一種耐振動鋰離子電池的制造方法
【專利摘要】本發明專利提供了一種耐振動鋰離子電池的制造方法，該圓柱形鋰離子電池中包含正極、負極、隔膜和電解液。在設計改進過程中采取了相應的技術措施，該電池正極片采用耐折度≥5次的鋁極耳，將正極極耳設計在極片中間，電池裝配時將卷繞后極組除去終止膠帶，極組入殼后用專業機械在轉動頻率20～55Hz、位移為0.2～1.0mm條件下處理5～30min，經過2次點底、滾槽、注液、封口、化成等工藝制備成耐振動鋰離子電池。
【專利說明】一種耐振動鋰離子電池的制造方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及一種耐振動鋰離子電池的制造方法。
【【背景技術】】
[0002]1990年，SONY公司率先在實驗室推出以LiCo02為正極材料的鋰離子二次電池，并于1991年開始產業化。十幾年來鋰離子二次電池快速發展，憑借其比能量高、循環壽命長、自放電小、輸出電壓高、綠色無污染等優勢，技術發展速度迅猛。產品市場占有率上升速度是迄今為止任何一種化學電池所無法比擬的，一躍成為目前世界電池市場風頭最勁的電池產品。據統計，全球鋰離子電池的銷售額已經超過了鎳氫、鎳鎘電池的總和。
[0003]目前電動工具領域發展很快，從單一功能的電動工具發展到新型多功能的電動工具，這種工具電機為偏心電機，使用時具有很高的振動頻率，通過高頻振動實現其切、割、刮、撞擊等功能。根據設計要求，其電源必須具有極強的耐振動要求。但普通動力型鋰離子電池雖然能滿足一般標準的要求，但不能滿足長時間高頻振動的要求，尤其在250Hz以上頻率下縱向振動，使用幾次有容易出現電池失效，無法滿足新型多功能工具的要求。
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【發明內容】
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[0004]本發明的目的在于提供一種耐振動的鋰離子電池的制造方法，該圓柱形鋰離子電池中包含正極、負極、隔膜和電解液。該方法的特點是電池正極極耳采用耐折度> 5次的鋁極耳，防止電池在振動時極耳斷裂；將正極極耳設計在極片中間，防止電池在振動時極耳膠帶脫開造成正極極耳與鋼殼接觸使電池短路；將卷繞后極組除去終止膠帶，極組入殼后用專用機械處理，將極組在鋼殼內部漲開，使其與鋼殼緊配，防止電池在振動時極組與鋼殼的相對運動；電池2次點底防止底部極耳與鋼殼在振動時脫開影響電池的正常使用，再經過滾槽、注液、封口、化成等工藝制備成耐振動鋰離子電池。
[0005]通過的途徑分述如下:
[0006]1.正極極耳采用耐折度> 5次的鋁極耳。用MIT耐折度儀上測試，彈簧張力設計為9.8N。目前國內常用的鋁極耳耐折度在2-3次，也有好的鋁極耳耐折度在5次以上。本方法選擇耐折度在5次以上的極耳作為正極極耳。可以有效防止電池在振動時由于極耳疲勞振動而引起的極耳斷裂，使電池失效不能正常使用。
[0007]2.將正極極耳設計在極片的中間。由于動力型鋰離子電池要求電池具有連續高倍率放電的能力，因此極耳設計一般都設計成多極耳。如果正極極耳在卷繞后布置在極組最外面，極耳上面都貼有絕緣膠帶，電池在振動時容易造成膠帶脫開或磨損，從而使正極極耳與鋼殼滾槽處接觸，造成電池短路失效。
[0008]3.將卷繞后極組除去終止膠帶，入殼后用專用機械在轉動頻率20-55HZ、位移為
0.2-1.0mm條件下處理5_30min，將極組在鋼殼內部漲開，使其與鋼殼緊配，防止電池在振動時極組與鋼殼的相對運動，防止極耳斷裂。振動頻率小、振幅小、振動時間短達不到效果，振動頻率大、振幅大、振動時間長會導致極片掉粉,造成電池內部短路而使電池失效。[0009]本發明所提供的一種耐振動鋰離子電池生產工藝技術包括:
[0010]1.負極電極的制備:
[0011]將石墨作為負極活性物質，導電石墨作為添加劑，PVdF作為粘結劑，用NMP做溶劑，經過一定時間的高速攪拌制得負極漿料，均勻地涂布在銅箔的兩面，烘干后制得負電極。
[0012]2.正極電極的制備:
[0013](I)制漿:正電極漿料的組成(wt% )為:專用溶劑40-80、粘結劑(PVdF) 2-12、導電材料(碳黑、石墨等)作添加劑1-8、粉末狀的正極活性物質(鋰鈷氧化物LiCoO2、鋰鎳氧化物LiNiO2、鋰鈷鎳氧化物LiCoNiO2、鋰錳氧化物LiMn2O4,、鎳鈷錳鋰氧化物LiNixCoyMnzO2、鋰鎳錳氧化物LiNixMnyO2或鋰鐵磷酸鹽LiFePO4等的一種或幾種)30-50。將專用溶劑、粘結劑和導電添加劑分別與粉末狀的正極活性物質混合，經高速攪拌均勻、真空制得。
[0014](2)涂布:將正極漿料均勻地涂布在鋁箔的兩面，烘干后制得正電極。
[0015]3.卷繞組裝:將事先設計好的正極、隔膜、負極、隔膜相互對應卷繞成形，除去終止膠帶后裝入電殼體內組裝成為電池芯。電池殼是圓柱形的；殼體材料質是鋁、不銹鋼、鍍鎳鋼等不限。
[0016]4.入殼后用專用機械在轉動頻率20-55HZ、位移為0.2-1.0mm條件下處理5-30min，將極組在鋼殼內部漲開，使其與鋼殼緊配。
[0017]5.經過振動裝配后的電池在點底時點底2次，第一次點底后轉動一定角度，再點I次。
[0018]6.再經過滾槽、注液、封口、化成等工藝制備成耐振動鋰離子電池。
[0019]按照本方法所提供的產品設計和工藝技術來制備出一種耐振動的鋰離子電池耐振動性能得到顯著提高。
[0020]普通的鋰離子電池只能滿足以下的振動要求:將充滿電的單體電池安裝在振動臺上從X、Y、Z三個方向每個方向施加振幅為0.76mm的簡諧振動，最大行程1.52mm。振動頻率在IOHz~55Hz以lHz/min的速率變化，每個方向頻率從IOHz到55Hz，再從55Hz返回IOHz在90±5min內完成。試驗結束后觀察電池外觀，電池應無明顯損傷、漏液、冒煙或爆炸，電池電壓不低于額定電壓。
[0021]本發明的耐振動的鋰離子電池不但能滿足普通鋰離子電池的振動要求，更能在振動頻率為250Hz,振幅為0.1mm,連續振動時間8h。振動后，電池不失效,可以在電動工具上
繼續使用。`
【【具體實施方式】】
[0022]實施例一:
[0023]耐折度不同電池比較:
[0024]分別選擇耐折度2、3、5的4X0.1mm的招極耳,正極選用雙極耳設計,制備成18650動力型鋰離子電池。將電池充滿電，在振動頻率為250Hz，振幅為0.1mm，連續振動時間8h。測試50支電池。
[0025]表1不同耐折度的極耳測試對比數據:(制作成鎳鈷錳鋰18650-1300動力型鋰離子電池進行測試)[0026]表1不同耐折度極耳振動后失效電池數單位:支
【權利要求】
1.一種耐振動鋰離子電池的制造方法，其特征是圓柱形鋰離子電池中包含正極、負極、隔膜和電解液。
2.根據權利要求1所述的耐振動鋰離子電池，其特征在于電池正極極耳采用耐折度^ 5次的鋁極耳，將正極極耳設計在極片中間。
3.根據權利要求1所述的耐振動鋰離子電池的制造方法，其特征在于電池裝配時將卷繞后極組除去終止膠帶，入殼后用專用機械處理，增加鋼殼與極組的摩擦力。
4.根據權利要求3所述的耐振動鋰離子電池，其特征在于專用機械處理指在轉動頻率20~55Hz、位移為0.2~1.0mm條件下處理5~30min,
5.如權利要求3所述的耐振動鋰離子電池，其特征在于電池入殼經過專用機械處理后，進行2次點底。
【文檔編號】H01M10/058GK103682447SQ201210361484
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月26日 優先權日:2012年9月26日
【發明者】沈濤, 王興威, 唐琛明, 黃鐘琪, 夏樹強, 陳睿, 張建忠, 張勤, 黃衛琴, 張慕容 申請人:江蘇海四達電源股份有限公司, 江蘇省新動力電池及其材料工程技術研究中心有限公司