CN102881858A - 具有高倍率放电特性的二次电池及其制备方法 - Google Patents

具有高倍率放电特性的二次电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及二次电池，尤其涉及一种具有高倍率放电特性的二次电池及其制备方法。一种具有高倍率放电特性的二次电池，该电池包括正极柱和电池壳，在电池壳内设有负极板、隔膜、正极板，在正极板上点焊有一个到多个极耳，所述的极耳与正极柱相接，极耳在正极板上的点焊深度要求≥2mm，并且所述正极板点焊所述极耳的点数要求≥4点。本发明的优点在于：极耳和正极板的点焊接触面充分接触，正极板和极耳的连接电阻小，能够获得较好的二次电池的高倍率放电性能。

Description

具有高倍率放电特性的二次电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及二次电池，尤其涉及一种具有高倍率放电特性的二次电池及其制备方法。
背景技术
近年来，随着电子设备的高速发展及其向便携化及无绳化发展，实用二次电池的电子设备对二次电池提出了越来越苛刻的要求，尤其对二次电池的高倍率提出了更高的要求，甚至有的电子设备对二次电池的放电倍率要求高达50C。如何提高二次电池的高倍率放电特性成为目前二次电池的研究焦点之一。众多的国内外专家均致力于如何进一步提高二次电池的正极亚镍或负极合金的大电流放电性能，以期提高二次电池的高倍率放电特性，但效果均不十分理想。
如中国发明专利申请（申请号：03116743.8 申请日：2003-04-28）公开了一种具有高倍率放电特性及高容量的二次电池。它具有盖帽、电池壳、在电池壳内设有负极板、隔膜、正极板，在正极板上设有2-7个极耳并与盖帽相接。该发明在二次电池的正极板生产过程中采用两个或两个以上的多极耳把正极极板与电池的正极柱连接，而不是采用传统的单极耳或端面焊，可明显提高二次电池的高倍率放电性能，同时提高二次电池的内部空间利用率，实现二次电池的高倍率放电与二次电池高容量的兼容性，同时由于极耳和正极板的点焊接触属面接触，而不是像端面焊一样的点接触，这样可获得比端面焊更好的大电流放电性能。但在实际生产中申请人发现浅点焊深度和少焊点数的情况下，并不能够获得较好的二次电池的高倍率放电性能。
发明内容
为了进一步提高二次电池的正极亚镍或负极合金的大电流放电性能，以期提高二次电池的高倍率放电特性，本发明的一个目的是提供一种具有高倍率放电特性的二次电池，该电池由于点焊点数、点焊深度的要求使极耳和正极板的点焊接触面充分接触，正极板和极耳的连接电阻小，可获得较好的二次电池的高倍率放电性能。
本发明的另外一个目的是提供上述的具有高倍率放电特性的二次电池的制备方法。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种具有高倍率放电特性的二次电池，该电池包括正极柱和电池壳，在电池壳内设有负极板、隔膜、正极板，在正极板上点焊有一个到多个极耳，所述的极耳与正极柱相接，极耳在正极板上的点焊深度要求≥2mm，并且所述正极板点焊所述极耳的点数要求≥4点。
作为优选，所述的极耳在正极板上的点焊深度要求为 3-15mm，正极板点焊所述极耳的点数要求为  4-18个。
作为优选，所述的正极板上点焊的极耳的数量为1-7个极耳，多个极耳之间的最小距离≥5mm。
作为优选，所述的极耳所用的金属带的厚度为0.01-2.0mm，宽度为1.0-15.0mm。作为再优选，所述的极耳所用的金属带的厚度为0.1-0.5mm，宽度为2.0-5.0mm。
作为优选，所述的极耳材质是纯铜、纯镍、铜合金或镍合金的金属带，或者，极耳材质是镀铜、镀镍、镀银或镀金的金属带。
作为优选，所述的正极板点焊极耳采用手工点焊或自动点焊。
作为优选，所述的二次电池是锂离子、锂聚合物、镍金属氢化物、镍镉圆柱型或方型二次电池。
为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种制备上述的具有高倍率放电特性的二次电池的方法，该方法包括以下的步骤：
1）根据上述的正极板极耳数量及位置、点焊深度、点焊点数，单个正极板的极耳个数控制在一个到多个极耳；
2）根据电池型号，设计电池的正、负极板及隔膜纸的尺寸；
3）根据设计要求，用机器或手工对正、负极板基体按设计的上浆量上浆，并烘干，如干法生产，则不须烘干；
4）按设计尺寸分切、正、负极板；
5）除去正极板每个极耳位置上的亚镍粉末；
6）根据正极板的设计位置、点焊深度、点焊点数进行点焊极耳；
7）按要求卷绕，并将卷绕好的极板组装入钢壳内；
8）按技术要求进行滚槽；
9）按技术要求进行注液；
10）将已与正极板焊接好的全部极耳的另一端与正极柱焊接；
11）按技术要求对电池进行封口；
12）电池活化、分选。
本发明也可以先在正极基体上先点焊极耳再上浆或上粉。
本发明在二次电池的正极板生产过程中采用一个到多个（1-7个）极耳把正极板与电池的正极柱连接，其中极耳点焊深度要求≥2mm，点焊点数≥4点，而不是采用传统的单个极耳，无点焊深度、点焊点数要求，可明显提高二次电池的高倍率放电性能，同时由于点焊点数、点焊深度的要求使极耳和正极板的点焊接触面充分接触，正极板和极耳的连接电阻小，可获得较好的二次电池的高倍率放电性能。而且，本发明不受电池型号大小的约束。
附图说明
图1是具有高倍率放电特性的二次电池结构示意图，其中1为盖帽、2为电池壳、3为正极板、4为隔膜、5为负极板、6为极耳。
图2是本发明使用双极耳时的正极板点焊后示意图，其中3为正极板、6为极耳、7的长度为极耳点焊深度，8为点焊点数。
图3是一种电池在不同倍率放电电流条件下的放电曲线比较结果示意图。
图4是一种电池在不同倍率放电电流条件下的放电曲线比较结果示意图。
图5是一种电池在不同倍率放电电流条件下的放电曲线比较结果示意图。
图6是两种电池在20倍率（50安培）放电电流条件下的放电曲线比较结果示意图。
图7是两种电池在20倍率（50安培）放电电流条件下的放电曲线比较结果示意图。
具体实施方式
实施例1
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍氢电池，正极板和盖帽的连接有3个极耳，极耳间距为6.0mm，正极板点焊深度为0.5mm，极耳材质均为纯镍带，尺寸为：宽度3.5mm，厚度为0.10mm，正极极耳点焊点数采用1点，此电池的电池内阻为25mΩ。电池在0.2倍率（0.5安培）、1倍率（2.5安培）、20倍率（50安培）放电电流条件下的放电，0.2倍率放电容量能达到标称容量的65%，1倍率放电容量能达到标称容量的49%， 20倍率放电容量为零。
一种制备上述的具有高倍率放电特性的二次电池的方法，该方法包括以下的步骤：
1）根据上述的正极板极耳数量及位置、点焊深度、点焊点数，单个正极板的极耳个数控制在一个到多个极耳；
2）根据电池型号，设计电池的正、负极板及隔膜纸的尺寸；
3）根据设计要求，用机器或手工对正、负极板基体按设计的上浆量上浆，并烘干，如干法生产，则不须烘干；
4）按设计尺寸分切、正、负极板；
5）除去正极板每个极耳位置上的亚镍粉末；
6）根据正极板的设计位置、点焊深度、点焊点数进行点焊极耳；
7）按要求卷绕，并将卷绕好的极板组装入钢壳内；
8）按技术要求进行滚槽；
9）按技术要求进行注液；
10）将已与正极板焊接好的全部极耳的另一端与正极柱焊接；
11）按技术要求对电池进行封口；
12）电池活化、分选。
当然，也可以先在正极基体上先点焊极耳再上浆或上粉。
实施例2
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍氢电池，正极板和盖帽的连接有3个极耳，极耳间距为6.0mm，正极板点焊深度为1.0mm，极耳材质均为纯镍带，尺寸为：宽度3.5mm，厚度为0.10mm，正极极耳点焊点数采用2点，此电池的电池内阻为21mΩ。电池在0.2倍率（0.5安培）、1倍率（2.5安培）、20倍率（50安培）放电电流条件下的放电。0.2倍率放电容量能达到标称容量的69%，1倍率放电容量能达到标称容量的55%，20倍率放电容量为零。
上述的二次电池的制备方法如实施例1所示。
实施例3
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍氢电池，正极板和盖帽的连接有3个极耳，极耳间距为6.0mm，正极板点焊深度为1.5mm，极耳材质均为纯镍带，尺寸为：宽度3.5mm，厚度为0.10mm，正极极耳点焊点数采用3点，此电池的电池内阻为18mΩ。电池在0.2倍率（0.5安培）、1倍率（2.5安培）、20倍率（50安培）放电电流条件下的放电。0.2倍率放电容量能达到标称容量的86%，1倍率放电容量能达到标称容量的67%，20倍率放电容量为零。
上述的二次电池的制备方法如实施例1所示。
实施例4
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍氢电池，正极板和盖帽的连接有3个极耳，极耳间距为6.0mm，正极板点焊深度为2.0mm，极耳材质均为纯镍带，尺寸为：宽度3.5mm，厚度为0.10mm，正极极耳点焊点数采用4点，此电池的电池内阻为15mΩ。电池在0.2倍率（0.5安培）、1倍率（2.5安培）、20倍率（50安培）放电电流条件下的放电曲线比较结果见图3。由图可见，正极极耳点焊4点，点焊深度2.0mm的电池0.2倍率放电容量能达到标称容量99%，1倍率放电容量能达到标称容量的87%，但是20倍率放电容量达到标称容量的23.2%。
上述的二次电池的制备方法如实施例1所示。
实施例5
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍氢电池，正极板和盖帽的连接有3个极耳，极耳间距为6.0mm，正极板点焊深度为3.0mm，极耳材质均为纯镍带，尺寸为：宽度3.5mm，厚度为0.10mm，正极极耳点焊点数采用4点，此电池的电池内阻为15mΩ。电池在0.2倍率（0.5安培）、1倍率（2.5安培）、20倍率（50安培）放电电流条件下的放电曲线比较结果见图4。由图可见，正极极耳点焊4点，点焊深度3.0mm的电池0.2倍率放电容量能达到标称容量101.6%，1倍率放电容量能达到标称容量的91.2%，但是20倍率放电容量达到标称容量的60.8%。
上述的二次电池的制备方法如实施例1所示。
实施例6
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍氢电池，正极板和盖帽的连接有3个极耳，极耳间距为6.0mm，正极板点焊深度为15.0mm，极耳材质均为纯镍带，尺寸为：宽度3.5mm，厚度为0.10mm，正极极耳点焊点数采用18点，此电池的电池内阻为3Ω。电池在0.2倍率（0.5安培）、1倍率（2.5安培）、20倍率（50安培）放电电流条件下的放电曲线比较结果见图5。由图可见，正极极耳点焊18点，点焊深度15.0mm的电池0.2倍率放电容量能达到标称容量105.2%，1倍率放电容量能达到标称容量的97.6%，但是20倍率放电容量达到标称容量的96%。
上述的二次电池的制备方法如实施例1所示。
实施例7
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍氢电池，正极板和盖帽的连接有3个极耳，极耳间距为6.0mm，正极板点焊深度为5.0mm，极耳材质均为纯镍带，尺寸为：宽度3.5mm，厚度为0.10mm，正极极耳点焊点数分别采用6点、18点，两种电池其余制作方法完全相同，点焊点数为6点的电池内阻为11mΩ，点焊点数为18点的电池内阻为5mΩ。两种电池在20倍率（50安培）放电电流条件下的放电曲线比较结果见图6。由图可见，正极极耳点焊18点的电池的高倍率放电特性大大高于正极极耳点焊6点的电池。
上述的二次电池的制备方法如实施例1所示。
实施例8
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍氢电池，正极板和盖帽的连接有3个极耳，极耳间距为6.0mm，正极板点焊点数为18点，极耳材质为纯镍带，尺寸为：宽度3.5mm，厚度为0.10mm，正极极耳点焊深度分别为3.0mm、5.0mm，两种电池其余制作方法完全相同，点焊深度为3.0mm的电池内阻为10mΩ，点焊深度为5.0mm的电池内阻为5mΩ。两种电池在20倍率（50安培）放电电流条件下的放电曲线比较结果见图7。由图可见，正极极耳点焊深度5.0mm的电池的高倍率放电特性大大高于点焊深度3.0mm的电池。
上述的二次电池的制备方法如实施例1所示。

Claims (10)

1.一种具有高倍率放电特性的二次电池，该电池包括正极柱和电池壳，在电池壳内设有负极板、隔膜、正极板，在正极板上点焊有一个到多个极耳，所述的极耳与正极柱相接，其特征在于：极耳在正极板上的点焊深度要求≥2mm，并且所述正极板点焊所述极耳的点数要求≥4点。
2.根据权利要求1所述的一种具有高倍率放电特性的二次电池，其特征在于：极耳在正极板上的点焊深度要求为3-15mm，正极板点焊所述极耳的点数要求为 4-18个。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有高倍率放电特性的二次电池，其特征在于：正极板上点焊的极耳的数量为1-7个极耳，多个极耳之间的最小距离≥5mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种具有高倍率放电特性的二次电池，其特征在于：极耳所用的金属带的厚度为0.01-2.0mm，宽度为1.0-15.0mm。
5.根据权利要求4所述的一种具有高倍率放电特性的二次电池，其特征在于：极耳所用的金属带的厚度为0.1-0.5mm，宽度为2.0-5.0mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种具有高倍率放电特性的二次电池，其特征在于：极耳材质是纯铜、纯镍、铜合金或镍合金的金属带，或者，极耳材质是镀铜、镀镍、镀银或镀金的金属带。
7.根据权利要求1或2所述的一种具有高倍率放电特性的二次电池，其特征在于：正极板点焊极耳采用手工点焊或自动点焊。
8.根据权利要求1或2所述的一种具有高倍率放电特性的二次电池，其特征在于：二次电池是锂离子、锂聚合物、镍金属氢化物、镍镉圆柱型或方型二次电池。
9.一种制备如权利要求1或2所述的具有高倍率放电特性的二次电池的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：
1）根据权利要求1或2所述的正极板极耳数量及位置、点焊深度、点焊点数，单个正极板的极耳个数控制在一个到多个极耳；
2）根据电池型号，设计电池的正、负极板及隔膜纸的尺寸；
3）根据设计要求，用机器或手工对正、负极板基体按设计的上浆量上浆，并烘干，如干法生产，则不须烘干；
4）按设计尺寸分切正、负极板；
5）除去正极板每个极耳位置上的亚镍粉末；
6）根据正极板的设计位置、点焊深度、点焊点数进行点焊极耳；
7）按要求卷绕，并将卷绕好的极板组装入钢壳内；
8）按技术要求进行滚槽；
9）按技术要求进行注液；
10）将已与正极板焊接好的全部极耳的另一端与正极柱焊接；
11）按技术要求对电池进行封口；
12）电池活化、分选。
10.根据权利要求9所述的一种制备具有高倍率放电特性的二次电池的方法，其特征在于先再正极基体上先上浆或上粉在点焊，或者先点焊极耳再上浆或上粉。
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