[发明专利]高容量圆柱型锂锰电池结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高容量圆柱型锂锰电池结构，本发明还涉及这种高容量圆柱型锂锰电池结构的制备方法。

背景技术

现有的圆柱型锂锰电池的主要部件电芯多采用一层正极片、两层隔膜和一层负极片叠加在一起卷绕的方式将正极片、隔膜和负极片卷成一个整体的电芯(如图2所示)，然后再将此装入钢壳中，通过正极耳连接正极芯柱，负极耳连接钢壳形成电池的正负极(如图3所示)，这种卷成整体的电芯结构卷绕时要求很高，很麻烦。且这样做加大了正、负极片接触的面积，提高了内部短路的几率，高达几安甚至几十安的短路电流也带来了安全上的隐患，另外卷绕各层之间的间隙挤占了有效的电芯空间，使得正极占电池总重比例偏低，电池容量无法最大化，较大的正、负极接触面积使得隔膜的用量较大，增加了电池材料成本，相对复杂的操作也影响了生产效率和成品合格率，不利于规模化生产(如表1所示)。

表1：按常规工艺(现有工艺)生产的圆柱型锂锰电池相关数据

因此，发明一种能够①、减小正、负极的接触面积；②、减少隔膜用量；③、提高活性物质所占比重；④、简化操作，提高生产合格率的高容量圆柱型锂锰电池成为了一项重要迫切的工作。

发明内容

本发明的第一目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种高容量圆柱型锂锰电池结构。

本发明的另一目的在于提供一种制备高容量圆柱型锂锰电池结构的方法。

本发明的第一目的是通过如下措施来达到的：高容量圆柱型锂锰电池结构，其特征在于它包括位于外面的钢壳，在钢壳内的中间位置为金属连接条，正极电芯为由正极片围绕金属连接条绕成的柱形结构，在正极电芯外表面包裹有一圈隔膜，在隔膜与钢壳之间为锂带，盖组位于钢壳内的上端，正极芯柱位于盖组的中间位置，金属连接条与正极芯柱连接，盖组上有注液孔，有用于密封注液孔的密封钉，在钢壳内的底部有用于将正极片和锂带隔离的绝缘片。

在上述技术方案中，在所述金属连接条和正极芯柱有正极耳，正极耳的一端焊接在金属连接条上，正极耳的另一端焊接在正极芯柱上。

在上述技术方案中，所述绝缘片6为圆形。

在上述技术方案中，所述正极芯柱7与盖组9之间有玻璃绝缘子14。

装配高容量圆柱型锂锰电池结构的方法，它依次包括如下步骤：

第1步、钢壳准备：

①将钢壳1与圆形绝缘片6干燥除湿，

②将圆形绝缘片6放入到钢壳1底部；

第2步、负极处理：

①将锂带5裁切成所需长度的小段矩形，

②将锂带5搓成空心的圆筒，

③将锂带1卷成的圆筒放入装好圆形绝缘片6的钢壳1内，并将其与钢壳1内壁压紧；

第3步、正极卷绕：

将连接好盖组9的正极片3通过以正极片上的金属连接条9为轴卷绕成圆柱形电芯，并在外表面包裹一圈隔膜4；

第4步、正极电芯入钢壳：

将卷成的圆柱形电芯放入第2步中压好锂带的钢壳中，使正、负极适度接触但绝缘良好，压合盖组9与钢壳1；

第5步、焊接封口：

使用氩弧焊接机和夹具将压合好盖组的电池完成焊接封口，使盖组和钢壳焊接成为一个整体；

第6步、注液：

采用定量注液机通过盖组上的注液孔对电池进行注液；

第7步、压密封钉：

将密封钉8在注完液的电池盖组9上的注液孔11上对好位，将电池放在气动压合机下定好位，将密封钉压入注液孔，完成对电池的密封形成半成品电池、贴标后成为成品电池。

本发明高容量圆柱型锂锰电池结构具有如下优点：

①、将正极片独自卷成实心圆柱，负极单独做成空心圆筒压合在电池壳内壁上，当正极与负极组装在一起时正、负极实际接触面积只有正极圆柱外表面积，大大减小了正、负极接触面积，降低了内部短路的几率。

②、由于正、负极接触面积的减小，那么需要隔离的面积也就减小了，隔膜的用量就会大大减少。

③、负极和隔膜都不采用多层卷绕的方式，减小了层间空隙，电池壳内空间利用更充分，高活性物质所占比重。

④、电芯制作阶段只需要将正极卷绕成圆柱形，省掉负极连接极耳和卷绕的操作，大大降低电池装配的复杂程度。

表2为采用本发明工艺制作的几款电池的相关数据：

为验证本发明的积极效果，进行了如下具体的比较测试：

1、生产效率测试：