圆柱型二次电池的制备方法及圆柱型二次电池

摘要

本发明公开了一种圆柱型二次电池的制备方法及圆柱型二次电池，其中圆柱型二次电池的制备方法的步骤包括：(1)取一铝带和一呈管状的隔膜，铝带的长度大于隔膜的长度，隔膜只允许离子通过；(2)采用绝缘材料对隔膜一端密封，将正极粉和铝带置于隔膜内部，再采用绝缘材料对隔膜的另一端密封并将铝带的一端穿设绝缘材料而伸出隔膜；(3)将隔膜置于钢壳内，再将负极粉置于钢壳与隔膜之间的间隙内；(4)将电解液注入钢壳内，并将伸出隔膜的铝带与盖帽焊接，再经封口、化成后制得圆柱型二次电池，通过该制备方法做出的圆柱型二次电池具有较好的经济价值，而且通过该方法还能制备出较细直径且高容量的圆柱型二次电池。

说明书

技术领域

本发明属于圆柱型二次电池技术领域，尤其涉及一种圆柱型二次电池的制备方法及圆柱型二次电池。

背景技术

圆柱型二次电池是一种容量高、循环寿命长、使用环境温度宽广的电池，圆柱型二次电池可应用于太阳能灯具、草坪灯具、后备能源、电动工具、玩具模型上、光伏能源上。

现有技术中圆柱型二次电池的制备工艺大多包括：将正负极活性物质分别与粘结剂、导电剂、溶剂混合后，涂布于集流体表面，经干燥、辊压、分切等步骤后制得正负极片，还需再将正负极片与隔膜卷绕成卷芯等，很显然这些工序繁多，会使得圆柱型二次电池的生产效率低下，且设备成本高，故而做出的圆柱型二次电池不具有较好的经济价值。

尤其是随着小电源产品的发展(如指示灯)，对小直径(≦5mm)圆柱型二次电池的需求就越来越多。目前现有技术中，通常通过采用韧性强的细卷针以降低圆柱型二次电池的中心孔直径，然而即使将卷针直径减小至2.5-3mm，隔膜采用7um的厚度，基本上也做不出有容量的小直径圆柱型二次电池，这是因为卷绕中心孔、隔膜、铝集流体、铜集流体、焊接于铜集流体的镍带、焊接于铝集流体的铝带、绝缘胶带的横截面积总和已经占满了整个圆柱型二次电池约5mm直径空间，那么提供电能的正负极活性物质基本上就无空间可容纳了。

因此，亟需一种圆柱型二次电池的制备方法及圆柱型二次电池，以解决现有技术问题的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆柱型二次电池的制备方法，通过该制备方法做出的圆柱型二次电池具有较好的经济价值，而且通过该方法还能制备出较细直径且高容量的圆柱型二次电池。

本发明的另一目的是提供一种圆柱型二次电池，该圆柱型二次电池直径小且容量高。

为实现以上目的，本发明提供了一种圆柱型二次电池的制备方法，步骤包括：

(1)取一铝带和一呈管状的隔膜，铝带的长度大于隔膜的长度，隔膜只允许离子通过；

(2)采用绝缘材料对隔膜一端密封，将正极粉和铝带置于隔膜内部，再采用绝缘材料对隔膜的另一端密封并将铝带的一端穿设绝缘材料而伸出隔膜；

(3)将隔膜置于钢壳内，再将负极粉置于钢壳与隔膜之间的间隙内；

(4)将电解液注入钢壳内，并将伸出隔膜的铝带与盖帽焊接，再经封口、化成后制得圆柱型二次电池。

与现有技术相比，本发明的圆柱型二次电池的制备方法中不需要制备正负极片，且无需通过卷绕工序制备卷芯，显然本申请的制备方法中无需涂布、干燥、辊压、卷绕工序，这大大提高了圆柱型二次电池的生产效率，且降低了设备成本，故通过本发明的圆柱型二次电池的制备方法制得的圆柱型二次电池具有较好的经济价值。其次，本发明的圆柱型二次电池不存在卷绕中心孔，也不含铝集流体、铜集流体、焊接于铜集流体的镍带、焊接于铝集流体的铝带、贴于集流体或铝镍带上的绝缘胶带，这无疑可降低电池的直径，而且对于相同直径的电池来说，显然采用本发明的方法可使得圆柱型二次电池具有相对较多的用于容纳正负极活性物质的空间，故通过本申请的方法还能制备出较细直径且高容量的圆柱型二次电池，尤其是适用于制备直径为5mm及以下的圆柱型二次电池。另，以圆柱型锂二次电池为例，通过本发明的圆柱型二次电池的制备方法制得的圆柱型二次电池在充电时，外部电压施加在盖帽和钢壳上，在电场作用下正极粉中的锂离子通过电解液穿过隔膜迁移到负极粉表面，嵌入负极的活性物质内部，同时，电子被负极粉中的活性物质接收，锂离子被负极活性物质固定；放电时(外部存在负载时)，负极粉释放出电子，锂离子通过电解液和隔膜向正极粉迁移，而电子通过外电路(负载)流向铝带，正极粉中的锂离子结合铝带上的电子嵌入正极粉的活性物质中。

较佳地，本发明的正极粉由正极活性物质和导电剂经混合制得，这使得制成的圆柱型二次电池的正极粉中不含粘结剂，进而降低粉体间的界面阻抗，提高电池循环性能。正极粉中不含粘结剂，可以提高正极活性物质的含量而提升电池的容量。具体地，通过将正极活性物质和导电剂加入到搅拌罐或搅拌釜中进行物理混合，搅拌0.5～20h后得到正极粉。

较佳地，本发明的负极粉由负极活性物质和导电剂经混合制得，这使得制成的圆柱型二次电池的负极粉中不含粘结剂，进而降低粉体间的界面阻抗，提高电池充电性能及循环性能。负极粉中不含粘结剂，可以提高负极活性物质的含量而提升负极的容量余量。具体地，通过将负极活性物质和导电剂加入到搅拌罐或搅拌釜中进行物理混合，搅拌0.5～20h后得到负极粉。

较佳地，本发明的正极活性物质占正极粉的质量比例为98～99.5％；负极活性物质占负极粉的质量比例为98～99.5％。

较佳地，本发明的导电剂为CNT导电剂。由于靠近隔膜处的正极粉与能传输电子的铝带具有一定的距离，故靠近隔膜处的正极粉的电子传输路径较长，阻抗增加，极化反应也增加，而加入CNT导电剂可以降低正极粉的阻抗；同理，由于靠近隔膜处的负极粉与能传输电子的钢壳也具有一定的距离，加入CNT导电剂可以降低负极粉的阻抗。管径长的CNT具有更好的导电性，可在正极粉或负极粉中形成三维空间网络，可将更多的活性物质连接起来，更高效地传输电子，降低活性物质的极化内阻。

较佳地，本发明的正极活性物质包括镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂、镍锰酸钠、锰酸锂、磷酸铁锂或高电压钴酸锂；负极活性物质包括石墨、中间相炭、硅氧化物、硅炭、钛酸锂或合金负极。

较佳地，本发明的电解液包括六氟磷酸锂和碳酸酯类溶剂，此外，本发明的电解液也可包括高氯酸钠和碳酸酯类溶剂。

较佳地，本发明包括先将铝带置于隔膜内部，再将正极粉置于隔膜内。

较佳地，本发明的铝带置于隔膜的中心轴线上。

较佳地，本发明的正极粉通过气压注入到隔膜内部，并进行振实操作,其中振实密度为2.6～3.0g/m

较佳地，本发明的负极粉的端面超出正极粉的端面，由于正极粉中的锂离子垂直穿过隔膜嵌入到相应高度的负极粉中，而负极粉的端面超出正极粉的端面可以保证锂离子不析出。更具体地，负极粉端面超出正极粉端面的距离小于等于绝缘材料的厚度，即负极粉的端面不超出绝缘材料的表面；具体地，若是绝缘材料的厚度为0.2mm，负极粉端面超出正极粉端面的距离不超过0.2mm。

较佳地，本发明的负极粉与正极粉的容量比值大于等于1.15，即(正极克容量×正极活性物重量)/(负极克容量×负极活性物重量)≥1.15，该值大于现有技术中通过卷绕工艺制备的圆柱型二次电池的负极与正极的容量比值1.1，这是因为负极厚度增加的较多导致离子嵌入时极化增大，在隔膜附近可能出现金属析出的现象，故当提升负极粉的重量，那些过量富集在离隔膜近处的负极粉表面的离子会被迫嵌入到额外增加的负极粉中，进而防止隔膜附近出现金属析出的现象。

较佳地，本发明的隔膜的厚度大于0.05mm，隔膜的孔径小于100nm，隔膜的孔隙率为30％～50％，隔膜的热收缩率(130℃)小于5％，隔膜的透气度为150～400cc/s。

具体地，本发明的隔膜的折径方向强度大于100MPa，其中隔膜折径(FD)与隔膜内径(D)、隔膜厚度(WT)之间的换算关系为：D≈2(FD-2WT)/π。

较佳地，本发明的隔膜的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚芳酰胺。

较佳地，本发明的盖帽包括金属盖和绝缘胶圈，铝带与金属盖焊接，绝缘胶圈设于钢壳和金属盖之间。

较佳地，本发明的绝缘材料为塑料类绝缘材料或陶瓷压片材料，具体地，塑料类绝缘材料为青稞纸或PET，陶瓷压片材料为PTC、氧化铝、勃母石。

为实现以上目的，本发明还提供了一种圆柱型型二次电池，包括钢壳、盖帽和隔膜，还包括正极体、负极体及铝带，隔膜呈管状结构，隔膜位于钢壳的内部且两者的中心轴线平行，盖帽密封钢壳的开口端，负极体位于隔膜和钢壳之间，铝带和正极体位于隔膜内部，且铝带伸出隔膜的端部并与盖帽连接。

与现有技术相比，本发明的圆柱型二次电池包括正极体、负极体、铝带及管状结构的隔膜，隔膜位于钢壳的内部且两者的中心轴线平行，盖帽密封钢壳的开口端，负极体位于隔膜和钢壳之间，铝带和正极体位于隔膜内部，且铝带伸出隔膜的端部并与盖帽连接。另，以圆柱型锂二次电池为例，本发明的圆柱型锂二次电池在充电时，外部电压施加在盖帽和钢壳上，正极体释放锂离子，在电场作用下锂离子通过电解液穿过隔膜迁移到负极体表面，嵌入负极的活性物质内部，同时，电子被负极体中的活性物质接收，锂离子被负极活性物质固定；放电时(外部存在负载时)，负极体释放出锂离子和电子，锂离子通过电解液和隔膜向正极体迁移，而电子通过外电路(负载)流向铝带，正极体中的锂离子结合铝带上的电子嵌入正极体的活性物质中。本发明的圆柱型二次电池不存在卷绕中心孔，也不含铝集流体、铜集流体、焊接于铜集流体的镍带、焊接于铝集流体的铝带，因此对于相同小直径的电池来说，本发明的圆柱型二次电池具有相对较多的用于容纳正负极活性物质的空间，即本发明的圆柱型二次电池直径小且容量高。

较佳地，本发明的正极体为正极活性物质和导电剂混合的粉体，负极体为负极活性物质和导电剂混合的粉体，即圆柱型二次电池的正负极体中不含粘结剂，这可降低粉体间的界面阻抗，进而提高电池的循环性能。正极体中不含粘结剂，可以提高正极活性物质的含量而提升电池的容量。负极体中不含粘结剂，可以提高负极活性物质的含量而提升负极的容量余量。

较佳地，本发明的正极活性物质包括镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂、镍锰酸钠、锰酸锂、磷酸铁锂或高电压钴酸锂；负极活性物质包括石墨、中间相炭、硅氧化物、硅炭、钛酸锂或合金负极。

较佳地，本发明的导电剂为CNT导电剂。由于靠近隔膜处的正极体与能传输电子的铝带具有一定的距离，故靠近隔膜处的正极体的电子传输路径较长，阻抗增加，极化反应也增加，而加入CNT导电剂可以降低正极体的阻抗；同理，由于靠近隔膜处的负极体与能传输电子的钢壳也具有一定的距离，加入CNT导电剂可以降低负极体的阻抗。管径长的CNT具有更好的导电性，可在正极体或负极体中形成三维空间网络，可将更多的活性物质连接起来，更高效的传输电子，降低活性物质的极化内阻。

较佳地，本发明的铝带位于隔膜的中心轴线上。

较佳地，本发明的隔膜的中心轴线与钢壳的中心轴线重合。

较佳地，本发明的盖帽包括金属盖和绝缘胶圈，铝带与金属盖焊接，绝缘胶圈设于钢壳和金属盖之间。

较佳地，本发明的隔膜的两端设有用于密封隔膜端部的绝缘件。具体地，绝缘件为青稞纸、PET、PTC、氧化铝或勃母石。

较佳地，本发明的负极体的端面超出正极体的端面。由于正极体中的锂离子垂直穿过隔膜嵌入到相应高度的负极体中，而负极体的端面超出正极体的端面可以保证锂离子不析出。更具体地，负极体的端面超出正极体的端面的距离小于等于绝缘件的厚度，若是绝缘件的厚度为0.2mm，则负极体端面超出正极体端面的距离小于等于0.2mm。

较佳地，本发明的负极体与正极体的容量比值大于等于1.15，即(正极克容量×正极活性物重量)/(负极克容量×负极活性物重量)≥1.15，该值大于现有技术中通过卷绕工艺制备的圆柱型二次电池的负极与正极的容量比值1.1，这是因为负极厚度增加的较多导致离子嵌入时极化增大，在隔膜附近可能出现析金属的现象，故当提升负极体的重量，那些过量富集在离隔膜近处的负极体表面的离子会被迫嵌入到额外增加的负极体中，进而防止隔膜附近出现析金属的现象。

较佳地，本发明的隔膜的厚度大于0.05mm，隔膜的孔径小于100nm，隔膜的孔隙率为30％～50％，隔膜的热收缩率(130℃)小于5％，隔膜的透气度为150～400cc/s。

较佳地，本发明的隔膜的折径方向强度大于100MPa。

较佳地，本发明的隔膜的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚芳酰胺。

较佳地，本发明的钢壳的外径小于等于5mm。

附图说明

图1为本发明的圆柱型二次电池的制备方法的工艺流程图。

图2为本发明的圆柱型二次电池的结构示意图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术内容、所实现的技术效果，以下结合具体实施方式作进一步说明。

首先结合图1，对本发明的圆柱型二次电池的制备方法进行详细地说明，具体步骤包括：

(1)取一铝带2和一呈管状的隔膜1(如S1所示)，铝带2的长度大于隔膜1的长度，隔膜1只允许离子通过；

(2)采用绝缘材料3对隔膜1一端密封(如S21所示)，将铝带2置于隔膜1内部(如S22所示)，再将正极粉4置于隔膜1内部，再采用绝缘材料3对隔膜1的另一端密封并将铝带2的一端穿设绝缘材料3而伸出隔膜1(如S23所示)；

(3)将隔膜1置于钢壳5内(如S31所示)，再将负极粉6置于钢壳5与隔膜1之间的间隙内(如S32所示)；

(4)将电解液7注入钢壳5内(如S41所示)，并将伸出隔膜1的铝带2与盖帽8焊接，再经封口、化成后制得圆柱型二次电池100(如S42所示)。

具体地，步骤(4)中盖帽8包括金属盖81和绝缘胶圈82，铝带2与金属盖81焊接，绝缘胶圈82安装于钢壳5和金属盖81之间。

具体地，负极粉端面61超出正极粉端面41。

继续结合图1，以锂二次电池为例，对通过本发明的圆柱型二次电池的制备方法制得的圆柱型二次电池做进一步地说明，圆柱型二次电池100中电压高的铝带2为正极端(+)，电压低的钢壳5为负极端(-)，外电流通过盖帽8流入铝带2，再通钢壳5流出(相当于在铝带2和钢壳5之间施加了一个电场)，就构成了电子通路；同时电解液7充当二次传输的介质，填充于正极粉4和负极粉6周围以及隔膜1孔隙里，隔膜1将正极粉4和负极粉6进行电子绝缘，且只允许离子通过，就构成了离子通路。在充电时，外部电压施加在盖帽8和钢壳5上，正极粉4释放锂离子，在电场作用下锂离子通过电解液7穿过隔膜1迁移到负极粉6表面，嵌入负极粉6的活性物质内部，同时，电子被负极粉6中的活性物质接收，锂离子被负极活性物质固定；放电时(外部存在负载时)，负极粉6释放出锂离子和电子，锂离子通过电解液7和隔膜1向正极粉4迁移，而电子通过外电路(负载)流向铝带2，正极粉4中的锂离子结合铝带2上的电子嵌入正极粉4的活性物质中。

本发明的圆柱型二次电池的制备方法中不需要制备正负极片，且无需通过卷绕工序制备卷芯，显然本申请的制备方法中无需涂布、干燥、辊压、卷绕工序，这大大提高了圆柱型二次电池的生产效率，且降低了设备成本，故通过本发明的圆柱型二次电池的制备方法制得的圆柱型二次电池具有较好的经济价值。其次，本发明的制备方法简化了圆柱型二次电池中不发挥电能的辅助材料(如不存在卷绕中心孔，也不含铝集流体、铜集流体、焊接于铜集流体的镍带、焊接于铝集流体的铝带)，这无疑可降低电池的直径，而且对于相同直径的电池来说，显然采用本发明的方法使得圆柱型二次电池的空间得到了充分的利用，进而具有相对较多的用于容纳正负极活性物质的空间，故通过本申请的方法还能制备出较细直径且高容量的圆柱型二次电池。

下面将结合具体实施例对本发明的圆柱型二次电池的制备方法进行更详细的说明。

实施例1

(1)取一铝带和一呈管状的聚丙烯隔膜，铝带的长度为56.2mm，聚丙烯隔膜的长度为52mm、折径为4.5mm、厚度为0.1mm、折径方向强度为180Mpa、孔隙率为50％，且聚丙烯隔膜的孔径小于100nm；

(2)采用氧化铝陶瓷压片对聚丙烯隔膜一端密封，将铝带置于聚丙烯隔膜的中心轴线上，再将正极粉通过气压注入到聚丙烯隔膜内部，并进行振实操作(振实密度为2.6g/m

(3)将聚丙烯隔膜置于钢壳内，再将负极粉通过气压注入到钢壳与聚丙烯隔膜之间的间隙内，并进行振实操作(振实密度为1.0g/m

(4)将电解液注入钢壳内，并将伸出聚丙烯隔膜的铝带与金属盖焊接，再将绝缘胶圈安装于钢壳和金属盖之间，经封口、化成后制得直径为5mm、高度为54mm的圆柱型锂二次电池；

其中电解液包括六氟磷酸锂、甲乙碳酸酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯，正极粉的制备方法包括：将0.83g镍钴铝酸锂(0.2C克容量为195mAh/g)和0.0084gCNT导电剂加入到搅拌罐中搅拌1.0h制得；负极粉的制备方法包括：将0.415g硅炭(0.2C克容量为450mAh/g)和0.004gCNT导电剂加入到搅拌罐中搅拌1.0h制得。

实施例2

(1)取一铝带和一呈管状的聚丙烯隔膜，铝带的长度为56.2mm，聚丙烯隔膜的长度为52mm、折径为2.73mm、厚度为0.1mm、折径方向强度为180Mpa、孔隙率为50％，且聚丙烯隔膜的孔径小于100nm；

(2)采用氧化铝陶瓷压片对聚丙烯隔膜一端密封，将铝带置于聚丙烯隔膜的中心轴线上，再将正极粉通过气压注入到聚丙烯隔膜内部，并进行振实操作(振实密度为2.6g/m

(3)将聚丙烯隔膜置于钢壳内，再将负极粉通过气压注入到钢壳与聚丙烯隔膜之间的间隙内，并进行振实操作(振实密度为1.0g/m

(4)将电解液注入钢壳内，并将伸出聚丙烯隔膜的铝带与金属盖焊接，再将绝缘胶圈安装于钢壳和金属盖之间，经封口、化成后制得直径为3mm、高度为54mm的圆柱型锂二次电池；

其中电解液包括六氟磷酸锂、甲乙碳酸酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯，正极粉的制备方法包括：将0.31g镍钴铝酸锂(0.2C克容量为195mAh/g)和0.003g CNT导电剂加入到搅拌罐中搅拌1.0h制得；负极粉的制备方法包括：将0.155g硅炭(0.2C克容量为450mAh/g)和0.0015gCNT导电剂加入到搅拌罐中搅拌1.0h制得。

实施例3

(1)取一铝带和一呈管状的聚丙烯隔膜，铝带的长度为56.2mm，聚丙烯隔膜的长度为52mm、折径为3.33mm、厚度为0.1mm、折径方向强度为180Mpa、孔隙率为50％，且聚丙烯隔膜的孔径小于100nm；

(2)采用氧化铝陶瓷压片对聚丙烯隔膜一端密封，将铝带置于聚丙烯隔膜的中心轴线上，再将正极粉通过气压注入到聚丙烯隔膜内部，并进行振实操作(振实密度为2.6g/m

(3)将聚丙烯隔膜置于钢壳内，再将负极粉通过气压注入到钢壳与聚丙烯隔膜之间的间隙内，并进行振实操作(振实密度为1.0g/m

(4)将电解液注入钢壳内，并将伸出聚丙烯隔膜的铝带与金属盖焊接，再将绝缘胶圈安装于钢壳和金属盖之间，经封口、化成后制得直径为3mm、高度为54mm的圆柱型钠二次电池；

其中电解液包括高氯酸钠、甲乙碳酸酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯，正极粉的制备方法包括：将0.46g镍锰酸钠(0.2C克容量为110mAh/g)和0.0046gCNT导电剂加入到搅拌罐中搅拌1.0h制得；负极粉的制备方法包括：将0.13g硅炭(0.2C克容量为450mAh/g)和0.0013gCNT导电剂加入到搅拌罐中搅拌1.0h制得。

实施例4

(1)取一铝带和一呈管状的聚酰亚胺隔膜，铝带的长度为56.2mm，聚酰亚胺隔膜的长度为52mm、内径为2.52mm、厚度为0.1mm、折径方向强度为180Mpa、孔隙率为30％，且聚酰亚胺隔膜的孔径小于100nm；

(2)采用青稞纸对聚酰亚胺隔膜一端密封，将铝带置于聚酰亚胺隔膜的中心轴线上，再将正极粉通过气压注入到聚酰亚胺隔膜内部，并进行振实操作(振实密度为3.0g/m

(3)将聚酰亚胺隔膜置于钢壳内，再将负极粉通过气压注入到钢壳与聚酰亚胺隔膜之间的间隙内，并进行振实操作(振实密度为0.9g/m

(4)将电解液注入钢壳内，并将伸出聚酰亚胺隔膜的铝带与金属盖焊接，再将绝缘胶圈安装于钢壳和金属盖之间，经封口、化成后制得直径为3mm、高度为54mm的圆柱型锂二次电池；

其中电解液包括六氟磷酸锂、甲乙碳酸酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯，正极粉的制备方法包括：将0.30g高电压钴酸锂(4.35V,0.2C克容量为180mAh/g)和0.003g CNT导电剂加入到搅拌罐中搅拌3.0h制得；负极粉的制备方法包括：将0.185g中间相炭(0.2C克容量为350mAh/g)和0.0018gCNT导电剂加入到搅拌釜中搅拌3.0h制得。

对比例1

(1)将镍钴铝酸锂、粘结剂、CNT导电剂和溶剂混合均匀，涂布于集流体铝箔表面，单面涂布长度为6mm，其中一侧涂布空箔区长度为8mm，用于铝带的焊接，经干燥，辊压，分切后制得长度为14mm正极片，其中正极片两侧空箔区长度为8mm和14mm；

(2)将硅炭、粘结剂、导电剂和溶剂混合均匀，涂布于集流体铜箔表面，单面涂布长度为12mm，其中一侧涂布空箔区长度为10mm，用于镍带的焊接，经干燥、辊压，分切后制得长度为22mm负极片，其中负极片两侧空箔区长度为10mm和22mm；

(3)采用3mm卷针，将正极片、负极片，厚度为7um的聚丙烯隔膜卷绕成卷芯，有涂层的正极间隔着7um隔膜与有涂层的负极相对应卷绕，卷芯直径控制为4.5mm；

(4)将卷芯装入钢壳中，将负极端镍带焊接于钢壳底部，正极端铝带焊接于钢壳顶盖上，经顶封，注入电解液、化成后制得直径为5mm、高度为54mm的圆柱型二次电池，其中电解液包括六氟磷酸锂、甲乙碳酸酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯。

对实施例1～3及对比例1制得的圆柱型二次电池的容量进行测试，测试结果如表1所示，具体测试方法为：在25±2℃，将实施例1～3制得的电池以0.2C(1C为表1中电池标称容量)充电至4.2V，然后恒压充电直至电流为1mAh，搁置10min，以0.2C恒流放电至2.5V；在25±2℃，将实施例4制得的电池以0.2C(1C为表1中电池标称容量)充电至4.35V，然后恒压充电直至电流为1mAh，搁置10min，以0.2C恒流放电至2.75V。

表1圆柱型二次电池的容量测试结果

将对比例1和实施例1进行对比，可看出虽然对比例1制备的电池的直径和高度与实施例1相同，但是实施例1的电池容量显然高于对比例1，这是因为本发明的圆柱型二次电池的制备方法中简化了圆柱型二次电池中不发挥电能的辅助材料(如不存在卷绕中心孔，也不含铝集流体、铜集流体、焊接于铜集流体的镍带、焊接于铝集流体的铝带)，这无疑可降低电池的直径，而且对于相同直径的电池来说，显然采用本发明的方法使得圆柱型二次电池的空间得到了充分的利用，进而具有相对较多的用于容纳正负极活性物质的空间，故通过本申请的方法制备出的圆柱型二次电池具有相对较高的容量。

另，请参看图2，本发明还提供了一种圆柱型二次电池100’，该圆柱型二次电池100’包括隔膜1’、铝带2’、正极体4’、钢壳5’、负极体6’及盖帽8’，隔膜1’呈管状结构，隔膜1’位于钢壳5’的内部且两者的中心轴线平行，盖帽8’密封钢壳5’的开口端，负极体6’位于隔膜1’和钢壳5’之间，铝带2’和正极体4’位于隔膜1’内部，且铝带2’伸出隔膜1’的端部并与盖帽8’连接，将电解液7’填充于正极体4’、负极体6’以及隔膜1’的孔隙内。圆柱型二次电池100’中电压高的铝带2’为正极端(+)，电压低的钢壳5’为负极端(-)，外电流通过盖帽8’流入铝带2’，再通钢壳5’流出(相当于在铝带2’和钢壳5’之间施加了一个电场)，就构成了电子通路；同时电解液7’充当离子传输的介质，填充于正极体4’和负极体6’周围以及隔膜1’孔隙里，隔膜1’将正极体4’和负极体6’进行电子绝缘，且只允许离子通过，就构成了离子通路。以圆柱型锂二次电池为例，圆柱型二次电池100’在充电时，外部电压施加在盖帽8’和钢壳5’上，正极体4’释放锂离子，在电场作用下锂离子通过电解液7’穿过隔膜1’迁移到负极体6’表面，嵌入负极体6’的活性物质内部，同时，电子被负极体6’中的活性物质接收，锂离子被负极活性物质固定；圆柱型二次电池100’放电时(外部存在负载时)，负极体6’释放出锂离子和电子，锂离子通过电解液7’和隔膜1’向正极体4’迁移，而电子通过外电路(负载)流向铝带2’，正极体4’中的锂离子结合铝带2’上的电子嵌入正极体4’的活性物质中。本发明的圆柱型二次电池100’不存在卷绕中心孔，也不含铝集流体、铜集流体、焊接于铜集流体的镍带、焊接于铝集流体的铝带，因此对于相同直径的细电池(≦5mm)来说，本发明的圆柱型二次电池100’具有相对较多的用于容纳正极体4’、负极体6’的空间，即本发明的圆柱型二次电池100’直径小且容量高。

较佳地，本发明的正极体4’为正极活性物质和导电剂混合的粉体，负极体6’为负极活性物质和导电剂混合的粉体，即圆柱型二次电池100’的正极体4’、负极体6’中都不含粘结剂，这可降低粉体间的界面阻抗。同时导电剂优选为CNT导电剂，由于靠近隔膜1’处的正极体4’与能传输电子的铝带2’具有一定的距离，故靠近隔膜1’处的正极体4’的电子传输路径较长，阻抗增加，极化反应也增加，而加入CNT导电剂可以降低正极体4’的阻抗；同理，由于靠近隔膜1’处的负极体6’与能传输电子的钢壳5’也具有一定的距离，加入CNT导电剂可以降低负极体6’的阻抗，进而提高圆柱型二次电池100’的循环性能。

请继续参看图2，盖帽8’包括金属盖81’和绝缘胶圈82’，其中铝带2’与金属盖81’焊接，绝缘胶圈82’设置在钢壳5’和金属盖81’之间，且隔膜1’的两端设有用于密封隔膜1’端部的绝缘件3’，绝缘件3’具体地为青稞纸、PET、PTC、氧化铝或勃母石。较佳地，本发明的铝带2’位于隔膜1’的中心轴线上，同时隔膜1’的中心轴线与钢壳5’的中心轴线重合。

请继续参看图2，本发明的负极体的端面61’超出正极体的端面41’，由于正极体4’中的锂离子垂直穿过隔膜1’嵌入到相应高度的负极体6’中，而负极体的端面61’超出正极体的端面41’可以保证锂离子不析出。更具体地，负极体端面61’超出正极体端面41’的距离小于等于绝缘件3’的厚度，即，负极体的端面61’不超出绝缘件3’的表面。具体地，若是绝缘件3’的厚度为0.2mm，则负极体端面61’超出正极体端面41’且负极体端面61’与正极体端面41’之间的距离小于等于0.2mm。同时负极体6’与正极体4’的容量比值大于等于1.15，即正极克容量×正极活性物重量/(负极克容量×负极活性物重量)≥1.15，该值大于现有技术中通过卷绕工艺制备的圆柱型二次电池的负极与正极的容量比值1.1，这是因为负极体6’厚度增加的较多导致离子嵌入时极化增大，在隔膜1’附近易出现析金属的现象，故当提升负极体6’的重量后，那些过量富集在离隔膜1’近处的负极体6’表面的离子会被迫嵌入到额外增加的负极体6’中，进而防止隔膜1’附近出现析金属的现象。

具体地，本发明的隔膜1’的孔径小于100nm，该孔径只允许离子通过，不允许正极体4’、负极体6’中的粉体通过，可防止圆柱型二次电池100’内部短路，同时隔膜1’的厚度大于0.05mm，隔膜1’的孔隙率为30％～50％，隔膜1’的热收缩率(130℃)小于5％，隔膜1’的透气度为150～400cc/s。具体地，隔膜1’的材质可为聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚芳酰胺。另，隔膜1’的折径方向强度需大于100MPa，具体地，可随着正极体4’、负极体6’的振实密度不同进行修正。

本发明的圆柱型二次电池100’采用正极体4’、负极体6’、铝带2’及管状结构的隔膜1’形成圆柱型二次电池100’的离子通路和电子通路，明显不存在卷绕中心孔，也不含铝集流体、铜集流体、焊接于铜集流体的镍带、焊接于铝集流体的铝带，因此对于相同直径的细电池(≦5mm)来说，本发明的圆柱型二次电池100’具有相对较多的用于容纳正极体4’、负极体6’的空间，即本发明的圆柱型二次电池100’直径小且容量高。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。