一种圆柱型锂离子电池制造技术

本实用新型专利技术提出了一种圆柱型锂离子电池，将传统21700电池并联结构进行简化，形成了一种新结构，节省了结构件成本和空间，更多空间活性材料而形成高容量。针对新结构带来的载流能力差问题，本专利通过设四根正极耳、四根负极耳，可提高整体的过电流能力以匹配高容量电池的倍率性能，合理安排极耳在集流体上的涂层区位置，改善电池内阻和加工性能；针对新结构的高容量和极耳汇流发热大的问题，在上、下垫片表面涂陶瓷涂层，利用其隔热性好避免垫片熔化引起隔膜熔化和电池短路；负极耳采用外镍内铜材质，兼顾铜电阻率小的优点同时用镍克服铜与钢材质壳体难焊接的缺点。综上，本专利电池能量密度提升明显，能够大电流放电且温升低、电池内阻小。电池内阻小。电池内阻小。

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱型锂离子电池


[0001]本技术涉及锂电池领域，尤其涉及一种圆柱型锂离子电池。

技术介绍

[0002]常见的锂离子电池有圆柱、方形、软包三大类型。圆柱型锂离子电池自从上世纪90年代商品化以来，具有制造简单、能量密度高等显著优点，并且圆柱型电池方便串联、并联而通用性强，广泛应用于数码、电动工具、电动汽车等众多领域，而方形、软包电池作为定制尺寸和功能的电池而无法通用在多个领域。
[0003]早期商品化的圆柱形锂离子电池是18650型号，底部直径约18mm、高度约65mm，正极极耳1～2根，负极极耳1～2根，盖帽中有CID、Vent刻痕减薄结构用于其保护作用。虽然18650型号圆柱型锂离子电池现在仍被应用广泛，但是，随着电池对单体电芯容量和能量密度的追求不断提高，电芯尺寸被做得越来越大。
[0004]比如21700型号(底部直径约21mm、高度约70mm)是在18650型号圆柱型锂离子电池基础上做了小比例的尺寸升级，来提升容量。但是，由于21700型号基本继承了18650型号的结构和制造方式，导致整体性能并无显著突破。
[0005]比如电动汽车厂家提出全新概念——一种4680型号(底部直径约46mm、高度约80mm)圆柱型锂离子电池，4680型号相较于传统的18650、21700型号，不只是简单地升级了尺寸，而是具有非常独特的结构和制造方式，使得容量、倍率、成本显著提升，同时，正是由于结构和制造方式太独特，过于颠覆传统的结构和制造方式，导致当前大规模制造难度大、良率低、成本高，至今无量产的商品。
[0006]申请人发现，如果进一步拉长21700型号电池的长度，设计成211400型号(底部直径约21mm、高度约140mm)，除去上、下垫片与盖帽占用的高度大约5mm，最终卷芯的高度为140
‑
5＝135mm，其中正极片的高度为131mm，负极片的高度为133mm。与之相对的，21700型号电池，除去上、下垫片与盖帽占用的高度大约5mm，最终卷芯的高度为70
‑
5＝65mm，其中正极片的高度为61mm，负极片的高度为63mm。在不考虑高倍率工况造成极化的前提下，如果两个电池都以极小的电流放电(即无极化)，而电池容量主要取决于正极，那么，在不改变正极片长度、涂覆面密度前提下，211400型号电池容量是21700型号电池容量的131/61＝2.15倍，即高度增加2倍，电池容量增加2.15倍。但是，更高的容量意味着要求相应的调整来匹配倍率性能、安全性能，所以，需要对现有的21700型号电池结构做进一步的优化。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本技术提出了一种倍率性能良好的圆柱型锂离子电池。
[0008]本技术的技术方案是这样实现的：本技术提供了一种圆柱型锂离子电池，其包括圆柱型壳体及卷芯，所述卷芯包括正极片、隔离膜和负极片，其中，正极片、隔离膜和负极片依次层叠并卷绕成圆柱型，卷芯同轴设置于圆柱型壳体内，所述卷芯还包括四根正极耳和四根负极耳，其中，
[0009]正极片包括正极集流体和正极活性物质涂层，正极集流体上沿正极片的长度方向依次并排设置正极活性物质涂层、留白区、正极活性物质涂层、留白区、正极活性物质涂层、留白区、正极活性物质涂层、留白区和正极活性物质涂层，留白区沿正极片的宽度方向延伸并贯穿正极集流体，四根正极耳分别与四个留白区上的正极集流体焊接；
[0010]负极片包括负极集流体和负极活性物质涂层，负极集流体沿负极片的长度方向依次并排设置有留白区、负极活性物质涂层、留白区、负极活性物质涂层、留白区、负极活性物质涂层和留白区，留白区沿负极片的宽度方向延伸并贯穿负极集流体，四根负极耳分别与四个留白区上的负极集流体焊接。
[0011]在以上技术方案的基础上，优选的，正极片上第一个留白区中心线与正极片左侧边沿的距离占正极片宽度的17/100到23/100；正极片上第二个留白区中心线与正极片左侧边沿的距离占正极片宽度的37/100到43/100；正极片上第三个留白区中心线与正极片左侧边沿的距离占正极片宽度的57/100到63/100；正极片上第四个留白区中心线与正极片左侧边沿的距离占正极片宽度的77/100到83/100；负极片上第二个留白区与负极片左侧边沿的距离占负极片宽度的30/100到36/100；负极片上第三个留白区与负极片左侧边沿的距离占负极片宽度的63/100到69/100。
[0012]在以上技术方案的基础上，优选的，所述圆柱型壳体采用钢材质；所述负极耳包括铜片和镀镍层，镀镍层包覆在铜片表面，四个负极耳弯折后层叠，并与圆柱型壳体焊接固定。
[0013]进一步优选的，所述铜片的厚度为90微米，铜片两侧表面的镀镍层厚度分别为5微米。
[0014]在以上技术方案的基础上，优选的，还包括盖帽、上垫片和下垫片，其中，
[0015]盖帽盖在圆柱型壳体顶部，正极耳穿过上垫片并与盖帽底部焊接；
[0016]负极耳穿过下垫片并与圆柱型壳体焊接。
[0017]进一步优选的，上垫片和下垫片表面分别涂覆有一层陶瓷涂层。
[0018]进一步优选的，所述隔膜宽度为135mm
±
1mm，负极片宽度为133mm
±
1mm，正极片宽度为131mm
±
1mm，圆柱型壳体底部到盖帽顶部的高度为140mm。
[0019]本技术的圆柱型锂离子电池相对于现有技术具有以下有益效果：
[0020](1)将传统的21700电池的并联结构进行简化，形成了一种新结构，节省了结构件成本和空间，将传统的结构件空间替换为活性材料，提高容量；
[0021](2)针对电池新结构带来的的载流能力不足问题，通过设置四根正极耳和四根负极耳，可提高极耳的过电流能力，匹配其高容量，改善倍率性能，合理安排极耳在集流体上的位置，改善电池内阻和加工性能；
[0022](3)负极耳设置镀镍的铜材质，既能利用铜电阻率小、载流性能好的优点，又能克服铜难以与钢材质的圆柱型壳体焊接的缺点；
[0023](4)针对新结构的高容量和极耳汇流电流高而发热多的问题，在上垫片和下垫片表面涂有陶瓷涂层，利用陶瓷涂层的优良隔热、耐高温性能避免垫片熔化带来的隔膜熔化以及短路；
[0024](5)本技术的圆柱型锂离子电池，容量和能量密度提升明显，倍率性能好、大电流的温升低、且电池内阻小。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本技术的圆柱型锂离子电池的结构示意图；
[0027]图2为本技术的正极片的结构示意图；
[0028]图3为本技术的负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱型锂离子电池，其包括圆柱型壳体(1)及卷芯(2)，所述卷芯(2)包括正极片(21)、隔离膜和负极片(22)，其中，正极片(21)、隔离膜和负极片(22)依次层叠并卷绕成圆柱型，卷芯(2)同轴设置于圆柱型壳体(1)内，其特征在于：所述卷芯(2)还包括四根正极耳(23)和四根负极耳(24)，其中，正极片(21)包括正极集流体(211)和正极活性物质涂层(212)，正极集流体(211)上沿正极片(21)长度方向依次并排设置正极活性物质涂层(212)、留白区、正极活性物质涂层(212)、留白区、正极活性物质涂层(212)、留白区、正极活性物质涂层(212)、留白区和正极活性物质涂层(212)，留白区沿正极片(21)宽度方向延伸并贯穿正极集流体(211)，四根正极耳(23)分别与四个留白区上的正极集流体(211)焊接；负极片(22)包括负极集流体(221)和负极活性物质涂层(222)，负极集流体(221)沿负极片(22)长度方向依次并排设置有留白区、负极活性物质涂层(222)、留白区、负极活性物质涂层(222)、留白区、负极活性物质涂层(222)和留白区；留白区沿负极片(22)宽度方向延伸并贯穿负极集流体(221)，四根负极耳(24)分别与四个留白区上的负极集流体(221)焊接。2.如权利要求1所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于：正极片(21)上第一个留白区中心线与正极片(21)左侧边沿的距离占正极片(21)宽度的17/100到23/100；正极片(21)上第二个留白区中心线与正极片(21)左侧边沿的距离占正极片(21)宽度的37/100到43/100；正极片(21)上第三个留白区中心线与正极片(21)左侧边沿的距离占正极片(21)宽度的57...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万胜，王浩，周冉，程明，罗在锋，龙沧海，周雷军，
申请(专利权)人：楚能新能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：