锂离子二次电池制造技术

一种锂离子二次电池，其包括正极、负极、电解液和隔膜。该电池极芯由插入袋式隔膜套的正、负极片层叠而成，并由上下端开口盒式结构的夹紧具夹紧形成极芯体。正、负极集流体采用螺钉紧固或铆钉铆合的方式形成集电结构，并通过特定的连接部件与电池的上下盖板相连。极芯体与电池壳及电池盖板紧密配合从而形成一极芯牢固的电池体。该锂离子二次电池，具有安全性能高、高倍率放电特性优良、生产工艺简便等突出优点，适用于高容量、高功率的应用场合如电动汽车动力电池等。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二次电池，特别是关于一种具有高安全性能、优越的高倍率放电特性和循环特性的锂离子动力电池。
技术介绍
随着各种便携式电子产品的广泛使用，锂离子二次电池以其诸多优越的性能如电压高、比能量大、自放电小以及无记忆效应等备受青睐。在民用领域，容量数百至数千毫安时、中低功率输出的锂离子二次电池已经成功实现商品化，全世界总产量已达每年5亿只左右。近来，高容量、高功率输出的锂离子电池也已开始研究，其应用方向主要是电动汽车动力电池、航空航天飞行器电源以及工业和家用贮能体系。符合这些应用要求的锂离子电池必须具备以下特点(1)安全可靠(2)容量高(3)高倍率放电特性和循环特性优良。目前，锂离子二次电池普遍采用卷绕式结构。对于中小容量的电池，其制造工艺非常简便。但对于高容量的电动汽车动力电池，如采用卷绕式结构，其极片长达十几米甚至几十米，卷绕难度极高。而且，该结构散热面积小，不利于电池内部热量的排散，影响了电池的高倍率放电特性。故在经常需要以较大电流充放电的场合中也不宜采用卷绕式结构的电池。在CN2433736Y中公开了一种锂离子二次电池，其方形电池极片由隔膜相隔而层叠排布，电池极片两端由不锈钢板或铜板或镍板联接和固定。此结构电池虽改善了上述难题，但为使极片与隔膜在电池加工过程中保持正确的位置，并以正确的程序放置时在生产中较为复杂，且费用很高。一旦隔膜错位，将导致短路，必将影响电池的安全性能。而且对电池极芯采用两端联接和固定，大大减少了电池内部的有效空间，势必影响电池的容量。同时此极芯固定装置很难固定于电池壳内，这样在振动较大的场合使用，将给电池的安全性带来很大的威胁。这是高容量的动力电池不能允许的。此外，与其它二次电池相比，锂离子电池的内阻较高，因此在高倍率放电时电压急剧下降，放电时间大大缩短，电池容量大幅降低。而常规电极的低通导能力是造成锂离子二次电池内阻偏高的主要原因之一。目前，大多数商品锂离子二次电池均采用单个或多个极耳作为电流引出方式，但是这样电流的导出和引入局限在有限的几个焊接点上，通导能力较低，且电池充放电过程中的电流分布不够均匀。因此，高容量、高倍率放电特性和循环特性优良的动力电池不易采用此种电流引出方式。更为重要的是在大容量电池设计中，如动力电池，其安全性能是必须考虑的首要因素。在常见的锂离子二次电池中，用作电流引出的极耳是以焊接方式连接到正负极盖板上。电池在跌落、振荡过程中，极芯极易发生窜动，致使正负极片发生形变，造成电池内部短路。同时，受力部位集中在极耳的焊接点上，易使焊点脱落，从而引发一系列安全问题。因此，必须在设计上采取有效的措施以杜绝此类安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是要改善现有技术锂离子二次电池内阻较大，高倍率放电性能及安全性能差的问题，从而提供一种具有高安全性能、高倍率放电特性和循环特性优良、生产工艺简便等突出优点的锂离子动力电池。本专利技术的目的是通过下列技术方案实现的一种锂离子二次电池，主要包括正、负极片，隔膜，电解液及电池壳，由正极片、隔膜和负极片层叠排布形成层叠式极芯由夹紧具固定收纳于电池壳，该夹紧具为上下端开口的盒式结构，通过单侧边螺钉紧固方式夹紧极芯。其中所述夹紧具进一步改进为两端均有突出部位，突出高度与夹紧具侧壁高度之和等于电池高度减去其上下盖板厚度。所述夹紧具还可以进一步改进为由不锈钢板或铜板或铝板材质制成，外侧壁打有凹印痕。所述隔膜进一步改进为单边开口袋式隔膜套，层叠排布的正、负极极片至少其中之一极的极片插入该袋式隔膜套中并形成层叠式极芯。所述锂离子二次电池上下两端各包括一集电部件，该集电部件包括连接块、夹片及连接片，夹片是沿极片重叠方向将电池的正、负极集流体夹紧在连接块侧壁上并通过连接片与电池极柱相连导通。所述正、负极集流体、连接块、夹片、连接片与电池极柱之间是通过螺钉紧固或铆钉铆合或螺钉紧固加焊接或铆钉铆合加焊接的方式连接为一体。所述连接片进一步改进为由多层金属箔重叠而成的软性连接片。本专利技术锂离子二次电池的正极含有一种锂与过渡金属的层状复合氧化物，它们是具有特定结构的活性物质，可以与锂离子进行可逆的反应。此类活性物质材料的实例包括LixNi1-yCoyO2(其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)、LixMn2-yByO2(其中，B为过渡金属，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)。并且正极还含有金属材质的电极集流体(通常均为铝箔)、碳系材料导电剂以及将正极材料粘结到电极集流体上的粘合剂，碳系材料导电剂的实例包括炭黑、碳纤维和石墨，粘合剂的实例包括含氟树脂和聚烯烃化合物如PVDF、PTFE、VDF-HFP-TFE共聚物与SBR。本专利技术锂离子二次电池的负极活性物质为能够使锂离子反复嵌入和脱嵌的碳系材料，其实例包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球(MCMB)、中间相碳纤维(MCF)。并且负极还含有金属材质的电极集流体(通常均为铜箔)以及将负极材料粘结到电极集流体上的粘合剂，粘合剂的实例包括含氟树脂和聚烯烃化合物如PVDF、PTFE、VDF-HFP-TFE共聚物与SBR。本专利技术锂离子二次电池的电解液为含有锂盐的链状酸酯和环状酸酯的混合溶液。锂盐的实例包括高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、氯铝酸锂、卤化锂、氟烃基氟氧磷酸锂及氟烃基磺酸锂，可以使用其中之一或其混合物。链状酸酯的实例包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸二苯酯(DPC)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(PA)、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类，可以使用其中之一或其混合物。环状酸酯的实例包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、γ-丁内酯(γ-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类，可以使用其中之一或其混合物。本专利技术锂离子二次电池的优点在于该电池内阻较低，具有优良的高倍率放电性能，大电流放电时的温度上升也不明显，同时安全性能良好。此种结构制作的电池，适用于高容量、高功率输出的应用场合，尤其适用于汽车用动力电池。下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的描述。附图说明图1为本专利技术锂离子二次电池的结构示意图。图2为本专利技术锂离子二次电池的电池极片示意图。图3为本专利技术锂离子二次电池的夹紧具结构图。图4为本专利技术锂离子二次电池的极芯体与电池壳及电池盖板的配合示意图。标号的说明如下1 层叠式电池极芯2 夹紧具3 电池壳4，4’ 连接片5，5’ 连接块6，6’ 夹片7，7’ 隔圈 8，8’ 电池盖板9 袋式隔膜套10 极片11 电极集流体12 突出部位13，13’极柱具体实施方式请参考图1，本专利技术锂离子二次电池，其包括一层叠式电池极芯1，一夹紧具2，一电池壳3，上下端各一连接片4，4’，各一连块快5，5’，各一夹片6，6’，各一隔圈7，7’，各一电池盖板8，8’，各一极柱13，13’。请参考图2，本专利技术锂离子二次电池通过袋式隔膜套9形成层叠式电池极芯1，即通过将正、负极片10至少其中之一极插入袋式隔膜套9中并层叠放置。这样就可以将原本很长的极片分成若干个小片，从而大大降低电池装配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池，主要包括：正、负极片，隔膜，电解液及电池壳，由正极片、隔膜和负极片层叠排布形成层叠式极芯由夹紧具固定收纳于电池壳，其特征在于：该夹紧具为上下端开口的盒式结构，通过单侧边螺钉紧固方式夹紧极芯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晞，朱建华，王传福，董俊卿，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]