一种圆柱卷芯防爆锂离子电池及加工方法技术

本发明专利技术的圆柱卷芯防爆锂离子电池，包括外壳、外极耳、圆柱形卷芯和电解液。其中：圆柱形卷芯是由多个卷芯单元并联连接组成，多个卷芯单元被两块卷芯辅助模块夹持固定在其中，外壳采用铝塑膜软包装袋，两个外极耳被密封粘接在铝塑膜软包装袋的袋口处，所有卷芯单元的极耳通过对应的正负极集流体与外极耳连接。本发明专利技术还给出了该电池的加工方法。本发明专利技术的锂离子电池和加工方法，生产工艺简单，成本低；安全性能优，解决了电池爆炸的问题；结合了圆柱形卷芯电池工艺简单、生产效率高的优点，工艺成熟稳定，生产成本低，生产效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，特别是ー种中小容量的圆柱卷芯防爆锂离子电池及加工方法。
技术介绍
锂离子电池以其高电压、高能量密度、良好的循环性能等优点越来越多地应用到了储能和动カ等领域。目前常见的锂离子电池从外壳分类主要有金属壳体锂离子电池和塑料壳体锂离子电池；两种电池的壳体采用硬质材料结构，使用不当容易造成爆炸，且外包装成本高。从电池电芯分类主要有卷绕式和叠片式两类；叠片式的缺点在于エ艺复杂，生产成本高、效率低。而卷绕式又分为圆柱卷绕式(通常称为卷芯)和方形卷绕式两种，各有优缺点。圆柱卷绕式的优点主要有エ艺成熟稳定，成本低，生产效率高；极片间隙均匀,一致性好；极片曲率半径大，极片不易掉料。这些优点使卷绕エ艺得到了广泛的应用。但是卷绕エ 艺也有其局限性，比如容量不能做大，原因是当极片过长时卷绕难度増大、卷芯对齐度下降等不利因素出现。方形卷绕式卷芯的缺点主要体现在方形卷绕式的卷芯曲率半径各部位不同导致极片间隙不均匀，在卷芯曲率半径小处，极片间隙小，容易掉料。这种不一致性会影响电池性能的发挥。电池隔膜是指在电池正极和负极之间ー层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。电池隔膜的的离子传导能力直接关系到电池的整体性能，其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭保护作用，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。目前的电池所用的常规隔膜通常是采用聚こ烯、聚丙烯制备，在实际使用中存在绝缘效果不佳易短路、离子扩散不理想并且强度较差的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种成本低、生产效率高的圆柱卷芯防爆锂离子电池及其加工方法。其技术方案ー种圆柱卷芯防爆锂离子电池，包括外壳、外极耳、圆柱形卷芯和电解液。其中圆柱形卷芯是由多个卷芯単元并联连接组成，多个卷芯単元被两块卷芯辅助模块夹持固定在其中，外壳采用铝塑膜软包装袋，外极耳在铝塑膜外包装袋的袋ロ封装面上与PP材质的极耳紧固片粘接固定后，被密封粘接在铝塑膜软包装袋的袋ロ处，所有卷芯单元的极耳通过对应的正、负极集流体与外极耳连接，卷芯辅助模块为PP材质或耐电解液腐蚀的软质橡胶材料，正极集流体是铝帯，负极集流体是铜带或镍带，所述的卷芯辅助模块在其封闭端设置插槽，正极集流体、负极集流体分别插接固定在卷芯辅助模块对应的端部插槽内。所述的卷芯辅助模块为两块卷芯辅助模块沿卷芯的轴向对合组成的长方体结构，其内部设有与卷芯插接配合的柱形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽。所述的卷芯辅助模块为两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合组成的长方体结构，其内部设有与卷芯插接配合的弧形凹槽，两块卷芯辅助模块在其对合面上设有相互插接配合的凸柱和凹槽，卷芯辅助模块上设有内外贯通的通孔或通槽；两块卷芯辅助模块沿卷芯的外周边对合方式包括上、下对合结构和左、右对合结构。在铝塑膜外包装袋的袋ロ处预制有注液ロ，圆柱卷芯的个数为2 4个。所述的卷芯中的隔膜的组成如下以聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜为基体，在基体表面涂敷由聚合物胶体材料和无机填料组成的涂层；所述的聚合物胶体材料是由聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯组成的混合物；所述的无机填料是由纳米级无机粉体材料三氧化ニ铝、ニ氧化硅的一种或其混合物组成。 所述的聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜基体选用聚丙烯微孔薄膜或者聚丙烯/聚こ烯/聚丙烯三层复合微孔隔膜；所述的无机填料粒度是50nm-200nm ;所述隔膜涂层厚度为1-5 U m ;经过涂聚合物胶体材料和无机填料处理的隔膜孔隙率在30%-50%之间；所述隔膜涂层厚度优选为2-3 u m。所述无机填料的重量占涂层聚合物胶体材料重量的30%-100%。聚合物胶体材料中的聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物占总体聚合物胶体材料重量的40%-70% ;聚丙烯腈占总体聚合物胶体材料重量的5%-20% ;聚甲基丙烯酸甲酯占总体聚合物胶体材料重量的10%-40% ;聚合物胶体材料所用溶剂选自下列溶剂的ー种或几种丁酮、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、こ酸こ酷、こ醇、碳酸ニこ酷、丁醇。前述的圆柱卷芯防爆锂离子电池的加工方法包括如下步骤 1.将卷芯単元的正、负极耳采用超声波焊接的形式焊接到正、负极集流体上； 2.将卷芯与正、负极集流体置入两块卷芯辅助模块内，正、负极集流体从卷芯辅助模块插槽内引出； 3.将两块卷芯辅助模块的凸柱和凹槽对位后连接，将卷芯、卷芯辅助模块装配到一起; 4.将正负极集流体采取激光焊接或超声波焊接的形式焊接到外极耳上； 5.在正负极集流体外表面粘贴保护胶带； 6.将装配好的卷芯置入铝塑膜外包装袋内； 7.在外极耳与铝塑膜包装袋袋ロ接触处涂ー层胶，将外极耳与铝塑膜包装袋一起高温挤压封装，并预留注液ロ ； 8.最后对电池进行注液、化成后密封注液ロ。本专利技术的锂离子电池及加工方法，相比较金属或塑料等硬质壳体的锂离子电池，具有以下优点(I)生产エ艺简单，成本低。硬质壳体的锂离子电池，特别是金属壳体的卷绕式圆柱锂离子电池(以钢壳18650圆柱电池为例)，需要进行负极极耳与壳体底部焊接、滚槽、正极极耳与盖帽焊接、封ロ等一系列的复杂エ艺流程，増加了生产成本。铝塑膜包装的软包锂离子电池エ艺相对简单，原材料成本也低于金属壳体的锂离子电池。(2)安全性能优于硬质壳体的锂离子电池。硬质壳体的锂离子电池在使用不当的情况下，内部容易产生高气压，导致电池爆炸。而铝塑膜包装耐气压強度低，解决了电池爆炸的问题。(3)结合了圆柱形卷芯电池エ艺简单、生产效率高的优点，エ艺成熟稳定，生产成本低，生产效率高。同时本专利技术的电池用隔膜为凝胶聚合物电解质膜，其采用以聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物电解质胶体为基质，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酷、无机纳米级粉体材料提高胶体的吸液能力、离子导电能力，采用聚丙烯、聚こ烯材质的隔膜为聚合物胶体的基体，解决了聚合物电解质胶体薄膜机械强度难控制的问题。本专利技术调整聚偏氟こ烯、偏氟こ烯-六氟丙烯共聚物的含量提高隔膜表面聚合物胶体粘结性能和聚合物非结晶物质含量，加入聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酷、无机纳米级粉体材料提高胶体的吸液能力、离子导电能力。综上本隔膜提高了电池的耐短路、耐针刺、抗冲击、抗挤压能力，进而提高和改善了锂离子电池的安全性能。附图说明图I为ー种实施例的半剖结构示意图。 图2为ー种卷芯辅助模块三视图，其中图2a为右视图，图2b为主视图，图2c为俯视图。图3为另ー种卷芯辅助模块的装配图。具体实施例方式下面将结合附图和实施例，对其技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1，包括外壳、外极耳I、圆柱形卷芯7和电解液。其中圆柱形卷芯7是由两个卷芯単元并联连接组成，两个卷芯単元被两块卷芯辅助模块8夹持固定在其中，外壳采用铝塑膜软包装袋9，两个外极耳I被密封粘接在铝塑膜软包装袋9的袋ロ处，所有卷芯単元的极耳6通过对应的正负极集流体5与外极耳I连接。卷芯辅助模块8为PP材质或耐电解液腐蚀的软质橡胶材料，圆柱卷芯7的优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆柱卷芯防爆锂离子电池，包括外壳、外极耳、圆柱形卷芯和电解液，其特征是：圆柱形卷芯是由多个卷芯单元并联连接组成，多个卷芯单元被两块卷芯辅助模块夹持固定在其中，外壳采用铝塑膜软包装袋，外极耳在铝塑膜外包装袋的袋口封装面上与PP材质的极耳紧固片粘接固定后，被密封粘接在铝塑膜软包装袋的袋口处，所有卷芯单元的极耳通过对应的正、负极集流体与外极耳连接，卷芯辅助模块为PP材质或耐电解液腐蚀的软质橡胶材料，正极集流体是铝带，负极集流体是铜带或镍带，所述的卷芯辅助模块在其封闭端设置插槽，正极集流体、负极集流体分别插接固定在卷芯辅助模块对应的端部插槽内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建贞，朱玉法，柳艾美，孟庆帅，
申请(专利权)人：山东天阳新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：