高压锂离子电池的单体电芯及其制备方法
【专利摘要】高压锂离子电池的单体电芯及其制备方法，所述单体电芯包括：n个第一极片、n个第二极片、与第一极耳连接的第一独立极片及与第二极耳连接的第二独立极片，第一极片与第二极片电连接构成极片对；极片对、第一独立极片、第二独立极片采用非电连接的方式相连，构成极片组；将极片组采用常规卷绕工艺形成电芯。本发明将一对正负极片进行电学连接得到极片对，将极片对、带极耳的独立极片进行绝缘连接得到极片组，将极片组采用常规工艺制成电芯，将串联整合到电芯内部，使得单次卷绕后形成的单体电芯电压达到现有多个单体电芯串联所需实现的高压效果，且电池内阻比传统串联方式得到电池内阻更小，有助于提高电池组倍率放电能力。
【专利说明】高压锂离子电池的单体电芯及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池【技术领域】，尤其涉及一种卷绕式高压单体电芯及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池由于具有工作电压高、比能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记 忆效应以及环境污染小等优点，在通讯设备、移动电子设备、电动工具等领域得到广泛普 及。近年来，锂离子电池逐步在大型储能设施、电动车、航空航天领域得以应用。由此，人们 对锂离子电池的电压和电流提出了更高的要求，但受电化学体系限制，锂离子电池的电芯 单体最高电压小于4. 5V，目前人们通过将锂离子电池的多个单体电芯进行串并联来满足应 用中大电压和大电流的需求。
[0003] 专利号为200720199074. 8的中国实用新型专利公开了一种锂离子电池组连接结 构，锂离子电池之间是串联的：第一个锂离子电池的正极极耳束通过短路熔断器后连接到 正极极柱端子，负极极耳束与相邻第二个锂离子电池的正极极耳束相连；第二个锂离子电 池的负极极耳束与相邻的第三个锂离子电池正极极耳束相连，与此类推；最后一个锂离子 电池的负极极耳束接到负极极柱端子。专利号为201220247741. 6的中国实用新型专利公 开了一种多卷芯准双极耳电池，包括外壳和安装在外壳内的卷芯组，所述卷芯组包括一个 第一卷芯和至少一个第二卷芯，所述第一卷芯与第二卷芯并联连接，第一卷芯由负极片、隔 膜、正极片叠放卷绕而成，第一卷芯的正极片上焊接有正极极耳，正极极耳的上端设有胶 块，第一卷芯的负极片上焊接有负极极耳，负极极耳的上端设有胶块；第二卷芯由负极片、 隔膜、正极片叠放卷绕而成，第二卷芯的正极片上焊接有正极连接条，第二卷芯的负极片上 焊接有负极连接条；所有正极连接条与正极极耳连接，所有负极连接条与负极极耳连接。
[0004] 如前所述，为了获得高电压，现有技术是先卷绕多个电芯单体，然后通过将多个单 体电芯进行串联成电池组来获得所需高电压。在对极耳进行二次连接时，在极耳连接处会 产生新的内阻，这将增加电池组的总内阻，对于大倍率放电用途的电池组则会产生不利影 响，而且操作繁琐，耗时。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种高压单体电芯及其制备方法，将串联整合到单体电芯内 部，可以使得一次卷绕后形成的单体电芯电压达到现有多个单体电芯串联所需实现的高压 效果。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
[0007] 高压锂离子电池的单体电芯，包括：n个第一极片、n个第二极片、与第一极耳连接 的第一独立极片以及与第二极耳连接的第二独立极片，其中，n> 1且N为偶数，一个第一极 片与一个第二极片电连接构成极片对；所述第二独立极片、n/2个极片对依次绝缘相连，构 成第一极片组，其余n/2个极片对、所述第一独立极片依次绝缘相连，构成第二极片组；所 述第一极片组、隔膜、第二极片组卷绕形成电芯。
[0008] 作为本发明高压锂离子电池的单体电芯的一种改进，所述n> 1且为奇数， (n+l)/2个极片对依次绝缘相连，构成第一极片组，所述第二独立极片、其余（n-l)/2个极 片对、第一独立极片依次绝缘相连，构成第二极片组，所述第一极片组、隔膜、第二极片组卷 绕形成电芯。
[0009] 作为本发明高压锂离子电池的单体电芯的一种改进，所述极片对、第一独立极片、 第二独立极片间通过绝缘胶绝缘相连。
[0010] 高压锂离子电池的单体电芯的制备方法，包括以下步骤：
[0011] 步骤1、制备n个正极片：正1、正2、……、正n，制备n个负极片：负1、负2、……、 负n,其中，n为偶数且n> 1 ;
[0012] 步骤2、制备与正极耳相连的正独立极片以及与负极耳相连的负独立极片；
[0013] 步骤3、将一个正极片和一个负极片电连接在一起形成极片对，得到n个极片对；
[0014] 步骤4、依次将n/2个极片对、正独立极片进行非电连接，组成第一极片组；
[0015] 步骤5、依次将负独立极片、其余n/2个极片对进行非电连接，组成第二极片组；
[0016] 步骤6、将步骤4得到的第一极片组、步骤5得到的第二极片组与隔膜一起卷绕得 到单体电芯。
[0017] 作为本发明高压锂离子电池的单体电芯制备方法的一种改进，所述步骤3中极片 对的正极片和负极片之间为点焊连接。
[0018] 作为本发明高压锂离子电池的单体电芯制备方法的一种改进，所述步骤4和步骤 5中的非电连接为采用绝缘胶进行贴胶连接。
[0019] 高压锂离子电池的单体电芯的制备方法，包括以下步骤：
[0020] 步骤1、制备n个正极片：正1、正2、……、正n，制备n个负极片：负1、负2、……、 负n,其中，n为奇数且n彡1 ;
[0021] 步骤2、制备与正极耳相连的正独立极片以及与负极耳相连的负独立极片；
[0022] 步骤3、将一个正极片和一个负极片电连接在一起形成极片对，得到n个极片对；
[0023] 步骤4、依次将（n+l)/2个极片对进行非电连接，组成第一极片组；
[0024] 步骤5、依次将负独立极片、其余（n_l)/2个极片对、正独立极片进行非电连接，组 成第二极片组；
[0025] 步骤6、将步骤4得到的第一极片组、步骤5得到的第二极片组与隔膜一起卷绕得 到单体电芯。
[0026] 作为本发明高压锂离子电池的单体电芯制备方法的一种改进，所述步骤3中极片 对的正极片和负极片之间为点焊连接。
[0027] 作为本发明高压锂离子电池的单体电芯制备方法的一种改进，所述步骤4和步骤 5中的非电连接为采用绝缘胶进行贴胶连接。
[0028] 由以上技术方案可知，本发明将一对正、负极片先进行电连接组成极片对，然后将 极片对进行非电连接，或者将极片对与带极耳的独立极片进行非电连接，得到极片组，将极 片组采用传统卷绕工艺卷绕后即可得到高压单体电芯。与传统的将电芯进行串联得到高 电压电池组的方式相比，本发明将串联整合于电芯内部，将极片串联后得到的极片组进行 卷绕，使得单次卷绕后形成的单体电芯电压达到现有多个单体电芯串联所需实现的高压效 果，一步到位，不仅简化了工艺，而且由于没有传统工艺电芯串联时的二次焊接，不会增加 新的内阻，内阻比传统电芯串联方式得到电池内阻更小，有助于提高电池组倍率放电能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 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。
[0030] 图1为本发明实施例极片的示意图；
[0031] 图2为本发明实施例极片对的结构示意图；
[0032] 图3为本发明实施例极片对的局部放大结构示意图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示 器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制 本发明保护的范围。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅 用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0034] 如图1、图2及图3所示，本发明的单体电芯包括多个正极片1和对应的多个负极 片2、一个与正极耳4相连的正独立极片3以及一个与负极耳6相连的负独立极片5。在以 下实施例的说明中，以正极片作为第一极片，负极片作为第二极片进行说明，第一极片和第 二极片的极性相异，相应的，正极耳为第一极耳，负极耳为第二极耳，正独立极片为第一独 立极片，负独立极片为第二独立极片。当然，第一、第二极片、第一、第二极耳、第一、第二独 立极片的极性也可相应互换。
[0035] -个正极片1和一个负极片2之间通过电连接（b)组成一个极片对A，若干的个极 片对A依次绝缘相连（a)构成极片组，极片组中还包括与极耳相连的独立极片，将极片组与 隔膜一起采用传统卷绕工艺卷绕后即形成本发明的单体电芯。
[0036] 下面结合具体实例来对本发明进行详细说明。
[0037] 实施例1
[0038] 如制备3. 7*nV的单体电芯，其中n为偶数且n> 1，制备方法如下：
[0039] 1、采用传统的烘干对辊等工艺制备n个正极片1 :正1、正2、……、正n，制备n个 负极片2 :负1、负2、......、负n;
[0040] 2、制备与正极耳4相连的正独立极片3以及与负极耳6相连的负独立极片5,其 中，正极耳4点焊连接在正独立极片3上，负极耳6点焊连接在负独立极片5上；
[0041] 3、将一个正极片1和一个负极片2点焊连接在一起形成极片对A，极片对中的正极 片与负极片之间为电（学）连接，即正1 一负1电连接形成一个极片对，正2-负2电连接 形成一个极片对，......、正n-负n电连接形成一个极片对，共得到n个极片对；
[0042]4、依次将n/2个极片对A、正独立极片3进行非电（学）连接，组成第一极片组，如 采用绝缘胶通过贴胶方式将正1 一负1 (极片对）、正2-负2 (极片对）、……、1f_负f (极片对）、正独立极片依次绝缘相连；如n= 6时，将正1-负1、正2-负2、正3-负3、正 独立极片依次相连组成第一极片组；
[0043] 5、依次将负独立极片5、n/2个极片对A进行非电（学）连接，组成第二极片组，即 负独立极片、正
【权利要求】
1. 高压锂离子电池的单体电芯，其特征在于，包括： n个第一极片、n个第二极片、与第一极耳连接的第一独立极片以及与第二极耳连接的 第二独立极片，其中，n > 1且N为偶数，一个第一极片与一个第二极片电连接构成极片对； 所述第二独立极片、n/2个极片对依次绝缘相连，构成第一极片组，其余n/2个极片对、 所述第一独立极片依次绝缘相连，构成第二极片组； 所述第一极片组、隔膜、第二极片组卷绕形成电芯。
2. 如权利要求1所述的高压锂离子电池的单体电芯，其特征在于：所述n彡1且为奇 数，（n+l)/2个极片对依次绝缘相连，构成第一极片组，所述第二独立极片、其余（n-l)/2个 极片对、第一独立极片依次绝缘相连，构成第二极片组，所述第一极片组、隔膜、第二极片组 卷绕形成电芯。
3. 如权利要求1或2所述的高压锂离子电池的单体电芯，其特征在于：所述极片对、第 一独立极片、第二独立极片间通过绝缘胶绝缘相连。
4. 高压锂离子电池的单体电芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、制备n个正极片：正1、正2、……、正n，制备n个负极片：负1、负2、……、负 n,其中，n为偶数且n > 1 ; 步骤2、制备与正极耳相连的正独立极片以及与负极耳相连的负独立极片； 步骤3、将一个正极片和一个负极片电连接在一起形成极片对，得到n个极片对； 步骤4、依次将n/2个极片对、正独立极片进行非电连接，组成第一极片组； 步骤5、依次将负独立极片、其余n/2个极片对进行非电连接，组成第二极片组； 步骤6、将步骤4得到的第一极片组、步骤5得到的第二极片组与隔膜一起卷绕得到单 体电芯。
5. 如权利要求4所述的高压锂离子电池的单体电芯的制备方法，其特征在于：所述步 骤3中极片对的正极片和负极片之间为点焊连接。
6. 如权利要求4所述的高压锂离子电池的单体电芯的制备方法，其特征在于：所述步 骤4和步骤5中的非电连接为采用绝缘胶进行贴胶连接。
7. 高压锂离子电池的单体电芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、制备n个正极片：正1、正2、……、正n，制备n个负极片：负1、负2、……、负 n，其中，n为奇数且n彡1 ; 步骤2、制备与正极耳相连的正独立极片以及与负极耳相连的负独立极片； 步骤3、将一个正极片和一个负极片电连接在一起形成极片对，得到n个极片对； 步骤4、依次将（n+1)/2个极片对进行非电连接，组成第一极片组； 步骤5、依次将负独立极片、其余（n-l)/2个极片对、正独立极片进行非电连接，组成第 二极片组； 步骤6、将步骤4得到的第一极片组、步骤5得到的第二极片组与隔膜一起卷绕得到单 体电芯。
8. 如权利要求7所述的高压锂离子电池的单体电芯的制备方法，其特征在于：所述步 骤3中极片对的正极片和负极片之间为点焊连接。
9. 如权利要求7所述的高压锂离子电池的单体电芯的制备方法，其特征在于：所述步 骤4和步骤5中的非电连接为采用绝缘胶进行贴胶连接。
【文档编号】H01M2/26GK104362281SQ201410539642
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】李本臻, 杨平, 张帆, 许汉良 申请人:珠海市鹏辉电池有限公司