一種卷繞式鋰離子電池制造技術

本實用新型專利技術屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種卷繞式鋰離子電池，包括由正極片、隔膜和負極片卷繞而成的電芯，用于容置所述電芯的包裝袋，以及填充于所述包裝袋和所述電芯內的電解液，所述電芯的中心空間內設置有密閉的、內部填充有保護劑的、可承受12-20個大氣壓且在該大氣壓下的形變率小于10%的硬質保護袋。相對于現有技術，本實用新型專利技術通過在電芯的中心空間設置內部填充有保護劑的硬質保護袋可以減少電池變形的可能性，而且可以減少當電池受到外力沖擊或熱沖擊時的燃燒，同時，硬質保護袋還可以充當卷繞式電池的卷針而無需拔出，可以減少內圈隔膜起皺現象的發生。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種卷繞式鋰離子電池
本技術屬于鋰離子電池
，尤其涉及一種具有自我保護能力的卷繞式鋰離子電池。
技術介紹
卷繞式鋰離子電池是將正極片、隔膜和負極片的一端依次固定在卷針上，卷繞成電芯后，用膠帶將尾部固定住，再抽出卷針，然后將其置于包裝袋中，經過注液、抽真空、封裝和活化等工序，制成鋰離子電池。由于卷針一般是采用金屬條，因此在抽出卷針的過程中，容易使得內圈的隔離膜起皺，影響電池的厚度一致性。而且，由上述的制備過程可以看出:現有技術中的卷繞式鋰離子電池的內部是沒有任何保護結構的，當有外力撞擊電池時，由于電池本身不具有緩沖物質，因此很容易變形。此外，電池的阻燃性一般是由添加到電解液中的阻燃劑來實現的，抑制電池內HF的腐蝕則是通過在電解液中添加“防腐劑”來實現的，但是當電解液中的阻燃劑或者“防腐劑”過多時，電池的倍率及充放電效率等方面會受到影響。
技術實現思路
本技術的目的在于:針對現有技術的不足，而提供一種具有自我保護能力的卷繞式鋰離子電池。為了達到上述目的，本技術采用如下技術方案:一種卷繞式鋰離子電池，包括由正極片、隔膜和負極片卷繞而成的電芯，用于容置所述電芯的包裝袋，以及填充于所述包裝袋和所述電芯內的電解液，所述電芯的中心空間內設置有密閉的、內部填充有保護劑的、可承受12-20個大氣壓且在該大氣壓下的形變率小于10%的硬質保護袋。若硬質保護袋可承受的壓力太大，則當電池受到沖擊或者熱烘烤時，硬質保護袋很難破裂，保護劑就很難釋放出來起到保護作用；而若硬質保護袋可承受的壓力太小，則在電池的制備過程中(如在整形步驟中)硬質保護袋就容易被壓破，使得硬質保護袋無法形同虛設。保護劑對硬質保護袋應當具有一定的壓強，使得當硬質保護袋破裂時，保護劑能夠噴出來。其中，中心空間即現有技術中的鋰離子電池在卷繞時拔出卷針后留下的空間，本技術中硬質保護袋充當卷針。作為本技術卷繞式鋰離子電池的一種改進，所述硬質保護袋設置為致密的金屬袋或致密的塑膠袋，這兩種材質的硬質保護袋能夠承受較大的壓強。而且致密的結構使得硬質保護袋內的保護劑在正常使用情況下不會泄漏到電池內部，電池內部的電解液也不會浸入到包裝袋內。而當電池受到沖擊或者熱烘烤時，金屬袋或塑膠袋又可以被壓破或者因熔融而破裂，從而順利地釋放出其內部起到保護作用的保護劑，使電池具有自我保護功倉泛。硬質保護袋的透氣度小于或等于20 μ m/pa.S，硬質保護袋的透氣度不能太大，否則硬質保護袋內外的物質容易發生交換，影響硬質保護袋作用的發揮。作為本技術卷繞式鋰離子電池的一種改進，所述硬質保護袋設置為鎳合金袋。作為本技術卷繞式鋰離子電池的一種改進，所述硬質保護袋設置為聚四氟乙烯塑膠袋。作為本技術卷繞式鋰離子電池的一種改進，所述硬質保護袋的壁厚為5-100 μ m。硬質保護袋的厚度不能太大，否則當電池受到沖擊或者熱烘烤時，包裝袋不易破裂；硬質保護袋的厚度也不能太小，否則在正常使用時包裝袋也容易破裂。作為本技術卷繞式鋰離子電池的一種改進，所述硬質保護袋的壁厚為10—50 μ mD作為本技術卷繞式鋰離子電池的一種改進，所述硬質保護袋的壁厚為30 μ m。作為本技術卷繞式鋰離子電池的一種改進，所述硬質保護袋的形狀為圓柱形或長方體形，硬質保護袋的形狀可以根據電池的形狀來選擇。作為本技術卷繞式鋰離子電池的一種改進，所述硬質保護袋的長度與所述中心空間的長度相等，所述硬質保護袋的寬度與所述中心空間的寬度相等，所述硬質保護袋的厚度與所述中心空間的厚度相等。其中，保護劑為阻燃劑、防止HF對電芯產生腐蝕的防腐劑和惰性氣體中的至少一種，保護劑的形態為氣態、液態、固態、膠體狀和凝膠狀中的至少一種。其中，阻燃劑可以在電池發生短路或熱沖擊等意外情況時阻止電池燃燒；防腐劑可以起到當電解液泄露到電池外時，減少電解液對外的腐蝕；在電池起微火時，惰性氣體可以將微火熄滅，避免火勢擴大。當保護劑為氣態時，可以通過將氣體通入準備好的硬質保護袋，然后及時密封包裝袋的方法來制備；當保護劑為固態、溶膠或凝膠時，可以直接將保護劑加入硬質保護袋內，然后將硬質保護袋密封；當保護劑為液態時，可以將保護劑注入硬質保護袋內，然后將硬質保護袋密封。其中，優選的液體和氣體，因為這兩種形態的保護劑容易在硬質保護袋破裂時噴出。阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、氯化銨、磷酸三苯酯、聚四氟乙烯和氟苯中的至少一種，這幾種物質阻燃效果好，而且廉價易得。防腐劑為鋁硅酸鹽、六甲基二硅胺烷、氧化鈣和三氧化二鋁中的至少一種，這幾種物質能夠與HF發生反應，從而減少HF這種腐蝕性很強的酸對外界的污染和腐蝕。惰性氣體為氮氣或氬氣,這兩種氣體廉價易得。相對于現有技術，本技術通過在電芯的中心空間設置內部填充有保護劑的硬質保護袋而至少具有以下有益效果:第一，硬質保護袋能夠提供從內到外的支撐力，減少電池變形的可能性；第二，當電池受到外部沖擊時，硬質保護袋的緩沖作用可以保護電池內部的極片和隔膜，使極片和隔膜不會輕易被折斷或者破壞，而當沖擊力達到一定程度以致于電池內部的極片受到損害而誘發短路時，硬質保護袋被壓破，由于硬質保護袋內的壓力使得阻燃劑快速及時地被釋放，從而以防止電池燃燒(保護劑包括阻燃劑時)；第三，當電池受到熱沖擊，使得電池內部溫度大于硬質保護袋(當硬質保護袋為塑膠袋時)的熔融溫度時，硬質保護袋破裂，由于硬質保護袋內的壓力使得保護物質(如惰性氣體)快速釋放，從而可以減緩電池內部的發熱反應，大大減小燃燒發生的可能性；第四，當受到沖擊或者熱烘烤時，鋰離子電池可能發生泄漏，此時，硬質保護袋破裂，由于硬質保護袋內的壓力使得能夠防止HF對電芯產生腐蝕的防腐劑快速釋放出來，從而減少電解液對外的腐蝕；第五，由于保護劑不是直接添加至電解液中，從而能夠保證電池倍率及充放電效率等方面性能的完好發揮。第六，本技術中的硬質保護袋充當了卷繞式鋰離子電池的卷針，卷繞完成后，無需拔出卷針，從而不會使得內圈的隔離膜起皺，保證電池厚度的一致性?！靖綀D說明】圖1為本技術的剖視圖?！揪唧w實施方式】以下結合具體實施例和說明書附圖詳細描述本發及其有益效果，但是，本技術的實施例并不局限于此。實施例1如圖1所示，本實施例提供的鋰離子電池，包括由正極片1、隔膜2和負極片3卷繞而成的電芯4，用于容置電芯4的包裝袋5，以及填充于包裝袋5和電芯4內的電解液，電芯4的中心空間設置有密閉的硬質保護袋6，硬質保護袋6內填充有保護劑。硬質保護袋6設置為致密的鎳鉻合金袋，并且硬質保護袋6的壁厚為ΙΟμπι，硬質保護袋6的透氣度為ΙΟμπι/pa.S，保護劑為阻燃劑氫氧化鋁溶膠、防腐劑六甲基二硅胺烷和氮氣，硬質保護袋6的形狀為長方體形，且硬質保護袋6設置于電芯4的中心空間內，并且硬質保護袋6的長度與中心空間的長度相等，硬質保護袋的寬度6與中心空間的寬度相等，硬質保護袋6的厚度與中心空間的厚度相等。制備本實施例的電池時，先準備一個壁厚為10 μ m、透氣度為10 μ m/pa.s的鎳鉻合金袋，然后將氫氧化鋁溶膠加入一邊開口的鎳鉻合金袋內，然后注入六甲基二硅胺烷，最后再通入氮氣，將開口邊密封，即制得硬質保護袋6。然后將正極片1、隔膜2和負極片3的一端均固定在硬質保護袋6上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種卷繞式鋰離子電池，包括由正極片、隔膜和負極片卷繞而成的電芯，用于容置所述電芯的包裝袋，以及填充于所述包裝袋和所述電芯內的電解液，其特征在于：所述電芯的中心空間內設置有密閉的、內部填充有保護劑的、可承受12?20個大氣壓且在該大氣壓下的形變率小于10%的硬質保護袋。

【技術特征摘要】
1.一種卷繞式鋰離子電池，包括由正極片、隔膜和負極片卷繞而成的電芯，用于容置所述電芯的包裝袋，以及填充于所述包裝袋和所述電芯內的電解液，其特征在于:所述電芯的中心空間內設置有密閉的、內部填充有保護劑的、可承受12-20個大氣壓且在該大氣壓下的形變率小于10%的硬質保護袋。2.根據權利要求1所述的卷繞式鋰離子電池，其特征在于:所述硬質保護袋設置為致密的金屬袋或致密的塑膠袋。3.根據權利要求2所述的卷繞式鋰離子電池，其特征在于:所述硬質保護袋設置為鎳口O4.根據權利要求2所述的卷繞式鋰離子電池，其特征在于:所述硬質保護袋設置為聚四氟乙烯塑膠袋。5.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：涂健，胡海波，劉凱，劉志航，
申請(專利權)人：湖南立方新能源科技有限責任公司，
類型：新型
國別省市：湖南;43