一种圆柱电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种圆柱电池，属于电池技术领域。本实用新型专利技术的圆柱电池包括电芯、电解液、外壳和盖帽，而且电芯中包含极片，所述极片中的导电基体两侧的第一涂覆层和第二涂覆层的厚度均独立地发生变化，且导电基体不同位置所对应的第一涂覆层和第二涂覆层的厚度之和的差值在0～100μm，该新型结构的极片用于卷绕制备圆柱电池电芯并组装成圆柱电池，可以使圆柱电池内外圈和极片A/B面负极富余量(N/P比)一致或接近的效果，更加合理的利用了材料，在改善循环性能的前提下提高圆柱电池的质量比能量和体积比能量。

A cylindrical battery

The utility model discloses a cylindrical battery, which belongs to the field of battery technology. The utility model comprises a cylindrical battery electric core, electrolyte, shell and cap, and batteries contained in the pole piece, the both sides of the conductive substrate sheet in a first coating layer and a second coating layer thickness were independent of changes, and the conductive substrate in different positions corresponding to the first coating layer and a second coating the thickness of the layer and the difference in the 0~100 m, the pole piece of the new structure for the winding of preparation of cylindrical battery core and assembled into a cylindrical battery, can make the inner and outer ring and cylindrical battery pole piece A/B a negative margin (N/P ratio) consistent effect, more rational use of materials, improve the quality of cylindrical battery in the premise of improving the cycle performance under specific energy and volume ratio of the energy.

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱电池
本技术涉及电池
，涉及一种圆柱电池及其制备方法。
技术介绍
锂电池作为新一代充电电池产品与传统的铅酸，镍镉，镍氢电池比较具有电压高，能量密度大，循环寿命长，无记忆效应，无污染等特点。所以在短短的十几年中在3C、动力、储能方面得到广泛的应用。随着在动力上的应用越来越广，对电池的循环性能、质量比能量和体积比能量要求越来越高。18650以及其他尺寸的圆柱电芯是锂电池行业最早的型号，其外形标准化决定了其应用场合非常广泛，3C、储能、电动工具、汽车动力等场合都能使用，生产设备自动化能力和生产效率相对应软包和方形铝壳都有较大优势；但其结构的缺陷性，在电芯循环性能上面相对方形铝壳、叠片电池和软包有较大劣势；现有技术中，圆柱型卷绕电芯的结构劣势在于其正负极片对应每一圈对应的负极富余量(这里用N/P表示)都不相同，极片的A/B面和内外圈N/P差异较大(参见图1所示的现有技术的圆柱电池中负极A面和负极B面N/P比随卷绕半径的变化图，图中，负极A面和负极B面分别指负极的正反面)，电池再循环过程中在内圈N/P最小的区域极片性能最先失效，造成电池循环性能较差。因而，有必要提供一种新型的电极，使采用该电极卷绕得到的圆柱电池电芯具有一致或接近的N/P比，以改善电池循环性能、质量比能量和体积比能量等电化学性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本技术的目的在于提供一种圆柱电池，所述圆柱电池采用了独特结构的极片卷绕成圆柱电池电芯，能够实现圆柱电池实现内外圈和极片A/B面负极富余量(N/P比)一致或接近的效果，达到改善电池循环性能和材料合理利用的效果。为达上述目的，本技术采用以下技术方案：本技术提供一种圆柱电池，所述圆柱电池的电芯中包含：极片，所述极片中的导电基体两侧的第一涂覆层和第二涂覆层的厚度均独立地发生变化，且导电基体不同位置所对应的第一涂覆层和第二涂覆层的厚度之和的差值在0～100μm，例如0、5μm、10μm、15μm、20μm、30μm、35μm、50μm、60μm、70μm、85μm或100μm等。本专利技术中所述“厚度之和的差值”是较大的数值减去较小的数值而得到的结果，因而均为非负数。本技术中，第一涂覆层和第二涂覆层是由浆料涂覆并干燥得到的，第一涂覆层和第二涂覆层的组分优选相同。本技术中，所述极片为正极片或负极片中的任意一种。本技术中，所述导电基体也称为集流体，其是现有技术，本领域技术人员可根据需要进行选择，例如，对于正极片，导电基体可为铝箔；对于负极片，导电基体可为铜箔。本技术的圆柱电池中，可以采用本技术提供的独特结构的正极片以及现有技术中的常规负极片；也可以采用本技术提供的独特结构的负极片以及现有技术中常规的正极片；还可以采用本技术提供的独特结构的正极片以及独特结构的负极片。作为本技术所述极片的优选技术方案，所述正极片中，第一涂覆层和第二涂覆层的组分相同，且所述组分包含正极活性物质和粘合剂。优选地，所述正极活性物质包括LixNi1-yCoO2、LimMn2-nBnO2或Li1+aMbMn2-bO4中的任意一种或至少两种的组合，其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1，0.9≤m≤1.1，0≤n≤1，-0.1≤a≤0.2，0≤b≤1；B为过渡金属，M为锂、硼、镁、铝、钛、铬、铁、钴、镍、铜、锌、镓、钇、氟、腆或硫元素中的任意一种或至少两种的组合。本技术的正极片中，粘合剂的种类为现有技术，本领域技术人员可根据需要进行选择，例如含氟树脂和/或聚烯烃化合物，优选为聚偏二氟乙烯(PolyvinylideneFluoride，PVDF)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)或丁苯橡胶(Styrenebutadienerubber，SBR)中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述正极片中还包含正极助剂，优选包含导电剂。优选地，所述导电剂包括乙炔黑、导电碳黑、碳纳米管、导电纤维、科琴黑或导电石墨中的任意一种或至少两种的组合。作为本技术所述极片的优选技术方案，所述负极片中，第一涂覆层和第二涂覆层的组分相同，且所述组分包含负极活性物质和粘合剂。优选地，所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金或硅合金中的任意一种或至少两种的组合。本技术的负极片中，粘合剂的种类为现有技术，本领域技术人员可根据需要进行选择，例如聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羟甲基纤维素(Carboxymethyl，CMC)或丁苯橡胶中的任意一种或至少两种的组合。作为本技术所述圆柱电池的优选技术方案，所述第一涂覆层和第二涂覆层的厚度均不一致，且第一涂覆层的表面和第二涂覆层的表面同时以渐变式或同时以阶梯式发生变化，优选同时以渐变式发生变化。本技术中，不管是渐变式变化还是阶梯式变化，都优选整体上保持厚度一直增大至趋于不变，或厚度一直减小至趋于不变。因为这两种变化形式与卷绕圆弧的匹配度高，更有利于抵消卷绕导致的N/P比差异。优选地，所述第一涂覆层和第二涂覆层的表面同时以圆弧、抛物线、反比例函数曲线、波浪线、坡式曲线或坡式直线中的任意一种发生变化，进一步优选以圆弧发生变化。本技术中，渐变式变化的过程中也可以是几种形式的组合，例如抛物线和直线的组合。优选地，所述第一涂覆层和第二涂覆层的表面同时以阶梯式发生变化，优选以台阶式发生变化。更有选地，从极片的一端，所述第一涂覆层和第二涂覆层的表面同时以相同的线型发生变化。优选地，从极片的一端，第一涂覆层和第二涂覆层的表面同时以相同的圆弧发生变化，且所述圆弧的曲率逐渐减小，且一直减小至接近且不为0。本技术还提供了所述圆柱电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)配制包含活性物质和粘合剂的浆料，将浆料分别涂布到导电基体的两侧，通过控制涂布时的涂布参数来控制涂布到两侧的浆料的厚度均独立地发生变化，且使导电基体不同位置所对应的两侧的厚度之和的差值在0～100μm，得到极片；(2)采用步骤(1)所述极片进行卷绕，制备圆柱电池电芯，进一步组装得到圆柱电池。本技术的方法中，所述极片为正极片或负极片中的任意一种。针对不同的极片，采用的导电基体不同，例如对于正极片可以采用铝箔作为导电基体，而对于负极片可以采用铜箔作为导电基体。本技术的方法中，步骤(2)所述卷绕的方法为现有技术，本领域技术人员可以参照现有技术进行卷绕(参见图2所示的圆柱电池卷绕工艺示意图)，卷绕时，按照正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片间隔的方式进行卷绕，图2中正极片上中部的留白区域用于焊接极耳。本技术中，采用卷绕得到的圆柱电池电芯进一步组装圆柱电池的方法为现有技术，本领域技术人员可参照现有技术进行制备。优选地，所述涂布采用的设备为涂布机，优选为挤压涂布机。优选地，所述涂布参数包括挤压涂布机的出料速度、螺杆泵的泵速或浆料的粘度中的任意一种或至少两种的组合。本技术卷绕制备圆柱电池时，可以只采用步骤(1)制得的正极片而采用现有技术的常规负极片；也可以只采用步骤(1)制得的负极片而采用现有技术的常规正极片；还可以既采用步骤(1)制得的正极片，又采用步骤(1)制得的负极片。本技术所述“极片A/B面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆柱电池，包括电芯、电解液、外壳和盖帽，其特征在于，所述圆柱电池的电芯中包含：极片，所述极片中的导电基体两侧的第一涂覆层和第二涂覆层的厚度均独立地发生变化，且导电基体不同位置所对应的第一涂覆层和第二涂覆层的厚度之和的差值在0～100μm。

【技术特征摘要】
1.一种圆柱电池，包括电芯、电解液、外壳和盖帽，其特征在于，所述圆柱电池的电芯中包含：极片，所述极片中的导电基体两侧的第一涂覆层和第二涂覆层的厚度均独立地发生变化，且导电基体不同位置所对应的第一涂覆层和第二涂覆层的厚度之和的差值在0～100μm。2.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述极片为正极片或负极片中的任意一种。3.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一涂覆层和第二涂覆层的厚度均不一致，且第一涂覆层和第二涂覆层的表面同时以渐变式或同时以阶梯式发生变化。4.根据权利要求3所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一涂覆层和第二涂覆层的表面同时以渐变式发生变化。5.根据权利要求4所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一涂覆层和第二涂覆层的表面同时以圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝辉，景少东，袁军，赵会江，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33