专利名称：一种卷绕式叠片锂电池电芯的制作方法
技术领域：
本实用新型属于锂电池领域，具体的讲是一种卷绕式叠片锂电池电芯。
背景技术：
与其它化学电源相比，锂离子二次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、数码相机便携式电子设备中，并且逐步向电动汽车、风光储能、智能电网等领域拓展。但是，在这些新兴的应用领域中，都需要电源系统提高较高的功率和能量，因此需要大量的单体的电池通过串、并联方式连接组成电池组，同时充放电以满足需要。由于单体电池之间存在的不一致性，并且电池组中单体电池数量越多，不一致也就越大，因此系统的寿命以及输出功率都会大大的降低。减少电池组中单体电池的串并联的数量至关重要，而提高单体电池的容量是减少电池组中电池数量最直接、最有效的手段。目前锂离子电池电芯的制作方法主要有两种:一是卷绕式电芯，即由一片负极极片、一片隔膜、一片正极极片卷绕而成。这种方法的优点是锂离子电池一致性高、生产效率高；缺点是卷绕的层数和极片的大小受到一定的限制，否则电芯容易出现打皱、张力分布不均的现象，因此行业内一般对于容量小于5Ah的电芯采用卷绕工艺。另外一种方法是叠片式电芯，即由负极极片和正极极片交替放入隔膜中，隔膜呈Z字型的结构。这种方法的优点是电芯的层数以及极片的尺寸不受限制，行业内一般对于容量大于5Ah的电芯采用叠片工艺；缺点是该方法制备的极芯在化成后容易夹杂气泡，并且在叠片的过程中容易出现错位的现象，另外生产效率低、不适宜规模化生产等。因此，对于大容量型锂离子电池，常规的卷绕式和叠片式结构都不是最佳的选择。相关对锂电池电芯改进的专利，专利如申请号为CN200820083400.3，申请日为2008-2-15，名称为“一种叠片卷绕式锂离子电池电芯”的实用新型专利，其技术方案为:本实用新型涉及一种叠片卷绕式锂离子电池电芯，其采用多片正极片和多片负极片由隔膜分隔层叠后卷绕而成，利用多个极片可减小电池内阻，降低大电流放电时产生的高温及其它不利因素，提高生产效率，避免了循环时因卷芯膨胀断片而影响电池使用寿命的现象。上述专利的局限性在于采用该方法的正极、隔膜和负极层叠后，具有一定的厚度，因此该方法只适合圆柱形电芯结构；并且在实际生产中很容易造成内层电极和隔膜打皱，充放电的时候容易形成锂枝晶，存在安全隐患。
实用新型内容为了克服现有的锂离子电池存在的上述问题，现在提出一种卷绕式叠片锂电池电芯为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下:—种卷绕式叠片锂电池电芯，包括正极极片、负极极片和离子交换膜，其特征在于:正极极片、负极极片为多个，所述正极极片与负极极片间隔设置，每个正极极片与负极极片之间还设置有离子交换膜，所述离子交换膜卷绕为柱体结构。所述负极极片上延伸有负极端，所述负极端的数量与负极片数量一致，所述负极极片是指将石墨、硬炭、钛酸锂、硅锡合金中的一种或多种设置在铜箔的至少一面。所述的正极极片上延伸有正极端，上述的正极极片是指将钴酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂、三元材料的一种或多种设置在铝箔的至少一面。所述离子交换膜为聚丙烯微多孔膜、聚乙烯微多孔膜、玻璃纤维毡或三层膜、聚酰胺膜。 所述离子交换膜最外层边缘设置有胶布。本实用新型的优点在于:1、正、负极极片采用叠片的方式，可以方便的制作任意尺寸的大容量型电芯，进而减少电池组中单体电池的串并联数量。2、离子交换膜采用新型的卷绕结构，不仅提高了电池的生产效率，而且避免了传统Z字型叠片方法制备的电芯在化成后容易夹杂气泡，并且在叠片的过程中容易出现错位的缺陷。
图1是本卷绕式叠片锂电池电芯结构俯视剖面图。图2是本卷绕式叠片锂电池电芯结构侧视图。图中各附图标记如下:正极极片1，负极极片2，离子交换膜3，负极端4，正极端5，胶布具体实施方式
一种卷绕式叠片锂电池电芯包括正极极片1、负极极片2和离子交换膜3，正极极片1、负极极片2为多个，所述正极极片I与负极极片2间隔设置，每个正极极片I与负极极片2之间还设置有离子交换膜3，所述离子交换膜3卷绕为柱体结构。负极极片2上延伸有负极端4，所述负极端4的数量与负极片数量一致，所述负极极片2是指将石墨、硬炭、钛酸锂、硅锡合金中的一种或多种设置在铜箔的至少一面。正极极片I上延伸有正极端5，上述的正极极片I是指将钴酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂、三元材料的一种或多种设置在铝箔的至少一面。离子交换膜3为聚丙烯微多孔膜、聚乙烯微多孔膜、玻璃纤维毡或三层膜、聚酰胺膜。离子交换膜3最外层边缘设置有胶布6。结合附图，图1和图2是本卷绕式叠片锂电池电芯结构，其不同在于:包括正极极片1、负极极片2和离子交换膜3组成；先将离子交换膜3套在U型卷针上，转动半圈，插入负极极片2，再转动半圈，再插入正极极，重复以上的步骤，最后形成卷绕式叠片锂电池电芯结构。负极极片2上延伸有负极端4;正极极片I上延伸有正极端5。并且，为了提高电芯的自身抗干扰能力，同时能够对负极极片2和正极极片I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，本实用新型所采用的离子交换膜3优选Celgard-2300PP与PE及PP构成的三层复合膜。再者，为了固定卷绕后电芯中的离子交换膜3，在其卷绕末端贴上胶布6。通过上述的文字表 述并结合附图可以看出，采用本实用新型后，可以根据设计的需要，制作各种大容量型锂离子电池电芯，并且生产效率高，适宜于规模化生产。当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变化形式的技术方案，均落在本实用新型所要求的保护范`围之内。
权利要求1.一种卷绕式叠片锂电池电芯，包括正极极片(I)、负极极片(2)和离子交换膜(3)，其特征在于:正极极片(I)、负极极片(2)为多个，所述正极极片(I)与负极极片(2)间隔设置，每个正极极片(I)与负极极片(2)之间还设置有离子交换膜(3)，所述离子交换膜(3)卷绕为柱体结构。
2.根据权利要求1所述的一种卷绕式叠片锂电池电芯，其特征在于:所述离子交换膜(3)为聚丙烯微多孔膜、聚乙烯微多孔膜、玻璃纤维毡或三层膜、聚酰胺膜。
3.根据权利要求2所述的一种卷绕式叠片锂电池电芯，其特征在于:所述离子交换膜(3 )最外层边缘设置有胶布·(6 )。
专利摘要本实用新型涉及一种卷绕式叠片锂电池电芯，包括正极极片、负极极片和离子交换膜，正极极片、负极极片为多个，所述正极极片与负极极片间隔设置，每个正极极片与负极极片之间还设置有离子交换膜，所述离子交换膜卷绕为柱体结构。本实用新型的优点在于正、负极极片采用叠片的方式，可以方便的制作任意尺寸的大容量型电芯，进而减少电池组中单体电池的串并联数量。
文档编号H01M10/0587GK203134911SQ20122070935
公开日2013年8月14日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者谢皎, 王瑨, 廖小东, 阮晓莉 申请人:中国东方电气集团有限公司