CN108123091A - 一种近等截面积渐变型极耳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近等截面积渐变型极耳，包括极耳本体，极耳本体包括设于中间的密封区、及分设于密封区两侧的引入端和引出端，所述的引入端至密封区中部呈近等截面积渐变，所述的引出端至密封区中部也呈近等截面积渐变，且近等截面积的渐变范围控制在30％以内。通过本发明可增加极耳热传导有效截面积来提高极耳热传导能力；可增加极耳有效导电截面积来降低极耳的内阻；可在近等截面的条件下，变化极耳形状以降低封装难度；可增加极耳外引出端处的厚度及形状，增强机械强度和接触面积。

Description

一种近等截面积渐变型极耳

技术领域

本发明涉及极耳，更具体地说，涉及一种近等截面积渐变型极耳。

背景技术

近年来动力电池应用需求大幅增长，为了实现电池的大功率使用，极耳在宽度、厚度上大幅增加。但极耳的设计仍未突破传统，在极耳宽度或厚度调整时未充分考虑极耳各区域对截面积的要求不同。

而极耳的电阻产热、热传导、电压降及机械承受力均与实际接触截面积有很大的关系，比如极耳的电阻Re∝1/S(S为有效导电截面积)，极耳在电路中的电压降UR∝1/S，极耳的发热Q∝1/S，极耳的热阻RH＝d/KA，极耳的机械承载力∝S。因此传统极耳在实际应用中产生了下述系列问题：

如图1所示，由于极耳的引入端1处为发热源，而实际有效热传导面积限制于极耳厚度截面积较小，因此电池部件及接触点产生的热量往往不能快速导出，引入端1处局部蓄热严重。若通过加厚极耳解决热传导问题，会导致极耳的成本上升及工艺难度的增加。

极耳的密封区2若宽度或厚度较大，密封难度大、良品率低；若采用薄极耳，当传导电流大时极耳产热严重。极耳引出端处若厚度相对极柱或导电条差距太大，引起虚焊、螺栓接触压力不足、接触电阻大、打孔难度大，工况下连接强度低等问题。

另外，极耳在引出端3或引入端1处截面积急剧变化，使极耳局部区域阻抗增加，导致温度过高，并使电池输出电压降低。

根据上述情况，可以看出极耳在不同部分的需求并不相同。因此需要通过截面积的设计，实现极耳热传导、发热、阻抗、电压降及工况下连接强度等问题的控制。

发明内容

针对现有极耳在大电流应用时的不足，提供近等截面积渐变型极耳的设计方法，解决传统极耳的导热慢、发热大、封口难、阻抗高及连接强度低等应用技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该近等截面积渐变型极耳，包括极耳本体，极耳本体包括设于中间的密封区、及分设于密封区两侧的引入端和引出端，密封区与引入、出端呈一体结构，所述的引入端至密封区中部呈近等截面积渐变，所述的引入端至密封区中部也呈近等截面积渐变，且近等截面积的渐变范围控制在30％以内。

所述的近等截面积的渐变范围控制在11％以内。

在所述的近等截面积的渐变过程中，极耳本体的外表面无尖端。

所述的引入、出端至密封区中部的厚度呈渐变小。

在上述技术方案中，本发明的近等截面积渐变型极耳具有以下几个优点：

1、通过在极耳产热处局部(多为引入、出端的接触点)的形状设计，以增大极耳的有效热传导截面积，因而可以在不改变其他区域厚度或宽度的同时，有效加快电池部件及接触点产生热量的导出，减少蓄热；

2、通过近等截面积渐变，能够减少封口处的极耳宽度，降低电池封口难度；

3、通过近等截面积变径以改变极耳引入端处、引出端处的厚度及形状，能够使极耳与其他部件的接触电阻减小。

4、通过近等截面积变径，可改变极耳引出端处的厚度及形状，降低极耳连接加工难度、提高极耳在工况下的连接强度，增强极耳连接可靠度。

5、极耳的变径采用近等截面积渐变模式，因此极耳的截面积变化小且平缓，因此极耳各区域阻抗分布均匀，电场分布均匀。

附图说明

图1是现有技术的极耳的结构示意图；

图2是本发明的实施例一的极耳结构示意图；

图3是本发明的实施例二的极耳机构示意图；

图4是本发明的实施例三的极耳机构示意图；

图5是本发明的实施例四的极耳机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

本发明的近等截面积渐变型极耳包括极耳本体，极耳本体包括设于中间的密封区、及分设于密封区两侧的引入端和引出端，密封区与引入、出端呈一体结构，所述的引入端至密封区中部呈近等截面积渐变，所述的引入端至密封区中部也呈近等截面积渐变，并可与引入端至密封区中部相对称或不对称，且近等截面积的渐变范围控制在30％以内。较佳的，所述的近等截面积的渐变范围控制在11％以内。该极耳本体的截面(均指纵向截面)变化前后的形状不受限制，可以如正方形变化成圆形、椭圆形或其他任意形状。

并且，在所述的近等截面积的渐变过程中，极耳本体的外表面无尖端，如此该极耳中的各区域电流密度变化更平滑，有助于电池性能的发挥。

另外，经研究发现，本发明的极耳本体的近等截面积渐变形式还可遵循以下规则：

1、可增加极耳热传导有效截面积来提高极耳热传导能力。具体方式包括但不限于利用极耳的宽度、厚度及形状的渐变调整，以增加极耳的热传导有效截面积。比如，将该设计用于电池封装内区域的极耳部分，使电池部件的产热通过极片留白、极耳接触面及极耳截面快速传导到电池封装外。

2、可增加极耳有效导电截面积来降低极耳的内阻。具体方式包括但不限于利用极耳的宽度、厚度及形状的渐变调整，以增加极耳的电流传导有效截面积。比如，增加极耳引入、引出处端子与电池、导线或导电栓等部件接触点的深度，降低极耳接触电阻。上述接触点是指焊接、粘结、铆接等任意方式使极耳与其他部件进行连接的部位。该接触点的截面积即为有效导电截面积。

3、可在近等截面的条件下，变化极耳形状以降低封装难度。在截面积变化小于30％的情况下，调整极耳覆胶区域的厚度、形状或同时调整。根据封装设备及封装材料的特性，形状设计做出各种调整。如铝塑膜封装时，极耳可采用扁叶形、球形、扁椭圆形等规则弧形结构，使铝塑膜形变量均匀并同时可以均匀受密封装；如方形封装时，可采用圆形、方形、菱形等柱型结构，保证封装点涉及结构尽量少，并提高封装材料的密集程度等。

4、可增加极耳外引出端处的厚度及形状，增强机械强度和接触面积。如将极耳的引出端渐变厚，从而增加引出端处与外接导线或电缆的连接强度，并同时增加了电流有效接触面积。并且由于引出端处的渐变厚，极耳的加工及外保护更容易处理。

下面根据附图来对本发明的近等截面积渐变型极耳进行具体举例说明：

实施例1

一种适用于软包动力电池的近等截面积渐变型极耳如图2所示，该极耳本体采用近等截面渐变方式，极耳本体的密封区2的厚度小、极耳本体的引入、出端1、3处呈极柱结构，可加工性强。其具体设计如下：

密封区2包覆有极耳胶，引入端1为柱形，表面积最小，随后近等截面积渐变，渐变至密封区2处为平板形，表面积最大，随后近等截面积渐变至引出端3处，形状与引入端1对称。

采用该形状设计的极耳可有效降低极耳密封区2的厚度，因此同等密封厚度条件下能允许更大的电流密度。同时引入、引出极柱呈柱形，因此连接加工容易，耐冲击力、连接处机械强度高。另外表面积小，便于进行绝缘保护。

实施例2

一种同样适用于软包动力电池的近等截面积渐变型极耳如图3所示，该极耳本体采用近等截面渐变方式，极耳本体的密封区2表面积小且引入、出端1、3处表面积大。其具体设计如下：

密封区2包覆有极耳胶，引入端1处为平板形，表面积最大，随后近等截面积渐变，渐变至密封区2处为柱形，表面积最小，随后再近等截面积渐变至引出端3处，形状与引入端1对称。

采用该形状设计的极耳可有效降低极耳密封区2的表面积，增加密封良品率，降低电芯漏液的比例。另外引入、出端1、3处均呈薄板型，表面积大，便于与板型极柱连接。

实施案例3

一种同样适用于软包动力电池的近等截面积渐变型极耳如图4所示，该极耳本体采用近等截面积渐变方式，极耳本体的密封区2表面积小且表面呈弧形。其具体设计如下：

密封区2包覆有极耳胶，引入端1处为平板形，表面积最大，随后近等截面积渐变，渐变至密封区2处为椭圆形，随后再近等截面积变径至引出端3处，引出端3处与引入端1对称。

采用该形状设计的极耳在实施例2的基础上提供了表面弧形结构，能够更有效的增加密封良品率，降低电芯漏液的比例。

实施例4

一种同样适用于软包动力电池的近等截面积渐变型极耳如图5所示，该极耳采用近等截面积渐变方式，极耳本体的密封区2表面积小且表面呈弧形，具体设计如下：

密封区2包覆有极耳胶，引入端1处为椭圆柱形，表面积最小，随后区域近等截面积渐变，渐变至密封区2处为薄板形，随后再等截面积渐变至引出端3，引出端3处与引入端1对称。

采用该形状设计，引出端3为椭圆柱形，因此可以加工出更多与导线或圆形截面的极柱结构的铆接方式，在实施例1的基础上更进一步增加连接的可靠度，降低连接加工难度。

上述所提及的极耳形状设计可以适用于各种极耳结构，如单层极耳、复合极耳、贴胶极耳等，并可适用于各种材质的极耳，如铜、铝、镍、铁、铬、镉、铋、铅、锡、镁等及其中任意种类形成的合金，且还可适用于各种工艺方法方式制造的极耳，如电解、辊压、冲切、浇铸或3D打印等。

综上所述，采用本发明的近等截面积渐变型极耳，可根据实际极耳设计功能需要，以本发明的近等截面积渐变原理来相应设计调整其形状、厚度等变化，从而解决传统极耳的导热慢、发热大、封口难、阻抗高及连接强度低等应用技术问题。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种近等截面积渐变型极耳，包括极耳本体，极耳本体包括设于中间的密封区、及分设于密封区两侧的引入端和引出端，密封区与引入、出端呈一体结构，其特征在于：

所述的引入端至密封区中部呈近等截面积渐变，所述的引入端至密封区中部也呈近等截面积渐变，且近等截面积的渐变范围控制在30％以内。

2.如权利要求1中所述的近等截面积渐变型极耳，其特征在于：

所述的近等截面积的渐变范围控制在11％以内。

3.如权利要求1中所述的近等截面积渐变型极耳，其特征在于：

在所述的近等截面积的渐变过程中，极耳本体的外表面无尖端。

4.如权利要求1中所述的近等截面积渐变型极耳，其特征在于：

所述的引入、出端至密封区中部的厚度呈渐变小。