷芯体包装、烘烤、化成、分容，即制得所述锂离子电池；在步骤1）在所述正极极片、负极极片的单面或双面涂覆功能层材料，构成功能层；且在步骤2）之后，步骤3）之前，将卷芯体置于烤箱中，在60-130℃的温度范围内烘烤抽真空，此时功能层材料气化或升华，完全从卷芯体中抽出，制得有充足膨胀空间的卷芯体；当然，抽出的功能层材料可以冷却回收，循环使用；考虑到，在烘烤抽真空过程中，隔膜会变形，优选，使用夹板夹住卷芯体，并控制抽真空速度。

所述功能层材料的标准：功能层材料不与正极极片、负极极片、隔膜发生化学反应；且在常温下为固态，当加热到60-130℃的温度范围时熔化，同时在该温度范围内，以较高的真空度状态下，气化；或在常温下为固态，当加热到60-130℃的温度，以较高的真空度状态下，升华；优选，所述功能层材料为石蜡等烷烃类有机物。

所述功能型材料的附着工艺为涂覆或喷涂或点涂；所述功能层厚度=a*系数，a为锂离子电池的正极、负极在制作和循环过程中的总膨胀率，系数为1.1-1.5。

本发明优点是，设计合理，构思巧妙，功能层从卷芯体中气化后，会释放出功能层所占的厚度空间，利于吸收电池在注液、化成、以及后续充放电循环过程中的极片膨胀、隔膜收缩所需的空间，这样，使用该功能型材料涂层的极片制得的卷绕式锂离子电池，可以实现零变形，极片在电池中完全平整，隔膜收缩后不起皱，电池内部无应力。

具体实施方式

实施例1