[发明专利]一种锂离子电池卷芯卷绕及堆积方法

说明书

本发明公开一种锂离子电池卷芯的卷绕及堆积方法，该卷绕及堆积形式不同于传统锂离子电池内部卷绕堆积形式，可通过改变卷芯的卷绕直径来控制电池的尺寸，以满足不同的使用要求。本发明可提高电池的空间利用率，而且多卷芯并联的方式可增强电池大电流放电的能力。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及锂离子电池卷芯卷绕及堆积方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染的加剧，新能源汽车发展态势迅猛，其中电动汽车保有量逐年猛增。锂离子电池作为电动汽车的主要动力电源，当前对其能量密度和安全性的要求越来越严格。目前商用的锂离子电池主要包括圆柱形电池、方形电池和软包电池，电池实现电化学功能的部件是电芯，其中圆柱形电池电芯是由正负极、隔膜卷绕而成，方形和软包电池电芯是由正负极、隔膜堆叠或卷绕而成。

目前商用锂离子电池电芯结构仍有待改进。用于电动汽车的圆柱形电池组成包括卷芯、钢制电池壳、安全防护帽等，在实际应用中需将单个电池组装成电池模组，所需电池数量巨大且占用空间较大，同时没有电化学功能的电池壳也极大增加了电池的质量，这些因素都增阻碍了圆柱形电池模组比体积和比质量能量密度的提高。以18650锂离子电池为例，其容量多为1200mAh-3400mAh，用作汽车动力电源时需7000只左右的18650锂离子电池，每个电池都有电池壳，电池壳的存在降低了电池模组的比质量能量密度。而本发明可以减少电池壳的数量，实现比质量能量密度的提升。

发明内容

本发明的技术问题为：针对传统圆柱形电池卷芯卷绕形式限制了电池模组的能量密度问题，提供一种锂离子电池卷芯卷绕及堆积方法，采用卷芯两端同时分别进行卷绕的方式，使得单个卷芯由两个小卷芯连接而成，再根据电池所需尺寸调控卷芯的堆积。本发明可以提高锂离子电池的比质量能量密度，同时多个卷芯并联可以增强电池大电流放电的能力。

本发明采用的技术方案为：一种锂离子电池卷芯卷绕及堆积方法，所述卷绕形式为卷芯的两端从反方向分别进行卷绕，同时卷绕可得到由两个小卷芯连接而成的卷芯；所述堆积形式，是在前述卷芯的基础上，将卷芯交错进行堆积，而后再装进电池壳进行封装；调控卷芯卷绕的直径，可对电池的尺寸进行调节，以满足不同尺寸与形状电极的使用要求。

本发明与传统圆柱形电池的卷芯相比的有益效果：

(1)与传统圆柱形电池卷芯的卷绕形式相比，本发明的卷芯卷绕形式为自主设计，其结构在传统卷绕形式的基础上，将单个卷芯分为相连的两个卷芯结构，通过卷绕的直径和长度来控制卷芯的尺寸。

(2)本发明的卷芯卷绕形式能够在电池容量相同的前提下实现电池的卷芯尺寸的减小，卷芯由之前的单个卷芯变为多个小卷芯，每个小卷芯的半径减小，使得小卷芯都能够承受外部载荷。

(3)本发明的卷芯卷绕形式，实现了卷芯数量的增多，将各个卷芯的集流体引出端并联，使得在实现与原来卷芯相同的电流放电时各卷芯所放出的电流幅值能够降低，保护卷芯不受大电流的破坏。

(4)本发明的卷芯堆积形式，实现了在电池壳内将卷芯进行堆积，从而减少了不具备电化学功能的钢制电池壳的用量，在达到相同的电量时质量更低，因此组装成电池模组后能够大幅减轻电池模组的质量，实现电池模组比质量能量密度的增加。

(5)调控卷芯的卷绕直径和长度、每层卷芯的数量和卷芯堆积的层数，调整卷芯的整体尺寸，从而对锂离子电池的尺寸进行调节，以满足不同尺寸与形状电池的使用要求。

附图说明

图1为本发明卷绕前卷芯的结构平面图；

图2为本发明卷芯在两端卷绕后的平面图；

图3为本发明卷芯在两端卷绕后的立体图；

图4为本发明卷芯卷绕直径改变后的平面图；

图5为本发明卷芯堆积后的平面图；