专利名称：：一种锂离子电池的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及电池领域，特别涉及一种锂离子动力电池领域。
背景技术：
：锂电池由于具有重量轻、体积小、容量大、功率高、无污染等优点，成为便携电子设备及电动车用理想电源。根据设计习惯和方便电池装配等因素，现有技术中公开的锂离子电池都将正极极耳、负极极耳设计在电池的同一边，如图1所示，且对正极极耳、负极极耳的宽度与电池壳体的长宽没有限定，存在以下缺陷1、电池在放电过程中极耳会有很大的发热量，导致极耳处局部温度过高；2、极耳处局部电阻较小、而远离极耳处电阻较大，导致电池内部电流密度分布不均匀。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有电池放电时极耳局部温度过高且电池内部电流密度分布不均匀的缺点，提供一种放电时极耳温度低且电池内部电流密度分布均匀的锂离子电池。本实用新型提供了一种锂离子电池，所述电池包括极芯、非水电解液、两端开口的方形电池壳体和分别密封壳体两端开口的盖板，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯内延伸出正极极耳、负极极耳，所述正极极耳、负极极耳分别与位于方形电池壳体两端的盖板电连接，正极极耳、负极极耳与电池壳体的尺寸符合以下关系式0<(W陽a)/L〈0.37;其中，W为电池壳体的宽度，L为电池壳体的长度，正极极耳、负极极耳的宽度均为a。本实用新型的锂离子电池，正极极耳、负极极耳分别与位于电池壳体两端的盖板电连接，同时通过优化极耳尺寸、电池壳体长宽尺寸，使得发热较大的正、负极极耳发热不会互相加强，热量在电池壳体上的分布均匀，极耳不会出现局部温度过高的情况；同时，电池在充放电时电流密度分布也相应更加均匀。图1是现有技术中锂离子电池的极耳布置结构示意图。图2是本实用新型的锂离子电池的极耳布置结构示意图。图3是本实用新型的锂离子电池的正极组件示意图。图4是本实用新型的锂离子电池的负极组件示意图。图5是本实用新型的锂离子电池的极芯示意图。1——正极极耳；2——负极极耳；3——电池壳体；4——铝箔集流体；5——隔膜；6——隔膜密封处；7——正极敷料；8——负极敷料；9——铜箔集流体；10——正极组件；11——负极组件；a~~正极极耳、负极极耳宽度；W——电池宽度；L——电池长度。具体实施方式本实用新型的设计人通过大量实验发现，将正极极耳、负极极耳分别与位于电池壳体两端的盖板电连接，同时通过优化极耳尺寸、电池壳体长宽尺寸，可以有效降低极耳局部温度，同时电池内部电流密度分布也更加均匀。电池在放电过程中，由于极耳本身的电阻，根据欧姆热公式Q=I2R，(Q—发热功率，W;I—电流，A;R—电阻，Q),极耳会有较大的发热量，但将正、负极极耳设置在电池壳体的两端，且通过优化极耳与电池壳体的尺寸，正、负极极耳处的发热不会互相加强，使得热量在电池壳体上分布均匀，极耳不会出现局部温度过高的情况。同时，极耳的位置设置以及极耳与电池壳体的尺寸优化，电池内部电流密度在整个电池内部空间分布均匀；而电池内部电流密度分布均匀时，电池活性物质能最大限度地被利用，使得电池的循环性能好。以下结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。如图2所示，本实用新型的锂离子电池，所述电池包括极芯、非水电解液、两端开口的方形电池壳体3和分别密封壳体两端开口的盖板，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体3内，所述极芯内延伸出正极极耳l、负极极耳2，所述正极极耳1、负极极耳2分别与位于方形电池壳体3两端的盖板电连接，正极极耳1、负极极耳2与电池壳体3的尺寸符合以下关系式0<(W-a)/L〈0.37;其中，W为电池壳体3的宽度，L为电池壳体3的长度，正极极耳l、负极极耳2的宽度均为a。通过优化极耳与电池壳体的尺寸，可以有效降低极耳的温度，同时使电池内部电流密度分布均匀。本实用新型的设计人通过大量实验得出，正极极耳l、负极极耳2与电池壳体3的尺寸满足(X(W-aVL0.37时，电池内部的电流密度分布状态佳，极耳的温度低；其中，W为电池壳体3的宽度，L为电池壳体3的长度，正极极耳l、负极极耳2的宽度均为a。优选情况下，当正极极耳1、负极极耳2与电池壳体3的尺寸满足关系式0.K(W-a)/LO.25时，电池内部电流密度分布状态最佳，极耳的温度也趋近最低。所述正极极耳1、负极极耳2与所述电池壳体3的宽度比a/W为0.30.6,优选为0.40.5;所述电池壳体3的长宽比L/W为1.54.5，优选为2.5~3.5。根据本实用新型所提供的电池，所述电池壳体3的宽度W>50mm，电池壳体3的长度L>100mm。如图3、图4和图5所示，本实用新型的锂离子电池为叠片式电池，包括极芯、非水电解液、两端开口的方形电池壳体和分别密封壳体两端开口的盖板，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内。如图5所示，所述极芯由正极组件10和负极组件11按照负极组件/正极组件/负极组件的顺序依次层叠得到。如图3所示，所述正极组件10包括正极片和隔膜5。所述正极片包括正极极耳1，铝箔集流体4以及涂覆和/或填充在铝箔集流体4上的正极敷料7。所述正极极耳1的一端与铝箔集流体4电连接，另一端与位于方形电池壳体上端的盖板电连接。所述正极片包裹在沿长度方向对折且周边焊接的隔膜5中，所述正极极耳1裸露在隔膜5之外。如图4所示，所述负极组件11包括负极片和隔膜5。所述负极片包括负极极耳2，铜箔集流体9以及涂覆和/或填充在铜箔集流体9上的负极敷料8。所述负极极耳2的一端与铜箔集流体9电连接，另一端与位于方形电池壳体下端的盖板电连接。所述负极片包裹在沿长度方向对折且周边焊接的隔膜5中，所述负极极耳2裸露在隔膜之外。所述隔膜可以选自聚烯烃微多孔膜、改性聚丙烯毡、聚乙烯毡、玻璃纤维毡、超细玻璃纤维纸维尼纶毡或尼龙毡与可湿性聚烯烃微孔膜经焊接或粘接而成的复合膜。本实用新型实施例中所述隔膜均优选采用聚丙烯膜，但不局限于此。一般来说，正极敷料包括正极活性物质和粘结剂。正极活性物质为各种商业用的锂离子电池正极活性物质。正极用粘结剂可以选自含氟树脂和/或聚烯烃化合物，如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。一般来说，正极用粘结剂的含量为正极活性物质的0.01-8重量％，优选为1-5重量％。负极敷料通常包括负极活性物质、粘结剂以及选择性含有的导电剂。负极活性物质可以采用现有技术中常用的各种负极活性物质，例如碳材料。碳材料可以是非石墨化炭、石墨或由多炔类高分子材料通过高温氧化得到的炭，也可使用其它碳材料例如热解炭、焦炭、有机高分子烧结物、活性炭等。有机高分子烧结物可以是通过将酚醛树脂、环氧树脂等烧结并炭化后所得的产物。以负极材料为基准，导电剂的含量一般为0.1-12重量％。导电剂可以选自导电碳黑、镍粉、铜粉中的一种或几种。负极用粘结剂可以选自锂离子电池常规的负极用粘结剂，如聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羟甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。一般来说，粘结剂的含量为负极活性物质的0.5-8重量％，优选为2-5重量％。本实用新型用于正极敷料和负极敷料的溶剂可以选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二乙基甲酰胺(DEF)、二甲亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)以及水和醇类中的一种或几种。溶剂的用量使浆料能够涂覆到集流体上即可。本实用新型中所述的非水电解液以及盖板的结构或组成及其制备方法等为本领域技术人员所公知，本实用新型对其没有特别的限定，在此不再赘述。下面结合实施例将对本实用新型做进一步说明。实施例1(1)正极组件的制备将100份重量的正极活性物质LiCo02、10份重量的导电剂乙炔黑、5份重量的粘结剂PVDF加入到60份重量的NMP中均匀混合成膏状，然后将其均匀地涂覆在厚度为0.02毫米的铝箔上，涂覆均匀后再将铝箔延伸部分的两个正极极耳1表面的正极浆料刮去，经干燥、压片、分切制成的正极极片，将分切后的正极片包裹在沿长度方向对折且周边用高周波焊接机焊接的隔膜5中，两个正极耳1裸露在隔膜5之外，制成正极组件IO,如图3所示。隔膜采用的是聚丙烯膜。(2)负极组件的制备将98份重量的负极活性物质人造石墨、5份重量的粘结剂PVDF加入到60份重量的NMP中均匀混合成膏状，然后将其均匀地涂覆在厚度为0.012毫米的铜箔上，涂覆均匀后再将铜箔延伸部分的两个负极极耳2表面的负极浆料刮去，经干燥、压片、分切制成负极极片，将分切后的负极片包裹在沿长度方向对折且周边用高周波焊接机焊接的隔膜5中，两个负极极耳2裸露在隔膜5之外，制成负极组件ll，如图4所示。隔膜采用的是聚丙烯膜。(3)电池极芯的制备将步骤(1)和步骤(2)制备好的正极组件10、负极组件11按照负极组件/正极组件/负极组件的顺序依次层叠得到叠片式电池极芯，如图5所示。(4)电池的组装将LiPF6与EC及DMC配置成LiPF6浓度为1.2摩尔/升的溶液(EC/DMC的体积比为1:1)，得到电解液，电解液的用量为300克/只。将步骤(3)得到的电池极芯套入电池壳体3内，正极极耳l、负极极耳2分别焊接在盖板内部的正极和负极上，注入上述电解液，通过电池盖板密封，制成叠片式锂离子二次电池，即本实施例电池。该电池平面示意图如图2所示。其中，该电池正极极耳1、负极极耳2宽度为a=60mm，电池壳体3宽度W-150mm，电池壳体3长度L=400mm，(W-a)/L-0.225。实施例2采用与实施例l相同的方法制作叠片式锂离子二次电池，本实施例电池。该电池平面示意图如图2所示。其中，该电池正极极耳l、负极极耳2宽度为a-100mm，电池壳体3宽度W=150mm，电池壳体3长度L=400mm，其中(W-a)/L-0.125。实施例3采用与实施例1相同的方法制作叠片式锂离子二次电池，本实施例电池。该电池平面示意图如图2所示。其中，该电池正极极耳l、负极极耳2宽度为a=60mm,电池壳体3宽度W=200mm，电池壳体3长度L=400mm，其中(W-a)/L=0.35o实施例4采用与实施例1相同的方法制作叠片式锂离子二次电池,本实施例电池。该电池平面示意图如图2所示。其中，该电池正极极耳l.、负极极耳2宽度为a-140mm，电池壳体3宽度W=160mm,电池壳体3长度L=400mm，其中(W誦a)/L-0.05。对比例本对比例说明的是现有技术的锂离子电池。采用与实施例l相同的方法制作的正、负极极片，将其套入电池壳体3内。正极极耳l、负极极耳2分别焊接在盖板内部的正极和负极上，注入上述电解液，通过电池盖板密封，制成叠片式锂离子二次电池，即本对比例电池。该电池平面示意图如图2所示。制得电池正极极耳l、负极极耳2宽度为a=50mm，电池壳体3长度L=300mm，电池壳体3宽度W=200mm，其中(W-a)/L=0.5。下面将实施例14与对比例制备的电池进行充放电测试，测试的方法如下在室温条件下，将实施例14与对比例电池分别以1C电流充电至4.2V,在电压升至4.2￥后以恒定电压充电，截止电流为0.05C，搁置5分钟后，电池以3C电流放电。然后重复上述步骤，使电池以1C充电，3C放电的模式进行1000次循环，电池循环过程中电池剩余容量如表1所示(剩余容量是指电池在该次循环中充电充入的容量、剩余容量比率是指剩余容量和电池的初始容量的比值)；电池循环过程中极耳以及电池表面中心温度如表2所示。表1循环过程中电池剩余容量电池样品^^^^^^^1102005001000实施例1剩余容量(Ah)120117.60115.80112.20跳60剩余容量比(％)1009896.593.590.5实施例2剩余容量(Ah)120116.51114.4211J.53107.45剩余容量比(％)10097.0895.3392.9289.50实施例3剩余容量(Ah)120115.60113.49110.59106.48剩余容量比(％)10096.2594.5092.0888.67实施例4剩余容量(Ah)120114.05112.4109.5105.4剩余容量比(％)画95.0493.6791.2587.83对比例剩余容量(Ah)120114111.24105.72100.20剩余容量比(％)1009592.7988.183.5表2循环过程中极耳以及电池表面中心温度(°C)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由上表l可以看出实施例电池的循环性能明显优于对比例电池，随着循环次数的增加实施例电池的剩余容量比远大于对比例电池；由表2可以看出在整个充放电循环过程中实施例电池的正、负极极耳处温度和电池表面中心温度都低于对比例电池。这是因为本实用新型提供的锂离子电池，通过改进极耳位置且优化极耳以及电池壳体的尺寸后，使得电流密度和热量分布差异减小。由上表1、2还可以看出采用本实用新型提供的优选情况即极耳与电池壳体的尺寸满足0.1<(W-a)/L<0.25时，得到本实用新型提供的电池的循环性能更优，且极耳以及电池表面的温度也更低。权利要求1、一种锂离子电池，其特征在于所述电池包括极芯、非水电解液、两端开口的方形电池壳体(3)和分别密封壳体两端开口的盖板，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体(3)内，所述极芯内延伸出正极极耳(1)、负极极耳(2)，所述正极极耳(1)、负极极耳(2)分别与位于方形电池壳体(3)两端的盖板电连接，正极极耳(1)、负极极耳(2)与电池壳体(3)的尺寸符合以下关系式0＜(W-a)/L＜0.37；其中，W为电池壳体(3)的宽度，L为电池壳体(3)的长度，正极极耳(1)、负极极耳(2)的宽度均为a。2、根据权利要求1所述的电池，其特征在于所述正极极耳(1)、负极极耳(2)与电池壳体(3)的尺寸符合以下关系式0.1<(W-a)/L<0.25o3、根据权利要求1所述的电池，其特征在于所述正极极耳(1)、负极极耳(2)与所述电池壳体(3)的宽度比a/W为0.30.6。4、根据权利要求2所述的电池，其特征在于所述正极极耳(1)、负极极耳(2)与所述电池壳体(3)的宽度比a/W为0.40.5。5、根据权利要求l所述的电池，其特征在于所述电池壳体(3)的长宽比L/W为1.54.5。6、根据权利要求4所述的电池，其特征在于所述电池壳体(3)的长宽比L/W为2.53.5。7、根据权利要求l所述的电池，其特征在于所述电池壳体(3)的宽度W〉50mm，电池壳体(3)的长度L>100mm。8、根据权利要求l-4任一项所述的电池，其特征在于所述电池为叠片式电池。专利摘要本实用新型提供了一种锂离子电池，包括极芯、非水电解液、两端开口的方形电池壳体和分别密封壳体两端开口的盖板，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯内延伸出正、负极极耳，所述正、负极极耳分别与位于方形电池壳体两端的盖板电连接，正、负极极耳与电池壳体的尺寸符合以下关系式0＜(W-a)/L＜0.37；其中，W为电池壳体的宽度，L为电池壳体的长度，正、负极极耳的宽度均为a。本实用新型的锂离子电池，充放电时电流密度分布均匀，电池活性物质能最大限度地被充分利用。文档编号H01M10/38GK201345385SQ200820207480公开日2009年11月11日申请日期2008年11月1日优先权日2008年8月26日发明者吴光麟,李成亮,晞沈申请人:比亚迪股份有限公司