一种圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构及其制备方法，包括正极片、负极片和隔膜，正极片铝箔上面正极材料涂层中间设有第一间隙，下面正极材料涂层设有第二间隙，第一间隙宽度大于第二间隙宽度，第一、第二间隙右端对齐，正极耳固定连接于第二间隙中间；负极片铜箔双面负极材料涂层中间均设有第三间隙，负极耳固定连接于下面第三间隙中间；卷绕成形后负极耳位于第一间隙内，正极耳设于负极片另一面第三间隙内，与负极耳对齐。本发明专利技术利用第三间隙和第一间隙来消减正、负极耳凸出对应材料涂层的厚度，维持卷芯的圆度，消减在电池充放电过程中正极耳处铝箔材的受力，解决了正极铝箔材透光和断裂问题，实现圆柱锂离子电池高安全和长寿命。子电池高安全和长寿命。子电池高安全和长寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及圆柱锂离子电池
，尤其涉及一种圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]圆柱锂离子电池由于其能量密度高、无记忆效应、环境友好等优点逐步成为电动汽车及电动工具电池产品的选择。下游对于电芯能量密度、循环寿命、倍率性能及安全性能提出了更高的要求。在正负极片结构中，正负极耳的厚度均高于正负极材料涂层的厚度，在卷绕的过程中，正极耳处铝箔受力较大，易造成箔材的透光和开裂，影响循环寿命和安全性能。为了解决以上问题，锂离子动力电池向长寿命、高倍率、高安全发展，因此本专利主要通过电池卷芯结构方面解决低内阻高倍率、正极箔材透光和断裂问题，最终实现圆柱锂离子电池高安全和长寿命。

技术实现思路

[0003]为了解决上述
技术介绍
中现有卷芯在卷绕的过程中，正极耳处铝箔受力较大，易造成箔材的透光和开裂，影响循环寿命和安全性能，本专利技术提供了一种圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构，包括正极片、负极片和隔膜，所述负极片、隔膜、正极片和隔膜依次层叠在一起，负极片在内、正极片在外相互卷绕紧密贴合成圆柱形，其特征在于：所述正极片包括铝箔、正极材料涂层、第一间隙，第二间隙和正极耳，所述铝箔的双面均设有正极材料涂层，所述铝箔上表面中间设有第一间隙没有正极材料涂层，下表面中间设有第二间隙没有正极材料涂层，所述第一间隙宽度大于第二间隙宽度，且第一间隙与第二间隙右端对齐，所述正极耳固定连接于铝箔下表面第二间隙的中间，前端超出铝箔前边缘，厚度高于正极材料涂层厚度；所述负极片包括铜箔、负极材料涂层、第三间隙和负极耳，所述铜箔的双面均设有负极材料涂层，所述铜箔的上、下表面中间均设有上、下对齐的第三间隙没有负极材料涂层，所述负极耳固定连接于铜箔下表面第三间隙中间，后端超出铜箔后边缘，厚度高于负极材料涂层厚度；卷绕成形后所述负极耳位于第一间隙左端，正极耳卷绕至下一圈，位于铜箔另一面的第三间隙中间，与负极耳对齐。
[0005]优选的，所述正极耳宽度设为3～5mm，厚度设为90～100um，正极材料涂层厚度设为60～80um；所述负极耳宽度设为3～5mm，厚度设为80～100um，负极材料涂层厚度设为60～70um。
[0006]优选的，所述铝箔厚度设为12～15um，所述第一间隙宽度设为45～59mm，第二间隙宽度设为10～14mm；所述铜箔厚度设为8～12um，第三间隙宽度设为8～10mm。
[0007]优选的，所述正极耳采用铝材，所述正极材料涂层采用镍钴锰酸锂；所述负极耳采用铜镍复合材料或镍材，所述负极材料涂层采用石墨或硅基材料。
[0008]本专利技术还提供了上述圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0009]1)正极涂布：将厚度为12～15um的铝箔两面采用镍钴锰酸锂均匀涂布正极材料涂层，涂层厚度为60～80um，该铝箔的上表面中间留有第一间隙不涂布正极材料涂层，第一间隙宽度为45～59mm，下表面中间留有第二间隙不涂布正极材料涂层，第二间隙宽度为10～14mm，且第一间隙与第二间隙的右侧边对齐；
[0010]2)焊接正极耳：将正极耳通过超声波焊接于步骤1)所制备的正极铝箔下表面第二间隙中间，前端超出铝箔前边缘，正极耳厚度高出正极材料涂层厚度20～40um，得到正极片；
[0011]3)负极涂布：将厚度为8～12um的铜箔两面采用石墨或硅基材料均匀涂布负极材料涂层，涂层厚度为60～70um，该铜箔的上、下表面中间均留有第三间隙不涂布负极材料涂层，第三间隙宽度为8～12mm，且上、下两表面的第三间隙位置对齐；
[0012]4)焊接负极耳：将负极耳通过超声波焊接于步骤3)所制备的负极铜箔下表面第三间隙中间，下端超出铜箔下边缘，负极耳厚度高出负极材料涂层厚度20～40um，得到负极片；
[0013]5)卷芯卷绕成形：将负极片、隔膜、正极片、隔膜从上往下依次紧密贴合，使负极耳朝下正对正极片的第一间隙左端，使负极耳凸出负极材料涂层的厚度部分处于第一间隙内，在卷绕机上卷绕成形，卷绕后正极耳卷绕至正对负极片另一面的第三间隙，与负极耳对齐，使正极耳凸出正极材料涂层的厚度部分处于第三间隙内。
[0014]优选的，所述负极片铜箔长度大于正极片铝箔长度，卷绕前，负极片两端均超出正极片两端，负极片的尾端设有单面负极材料涂层区和无负极材料涂层区，卷绕成形后，负极片单面负极材料涂层区包裹于正极片正极材料涂层全外侧，最外面包裹无负极材料涂层区。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0016]1、正极耳位置与负极片的第三间隙位置对应，负极耳与正极片的第一间隙位置对应，从而利用第三间隙和第一间隙来消减正、负极耳凸出对应材料涂层的厚度，维持卷芯的圆度，消减在电池充放电过程中正极耳处铝箔材的受力，解决正极铝箔材透光和断裂问题，实现圆柱锂离子电池高安全和长寿命；
[0017]2、正极耳、负极耳分别设于正极片和负极片的中间位置，内阻是最小的，内阻小，倍率性能好；
[0018]3、卷芯通过负极尾部铜箔收尾，可以和卷芯外部的钢壳接触，进一步降低内阻，增大散热速度，提高卷芯倍率性能并降低温升。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例卷芯圆柱端面视图中正极耳与负极耳位置结构示意图；
[0020]图2为图1的俯视图中正极耳与负极耳位置结构示意图
[0021]图3是本专利技术实施例卷绕前正极片结构示意图；
[0022]图4是本专利技术实施例卷绕前负极片结构示意图；
[0023]图5是本专利技术实施例卷绕前正极片、负极片中间极耳对应位置结构示意图；
[0024]图6是常规对比例卷绕前正极片结构示意图；
[0025]图7是常规对比例卷绕前负极片结构示意图。
[0026]图中：1、正极片，101、铝箔，102、正极材料涂层，103、第一间隙，104、第二间隙，2、负极片，201、铜箔，202、负极材料涂层，203、第三间隙，204、单面无负极材料涂层区，205、双面无负极材料涂层区，3、隔膜，4、正极耳，5、负极耳。
具体实施方式
[0027]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0028]本专利技术实施例包括以下步骤：
[0029]1)如图3所示，正极涂布：将厚度为12～15um的铝箔101两面采用镍钴锰酸锂均匀涂布正极材料涂层102，单面涂层厚度为70um，铝箔101上表面中间留有第一间隙103不涂布正极材料涂层，该第一间隙103宽度为52mm，下表面中间留有第二间隙不涂布正极材料涂层，该第二间隙104宽度为12mm；
[0030]2)焊接正极耳4：将宽度为4mm、厚度为100um的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构，包括正极片、负极片和隔膜，所述负极片、隔膜、正极片和隔膜依次层叠在一起，负极片在内、正极片在外相互卷绕紧密贴合成圆柱形，其特征在于：所述正极片包括铝箔、正极材料涂层、第一间隙，第二间隙和正极耳，所述铝箔的双面均设有正极材料涂层，所述铝箔上表面中间设有第一间隙没有正极材料涂层，下表面中间设有第二间隙没有正极材料涂层，所述第一间隙宽度大于第二间隙宽度，且第一间隙与第二间隙右端对齐，所述正极耳固定连接于铝箔下表面第二间隙的中间，前端超出铝箔前边缘，厚度高于正极材料涂层厚度；所述负极片包括铜箔、负极材料涂层、第三间隙和负极耳，所述铜箔的双面均设有负极材料涂层，所述铜箔的上、下表面中间均设有上、下对齐的第三间隙没有负极材料涂层，所述负极耳固定连接于铜箔下表面第三间隙中间，后端超出铜箔后边缘，厚度高于负极材料涂层厚度；卷绕成形后所述负极耳位于第一间隙左端，正极耳卷绕至下一圈，位于铜箔另一面的第三间隙中间，与负极耳对齐。2.根据权利要求1所述的圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构，其特征在于：所述正极耳宽度设为3～5mm，厚度设为90～100um，正极材料涂层厚度设为60～80um；所述负极耳宽度设为3～5mm，厚度设为80～100um，负极材料涂层厚度设为60～70um。3.根据权利要求2所述的圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构，其特征在于：所述铝箔厚度设为12～15um，所述第一间隙宽度设为45～59mm，第二间隙宽度设为10～14mm；所述铜箔厚度设为8～12um，第三间隙宽度设为8～10mm。4.根据权利要求1所述的圆柱锂离子电池中间齐位极耳卷芯结构，其特征在于：所述正极耳采用铝材，所述正极材料涂层采用镍钴锰酸锂；所述负极耳采用铜镍复合材料或镍材，所述负极材料涂层采用石墨或硅基材料。5.一种权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广林，袁军，罗兆军，王左诚，
申请(专利权)人：江西远东电池有限公司，
类型：发明
国别省市：