高壓鋰離子電池的單體電芯及其制備方法
【專利摘要】高壓鋰離子電池的單體電芯及其制備方法，所述單體電芯包括：n個第一極片、n個第二極片、與第一極耳連接的第一獨(dú)立極片及與第二極耳連接的第二獨(dú)立極片，第一極片與第二極片電連接構(gòu)成極片對；極片對、第一獨(dú)立極片、第二獨(dú)立極片采用非電連接的方式相連，構(gòu)成極片組；將極片組采用常規(guī)卷繞工藝形成電芯。本發(fā)明將一對正負(fù)極片進(jìn)行電學(xué)連接得到極片對，將極片對、帶極耳的獨(dú)立極片進(jìn)行絕緣連接得到極片組，將極片組采用常規(guī)工藝制成電芯，將串聯(lián)整合到電芯內(nèi)部，使得單次卷繞后形成的單體電芯電壓達(dá)到現(xiàn)有多個單體電芯串聯(lián)所需實(shí)現(xiàn)的高壓效果，且電池內(nèi)阻比傳統(tǒng)串聯(lián)方式得到電池內(nèi)阻更小，有助于提高電池組倍率放電能力。
【專利說明】高壓鋰離子電池的單體電芯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種卷繞式高壓單體電芯及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池由于具有工作電壓高、比能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記 憶效應(yīng)以及環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，在通訊設(shè)備、移動電子設(shè)備、電動工具等領(lǐng)域得到廣泛普 及。近年來，鋰離子電池逐步在大型儲能設(shè)施、電動車、航空航天領(lǐng)域得以應(yīng)用。由此，人們 對鋰離子電池的電壓和電流提出了更高的要求，但受電化學(xué)體系限制，鋰離子電池的電芯 單體最高電壓小于4. 5V，目前人們通過將鋰離子電池的多個單體電芯進(jìn)行串并聯(lián)來滿足應(yīng) 用中大電壓和大電流的需求。
[0003] 專利號為200720199074. 8的中國實(shí)用新型專利公開了一種鋰離子電池組連接結(jié) 構(gòu)，鋰離子電池之間是串聯(lián)的：第一個鋰離子電池的正極極耳束通過短路熔斷器后連接到 正極極柱端子，負(fù)極極耳束與相鄰第二個鋰離子電池的正極極耳束相連；第二個鋰離子電 池的負(fù)極極耳束與相鄰的第三個鋰離子電池正極極耳束相連，與此類推；最后一個鋰離子 電池的負(fù)極極耳束接到負(fù)極極柱端子。專利號為201220247741. 6的中國實(shí)用新型專利公 開了一種多卷芯準(zhǔn)雙極耳電池，包括外殼和安裝在外殼內(nèi)的卷芯組，所述卷芯組包括一個 第一卷芯和至少一個第二卷芯，所述第一卷芯與第二卷芯并聯(lián)連接，第一卷芯由負(fù)極片、隔 膜、正極片疊放卷繞而成，第一卷芯的正極片上焊接有正極極耳，正極極耳的上端設(shè)有膠 塊，第一卷芯的負(fù)極片上焊接有負(fù)極極耳，負(fù)極極耳的上端設(shè)有膠塊；第二卷芯由負(fù)極片、 隔膜、正極片疊放卷繞而成，第二卷芯的正極片上焊接有正極連接條，第二卷芯的負(fù)極片上 焊接有負(fù)極連接條；所有正極連接條與正極極耳連接，所有負(fù)極連接條與負(fù)極極耳連接。
[0004] 如前所述，為了獲得高電壓，現(xiàn)有技術(shù)是先卷繞多個電芯單體，然后通過將多個單 體電芯進(jìn)行串聯(lián)成電池組來獲得所需高電壓。在對極耳進(jìn)行二次連接時，在極耳連接處會 產(chǎn)生新的內(nèi)阻，這將增加電池組的總內(nèi)阻，對于大倍率放電用途的電池組則會產(chǎn)生不利影 響，而且操作繁瑣，耗時。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種高壓單體電芯及其制備方法，將串聯(lián)整合到單體電芯內(nèi) 部，可以使得一次卷繞后形成的單體電芯電壓達(dá)到現(xiàn)有多個單體電芯串聯(lián)所需實(shí)現(xiàn)的高壓 效果。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：
[0007] 高壓鋰離子電池的單體電芯，包括：n個第一極片、n個第二極片、與第一極耳連接 的第一獨(dú)立極片以及與第二極耳連接的第二獨(dú)立極片，其中，n> 1且N為偶數(shù)，一個第一極 片與一個第二極片電連接構(gòu)成極片對；所述第二獨(dú)立極片、n/2個極片對依次絕緣相連，構(gòu) 成第一極片組，其余n/2個極片對、所述第一獨(dú)立極片依次絕緣相連，構(gòu)成第二極片組；所 述第一極片組、隔膜、第二極片組卷繞形成電芯。
[0008] 作為本發(fā)明高壓鋰離子電池的單體電芯的一種改進(jìn)，所述n> 1且為奇數(shù)， (n+l)/2個極片對依次絕緣相連，構(gòu)成第一極片組，所述第二獨(dú)立極片、其余（n-l)/2個極 片對、第一獨(dú)立極片依次絕緣相連，構(gòu)成第二極片組，所述第一極片組、隔膜、第二極片組卷 繞形成電芯。
[0009] 作為本發(fā)明高壓鋰離子電池的單體電芯的一種改進(jìn)，所述極片對、第一獨(dú)立極片、 第二獨(dú)立極片間通過絕緣膠絕緣相連。
[0010] 高壓鋰離子電池的單體電芯的制備方法，包括以下步驟：
[0011] 步驟1、制備n個正極片：正1、正2、……、正n，制備n個負(fù)極片：負(fù)1、負(fù)2、……、 負(fù)n,其中，n為偶數(shù)且n> 1 ;
[0012] 步驟2、制備與正極耳相連的正獨(dú)立極片以及與負(fù)極耳相連的負(fù)獨(dú)立極片；
[0013] 步驟3、將一個正極片和一個負(fù)極片電連接在一起形成極片對，得到n個極片對；
[0014] 步驟4、依次將n/2個極片對、正獨(dú)立極片進(jìn)行非電連接，組成第一極片組；
[0015] 步驟5、依次將負(fù)獨(dú)立極片、其余n/2個極片對進(jìn)行非電連接，組成第二極片組；
[0016] 步驟6、將步驟4得到的第一極片組、步驟5得到的第二極片組與隔膜一起卷繞得 到單體電芯。
[0017] 作為本發(fā)明高壓鋰離子電池的單體電芯制備方法的一種改進(jìn)，所述步驟3中極片 對的正極片和負(fù)極片之間為點(diǎn)焊連接。
[0018] 作為本發(fā)明高壓鋰離子電池的單體電芯制備方法的一種改進(jìn)，所述步驟4和步驟 5中的非電連接為采用絕緣膠進(jìn)行貼膠連接。
[0019] 高壓鋰離子電池的單體電芯的制備方法，包括以下步驟：
[0020] 步驟1、制備n個正極片：正1、正2、……、正n，制備n個負(fù)極片：負(fù)1、負(fù)2、……、 負(fù)n,其中，n為奇數(shù)且n彡1 ;
[0021] 步驟2、制備與正極耳相連的正獨(dú)立極片以及與負(fù)極耳相連的負(fù)獨(dú)立極片；
[0022] 步驟3、將一個正極片和一個負(fù)極片電連接在一起形成極片對，得到n個極片對；
[0023] 步驟4、依次將（n+l)/2個極片對進(jìn)行非電連接，組成第一極片組；
[0024] 步驟5、依次將負(fù)獨(dú)立極片、其余（n_l)/2個極片對、正獨(dú)立極片進(jìn)行非電連接，組 成第二極片組；
[0025] 步驟6、將步驟4得到的第一極片組、步驟5得到的第二極片組與隔膜一起卷繞得 到單體電芯。
[0026] 作為本發(fā)明高壓鋰離子電池的單體電芯制備方法的一種改進(jìn)，所述步驟3中極片 對的正極片和負(fù)極片之間為點(diǎn)焊連接。
[0027] 作為本發(fā)明高壓鋰離子電池的單體電芯制備方法的一種改進(jìn)，所述步驟4和步驟 5中的非電連接為采用絕緣膠進(jìn)行貼膠連接。
[0028] 由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明將一對正、負(fù)極片先進(jìn)行電連接組成極片對，然后將 極片對進(jìn)行非電連接，或者將極片對與帶極耳的獨(dú)立極片進(jìn)行非電連接，得到極片組，將極 片組采用傳統(tǒng)卷繞工藝卷繞后即可得到高壓單體電芯。與傳統(tǒng)的將電芯進(jìn)行串聯(lián)得到高 電壓電池組的方式相比，本發(fā)明將串聯(lián)整合于電芯內(nèi)部，將極片串聯(lián)后得到的極片組進(jìn)行 卷繞，使得單次卷繞后形成的單體電芯電壓達(dá)到現(xiàn)有多個單體電芯串聯(lián)所需實(shí)現(xiàn)的高壓效 果，一步到位，不僅簡化了工藝，而且由于沒有傳統(tǒng)工藝電芯串聯(lián)時的二次焊接，不會增加 新的內(nèi)阻，內(nèi)阻比傳統(tǒng)電芯串聯(lián)方式得到電池內(nèi)阻更小，有助于提高電池組倍率放電能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0030] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例極片的示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例極片對的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例極片對的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時，為便于說明，表示 器件結(jié)構(gòu)的附圖會不依一般比例做局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制 本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅 用以方便、清晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0034] 如圖1、圖2及圖3所示，本發(fā)明的單體電芯包括多個正極片1和對應(yīng)的多個負(fù)極 片2、一個與正極耳4相連的正獨(dú)立極片3以及一個與負(fù)極耳6相連的負(fù)獨(dú)立極片5。在以 下實(shí)施例的說明中，以正極片作為第一極片，負(fù)極片作為第二極片進(jìn)行說明，第一極片和第 二極片的極性相異，相應(yīng)的，正極耳為第一極耳，負(fù)極耳為第二極耳，正獨(dú)立極片為第一獨(dú) 立極片，負(fù)獨(dú)立極片為第二獨(dú)立極片。當(dāng)然，第一、第二極片、第一、第二極耳、第一、第二獨(dú) 立極片的極性也可相應(yīng)互換。
[0035] -個正極片1和一個負(fù)極片2之間通過電連接（b)組成一個極片對A，若干的個極 片對A依次絕緣相連（a)構(gòu)成極片組，極片組中還包括與極耳相連的獨(dú)立極片，將極片組與 隔膜一起采用傳統(tǒng)卷繞工藝卷繞后即形成本發(fā)明的單體電芯。
[0036] 下面結(jié)合具體實(shí)例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 如制備3. 7*nV的單體電芯，其中n為偶數(shù)且n> 1，制備方法如下：
[0039] 1、采用傳統(tǒng)的烘干對輥等工藝制備n個正極片1 :正1、正2、……、正n，制備n個 負(fù)極片2 :負(fù)1、負(fù)2、......、負(fù)n;
[0040] 2、制備與正極耳4相連的正獨(dú)立極片3以及與負(fù)極耳6相連的負(fù)獨(dú)立極片5,其 中，正極耳4點(diǎn)焊連接在正獨(dú)立極片3上，負(fù)極耳6點(diǎn)焊連接在負(fù)獨(dú)立極片5上；
[0041] 3、將一個正極片1和一個負(fù)極片2點(diǎn)焊連接在一起形成極片對A，極片對中的正極 片與負(fù)極片之間為電（學(xué)）連接，即正1 一負(fù)1電連接形成一個極片對，正2-負(fù)2電連接 形成一個極片對，......、正n-負(fù)n電連接形成一個極片對，共得到n個極片對；
[0042]4、依次將n/2個極片對A、正獨(dú)立極片3進(jìn)行非電（學(xué)）連接，組成第一極片組，如 采用絕緣膠通過貼膠方式將正1 一負(fù)1 (極片對）、正2-負(fù)2 (極片對）、……、1f_負(fù)f (極片對）、正獨(dú)立極片依次絕緣相連；如n= 6時，將正1-負(fù)1、正2-負(fù)2、正3-負(fù)3、正 獨(dú)立極片依次相連組成第一極片組；
[0043] 5、依次將負(fù)獨(dú)立極片5、n/2個極片對A進(jìn)行非電（學(xué)）連接，組成第二極片組，即 負(fù)獨(dú)立極片、正
【權(quán)利要求】
1. 高壓鋰離子電池的單體電芯，其特征在于，包括： n個第一極片、n個第二極片、與第一極耳連接的第一獨(dú)立極片以及與第二極耳連接的 第二獨(dú)立極片，其中，n > 1且N為偶數(shù)，一個第一極片與一個第二極片電連接構(gòu)成極片對； 所述第二獨(dú)立極片、n/2個極片對依次絕緣相連，構(gòu)成第一極片組，其余n/2個極片對、 所述第一獨(dú)立極片依次絕緣相連，構(gòu)成第二極片組； 所述第一極片組、隔膜、第二極片組卷繞形成電芯。
2. 如權(quán)利要求1所述的高壓鋰離子電池的單體電芯，其特征在于：所述n彡1且為奇 數(shù)，（n+l)/2個極片對依次絕緣相連，構(gòu)成第一極片組，所述第二獨(dú)立極片、其余（n-l)/2個 極片對、第一獨(dú)立極片依次絕緣相連，構(gòu)成第二極片組，所述第一極片組、隔膜、第二極片組 卷繞形成電芯。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的高壓鋰離子電池的單體電芯，其特征在于：所述極片對、第 一獨(dú)立極片、第二獨(dú)立極片間通過絕緣膠絕緣相連。
4. 高壓鋰離子電池的單體電芯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、制備n個正極片：正1、正2、……、正n，制備n個負(fù)極片：負(fù)1、負(fù)2、……、負(fù) n,其中，n為偶數(shù)且n > 1 ; 步驟2、制備與正極耳相連的正獨(dú)立極片以及與負(fù)極耳相連的負(fù)獨(dú)立極片； 步驟3、將一個正極片和一個負(fù)極片電連接在一起形成極片對，得到n個極片對； 步驟4、依次將n/2個極片對、正獨(dú)立極片進(jìn)行非電連接，組成第一極片組； 步驟5、依次將負(fù)獨(dú)立極片、其余n/2個極片對進(jìn)行非電連接，組成第二極片組； 步驟6、將步驟4得到的第一極片組、步驟5得到的第二極片組與隔膜一起卷繞得到單 體電芯。
5. 如權(quán)利要求4所述的高壓鋰離子電池的單體電芯的制備方法，其特征在于：所述步 驟3中極片對的正極片和負(fù)極片之間為點(diǎn)焊連接。
6. 如權(quán)利要求4所述的高壓鋰離子電池的單體電芯的制備方法，其特征在于：所述步 驟4和步驟5中的非電連接為采用絕緣膠進(jìn)行貼膠連接。
7. 高壓鋰離子電池的單體電芯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、制備n個正極片：正1、正2、……、正n，制備n個負(fù)極片：負(fù)1、負(fù)2、……、負(fù) n，其中，n為奇數(shù)且n彡1 ; 步驟2、制備與正極耳相連的正獨(dú)立極片以及與負(fù)極耳相連的負(fù)獨(dú)立極片； 步驟3、將一個正極片和一個負(fù)極片電連接在一起形成極片對，得到n個極片對； 步驟4、依次將（n+1)/2個極片對進(jìn)行非電連接，組成第一極片組； 步驟5、依次將負(fù)獨(dú)立極片、其余（n-l)/2個極片對、正獨(dú)立極片進(jìn)行非電連接，組成第 二極片組； 步驟6、將步驟4得到的第一極片組、步驟5得到的第二極片組與隔膜一起卷繞得到單 體電芯。
8. 如權(quán)利要求7所述的高壓鋰離子電池的單體電芯的制備方法，其特征在于：所述步 驟3中極片對的正極片和負(fù)極片之間為點(diǎn)焊連接。
9. 如權(quán)利要求7所述的高壓鋰離子電池的單體電芯的制備方法，其特征在于：所述步 驟4和步驟5中的非電連接為采用絕緣膠進(jìn)行貼膠連接。
【文檔編號】H01M2/26GK104362281SQ201410539642
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】李本臻, 楊平, 張帆, 許漢良 申請人:珠海市鵬輝電池有限公司