一种叠片式圆柱形锂离子电池结构的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种叠片式圆柱形锂离子电池结构。


背景技术：

2.随着信息电器化时代不断推进，各式各样的移动电器设备在人们的日常生活中的应用越来越广，同时人们环保意识的不断提高，一种能满足大众需求且性能优良的移动电源成为关键所在。锂离子电池是时代高科技的产物，因其具有高比容量、高电压、安全可靠、绿色环保等性能成为现代高性能电池的代表。
3.市场上的圆柱电池的主流制作工艺效率更高、成本更低、应用更成熟的卷绕工艺，但这种工艺难以控制电芯之间的热隔离，容易导致电芯局部过热，存在热失控蔓延的风险；卷绕工艺的中间位置有空间，导致卷绕工艺制作的电芯的能量密度偏低。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种叠片式圆柱形锂离子电池结构，该叠片式圆柱形锂离子电池制作工艺简单，能够避免正负极发生短路，提高了叠片式圆柱形锂离子电池的安全性。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种叠片式圆柱形锂离子电池结构，叠片式圆柱形锂离子电池结构包括：
6.电池电芯和电池壳，其中，电池电芯竖直装入电池壳内；
7.电池电芯包括多个正极片、正极并联引带、多个负极片、负极并联引带和隔膜；
8.沿电池电芯的高度方向，正极片和负极片依次交替排列；正极并联引带和负极并联引带均沿电池电芯的高度方向延伸，多个负极片均与负极并联引带电连接，多个正极片均与正极并联引带电连接；
9.沿电池电芯的高度方向，隔膜以蛇形弯曲折叠，且相邻的正极片和负极片被隔膜隔开，负极片和正极并联引带被隔膜隔开，正极片和负极并联引带被隔膜隔开。
10.进一步的，隔膜包括第一连接部、第二连接部和隔离部；
11.第一连接部和第二连接部沿电池电芯的高度方向延伸，第一连接部位于负极片和正极并联引带之间，第二连接部位于正极片和负极并联引带之间，隔离部位于相邻的正极片和负极片之间，或者位于正极片和负极片的一侧，且每一正极片和每一负极片两侧均设置有隔离部；
12.位于负极片两侧的两个隔离部通过一个第一连接部连接于一起，位于正极片两侧的两个隔离部通过一个第二连接部连接于一起。
13.进一步的，负极片、正极片和隔离部的形状均为圆形；
14.负极片的直径大于正极片的直径；
15.隔离部的直径大于负极片的直径。
16.进一步的，负极片的直径与正极片的直径的差值大于1mm，隔离部的直径与负极片的直径的差值大于1mm。
17.进一步的，隔膜的厚度范围为1μm至50μm。
18.进一步的，隔膜包括基膜以及位于基膜两侧的绝缘膜。
19.进一步的，基膜采用的材料包括聚乙烯或聚丙烯，绝缘膜采用的材料包括聚偏二氟乙烯。
20.进一步的，第一连接部和隔离部垂直，第二连接部和隔离部垂直。
21.进一步的，正极耳、负极耳和电池正极端盖；电池正极端盖位于电池壳的一侧；
22.正极并联引带和正极耳电连接，正极耳与电池正极端盖电连接；
23.负极耳与负极并联引带电连接；
24.所有隔离部中距离电池正极端盖最远的隔离部远离负极片和正极片的表面设置有负极焊接引片，负极耳与负极焊接引片电连接。
25.进一步的，叠片式圆柱形锂离子电池结构还包括：
26.保护套，保护套包裹电池电芯的侧壁，将电池电芯与电池壳隔开。
27.本实用新型实施例设计的电池电芯包括多个正极片、正极并联引带、多个负极片、负极并联引带和隔膜，将多个负极片与负极并联引带电连接，能够使各层负极片并联，多个正极片与正极并联引带电连接，能够使各层正极片并联。将隔膜以蛇形弯曲折叠，且相邻的正极片和负极片被隔膜隔开，负极片和正极并联引带被隔膜隔开，正极片和负极并联引带被隔膜隔开，能够防止正极片与负极片之间、正极片与负极并联引带之间、负极片与正极并联引带之间短路。本实用新型实施例提供的叠片式圆柱形锂离子电池结构，制作工艺简单，能够避免正负极发生短路，提高了叠片式圆柱形锂离子电池的安全性，叠片工艺有助于提升圆柱电芯的能量密度，可以更好的发挥大型电芯优势，且可以更好的控制电芯良率，极大的提高了电池容量。
28.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
30.图1是本实用新型实施例提供的一种叠片式圆柱形锂离子电池电芯的正面剖视示意图；
31.图2是本实用新型实施例提供的另一种叠片式圆柱形锂离子电池电芯的正面剖视示意图；
32.图3是本实用新型实施例提供的又一种叠片式圆柱形锂离子电池电芯的正面剖视示意图；
33.图4是本实用新型实施例提供的一种叠片式圆柱形锂离子电池电芯的负极片、正极片和隔膜的形状和相对大小示意图。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
36.本实用新型实施例提供了一种叠片式圆柱形锂离子电池结构，图1是本实用新型实施例提供的一种叠片式圆柱形锂离子电池电芯的正面剖视示意图，参考图1，叠片式圆柱形锂离子电池结构包括：
37.电池电芯002和电池壳001，其中，电池电芯002竖直装入电池壳001内；
38.电池电芯002包括多个正极片1、正极并联引带2、多个负极片3、负极并联引带4和隔膜5；
39.沿电池电芯002的高度方向，正极片1和负极片3依次交替排列；正极并联引带2和负极并联引带4均沿电池电芯002的高度方向延伸，多个负极片3均与负极并联引带4电连接，多个正极片1均与正极并联引带2电连接；
40.沿电池电芯002的高度方向，隔膜5以蛇形弯曲折叠，且相邻的正极片1和负极片3被隔膜5隔开，负极片3和正极并联引带2被隔膜5隔开，正极片1和负极并联引带4被隔膜5隔开。
41.具体的，将正极片1与正极并联引带2焊接到一起，能够使各层正极片1并联；将负极片3与负极并联引带4焊接到一起，能够使各层负极片3并联。其中，隔膜5的作用主要是防止正极片1与负极片3之间、正极片1与负极并联引带4之间、负极片3与正极并联引带2之间短路，安全性高且能起到使电解液中的离子选择性透过的作用。为了防止正极片1与负极片3之间短路，示例性的，可以将负极片3的直径比正极片1的直径大1mm，隔膜5的直径比负极片3的直径大1mm；也可以将正极片1的直径比负极片3的直径大1mm，隔膜5的直径比正极片1的直径大1mm，也可以将隔膜5的直径比正极片1和负极片3的直径同时大1mm，本实用新型实施例对此不进行限制。具体的，隔膜5以蛇形弯曲折叠，且相邻的正极片1和负极片3被隔膜5隔开，能够防止正极片1与负极片3之间短路；负极片3和正极并联引带2被隔膜5隔开，能够防止负极片3与正极并联引带2之间短路；正极片1和负极并联引带4被隔膜5隔开，能够防止正极片1和负极并联引带4之间短路。
42.具体的，隔膜5以蛇形弯曲折叠，示例性的，具体方法可以为将隔膜5按顺序首先围绕负极片3正向折叠180
°
，再围绕正极片1反向折叠180
°
，再围绕负极片3正向折叠180
°
，以此类推组成连续叠片结构。
43.本实用新型实施例设计的电池电芯包括多个正极片1、正极并联引带2、多个负极片3、负极并联引带4和隔膜5，将多个负极片3与负极并联引带4电连接，能够使各层负极片3并联，多个正极片1与正极并联引带2电连接，能够使各层正极片1并联。将隔膜5以蛇形弯曲折叠，且相邻的正极片1和负极片3被隔膜隔开，负极片3和正极并联引带2被隔膜5隔开，正极片1和负极并联引带4被隔膜5隔开，能够防止正极片1与负极片2之间、正极片1与负极并联引带4之间、负极片3与正极并联引带2之间短路。本实用新型实施例提供的叠片式圆柱形锂离子电池结构，制作工艺简单，能够避免正负极发生短路，提高了叠片式圆柱形锂离子电池的安全性，叠片工艺有助于提升圆柱电芯的能量密度，可以更好的发挥大型电芯优势，且可以更好的控制电芯良率，极大的提高了电池容量。
44.图2是本实用新型实施例提供的另一种叠片式圆柱形锂离子电池电芯的正面剖视示意图，可选的，参考图2，隔膜包括第一连接部6、第二连接部7和隔离部8；
45.第一连接部6和第二连接部7沿电池电芯的高度方向延伸，第一连接部6位于负极片3和正极并联引带2之间，第二连接部7位于正极片1和负极并联引带4之间，隔离部8位于相邻的正极片1和负极片3之间，或者位于正极片1和负极片3的一侧，且每一正极片1和每一负极片3两侧均设置有隔离部8；
46.位于负极片3两侧的两个隔离部8通过一个第一连接部6连接于一起，位于正极片1两侧的两个隔离部8通过一个第二连接部7连接于一起。
47.具体的，第一连接部6位于负极片3和正极并联引带2之间，能够防止负极片3和正极并联引带2之间短路，第二连接部7位于正极片1和负极并联引带4之间，能够防止正极片1和负极并联引带4之间短路，隔离部8位于相邻的正极片1和负极片3之间，或者位于正极片1和负极片3的一侧，且每一正极片1和每一负极片3两侧均设置有隔离部8，能够防止正极片1和负极片3之间短路。
48.图4是本实用新型实施例提供的一种叠片式圆柱形锂离子电池电芯的负极片、正极片和隔膜的形状和相对大小示意图，可选的，参考图2和图4，负极片3、正极片1和隔离部8的形状均为圆形；
49.负极片3的直径大于正极片1的直径；
50.隔离部8的直径大于负极片3的直径。
51.具体的，由于锂离子电池的电池壳为圆柱形，将负极片3、正极片1和隔离部8的形状设计为圆形，能够最大限度的提升圆柱电芯的能量密度。将负极片3的直径大于正极片1的直径，隔离部8的直径大于负极片3的直径，能够提高电芯的安全性，更好的防止正极片1与负极片3之间短路。
52.可选的，继续参考图2和图4，负极片3的直径与正极片1的直径的差值大于1mm，隔离部8的直径与负极片3的直径的差值大于1mm。
53.具体的，当负极片3的直径与正极片1的直径的差值小于1mm，隔离部8的直径与负极片3的直径的差值小于1mm时，在正极片1、负极片3和隔离部8组装到一起，进行热压工艺后，存在负极片3与正极片1接触短路的风险；当负极片3的直径与正极片1的直径的差值大于1mm，隔离部8的直径与负极片3的直径的差值大于1mm时，在正极片1、负极片3和隔离部8组装到一起，进行热压工艺后，能极大的降低负极片3与正极片1接触短路的风险。
54.可选的，隔膜的厚度范围为1μm至50μm。
55.具体的，如果隔膜厚度过小，则隔膜力学强度不够，且在进行热压工艺后，容易在正极片和负极片之间产生微弱电流，不利于隔膜对正极片与负极片之间的隔离；如果隔膜厚度过大，占用电池体积且影响电芯的能量密度。
56.可选的，隔膜包括基膜以及位于基膜两侧的绝缘膜。
57.示例性的，可以选用聚乙烯(polypropylene，pp)膜或者聚丙烯
58.(polyethylene，pe)膜为基膜，位于基膜两侧的绝缘膜可以为聚偏二氟乙烯(pvdf)胶。具体的，在基膜两面涂有pvdf胶，能够防止基膜被电解质腐蚀。
59.可选的，基膜采用的材料包括聚乙烯或聚丙烯，绝缘膜采用的材料包括聚偏二氟乙烯。
60.具体的，聚乙烯材质的基膜和聚丙烯材质的基膜都有良好的电性能和优良的电绝缘性，在保证正极片和负极片不短路的条件下，能使电解液中的离子自由通过。聚偏二氟乙烯具有优良的耐化学腐蚀性、优良的耐高温色变性和耐氧化性，能够防止基膜被电解质腐蚀。
61.可选的，参考图2，第一连接部6和隔离部8垂直，第二连接部7和隔离部8垂直。
62.图3是本实用新型实施例提供的又一种叠片式圆柱形锂离子电池电芯的正面剖视示意图，可选的，参考图3，叠片式圆柱形锂离子电池结构还包括：
63.正极耳9、负极耳10和电池正极端盖11；电池正极端盖11位于电池壳001的一侧；
64.正极并联引带2和正极耳9电连接，正极耳9与电池正极端盖11电连接；
65.负极耳10与负极并联引带4电连接；
66.所有隔离部中距离电池正极端盖11最远的隔离部远离负极片3和正极片1的表面设置有负极焊接引片12，负极耳10与负极焊接引片12电连接。
67.具体的，正极耳9和负极耳10的作用是在锂离子电池放电时，将电池电芯002的电量导出。将正极并联引带2和正极耳9电连接，正极耳9与电池正极端盖11电连接；同时将负极耳10与负极并联引带4电连接，负极耳10与负极焊接引片12电连接，在外接元器件形成回路的条件下，锂离子电池将电池电芯002中的电荷通过负极并联引带4，经过负极耳10，从电负极焊接引片12传输给外界元器件，之后流经电池正极端盖11，经过正极耳9，通过正极并联引带2流回，形成电路回路。
68.可选的，继续参考图3，叠片式圆柱形锂离子电池结构还包括：
69.保护套13，保护套13包裹电池电芯002的侧壁，将电池电芯002与电池壳001隔开。
70.通过保护套13将电池电芯002与电池壳001隔开，起到电池电芯002与保护壳001之间的绝缘作用。
71.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
72.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

技术特征：
1.一种叠片式圆柱形锂离子电池结构，其特征在于，包括：电池电芯和电池壳，其中，电池电芯竖直装入所述电池壳内；所述电池电芯包括多个正极片、正极并联引带、多个负极片、负极并联引带和隔膜；沿所述电池电芯的高度方向，所述正极片和所述负极片依次交替排列；所述正极并联引带和负极并联引带均沿所述电池电芯的高度方向延伸，多个所述负极片均与所述负极并联引带电连接，多个所述正极片均与所述正极并联引带电连接；沿所述电池电芯的高度方向，所述隔膜以蛇形弯曲折叠，且相邻的所述正极片和负极片被所述隔膜隔开，所述负极片和所述正极并联引带被所述隔膜隔开，所述正极片和所述负极并联引带被所述隔膜隔开。2.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于：所述隔膜包括第一连接部、第二连接部和隔离部；所述第一连接部和所述第二连接部沿所述电池电芯的高度方向延伸，所述第一连接部位于所述负极片和所述正极并联引带之间，所述第二连接部位于所述正极片和所述负极并联引带之间，所述隔离部位于相邻的所述正极片和所述负极片之间，或者位于所述正极片和所述负极片的一侧，且每一所述正极片和每一所述负极片两侧均设置有隔离部；位于所述负极片两侧的两个隔离部通过一个第一连接部连接于一起，位于所述正极片两侧的两个隔离部通过一个第二连接部连接于一起。3.根据权利要求2所述的电池结构，其特征在于：所述负极片、所述正极片和所述隔离部的形状均为圆形；所述负极片的直径大于所述正极片的直径；所述隔离部的直径大于所述负极片的直径。4.根据权利要求3所述的电池结构，其特征在于：所述负极片的直径与所述正极片的直径的差值大于1mm，所述隔离部的直径与所述负极片的直径的差值大于1mm。5.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于：所述隔膜的厚度范围为1μm至50μm。6.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于：所述隔膜包括基膜以及位于所述基膜两侧的绝缘膜。7.根据权利要求2所述的电池结构，其特征在于：所述第一连接部和所述隔离部垂直，所述第二连接部和所述隔离部垂直。8.根据权利要求2所述的电池结构，其特征在于，还包括：正极耳、负极耳和电池正极端盖；所述电池正极端盖位于所述电池壳的一侧；所述正极并联引带和正极耳电连接，所述正极耳与所述电池正极端盖电连接；所述负极耳与所述负极并联引带电连接；所有所述隔离部中距离所述电池正极端盖最远的所述隔离部远离所述负极片和所述正极片的表面设置有负极焊接引片，所述负极耳与所述负极焊接引片电连接。9.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于，还包括：保护套，所述保护套包裹所述电池电芯的侧壁，将所述电池电芯与所述电池壳隔开。

技术总结
本实用新型公开了一种叠片式圆柱形锂离子电池结构。叠片式圆柱形锂离子电池结构包括：电池电芯和电池壳，电池电芯竖直装入电池壳内；电池电芯包括多个正极片、正极并联引带、多个负极片、负极并联引带和隔膜；正极片和负极片依次交替排列；正极并联引带和负极并联引带均沿电芯的高度方向延伸，多个负极片均与负极并联引带电连接，多个正极片均与正极并联引带电连接；沿电芯的高度方向，隔膜以蛇形弯曲折叠，且相邻的正极片和负极片被隔膜隔开，负极片和正极并联引带被隔膜隔开，正极片和负极并联引带被隔膜隔开。本实用新型实施例设计的叠片式圆柱形锂离子电池制作工艺简单，能够避免正负极发生短路，提高了叠片式圆柱形锂离子电池的安全性。电池的安全性。电池的安全性。


技术研发人员：李峥 沈志鹏 冯玉川 陈凯 何泓材
受保护的技术使用者：苏州清陶新能源科技有限公司
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/10/20