CN108110331A - 一种高功率型圆柱锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高功率型圆柱锂离子电池，包括壳体和容置于壳体内的卷芯极组，卷芯极组由正极片、负极片和隔膜卷绕而成，正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，正极耳和负极耳分别露出于卷芯极组的两端，正极耳和负极耳均至少具有两个，并且正极耳和负极耳的数量相等；在正极片和负极片展开的状态下，正极片和负极片呈交错等距设置，并且一个正极耳设置在正极片展开状态下的起卷端。由于正极耳和负极耳交错设置，正极片和负极片间隔的长多缩短，使得正极片和负极片的电流分布均匀，极大的减速了阻抗，从而电池在高功率下不易发热，从而提高了电池的大功率放电性能，故本电池的阻抗低、放电性能好、使用寿命长及安全性能高。

Description

一种高功率型圆柱锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种高功率型圆柱锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因其具有高电压、高比能量、长寿命、环保无污染等优点已被广泛应用手机电池、笔记本电池等便携式电源领域，随着新能源产业的发展，对锂离子电池的要求也越来越高；当前以HEV为代表的动力电池的研制也逐渐成为高功率锂离子电池的研究热点。
锂电池中正极片和负极片上分别连接有正负极耳，用于与外部连接，现有技术中主要，正负极耳的结构主要有如下两种方式：第一，如公开专利102104134A的中国专利，一般在锂电池的正极和负极分别设计一个正极极耳和负极极耳；第二，如公开专利1032962545A的中国专利，是采用正极一个极耳，负极使用两端极耳。上述两种正负极耳的设置极耳之间的间距过大，极片内的阻抗偏高，在高功率输出的状态下，温度上升明显，温度的上升将直接影响电池的性能，及存在一定安全隐患。
发明内容
本申请提供一种阻抗低、性能好及安全性高的高功率型圆柱锂离子电池。
一种实施例中提供一种高功率型圆柱锂离子电池，包括壳体和容置于壳体内的卷芯极组，卷芯极组由正极片、负极片和隔膜卷绕而成，正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，正极耳和负极耳分别露出于卷芯极组的两端，正极耳和负极耳均至少具有两个，并且正极耳和负极耳的数量相等；在正极片和负极片展开的状态下，正极片和负极片呈交错等距设置，并且一个正极耳设置在正极片展开状态下的起卷端。
进一步地，正极耳包括第一正极耳和第二正极耳，第一正极耳位于正极片展开状态下的起卷端，正极片位于正极片展开状态下的中间位置；负极耳包括第一负极耳和第二负极耳，第一负极耳位于负极片展开状态下距离起卷端四分之一总长的位置，第二极耳位于负极片展开状态下距离起卷端四分之三总长的位置。
进一步地，卷芯极组的两端分别设有绝缘垫片，绝缘垫片上设有用于避让正极耳和负极耳的通孔，正极耳和负极耳分别穿设在绝缘垫片的通孔内。
依据上述实施例的高功率型圆柱锂离子电池，由于正极耳和负极耳均至少具有两个，并且正极耳和负极耳交错设置，正极片和负极片间隔的长多缩短，使得正极片和负极片的电流分布均匀，极大的减速了阻抗，从而电池在高功率下不易发热，从而提高了电池的大功率放电性能，故本高功率型圆柱锂离子电池的阻抗低、放电性能好、使用寿命长及安全性能高。
附图说明
图1为一种实施例中高功率型圆柱锂离子电池的结构示意图；
图2为一种实施例中正极片和正极耳的正视图；
图3为一种实施例中正极片和正极耳的侧视图；
图4为一种实施例中负极片和正极耳的正视图；
图5为一种实施例中负极片和正极耳的侧视图；
图6为现有技术和本实施例极耳对比的示意图；
图7为一种实施例中电池高倍率放电性能曲线图；
图8为一种实施例中10C循环寿命测试图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
在本实施例中提供了一种高功率型圆柱锂离子电池，本电池内设有多个正极耳和负极耳，可有效减少极片内的内阻，在高功率状态下不易发热，本例的结构也可用于其他电池中。
如图1所示，本实施例的高功率型圆柱锂离子电池主要包括壳体1、盖板2和容置于壳体1内的卷芯极组3。卷芯极组3的中心为钢芯4，钢芯4用于固定卷芯极组3，钢芯4位于壳体1内的中心位置，卷芯极组3套在钢芯4上。
卷芯极组3由正极片31、负极片32和隔膜33卷绕而成，卷芯极组3还包括正极耳34和负极耳35，正极耳34连接在正极片31上，负极耳35连接在负极片32上，如图1方位，正极耳34露出于卷芯极组3的上端，负极耳露出于卷芯极组3的下端。本例中优选的，正极耳34包括第一正极耳341和第二正极耳342，负极耳35包括第一负极耳351和第二负极耳352，在其他实施例中，对于正极片31和负极片32较长时，正极耳34和负极耳35可设置更多数量，如三个或四个。
为了更好的保护卷芯极组3，在卷芯极组3的上下两端分别设有绝缘垫片5，绝缘垫片5上设有通孔，正极耳34和负极耳35分别穿设在绝缘垫片5的通孔内。
如图2和图3所示，本实施例中，第一正极耳341位于正极片31展开状态下的起卷端，即图2和图3中最左端位置。第二正极耳342位于正极片31展开状态下的中间位置。
如图4和图5所示，本实施例中，第一负极耳351位于负极片32展开状态下距离起卷端四分之一总长的位置，第二负极耳352位于负极片32展开状态下距离起卷端四分之三总长的位置。当正极片31和负极片32层叠在一起，并处于展开状态下时，两个正极片和两个负极片呈交替等距排列，第一负极耳351、第二正极耳342和第二负极耳352将正极片31和负极片32的复合体均匀分成四段。
本例采用的两个正极耳和两个负极耳交替设置的结构，将正极片31和负极片32分成若干段，降低了极片的交流阻抗和直流阻抗，使电流密度分布进行区域分段，每一段与极耳形成单体，从而达到多个单体并联输出形式，降低其阻抗，从而使得电池在高功率下不易发热，提高了放电性能及使用寿命。具体如图6所示，其中A、B和C为传统正极片和负极片的结构示意图，D为本实施例中负极片的结构示意图，其中长方形为展开的极片，极片上黑色部分为极耳。如下表1可看出，本例的采用的极耳位置能够有效降低交流阻抗和直流阻抗，交流阻抗降低到9.2mΩ，直流阻抗降低到24.3mΩ。
表1
结构 极耳数量 正极耳位置 负极耳位置 交流阻抗ACIR(mΩ) 直流阻抗DCIR(mΩ)
传统A 1个极耳 中间1/2 中间1/2 13.3 30.1
传统B 2个极耳 两端各1 两端各1 13.1 29.6
传统C 2个极耳 头1，中间1 头1，中间1 11.7 27.1
本专利D 2个极耳 1/4，3/4各1 头1，中间1 9.2 24.3
如图7所示，本实施例的电池，其倍率性能可达12C放电，容量保持大于80％，最高温度低于70℃。如图8所示，循环性能也随着电池内阻的降低而有了明显的改善，大倍率10C条件下300次以上，使用寿命更长。
本实施例提供的一种高功率型圆柱锂离子电池，由于正极耳和负极耳均具有两个，正极耳和负极耳将正极片和负极片的复合体分为若干等份，并且正极耳和负极耳交错设置，正极片和负极片间隔的长度缩短，使得正极片和负极片的电流分布均匀，极大的减速了阻抗，从而电池在高功率下不易发热，从而提高了电池的大功率放电性能，故本高功率型圆柱锂离子电池的阻抗低、放电性能好、使用寿命长及安全性能高。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (3)

1.一种高功率型圆柱锂离子电池，包括壳体和容置于所述壳体内的卷芯极组，所述卷芯极组由正极片、负极片和隔膜卷绕而成，所述正极片上设有正极耳，所述负极片上设有负极耳，所述正极耳和负极耳分别露出于所述卷芯极组的两端，其特征在于，所述正极耳和负极耳均至少具有两个，并且正极耳和负极耳的数量相等；在正极片和负极片展开的状态下，所述正极片和负极片呈交错等距设置，并且一个所述正极耳设置在所述正极片展开状态下的起卷端。
2.如权利要求1所述的高功率型圆柱锂离子电池，其特征在于，所述正极耳包括第一正极耳和第二正极耳，所述第一正极耳位于所述正极片展开状态下的起卷端，所述正极片位于所述正极片展开状态下的中间位置；所述负极耳包括第一负极耳和第二负极耳，所述第一负极耳位于所述负极片展开状态下距离起卷端四分之一总长的位置，所述第二极耳位于所述负极片展开状态下距离起卷端四分之三总长的位置。
3.如权利要求2所述的高功率型圆柱锂离子电池，其特征在于，所述卷芯极组的两端分别设有绝缘垫片，所述绝缘垫片上设有用于避让所述正极耳和负极耳的通孔，所述正极耳和负极耳分别穿设在所述绝缘垫片的通孔内。
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