CN102881859A - 一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二次电池，尤其涉及一种具有大电流的高倍率放电性能的二次电池。一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，该二次电池包括盖帽、电池壳、正极板、隔膜、负极板，在负极板上设有一到多个负极极耳，负极极耳与电池壳底部点焊连接，负极极耳点焊在负极板上的点焊点数≥4点，负极极耳点焊在负极板上的点焊深度≥2mm。本发明的优点在于：该二次电池不受电池的型号大小的约束，可提高二次电池的高倍率放电性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池，尤其涉及一种具有大电流的高倍率放电性能的二次电池。
技术背景
随着人民生活水平的提高和科学技术的飞速发展，中小型和微型电器及电子产品开发越来越普遍，人们对小型便携式电源——电池的需求增长迅速，特别是二次电池，它的应用范围亦越来越广泛，同时也对二次电池的使用提出了越来越高的技术要求，尤其是二次电池的大电流的高倍率放电性能。如何提高二次电池的大电流的高倍率放电性能成为目前二次电池的研究焦点之一。目前，国内外专家通过如何进一步提高二次电池的大电流放电性能的正负极材料，但是效果不是很理想。
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。
按传统工艺将负极无极耳，卷绕好的极组最外层的负极板接触电池壳体内部，具有一定的高倍率放电性能，但是由于负极板与电池壳接触与电池极组大小，电池壳内部空间有很大的关系，接触并非连接接触，有时存在接触不充分，内阻变大，10倍率以上的高倍率放电性能几乎为零。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的是提供一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，该二次电池不受电池的型号大小的约束，可提高二次电池的高倍率放电性能等各方面的性能。本发明的另外一个目的提供上述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：
一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，该二次电池包括盖帽、电池壳、正极板、隔膜、负极板，在负极板上设有一到多个负极极耳，负极极耳与电池壳底部点焊连接，负极极耳点焊在负极板上的点焊点数≥4点，负极极耳点焊在负极板上的点焊深度≥2mm。
作为进一步改进，所述的负极极耳点焊在负极板上的点焊点数为4-18点，负极极耳点焊在负极板上的点焊深度为3-15mm。
作为进一步改进，所述的负极极耳为1-8个极耳，多个极耳之间的最小间距≥2mm。
作为进一步改进，所述的负极极耳的厚度为0.08-1.0mm，宽度为0.5-20.0mm。
作为进一步改进，所述的二次电池是锂离子、锂聚合物、镍金属氢化物、镍镉的圆柱型或方形二次电池。
作为进一步改进，所述的二次电池的负极集流体为铜箔、铝箔、铜网、钢网或泡沫镍材料，其中锂离子电池为铜箔或铝箔材料，镍金属氢化物二次电池和镍镉电池为铜网、钢网或泡沫镍材料。
作为进一步改进，所述的负极极耳点焊适用于手工点焊和自动点焊。
作为进一步改进，所述的负极极耳材质是纯镍、纯铜、纯铝、镍合金、铜合金或铝合金的金属带；或者，负极极耳材质是镀镍、镀铜、镀铝、镀银或镀金的金属带。
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：
一种制备二次电池的方法，该方法包括以下的步骤：
1）根据电池型号，涉及电池的正、负极板及隔膜纸的尺寸，以及正极板的极耳位置；
2）根据设计要求，用机器或者手工对正、负极板基材按设计的上粉量上粉；
3）按设计尺寸分切正、负极板、称重、点焊极耳、粘胶带绝缘防止短路；
4）按要求卷绕，在将卷绕好的极组放入电池壳内；
5）按负极极耳点焊到电池壳底部；
6）按要求进行滚槽；
7）按要求进行注液；
8）将正极极耳点焊到盖帽；
9）按要求对电池进行封口；
10）对电池进行活化、分选、充电。
上述的负极基材上先点焊负极极耳再上粉或者制作好负极板再点焊负极极耳。
本发明在二次电池的负极板生产过程中采用一到多个（1-8个）极耳把负极板与负极柱（电池壳）连接，负极极耳点焊在电池壳底部，而不是采用传统负极板无极耳，负极板直接接触电池壳体内部。由于负极板上的负极极耳和电池壳的点焊是面接触，连接接触，而不是传统无极耳负极板接触电池壳体内部，可提高二次电池的高倍率放电性能等各方面的性能。本发明不受电池的型号大小的约束。
附图说明
图1是一种提高二次电池高倍率放电性能的制备方法结构示意图，6为负极极耳，点焊在电池壳底部。
图2是传统的负极板无极耳直接电池壳接触的示意图。
图3是本发明的负极板点焊2个极耳的示意图。
图4是两种电池在20倍率（60A）放电条件下的放电曲线示意图。
图5是两种电池在20倍率（50A）放电条件下的放电曲线示意图。
图6是两种电池在20倍率（38A）放电条件下的放电曲线示意图。
图7是两种电池在20倍率（36A）放电条件下的放电曲线示意图。
图8是两种电池在20倍率（22A）放电条件下的放电曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
一种提高二次电池高倍率放电性能的制备方法具有盖帽1、电池壳2、正极板3、隔膜4、负极板5，在负极板5上设有一到多个（1-8个）极耳6与电池壳2底部点焊连接。
所说的二次电池是锂离子、锂聚合物、镍金属氢化物、镍镉圆柱型或方形等所有二次电池。
所说的极耳6材质是纯镍、纯铜、纯铝、镍合金、铜合金、铝合金的金属带、或镀镍、镀铜、镀铝、镀银、镀金的金属带。极耳6个数至少一到多个（1-8个），极耳6所用的金属带的厚度为0.08-1.0mm，宽度为0.5-20.0mm。
本发明在二次电池负极板5生产过程中用一到多个（1-8个）的极耳6把负极板5与电池的负极组（电池壳2）连接，传统负极板5无极耳，负极板5直接接触电池壳2体内部的方式，可提供更好的大电流放电性能。
本发明的典型制备方法描述为：
1）根据电池型号，涉及电池的正、负极板5及隔膜4纸的尺寸，以及正极板3的极耳位置；
2）根据设计要求，用机器或者手工对正负极板5基材按设计的上粉量上粉；
3）按设计尺寸分切正、负极板5、称重、点焊极耳、粘胶带绝缘防止短路；
4）按要求卷绕，在将卷绕好的极组放入电池壳2内；
5）按负极极耳点焊到电池壳2底部；
6）按要求进行滚槽；
7）按要求进行注液；
8）将正极极耳点焊到盖帽1；
9）按要求对电池进行封口；
10）对电池进行活化、分选、充电。
如图3所示，本发明可以在负极基材（如泡沫镍、钢网、铜网）上先点焊极耳6再上粉或者制作好负极板5再点焊极耳6。
实施例1
采用电池标称容量为3000mAh的SC型镍金属氢化物二次电池，负极板5集流体为铜网。负极板5和电池壳2连接分别采用2个极耳、负极板5无极耳，极耳材质为纯镍带，尺寸为：宽度4.0mm，厚度0.15mm，负极板5极耳上点焊深度15.0mm，点焊点数为18点，两个极耳间距为10mm，极耳位置在负极板5一边任意位置，自动点焊和手工点焊均适用。两种电池其余制作方法完全一样。两种电池在20倍率（60A）放电电流条件下放电曲线对比图见图4，其中负极无极耳的电池在20倍率放电容量很小。由图可见，电池的高倍率放电性能大大高于传统的无极耳的负极直接接触电池壳2的二次电池。
实施例2
采用电池标称容量为2500mAh的SC型镍金属氢化物二次电池，负极板5集流体为铜网。负极板5和电池壳2连接分别采用2个极耳、负极板5无极耳，极耳材质为纯镍带，尺寸为：宽度4.0mm，厚度0.15mm，负极板5极耳上点焊深度12.0mm，点焊点数为12点，两个极耳间距为10mm，极耳位置在负极板5一边任意位置，自动点焊和手工点焊均适用。两种电池其余制作方法完全一样。两种电池在20倍率（50A）放电电流条件下放电曲线对比图见图5，其中负极无极耳的电池在20倍率放电容量很小。由图可见，电池的高倍率放电性能大大高于传统的无极耳的负极直接接触电池壳2的二次电池。
实施例3
采用电池标称容量为1900mAh的SC型镍金属氢化物二次电池，负极板5集流体为铜网。负极板5和电池壳2连接分别采用2个极耳、负极板5无极耳，极耳材质为纯镍带，尺寸为：宽度4.0mm，厚度0.15mm，负极板5极耳上点焊深度6.0mm，点焊点数为12点，两个极耳间距为10mm，极耳位置在负极板5一边任意位置，自动点焊和手工点焊均适用。两种电池其余制作方法完全一样。两种电池在20倍率（38A）放电电流条件下放电曲线对比图见图6，其中负极无极耳的电池在20倍率放电容量很小。由图可见，电池的高倍率放电性能大大高于传统的无极耳的负极直接接触电池壳2的二次电池。
实施例4
采用电池标称容量为1800mAh的4/5A型镍金属氢化物二次电池，负极板5集流体为铜网。负极板5和电池壳2连接分别采用2个极耳、负极板5无极耳，极耳材质为纯镍带，尺寸为：宽度4.0mm，厚度0.15mm，负极板5极耳上点焊深度6.0mm，点焊点数为8点，两个极耳间距为8mm，极耳位置在负极板5一边任意位置，自动点焊和手工点焊均适用。两种电池其余制作方法完全一样。两种电池在20倍率（36A）放电电流条件下放电曲线对比图见图7，其中负极无极耳的电池在20倍率下放电容量很小。由图可见，电池的高倍率放电性能大大高于传统的无极耳的负极直接接触电池壳2的二次电池。
实施例5
采用电池标称容量为1100mAh的2/3A型镍金属氢化物二次电池，负极板5集流体为铜网。负极板5和电池壳2连接分别采用2个极耳、负极板5无极耳，极耳材质为纯镍带，尺寸为：宽度4.0mm，厚度0.15mm，负极板5极耳上点焊深度3,0mm，点焊点数为4点，两个极耳间距为8mm，极耳位置在负极板5一边任意位置，自动点焊和手工点焊均适用。两种电池其余制作方法完全一样。两种电池在20倍率（22A）放电电流条件下放电曲线对比图见图8，其中负极无极耳的电池在20倍率下放电容量很小。由图可见，电池的高倍率放电性能大大高于传统的无极耳的负极直接接触电池壳2的二次电池。
Claims (10)
1.一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，该二次电池包括盖帽、电池壳、正极板、隔膜、负极板，在负极板上设有一到多个负极极耳，负极极耳与电池壳底部点焊连接，其特征在于：负极极耳点焊在负极板上的点焊点数≥4点，负极极耳点焊在负极板上的点焊深度≥2mm。
2.根据权利要求1所述的一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，其特征在于：负极极耳点焊在负极板上的点焊点数为4~18点，负极极耳点焊在负极板上的点焊深度为3-15mm。
3.根据权利要求1所述的一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，其特征在于：负极极耳为1-8个极耳，多个极耳之间的最小间距≥2mm。
4.根据权利要求1所述的一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，其特征在于：负极极耳的厚度为0.08-1.0mm，宽度为0.5-20.0mm。
5.根据权利要求1~4任意一项权利要求所述的一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，其特征在于：二次电池是锂离子、锂聚合物、镍金属氢化物、镍镉的圆柱型或方形二次电池。
6.根据权利要求5所述的一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，其特征在于：二次电池的负极集流体为铜箔、铝箔、铜网、钢网或泡沫镍材料，其中锂离子电池为铜箔或铝箔材料，镍金属氢化物二次电池和镍镉电池为铜网、钢网或泡沫镍材料。
7.根据权利要求1~4任意一项权利要求所述的一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，其特征在于：负极极耳点焊适用于手工点焊和自动点焊。
8.根据权利要求1~4任意一项权利要求所述的一种提高二次电池高倍率放电性能的二次电池，其特征在于：负极极耳材质是纯镍、纯铜、纯铝、镍合金、铜合金或铝合金的金属带；或者，负极极耳材质是镀镍、镀铜、镀铝、镀银或镀金的金属带。
9.一种制备权利要求1~4任意一项权利要求所述的二次电池的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：
1）根据电池型号，涉及电池的正、负极板及隔膜纸的尺寸，以及正极板的极耳位置；
2）根据设计要求，用机器或者手工对正、负极板基材按设计的上粉量上粉；
3）按设计尺寸分切正、负极板、称重、点焊极耳、粘胶带绝缘防止短路；
4）按要求卷绕，在将卷绕好的极组放入电池壳内；
5）按负极极耳点焊到电池壳底部；
6）按要求进行滚槽；
7）按要求进行注液；
8）将正极极耳点焊到盖帽；
9）按要求对电池进行封口；
10）对电池进行活化、分选、充电。
10.根据权利要求9所述的一种制备二次电池的方法，其特征在于负极基材上先点焊负极极耳再上粉或者制作好负极板再点焊负极极耳。
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