方形锂离子电芯及制作工艺和应用制造技术

本发明专利技术提出了一种方形锂离子电芯及制作工艺和应用，通过卷绕设备，可生产叠片结构形式的芯包，大大提高了生产效率，且连续的极片强度较高，能防止卷绕过程中变形；设置预留槽，卷绕完成后切割连接部，变成叠片结构的电芯；每一圈的正极片或负极片在切割后变成两片，这两片可以串联也可以并联，这样在卷芯结构、材料体系和设备不变的情况下，卷芯内部在全部串联时有最大电压，全部并联时有最小电压，我们只需改变卷芯内部的连接方式就可以适应不同电压要求。电压要求。电压要求。

【技术实现步骤摘要】
方形锂离子电芯及制作工艺和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种方形锂离子电芯及制作工艺和应用。

技术介绍

[0002]目前，对于方形锂离子电芯，其制作工艺有叠片式和卷绕式两种。
[0003]叠片式是将正负极极片、隔膜裁成规定尺寸的大小，随后将正极极片、隔膜、负极极片叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯。卷绕式是将分条后的极片固定在卷针上随着卷针转动将正极极片、负极极片以及隔膜卷成电芯的工艺方式。
[0004]卷绕式电芯内阻较大、发热量大、散热效果差，特别是在卷绕的圆弧区，内阻突然增加，容易导致局部过热，从而造成热失控蔓延。
[0005]叠片式的电芯，叠片设备生产效率低，设备一次性投资大，且容易虚焊，因为所有极片都要点焊到一个焊点。
[0006]因为卷绕工艺在卷绕时是靠连续不间断的正负极片和隔膜拉动自身卷绕，因此在卷绕时极片必须要连续，而叠片是隔断极片形成的电芯，因此卷绕和叠片的工艺很难兼容。
[0007]专利CN109950632A提供了一种卷绕式叠片电池的制备方法，其通过将裁切好的极片（即叠片式电芯的极片来料）依次排列在隔膜表面，再通过卷绕的方式，制备电芯。以上制备方式得到的电芯具有叠片式电芯的优点，且卷绕环节生产效率高，但是，将裁切好的极片依次排列在隔膜表面，同样需要增加额外的工作量。另外，隔膜一般采用高分子材料，弹性较大，卷绕得到的电芯容易出现拉伸变形的问题。尤其是对多极耳的电芯，卷绕后需要各个极耳对齐，如果出现卷绕时隔膜变形的问题，很难通过后期整形解决。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提出了一种方形锂离子电芯及制作工艺和应用，能提高生产效率、同时具备叠片电芯的优点。
[0009]本专利技术的技术方案是这样实现的：一方面，本专利技术提供了一种方形锂离子电芯，其包括正极片、隔离膜和负极片，其中，正极片、隔离膜、负极片和隔离膜依次层叠后绕卷板卷绕形成卷芯，所述卷芯两侧分别形成两个圆弧区；正极片和负极片在宽度方向错开，正极片包括连续的正极卷绕重合区和正极宽度方向伸出区，负极片包括连续的负极卷绕重合区和负极宽度方向伸出区，正极卷绕重合区和负极卷绕重合区卷绕后相互重合，正极宽度方向伸出区和负极宽度方向伸出区分别位于卷芯的宽度方向两侧，隔离膜的上下边缘分别位于正极宽度方向伸出区和负极宽度方向伸出区；所述正极片上开设有若干正极预留槽，正极预留槽沿宽度方向延伸并贯穿正极片一侧的边缘，正极预留槽与正极片另一侧的边缘之间为正极连接部，各个正极预留槽分别
在两个圆弧区内对齐；所述负极片上开设有若干负极预留槽，负极预留槽沿宽度方向延伸并贯穿负极片一侧的边缘，负极预留槽与负极片另一侧的边缘之间为负极连接部，各个负极预留槽分别在两个圆弧区内对齐；负极预留槽与正极预留槽分别在两个圆弧区内对齐，正极连接部与负极连接部分别位于卷芯的宽度方向的两侧。
[0010]在以上技术方案的基础上，优选的，正极预留槽沿宽度方向延伸并贯穿正极片远离正极宽度方向伸出区一侧的边缘，或者，正极预留槽沿宽度方向延伸并贯穿正极片靠近正极宽度方向伸出区一侧的边缘；负极预留槽沿宽度方向延伸并贯穿负极片远离负极宽度方向伸出区一侧的边缘，或者，负极预留槽沿宽度方向延伸并贯穿负极片靠近负极宽度方向伸出区一侧的边缘。
[0011]在以上技术方案的基础上，优选的，所述正极预留槽包括正极直线槽和正极半圆槽，正极直线槽、正极半圆槽与正极连接部依次连续设置；负极预留槽包括负极直线槽和负极半圆槽，负极直线槽、负极半圆槽和负极连接部连续设置。
[0012]进一步优选的，所述正极片表面涂覆有正极活性材料，所述负极片表面涂覆有负极活性材料，正极活性材料区域与负极活性材料区域相互重合，且分别位于正极预留槽和负极预留槽在宽度方向的重合区域内。
[0013]第二方面，本专利技术提供了本专利技术第一方面所述的方形锂离子电芯的制作工艺，将两个圆弧区内的正极连接部和负极连接部分别切除。
[0014]在以上技术方案的基础上，优选的，将两个圆弧区内的正极连接部和负极连接部分别切除。
[0015]进一步优选的，正极片还包括正极极耳区，正极极耳区与正极宽度方向伸出区连续设置并向远离正极卷绕重合区的一侧延伸，多个正极极耳区在卷绕完成后重叠；负极片还包括负极极耳区，负极极耳区与负极宽度方向伸出区连续设置并向远离负极卷绕重合区的一侧延伸，多个负极极耳区在卷绕完成后重叠。
[0016]更进一步优选的，在长度方向将正极极耳区边缘至与之接近的圆弧区边缘之间的区域全部切除；在宽度方向将正极宽度方向伸出区远离正极卷绕重合区一侧的边缘至正极预留槽和负极预留槽在宽度方向的重合区域以外的区域全部切除；在长度方向将负极极耳区边缘至与之接近的圆弧区边缘之间的区域全部切除；在宽度方向将负极宽度方向伸出区远离负极卷绕重合区一侧的边缘至正极预留槽和负极预留槽在宽度方向的重合区域以外的区域全部切除。
[0017]第三方面，本专利技术第一方面所述的方形锂离子电芯在动力电池上的应用。
[0018]本专利技术的方形锂离子电芯及制作工艺和应用相对于现有技术具有以下有益效果：（1）通过卷绕设备，可生产叠片结构形式的芯包，大大提高了生产效率，且连续的极片强度较高，能防止卷绕过程中变形；（2）设置预留槽，卷绕完成后切割连接部，变成叠片结构的电芯；（3）每一圈的正极片或负极片在切割后变成两片，这两片可以串联也可以并联 ，这样在卷芯结构、材料体系和设备不变的情况下，卷芯内部在全部串联时有最大电压，全部并联时有最小电压，我们只需改变卷芯内部的连接方式就可以适应不同电压要求。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为实施例1卷芯的立体图；图2为实施例1卷芯的俯视图；图3为图2中B
‑
B的剖视图；图4为图3中右上角扇形区域的放大图；图5为图3中右下角扇形区域的放大图；图6为实施例1卷芯的拆解结构示意图；图7为实施例1卷芯的正极片和负极片装配后的立体图；图8为实施例1卷芯的正极片、隔离膜和负极片层叠后的正视图；图9为图8的侧视图；图10为实施例1卷芯的正极片、隔离膜和负极片层叠后的正视图；图11为实施例1卷芯的正极片和负极片层叠后的部分结构剖视图；图12为实施例1卷芯切除连接部的示意图；图13为实施例1卷芯切除连接部并去掉部分隔离膜后的立体图；图14为图13的椭圆区域的放大图；图15为实施例2卷芯的正极片、隔离膜和负极片层叠后的正视图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方形锂离子电芯，其包括正极片（1）、隔离膜（2）和负极片（3），其中，正极片（1）、隔离膜（2）、负极片（3）和隔离膜（2）依次层叠后绕卷板卷绕形成卷芯（A），所述卷芯（A）两侧分别形成两个圆弧区（A1）；正极片（1）和负极片（3）在宽度方向（X）错开，正极片（1）包括连续的正极卷绕重合区（11）和正极宽度方向伸出区（12），负极片（3）包括连续的负极卷绕重合区（31）和负极宽度方向伸出区（32），正极卷绕重合区（11）和负极卷绕重合区（31）卷绕后相互重合，正极宽度方向伸出区（12）和负极宽度方向伸出区（32）分别位于卷芯（A）的宽度方向（X）两侧，隔离膜（2）的上下边缘分别位于正极宽度方向伸出区（12）和负极宽度方向伸出区（32）；其特征在于：所述正极片（1）上开设有若干正极预留槽（101），正极预留槽（101）沿宽度方向（X）延伸并贯穿正极片（1）一侧的边缘，正极预留槽（101）与正极片（1）另一侧的边缘之间为正极连接部（102），各个正极预留槽（101）分别在两个圆弧区（A1）内对齐；所述负极片（3）上开设有若干负极预留槽（301），负极预留槽（301）沿宽度方向（X）延伸并贯穿负极片（3）一侧的边缘，负极预留槽（301）与负极片（3）另一侧的边缘之间为负极连接部（302），各个负极预留槽（301）分别在两个圆弧区（A1）内对齐；负极预留槽（301）与正极预留槽（101）分别在两个圆弧区（A1）内对齐，正极连接部（102）与负极连接部（302）分别位于卷芯（A）的宽度方向（X）的两侧。2.如权利要求1所述的方形锂离子电芯，其特征在于：正极预留槽（101）沿宽度方向（X）延伸并贯穿正极片（1）远离正极宽度方向伸出区（12）一侧的边缘，或者，正极预留槽（101）沿宽度方向（X）延伸并贯穿正极片（1）靠近正极宽度方向伸出区（12）一侧的边缘；负极预留槽（301）沿宽度方向（X）延伸并贯穿负极片（3）远离负极宽度方向伸出区（32）一侧的边缘，或者，负极预留槽（301）沿宽度方向（X）延伸并贯穿负极片（3）靠近负极宽度方向伸出区（32）一侧的边缘。3.如权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海东，
申请(专利权)人：楚能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：