一种使用卷绕式电芯的锂离子二次电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种使用卷绕式电芯的锂离子二次电池，属于锂离子二次电池电芯的制造技术领域。本实用新型专利技术通过将电芯的第一隔膜（7）、负极集流体（12）和第二隔膜（8）的卷绕长度比正极极片（9）和负极极片（10）多一圈，使得电芯外层包裹了一圈负极集流体，当有外部金属物体刺入电池内部的时候，电池外壳首先和负极集流体接触，瞬间产生一个大电流放电过程，一方面可降低负极的荷电状态（SOC）、另一方面增大了短路点，大大降低了电池热失控的概率。为了提高电芯的自身抗干扰能力，本实用新型专利技术的结构同时能够对负极极片和正极极片进行最有效的绝缘阻断，不会出现短路或击穿现象，提高电池整体稳定性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种锂离子二次电池，更具体地说，本技术涉及一种使用卷绕式电芯的锂离子二次电池，属于锂离子二次电池电芯的制造

技术介绍
与其它化学电源相比，锂离子电池具有许多优异的性能，如能量密度高、循环寿命长、开路电压高、无记忆效应、安全无污染等，经过近二十年的飞速发展，已广泛的应用在移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式设备领域。近年来，随着锂离子电池能量密度的进一步提高，其应用领域正逐步拓展到航空航天、卫星、导弹电动汽车等高
众所周知，锂离子电池在使用的过程中，难免会出现一些不可预知的滥用情况，如过充、挤压、刺穿等，严重威胁消费者的安全。因此，如何提高锂离子电池的安全性以及在滥用情况下的安全 性对于锂离子电池能否大规模使用至关重要。当前，对于如何提高锂离子电池的安全性，各大研究机构和企业都做了大量的研究，主要表现在以下几个方面(I)提高电池材料的热稳定和安全性,如开发热稳定性好的隔膜材料、结构稳定的电极活性材料等；(2)提高电池各个部件的可靠性和稳定性；(3)设计安全启动装置，如CID、压痕、FUSE、防爆阀等。以上方式对于锂离子电池在缓慢滥用的情况下，能够起到一定的安全保护效果，但是，对于挤压或刺穿等快速被滥用的情况，以上方式都来不及响应，无法对锂离子电池实现真正意义上的安全保护。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有技术中在滥用情况下，尤其在挤压或刺穿等快速滥用的情况，锂离子电池安全性差的缺陷，提供一种新型的高安全性锂离子二次电池。为实现本技术的目，其具体的技术方案如下一种使用卷绕式电芯的锂离子二次电池，包括电池壳、电芯、正极极耳、负极极耳、正极端和负极端，其中电芯由正极极片、负极极片和两层隔膜从内向外卷绕而成，为卷绕层状结构；所述的正极极片包括正极集流体以及涂覆在正极集流体表面的正极材料，所述的负极极片包括负极集流体以及涂覆在负极集流体表面的负极材料，其特征在于在卷绕开始处，从内向外依次为第一隔膜、负极极片、第二隔膜以及正极极片；在卷绕结束处，从内向外依次为正极极片、第一隔膜、负极集流体以及第二隔膜；所述的第一隔膜、负极集流体和第二隔膜的卷绕长度比正极极片和负极极片多一圈。本技术所述的负极集流体为铜箔。本技术所述的正极集流体为铝箔。本技术所述的负极材料为涂敷在负极集流体的至少一面上。上述负极材料为本领域公知的常规负极材料，如人造石墨、天然石墨、硬炭、无定型碳中的一种或多种。本技术所述的正极材料为涂敷在正极集流体的至少一面上。上述正极材料为本领域公知的常规负极材料，如钴酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂、三元材料的一种或多种。本技术所述的第一隔膜和第二隔膜为聚丙烯微多孔膜(PP)、聚乙烯微多孔膜(PE),玻璃纤维毡或三层膜(PP/PE/PP)、聚酰胺膜(PI)。有益技术效果和传统锂离子电池相比，本技术锂离子电池的电芯外层包裹了一圈负极集流体(铜箔)，当有外部金属物体刺入电池内部的时候，电池外壳(相当于电池正极)首先和负极集流体(铜箔)接触，瞬间产生一个大电流放电过程，一方面可降低负极的荷电状态(S0C)、另一方面增大了短路点，大大降低了电池热失控的概率。为了提高电芯的自身抗干扰能力，本技术的结构同时能够对负极极片和正极极片进行最有效的绝缘阻断，不会出现短路或击穿现象，提高电池整体稳定性。附图说明图1是本技术锂离子电池结构示意图。图2为传统电芯结构剖面示意图。图3是本技术锂离子电的池电芯结构剖面示意图。附图标记1为电池壳、2为电芯、3为正极极耳、4为负极极耳、5为正极端、6为负极端、7为第一隔膜、8为第二隔膜、9为正极极片、10为负极极片、11为正极集流体、12为负极集流体。具体实施方式实施例1一种使用卷绕式电芯的锂离子二次电池，包括电池壳1、电芯2、正极极耳3、负极极耳4、正极端5和负极端6，其中电芯2由正极极片9、负极极片10和两层隔膜从内向外卷绕而成，为卷绕层状结构；所述的正极极片3包括正极集流体11以及涂覆在正极集流体11表面的正极材料，所述的负极极片10包括负极集流体12以及涂覆在负极集流体12表面的负极材料，在卷绕开始处，从内向外依次为第一隔膜7、负极极片10、第二隔膜8以及正极极片9 ;在卷绕结束处，从内向外依次为正极极片9、第一隔膜7、负极集流体12以及第二隔膜8 ;所述的第一隔膜7、负极集流体12和第二隔膜8的卷绕长度比正极极片5和负极极片10多一圈。实施例2在实施例1的基础上，优选的一种使用卷绕式电芯的锂离子二次电池，包括电池壳1、电芯2、正极极耳3、负极极耳4、正极端5和负极端6，其中电芯2由正极极片9、负极极片10和两层隔膜从内向外卷绕而成，为卷绕层状结构；所述的正极极片3包括正极集流体11以及涂覆在正极集流体11表面的正极材料，所述的负极极片10包括负极集流体12以及涂覆在负极集流体12表面的负极材料，在卷绕开始处，从内向外依次为第一隔膜7、负极极片10、第二隔膜8以及正极极片9 ;在卷绕结束处，从内向外依次为正极极片9、第一隔膜7、负极集流体12以及第二隔膜8 ;所述的第一隔膜7、负极集流体12和第二隔膜8的卷绕长度比正极极片9和负极极片10多一圈。所述的负极集流体12为铜箔。所述的正极集流体11为铝箔。所述的负极材料为涂敷在负极集流体12的至少一面上。所述的正极材料为涂敷在正极集流体11的至少一面上。所述的第一隔膜7和第二隔膜8为聚丙烯微多孔膜、聚乙烯微多孔膜、玻璃纤维毡、PP/PE/PP三层膜或者聚酰胺膜。实施例3一种新型高安全性锂电池电芯结构，包括正极极片9、负极极片10和两层隔膜层组成；先将两层隔膜层套在U型卷针上，转动半圈，插入负极极片10，再转动半圈，再插入正极极片9，再将正极极片9、两层隔膜层和负极极片10 —起卷绕设计圈数后再将负极集流体12 (铜箔)和两层隔膜层一起卷绕一圈，最后形成高安全性锂电池电芯结构。进一步地，上述的高安全性锂电池电芯结构，其中，所述的负极极片上10延伸有负极端；上述的负极极片10是指将负极材料均匀涂覆在铜箔的至少一面；所述的负极材料为人造石墨、天然石墨、硬炭、无定型碳中的一种或多种。更进一步，上述的高安全性锂电池电芯结构，其中，所述的正极极片9上延伸有正极端5 ;上述的正极极片9是指将正极材料均匀涂覆在铝箔的至少一面；所述的正极材料为钴酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸 锂、三元材料的一种或多种。更进一步，上述的高安全性锂电池电芯结构，其中，所述的两层隔膜层为聚丙烯微多孔膜(PP)、聚乙烯微多孔膜(PE)、玻璃纤维毡、三层膜(PP/PE/PP)或者聚酰胺膜(PI)。实施例4安全性能测试实验组I 8和对照组I 8所制备的电池容量为750mAh(0. 1C)。室温下，各选6只实验组I 8和对照组I 8制得的锂离子电池，并将电池以O. lmAh/cm2充电，上限电压4. 2V，截止电流为O. 05C,充满电后分别做针刺和撞击测试。测试标准参考美国UL标准，通过标准为不起火、不爆炸(X :表示不通过；〇表示通过)。实验组I 8采用本技术电芯结构的电池，对照组为没有使用本技术电芯结构的电池。实验结果如表I所示。表I针剌撞击铡试实施例1__O__X_ 对比例IXO 实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用卷绕式电芯的锂离子二次电池，包括电池壳（1）、电芯（2）、正极极耳（3）、负极极耳（4）、正极端（5）和负极端（6），其中电芯（2）由正极极片（9）、负极极片（10）和两层隔膜从内向外卷绕而成，为卷绕层状结构；所述的正极极片（3）包括正极集流体（11）以及涂覆在正极集流体（11）表面的正极材料，所述的负极极片（10）包括负极集流体（12）以及涂覆在负极集流体（12）表面的负极材料，其特征在于：在卷绕开始处，从内向外依次为第一隔膜（7）、负极极片（10）、第二隔膜（8）以及正极极片（9）；在卷绕结束处，从内向外依次为正极极片（9）、第一隔膜（7）、负极集流体（12）以及第二隔膜（8）；所述的第一隔膜（7）、负极集流体（12）和第二隔膜（8）的卷绕长度比正极极片（9）和负极极片（10）多一圈。

【技术特征摘要】
1.一种使用卷绕式电芯的锂离子二次电池，包括电池壳(I)、电芯(2)、正极极耳(3)、负极极耳(4)、正极端(5)和负极端(6)，其中电芯(2)由正极极片(9)、负极极片(10)和两层隔膜从内向外卷绕而成，为卷绕层状结构；所述的正极极片(3)包括正极集流体(11)以及涂覆在正极集流体(11)表面的正极材料，所述的负极极片(10)包括负极集流体(12)以及涂覆在负极集流体(12)表面的负极材料，其特征在于在卷绕开始处，从内向外依次为第一隔膜(7)、负极极片(10)、第二隔膜(8)以及正极极片(9);在卷绕结束处，从内向外依次为正极极片(9)、第一隔膜(7)、负极集流体(12)以及第二隔膜(8);所述的第一隔膜(7)、负极集流体(12)和第二隔膜(8)的卷绕长度比正极极...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢皎，王瑨，胡蕴成，廖小东，梁孜，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：