一种卷绕式电池的制作方法

1.本发明涉及电池领域，具体地涉及一种卷绕式电池。


背景技术：

2.锂离子电池具有比能量高、电压高、自放电小、循环性能好和寿命长等一系列优点，越来越受到人们的关注。集流体是电池电极的支撑体，也是电流汇聚传导的载体，电池集流体需要具有质轻高强、在电化学反应中结构和性能稳定、导电性好等特点。采用多孔导电材料作为电池集流体，可以使电极材料透过网孔形成“工”字形连接，增大电极材料与集流体的接触面积，即使在电极材料比较厚的情况下也不容易脱落。
3.编织金属网由于其工艺简单、成本低廉等特点，可以作为电池的多孔集流体。但是，当编织金属网的编织网片作为极耳直接引出与极柱或极耳连接片焊接时，某些金属材料的编织网片与极柱或极耳连接片的焊接性非常差，造成电流引出困难，只能通过复合片转接或者机械方式连接，零部件增多会增大电池重量，造成电芯内部空间浪费，降低电池的能量密度。特别是在非全极耳引出时，编织金属网的经纬编织特点导致只有部分区域的编织线与极柱或极耳连接片直接电连接，从而导致电极片、甚至整体电芯汇流不均，严重影响电池性能。


技术实现要素：

4.针对以上存在的问题，本发明提供一种卷绕式电池，在该卷绕式电池的电极片中设有多孔集流体，多孔集流体的由经向丝与纬向丝编织而成的区域形成反应集流区域并且多孔集流体的边缘的纬向丝区域形成极耳引出区域。通过丝线极耳分散集束件，可以对全部丝线极耳进行分散集束、均匀集流和定位，从而确保全部丝线极耳与电极柱的导电连接，避免产生丝线遗漏连接、丝线局部连接等情况。通过利用多孔集流体的丝线区作为丝线极耳，可以避免极耳与集流体以及极耳与极柱之间焊接困难以及容易脱焊的问题，减少了加工步骤，提高了集流效果。
5.本发明提供的技术方案如下：
6.根据本发明提供一种卷绕式电池，该卷绕式电池包括：卷绕式电芯，该卷绕式电芯是通过将电极片和隔离层层叠并绕卷芯卷绕而成，在电极片中设有多孔集流体，多孔集流体包括由经向丝与纬向丝编织形成的编织区以及由纬向丝形成的丝线区，多孔集流体的丝线区的纬向丝从电极片的边缘伸出从而形成电极片的丝线极耳；外壳，该外壳包括壳体和端盖，卷绕式电芯容置于壳体内，端盖能够固定连接于壳体；电极柱，该电极柱设置于所述端盖上；丝线极耳分散集束件，该丝线极耳分散集束件上设有多个分散集束部，全部丝线极耳分成与多个分散集束部对应的多组丝线极耳，每组丝线极耳导电连接于每个分散集束部。具体地讲，卷绕式电芯包括电极片和隔离层，其中电极片包括正极片和负极片，正极片、隔离层和负极片层叠之后进行卷绕从而形成卷绕式电芯。正极片中设有正极活性导电材料层和正极集流体，负极片中设有负极活性导电材料层和负极集流体。在本发明中，正极片的
正极集流体和负极片的负极集流体中的至少一个为多孔集流体，该多孔集流体由经向丝和纬向丝构成编织区和丝线区。编织区的区域与电极活性导电材料层的区域大致相同，即编织区处于电化学反应区域内，电极电化学反应得失电子产生的电流可以通过编织区的导电经纬线汇流引出。在多孔集流体的编织区中，经向丝与纬向丝交叉编织成网状，优选地，经向丝的强度或密度大于纬向丝的强度或密度，这样可以使得经向丝的走向与卷绕式电芯的卷绕方向一致，从而增强卷绕式电芯在卷绕过程中的抗拉强度。在编织区的边缘形成主要由纬向丝构成的丝线区，丝线区不处于电化学反应区域内，而是从电极片的边缘伸出。也就是说，丝线区内主要是由纬向丝组成，由纬向丝起到极耳的作用，但是在丝线区内也可以设有少量经向丝用以保持纬向丝的形状。多孔集流体的经向丝和纬向丝可以为相同的导电材料，例如，不锈钢。或者，多孔集流体的纬向丝由导电率较高的铝或铜制成，经向丝由强度更高的导电材料或绝缘材料制成。纬向丝的丝径可以大于经向丝的丝径，从而可以提高纬向丝与电极活性材料的接触面积，增强其导电汇流效果。当设有多孔集流体的电极片卷绕之后，由电极片内的多孔集流体的丝线区形成电极片的丝线极耳。正极丝线极耳和负极丝线极耳可以从圆柱形卷绕式电芯的一端伸出或者可以从圆柱形卷绕式电芯的两端分别伸出。对于卷绕式电池、特别是大型卷绕式电池来讲，会伸出大量的丝线极耳。大量的丝线极耳通过丝线极耳分散集束件分组成束，因此即使是在丝线极耳众多的情况下，也可以避免丝线极耳的遗漏连接或导电连接不良等问题。丝线极耳分散集束件可以灵活地与电极柱、端盖、壳体导电连接，或者与电极柱、端盖、壳体一体成型。
7.丝线极耳分散集束件可以为盘状，分散集束部可以为穿过丝线极耳分散集束件的通孔，每组丝线极耳从每个通孔伸出并与丝线极耳分散集束件导电连接。也就是说，全部的丝线极耳可分成n组，在丝线极耳分散集束件上同样设置n个通孔，每组丝线极耳可以穿过一个通孔进行例如焊接、导电粘接或机械压接等，从而形成每组丝线极耳与丝线极耳分散集束件的导电连接。丝线极耳分散集束件可以为圆形、椭圆形或多边形的盘状，优选为圆形。通孔可以沿盘状的丝线极耳分散集束件的周边围成一圈布置，或者通孔可以围绕丝线极耳分散集束件的中心形成多圈布置，或者通孔可以从丝线极耳分散集束件的中心呈辐射状布置，等等。优选地，以丝线极耳均匀散开的方式将从通孔伸出的丝线极耳进行弯折，弯折后的丝线极耳可以呈圆形或扇形均匀散开，从而可以进一步确保丝线极耳与丝线极耳分散集束件以及电极柱的完全导电连接。
8.为了与丝线极耳分散集束件上均匀分散开的丝线极耳更好地导电接触，卷绕式电池的电极柱可包括柱状的外接部以及盘状的内接部，盘状的内接部与盘状的丝线极耳分散集束件可导电邻接。柱状的外接部伸到外壳的外部，盘状的内接部位于外壳的内部，外接部与内接部可一体成型。内接部的尺寸可以与丝线极耳分散集束件的尺寸大致相同。内接部可以与丝线极耳分散集束件紧贴，将分散的丝线极耳均匀、平整地夹置在内接部与丝线极耳分散集束件之间，从而可以确保全部丝线极耳与电极柱的良好导电接触。
9.丝线极耳分散集束件可以为块状，分散集束部可以为在丝线极耳分散集束件的侧壁上形成的沟槽，每组丝线极耳与每个沟槽导电连接。也就是说，全部的丝线极耳可分成n组，在丝线极耳分散集束件上同样设置n个沟槽，每组丝线极耳可以置于一个沟槽内进行例如焊接、导电粘接或机械压接等，从而形成每组丝线极耳与丝线极耳分散集束件的导电连接。丝线极耳分散集束件可以为圆形、椭圆形或多边形的块状。块状的丝线极耳分散集束件
与盘状的丝线极耳分散集束件相比较厚，因此可以更加有利于在块状的丝线极耳分散集束件的侧壁上设置较长的沟槽。沟槽可以沿着丝线极耳分散集束件的侧壁的竖向、斜向延伸，或者沿着曲线延伸。为了减轻电池的重量，块状的丝线极耳分散集束件可以为中空的盒状，沟槽可以以侧壁向内凹进的方式形成在盒状丝线极耳分散集束件的侧壁上。
10.卷绕式电池的电极柱与丝线极耳分散集束件可以一体成型。例如，在端盖上设有端盖开口，电极柱与丝线极耳分散集束件一体成型，电极柱从端盖开口伸到端盖的外部，丝线极耳分散集束件位于外壳的内部。这样可以减少零部件的数量，并且大大简化组装的过程。
11.丝线极耳分散集束件还可以为筒状，分散集束部可以为穿过丝线极耳分散集束件的筒壁的开口，每组丝线极耳从每个开口伸出并与丝线极耳分散集束件导电连接。也就是说，全部的丝线极耳可分成n组，在丝线极耳分散集束件上同样设置n个开口，每组丝线极耳可以穿过一个开口进行例如焊接、导电粘接或机械压接等，从而形成每组丝线极耳与丝线极耳分散集束件的导电连接。开口可以沿筒的一圈设置，或者可以沿筒的多圈设置，或者可以以相互交错的方式设置在筒壁上。筒状结构的丝线极耳分散集束件重量较轻，有利于电池的整体减重。为了使得一组丝线极耳易于穿过开口，可将开口的尺寸设置得较大，例如大于一组丝线极耳集束的截面尺寸。为了更加有利于丝线极耳集束的固定，可在开口附近设置固定沟槽，将丝线极耳集束置于固定沟槽内之后进行固定连接。
12.丝线极耳分散集束件还可设有定位部，定位部为筒状并且能够插入到卷芯的内部，从而能够约束丝线极耳分散集束件的移动或转动。定位部可以为圆形或多边形的筒状，定位部的最大外径可以大致等于卷芯的内径，以便确保定位部与卷芯的相对固定。或者，在定位部和卷芯上设置通孔或螺纹孔，通过螺钉确保定位部与卷芯的相对固定。定位部位于丝线极耳分散集束件的底端，当定位部固定到卷芯内后，丝线极耳分散集束件不易发生移位，从而可以确保丝线极耳的稳固连接。
13.丝线极耳分散集束件的数量可以为多个，多个丝线极耳分散集束件以相互间隔开的方式设置，例如周向间隔开或内外环间隔开等。各个丝线极耳分散集束件的形式可以不同，例如，各个丝线极耳分散集束件可以分别选用盘状、块状或筒状中的一种形式。根据本发明的一实施例，在电芯的一端上，丝线极耳分散集束件可包括第一丝线极耳分散集束件和第二丝线极耳分散集束件，第一丝线极耳分散集束件位于第二丝线极耳分散集束件的内侧，第二丝线极耳分散集束件靠近壳体，电芯该端的全部丝线极耳分为第一部分丝线极耳和第二部分丝线极耳，第一部分丝线极耳导电连接于第一丝线极耳分散集束件，第二部分丝线极耳导电连接于第二丝线极耳分散集束件。当正极丝线极耳和负极丝线极耳分别位于电芯两端时，位于电芯同一端的第一部分丝线极耳和第二部分丝线极耳可以分别为位于内圈或内层的丝线极耳(正极丝线极耳或负极丝线极耳)和位于外圈或外层的丝线极耳(正极丝线极耳或负极丝线极耳)。当正极丝线极耳和负极丝线极耳位于电芯同一端时，第一部分丝线极耳和第二部分丝线极耳可以分别为正极丝线极耳和负极丝线极耳。第一丝线极耳分散集束件和第二丝线极耳分散集束件可以与电极柱导电连接，第一丝线极耳分散集束件和第二丝线极耳分散集束件还可以与端盖或壳体导电连接。多个丝线极耳集束件可以分别单独设置。多个丝线极耳集束件也可以一体成型或固定连接，另外，多个丝线极耳集束件也可以与例如端盖一体成型或固定连接。
14.应当指出，本发明中的上、下、左、右等方位词仅是为了使得表述更加清楚，而不起到任何限制的作用。
15.本发明的优势在于：
16.1)在卷绕式电池多孔集流体的经纬编织区形成反应集流区域，在端部边缘的纬向丝区域形成极耳引出区，通过丝线极耳分散集束件，可以对电极整个反应区的全部丝线极耳进行分散集束、均匀集流和定位，从而确保全部丝线极耳与电极柱的导电连接，避免产生丝线遗漏连接、丝线局部连接等情况；
17.2)通过利用多孔集流体的丝线区作为丝线极耳，更加方便汇流和引出，可以避免某些金属与电极柱之间焊接困难以及容易脱焊的问题，在保证集流效果的前提下减少了汇流零部件的使用，节约了集流空间，从而提高了电池的能量密度和性能。
附图说明
18.图1(a)至1(c)为根据本发明第一实施方式的卷绕式电池的示意图，其中，图1(a)为分解图，图1(b)为剖视图，图1(c)为多孔集流体的示意图；
19.图2(a)和2(b)为根据本发明第二实施方式的卷绕式电池的示意图，其中，图2(a)为分解图，图2(b)为剖视图；
20.图3(a)和3(b)为根据本发明第三实施方式的卷绕式电池的示意图，其中，图3(a)为分解图，图3(b)为剖视图；
21.图4(a)和4(b)为根据本发明第四实施方式的卷绕式电池的示意图，其中，图4(a)为分解图，图4(b)为剖视图。
22.附图标记列表
23.101——上端盖
24.102——下端盖
25.103——壳体
26.104——端盖开口
27.2——电极柱
28.2a——正极柱
29.2b——负极柱
30.201——注排通孔
31.202——外接部
32.203——内接部
33.204——插塞
34.3——卷绕式电芯
35.301——卷芯
36.3a——经向丝
37.3b——纬向丝
38.302——丝线极耳
39.4——丝线极耳分散集束件
40.4a——第一丝线极耳分散集束件
41.4b——第二丝线极耳分散集束件
42.401——通孔
43.402——沟槽
44.403——定位部
45.404——流通孔
46.405——开口
具体实施方式
47.下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
48.图1(a)至1(c)为根据本发明第一实施方式的卷绕式电池的示意图，其中，图1(a)为分解图，图1(b)为剖视图，图1(c)为多孔集流体的示意图。卷绕式电池包括外壳、电极柱、卷绕式电芯和丝线极耳分散集束件。在该实施方式中，外壳包括上端盖101、下端盖102和中部的壳体103，上端盖101与壳体103之间利用绝缘环相互绝缘。卷绕式电芯3由正极片、隔离层和负极片层叠并围绕卷芯301卷绕而成。卷芯301为中空结构，卷芯301的侧壁上设有卷芯通孔。电极柱2上设有注排通孔201，注排通孔201与卷芯301的中空部分流体连通。电极柱2设有伸出外壳外部的柱状的外接部202以及位于外壳内部的盘状的内接部203，电极柱2与端盖一体成型。在内接部203的朝向丝线极耳分散集束件4的表面上还可设有多个插塞204。丝线极耳分散集束件4为盘状结构，其包括多个通孔401、筒状的定位部403以及供流体流通的流通孔404，定位部403可以插入卷芯301的中空部分内并通过螺钉使得定位部403与卷芯301相对固定。通孔401沿着圆盘状的丝线极耳分散集束件4的边缘设置，各个通孔401之间的间距相等。电极柱2的内接部203的尺寸与丝线极耳分散集束件4的圆盘的尺寸大致相同，多个插塞204可以分别插入通孔401中。
49.在正极片和负极片中分别设有多孔集流体，多孔集流体包括由经向丝3a与纬向丝3b编织形成的编织区a以及由纬向丝3b形成的丝线区b。在正极片中，多孔集流体的丝线区b的纬向丝3b从正极片的边缘伸出从而形成正极片的丝线极耳。在负极片中，多孔集流体的丝线区b的纬向丝3b从负极片的边缘伸出从而形成负极片的丝线极耳。
50.丝线极耳沿电芯周向分成多组，每组丝线极耳从一个通孔401中伸出。当端盖下压时，插塞204插入通孔401中，对通孔401中的丝线极耳进行固定，同时电极柱的内接部203将丝线极耳压弯，通过丝线极耳分散集束件4与内接部203将丝线极耳压紧，实现丝线极耳与电极柱2的导电连接。从注排通孔201中注入的流体经由流通孔404进入卷芯301的中空部分中，然后经由卷芯301的侧壁的卷芯通孔浸润整个电芯。
51.图2(a)和2(b)为根据本发明第二实施方式的卷绕式电池的示意图，其中，图2(a)为分解图，图2(b)为剖视图。在该实施方式中，与图1所示的实施方式的主要不同之处在于，丝线极耳分散集束件4为圆柱形的块状结构，在丝线极耳分散集束件4的侧壁上设有多个沟槽402。丝线极耳分散集束件4与电极柱2一体成型。电极柱2从端盖上的端盖开口104中伸出至外壳的外部，电极柱2与端盖之间通过绝缘件绝缘并密封。丝线极耳分散集束件4位于壳体的内部。在电芯的一端，正极丝线极耳沿电芯周向分成多组，每组丝线极耳对应一个沟槽402，每组丝线极耳旋拧后塞入对应的沟槽402中，然后通过焊接的方式将丝线极耳焊接到沟槽402内。在电芯的另一端，负极丝线极耳沿电芯周向分成多组，每组丝线极耳对应一个
沟槽402，每组丝线极耳旋拧后塞入对应的沟槽402中，然后通过焊接的方式将丝线极耳焊接到沟槽402内。大量的丝线极耳可以分散到各个沟槽中进行导电连接，避免了因丝线极耳过多所导致的遗漏或连接不良。丝线极耳分散集束件4的定位部403的外径大致等于卷芯301的内径，当丝线极耳分散集束件4的定位部403插入到卷芯301的中空部分内后，可以限制丝线极耳分散集束件4的移动或转动，因此可以确保焊接到丝线极耳分散集束件4的丝线极耳不会脱焊。通过一体化的电极柱和丝线极耳分散集束件，可以方便地实现丝线极耳与电极柱的导电连接。
52.图3(a)和3(b)为根据本发明第三实施方式的卷绕式电池的示意图，其中，图3(a)为分解图，图3(b)为剖视图。在该实施方式中，与图1所示的实施方式的主要不同之处在于，丝线极耳分散集束件4为筒状结构，在丝线极耳分散集束件4的筒壁上设有多个开口405。丝线极耳沿电芯周向分成多组，每组丝线极耳从一个开口405中伸出，并且与丝线极耳分散集束件4导电粘接。在端盖上设有电极柱2，端盖与电极柱2由导电材料一体成型。丝线极耳分散集束件4能够与端盖导电连接，进而与电极柱2导电连接。
53.图4(a)和4(b)为根据本发明第四实施方式的卷绕式电池的示意图，其中，图4(a)为分解图，图4(b)为剖视图。在该实施方式中，与图1所示的实施方式的主要不同之处在于，丝线极耳分散集束件包括盘状的第一丝线极耳分散集束件4a以及筒状的第二丝线极耳分散集束件4b。第一丝线极耳分散集束件4a包括多个通孔401、筒状的定位部403以及供流体流通的流通孔404，定位部403可以插入卷芯301的中空部分内。通孔401沿着圆盘状的第一丝线极耳分散集束件4a的边缘设置，各个通孔401之间的间距大致相等。第二丝线极耳分散集束件4b包括多个开口405。开口405沿着圆筒状的第二丝线极耳分散集束件4b的筒壁设置，各个开口405之间的间距大致相等。第一丝线极耳分散集束件4a靠近卷芯设置，第二丝线极耳分散集束件4b靠近壳体103设置。电芯的全部正极丝线极耳沿电芯周向分成多组，每组正极丝线极耳穿过一个通孔401并导电连接，电芯的全部负极丝线沿电芯周向分成多组，每组负极丝线极耳穿过一个开口405并导电连接。正极柱2a设有伸出外壳外部的柱状的外接部202以及位于外壳内部的盘状的内接部203，内接部203能够与第一丝线极耳分散集束件4a导电连接。负极柱2b与端盖一体成型，端盖能够与第二丝线极耳分散集束件4b导电连接。正极柱2a与端盖之间通过绝缘密封件绝缘并密封。
54.本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。