[发明专利]一种半卷绕叠层锂离子电池电芯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种半卷绕叠层锂离子电池电芯及其制备方法，该电芯由电芯罩壳、平板芯棒、隔膜袋、极电带和电解液组成；该制备方法为制备平板芯棒，并在其内部开设蜂窝状或格栅状中空结构，套上隔膜袋；分别用铝箔和铜箔制成带有极耳的正极片和负极片，并分别涂覆正负极材料；利用离子交换隔膜将正极片和负极片贴合成极电带，并卷绕在包裹有隔膜袋的平板芯棒上，此时所有正极耳和负极耳分别重叠在一起形成极电带的正极和负极；将电芯放入电芯罩壳中，注入电解液后封口。本发明采用半卷绕设计模型，生成一种内部为半绕制式，外部为方形结构的转型电芯，解决了现有锂电池电芯中存在的内外温度不均，使用寿命较短，结构稳固性差，能量一致性差等问题。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种半卷绕叠层锂离子电池电芯及其制备方法。

背景技术

锂电池是能源产业的核心产品，是调度能量不可或缺的因素。而构成锂电池的核心单元就是锂电池电芯，因此电芯生产制备的好坏决定了锂电池产业的成败。

目前，锂电池电芯的生产方式主要分为卷绕工艺和叠层工艺。这两种工艺各有优缺点，其中卷绕工艺电芯的产量高，自动化程度高，具有制备效率高的优势，也是迄今最成熟的电芯制备工艺，但其缺点是由于采用卷制工艺，因此在实际应用的过程中，锂电池电芯会出现内外热量不均的严重情况，特别在动力应用领域，导致锂电池的热管理成本很高，安全性较差，电芯尺寸小，严重制约了电动车的推行。

对于目前市场上的叠层工艺电芯，其优点在于内阻低，热均匀性好，适合大功率电动应用产业，但同样存在致命的缺陷，主要体现为：成本高，产品制造的投资大，工艺复杂，电芯的能量一致性差等问题，尤其是叠层结构不稳定，充放电过程容易产生曲压变异，从而导致电芯变形、鼓胀引发衰减容量，这也是迄今为止叠层工艺电芯难以规模推行的原因。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种介于卷绕式和叠层式的中间态锂电池电芯及其制备方法，从而同时解决了上述两种工艺路线所带来的应用缺陷。

为达到上述技术目的及效果，本发明通过以下技术方案实现：

本发明的一种半卷绕叠层锂离子电池电芯，包括一个电芯罩壳，所述电芯罩壳的外部设置有正极极柱和负极极柱，所述电芯罩壳的内部设置有平板芯棒、隔膜袋、极电带和电解液；所述平板芯棒为一个由导热材料制成的方型支架，所述方型支架的内部呈蜂窝状或格栅状中空结构，所述电解液注入在所述平板芯棒内部的蜂窝状或格栅状中空结构中，所述隔膜袋包裹在所述平板芯棒的外部；所述极电带卷绕在包裹有所述隔膜袋的所述平板芯棒上，并固定成方型结构，所述极电带上引出有正极和负极，所述极电带的正极与负极分别与所述电芯罩壳上而定正极极柱和负极极柱连接。

进一步的，所述平板芯棒所采用的导热材料为金属铝、导热PP或半陶瓷结构导热PP。

进一步的，所述极电带由依次贴合在一起的正极片、离子交换隔膜和负极片组成，所述正极片和所述负极片上分别设置有若干个正极耳和负极耳，且所述正极耳与所述负极耳位于同一侧，且错位排列；所述极电带在卷绕后，若干个所述正极耳重叠形成所述极电带的正极，若干个所述负极耳重叠形成所述极电带的负极。

进一步的，所述正极片的材质为铝，并涂覆有正极材料，所述负极片的材质为铜，并涂覆有负极材料。

本发明的一种半卷绕叠层锂离子电池电芯的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）采用金属铝、导热PP或半陶瓷结构导热PP等的导热材料制备一个方型支架，以充当平板芯棒；

步骤2）在所述平板芯棒的两侧端面及其内部开设蜂窝状或格栅状中空结构，以存储更多的电解液；

步骤3）在所述平板芯棒的外部套上一个隔膜袋，以用于绝缘和锁定电解液；