一种锂离子电池卷芯的制作方法

1.本实用新型属于锂离子电池结构技术领域，具体涉及一种锂离子电池卷芯。


背景技术：

2.锂离子电池由于其能量密度高、工作电压高、自放电小、安全性好且无记忆效应等而被应用于电子数码、电动自行车及电动汽车等领域。随着锂离子电池在汽车领域的应用，锂离子电池的安全性能备受关注。
3.众所周知，现今制作锂电池裸电芯较为普遍的方法是采用卷绕式方法：即正负电极片的单个极耳焊接在条状正负电极片的一端，正负电极片之间放置隔膜卷绕而成锂电池裸电芯，其特点是工艺简单，生产效率高。
4.但多次充放电循环后的锂离子电池内部会存在褶皱和塌陷现象，可能存在内部短路问题。现有的技术是通过添加中心针，但中心针并不能完全与卷芯中心孔贴和无法完全避免安全隐患，而且若一款型号电池选用相应的中心针则相对生产成本也有所增加。
5.cn103035954b公开了一种卷绕式锂离子电池及其制作方法。所述卷绕式锂离子电池包括电芯、电解液和封装膜，电芯和电解液封装在封装膜内，所述的电芯由正极极片、负极极片和隔膜卷绕而成，所述的正极极片位于隔膜的上方，负极极片位于隔膜的下方，所述的正极极片和负极极片的头部和尾部均留有一段空箔，正极极片和负极极片的头部和尾部的空箔上分别设置有极耳和金属带，卷绕完成后，同一极片的极耳和金属带相对于同一平面的投影重叠，所述的同一极片的极耳和金属带并联焊接于带有绝缘脚垫的极耳上。但是，所述卷绕式锂离子电池无法避免电池内部褶皱和塌陷现象。
6.cn206116542u公开了一种用于锂离子电池的电芯及锂离子电池。所述锂离子电池包括壳体和设置在壳体内的电芯，所述电芯包括正极片、正极极耳、负极片、负极极耳和隔膜，所述正极片、隔膜与负极片卷绕成柱后放置在所述壳体内，与所述正极片相连的所述正极极耳为双极耳，与所述负极片相连的所述正极极耳同样为双极耳。但是，所述卷绕式锂离子电池无法避免电池内部褶皱和塌陷现象。
7.因此，本领域需要开发一种新型锂离子电池的电芯，其可以有效避免电池内部褶皱和塌陷现象的发生，提高电池的安全性能。


技术实现要素：

8.针对现有技术中：1.电池经过多次循环后，卷芯内圈极片存在膨胀变形现象，严重时会发生内部短路；2.卷绕时若卷芯张力低，则会出现卷芯中心褶皱析锂现象，目前普遍的解决方法是使用中心针来支撑卷芯内圈结构，从而提高安全性能，但中心针并不能保证与电芯中心孔完全贴和，因此对电芯内部结构的塌陷和褶皱无法完全改善，风险仍然存在的问题。本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池卷芯。所述电芯可以有效避免电池内部褶皱和塌陷现象的发生，且无中心针，进而避免中心针与卷芯中心孔无法完全贴合的问题，同时还能降低生产成本。
9.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.本实用新型的目的之一在于提供一种锂离子电池卷芯，所述卷芯包括正极极片、负极极片和隔膜，所述正极极片、隔膜和负极极片依次层叠后，从卷绕端开始沿长度方向卷绕得到卷芯，所述负极极片包括第一箔材和设置于所述第一箔材上的负极料区，所述负极极片在所述卷绕端留有第一空箔区，所述正极极片的头部位于所述负极料区内。
11.所述“正极极片的头部”指的是正极极片在卷绕时最先卷绕的一端。
12.优选地，所述正极极片的头部与空箔区的头部对应。
13.所述“空箔区的头部”指的是负极极片在卷绕时最先卷绕的一端。
14.本领域技术人员公知，对于正极极片和负极极片，一般通过在相应的箔材上涂覆正极浆料或负极浆料从而形成正极料区和负极料区。本实用新型中，涂覆正极浆料的区域为正极料区，涂覆负极浆料的区域为负极料区，在涂覆浆料的一侧，未涂覆浆料的区域也就是空箔区。
15.本实用新型通过延长电芯头部(也即卷绕端)的负极极片长度，负极极片、隔膜和正极极片叠片后，空箔区超出正极极片，从而包覆正极极片，使负极内极耳与正极极片头部位置调整至同一方向，通过利用负极耳的支撑力能够改善电芯内部的塌陷和褶皱，提高安全性能。
16.相比现有技术，本实用新型可避免中心针的使用，避免中心针与卷芯中心孔无法完全贴合的问题，同时还能降低生产成本。
17.本领域技术人员公知，层叠正极极片、负极极片和隔膜时，应保证隔膜将正极极片和负极极片隔离开，从而避免正负极接触短路。
18.优选地，所述负极极片的长度大于所述正极极片的长度，所述负极料区的长度大于所述正极料区的长度。
19.优选地，所述第一空箔区上焊接有负极内极耳，所述正极极片位于所述负极内极耳的正面，所述正极极片的头部与负极内极耳贴合。
20.此处所述“负极内极耳的正面”指的是负极内极耳焊接面。
21.通过上述优选设置，可以更好地确保卷绕入位时正极极片头部位置与负极内极耳头部贴和，提高改善电芯内部的塌陷和褶皱的效果，提高安全性能。
22.优选地，所述负极极片的尾端留有第二空箔区，所述第二空箔区上焊接有负极外极耳。
23.通过按照上述方式设置双极耳，也即设置负极内极耳和负极外极耳，可以提升散热效果，提高包括倍率性能在内的电化学性能。
24.所述“负极极片的尾端”指的是负极极片在卷绕时最后卷绕的一端。
25.优选地，所述第一空箔区的宽度为16～24mm，例如16mm、17mm、18mm、20mm、21mm、22mm、23mm或24mm等，所述第二空箔区的宽度为70～80mm，例如70mm、72mm、73mm、74mm、75mm、77mm、78mm或80mm等。
26.所述“第一空箔区的宽度”为第一空箔区两条长边之间的距离，这两条长边与负极极片的短边平行。
27.所述“第二空箔区的宽度”为第二空箔区两条长边之间的距离，这两条长边与负极极片的短边平行。
28.优选地，所述正极极片包括第二箔材和设置于所述第二箔材上的正极料区，所述第二箔材的中部设有第三空箔区；所述第三空箔区上焊接有正极耳。
29.优选地，所述第三空箔区的宽度为6
‑
10mm，例如6mm、8mm、9mm或10mm等。
30.优选地，所述第三空箔区距离所述正极极片的头部的距离为l1，所述正极极片在展开状态的总长度为l0，l1/l0＝1/2～1/3。
31.所述“第三空箔区的宽度”为第三空箔区两条长边之间的距离，这两条长边与正极极片的短边平行。
32.优选地，所述正极极片包括第二箔材和设置于所述第二箔材上的正极料区，所述第二箔材在与所述正极极片的头部相距m的位置设有第三空箔区，所述m为第二箔材展开状态总长度的1/4～3/4，例如1/4、1/2或3/4等，所述第三空箔区上焊接有正极耳。
33.优选地，所述m为第二箔材展开状态总长度的1/3～1/2。
34.优选地，所述第一箔材为铜箔，所述第二箔材为铝箔。
35.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
36.相比现有技术，本实用新型可避免中心针与卷芯中心孔无法完全贴合的问题，提高电池的安全性能，同时还能提升电池的倍率性能，降低生产成本。
附图说明
37.图1是本实用新型中负极极片的展开示意图；
38.图2是本实用新型中正极极片的展开示意图；
39.图3是本实用新型的锂离子电池卷芯卷绕的层叠示意图；
40.图4是本实用新型的锂离子电池卷芯的负极端极组俯视图；
[0041]1‑
正极极片，2
‑
正极耳，3
‑
负极极片，4
‑
负极内极耳，5
‑
负极外极耳，6
‑
正极极片的头部，7
‑
隔膜。
具体实施方式
[0042]
为便于理解本实用新型，本实用新型列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本实用新型，不应视为对本实用新型的具体限制。
[0043]
实施例1
[0044]
本实施例提供了一种锂离子电池卷芯，所述卷芯包括正极极片1、负极极片3和隔膜7，所述正极极片1、隔膜7和负极极片3依次层叠后，从卷绕端开始沿长度方向卷绕得到卷芯，所述负极极片3的展开示意图参见图1，所述负极极片3包括第一箔材和设置于所述第一箔材上的负极料区，所述负极极片3在所述卷绕端留有第一空箔区，所述正极极片的头部6位于所述负极料区内，所述第一空箔区的宽度为20mm，所述第一空箔区上焊接有负极内极耳4，所述负极极片3的尾端留有第二空箔区，所述第二空箔区的宽度为75mm，所述第二空箔区上焊接有负极外极耳5。
[0045]
所述正极极片1的展开示意图参见图2，所述正极极片1包括第二箔材和设置于所述第二箔材上的正极料区，所述第二箔材的中部设有第三空箔区，所述第三空箔区的宽度为7mm，所述第二箔材在与所述正极极片的头部6相距m的位置设有第三空箔区，所述m为第一箔材展开状态总长度的1/3，所述第三空箔区上焊接有正极耳2。
[0046]
所述负极极片3的长度大于所述正极极片1的长度，所述负极料区的长度大于所述正极料区的长度。
[0047]
所述第一箔材为铜箔，所述第二箔材为铝箔。
[0048]
本实用新型的卷绕电芯按照常规方法进行卷绕，卷绕的层叠示意图参见图3，卷后后负极端极组俯视图参见图4。
[0049]
实施例2
[0050]
本实施例提供了一种锂离子电池卷芯，所述卷芯包括正极极片1、负极极片3和隔膜7，所述正极极片1、隔膜7和负极极片3依次层叠后，从卷绕端开始沿长度方向卷绕得到卷芯，所述负极极片3的展开示意图参见图1，所述负极极片3包括第一箔材和设置于所述第一箔材上的负极料区，所述负极极片3在所述卷绕端留有第一空箔区，所述正极极片的头部6位于所述负极料区内，所述第一空箔区的宽度为18mm，所述第一空箔区上焊接有负极内极耳4，所述负极极片3的尾端留有第二空箔区，所述第二空箔区的宽度为80mm，所述第二空箔区上焊接有负极外极耳5。
[0051]
所述正极极片1的展开示意图参见图2，所述正极极片1包括第二箔材和设置于所述第二箔材上的正极料区，所述第二箔材的中部设有第三空箔区，所述第三空箔区的宽度为8mm，所述第三空箔区上焊接有正极耳2。
[0052]
所述负极极片3的长度大于所述正极极片1的长度，所述负极料区的长度大于所述正极料区的长度。
[0053]
所述第一箔材为铜箔，所述第二箔材为铝箔。
[0054]
本实用新型的卷绕电芯按照常规方法进行卷绕，卷绕的层叠示意图参见图3，卷绕后负极端极组俯视图参见图4。
[0055]
实施例3
[0056]
本实施例提供了一种锂离子电池卷芯，所述卷芯包括正极极片1、负极极片3和隔膜7，所述正极极片1、隔膜7和负极极片3依次层叠后，从卷绕端开始沿长度方向卷绕得到卷芯，所述负极极片3的展开示意图参见图1，所述负极极片3包括第一箔材和设置于所述第一箔材上的负极料区，所述负极极片3在所述卷绕端留有第一空箔区，所述正极极片的头部6位于所述负极料区内，所述第一空箔区的宽度为22mm，所述第一空箔区上焊接有负极内极耳4，所述负极极片3的尾端留有第二空箔区，所述第二空箔区的宽度为78mm，所述第二空箔区上焊接有负极外极耳5。
[0057]
所述正极极片1的展开示意图参见图2，所述正极极片1包括第二箔材和设置于所述第二箔材上的正极料区，所述第二箔材的中部设有第三空箔区，所述第三空箔区的宽度为10mm，所述第三空箔区上焊接有正极耳2。
[0058]
所述负极极片3的长度大于所述正极极片1的长度，所述负极料区的长度大于所述正极料区的长度。
[0059]
所述第一箔材为铜箔，所述第二箔材为铝箔。
[0060]
本实用新型的卷绕电芯按照常规方法进行卷绕，卷绕的层叠示意图参见图3，卷绕后负极端极组俯视图参见图4。
[0061]
应用例
[0062]
本应用例采用各个实施例得到的锂离子电池卷芯制成18650电池。正极片、负极片
以及隔膜按照本应用例中所述方法卷成卷芯后，再将卷芯放入圆柱型钢壳内，经过底焊、滚槽、注液和封口工序后最终得到18650圆柱型锂离子电池。
[0063]
将本应用例得到的电池在25
±
3℃环境温度下2a充电20a放电循环300周后容量保持率大于80％。
[0064]
申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细工艺设备和工艺流程，但本实用新型并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。