CN108539113A - 软包装二次电池极耳及其软包装二次电池 - Google Patents

软包装二次电池极耳及其软包装二次电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种软包装二次电池极耳，包括金属带和设于金属带中部的极耳胶，所述金属带包括伸出段和焊接段，所述焊接段的宽度大于所述伸出段的宽度，所述焊接段的厚度小于所述伸出段的厚度，所述焊接段的横截面积大于等于所述伸出段的横截面积。通过将极耳设置为特殊结构，采用较宽的、横截面积较大的焊接段可以保证极耳与极片的焊接质量，同时焊接段的厚度小可以有效降低极耳在焊接处的受压，缩短极耳处特别是极耳边缘处锂离子的迁移路径，改善锂析晶现象，从而明显改善软包装二次电池的电化学性能，特别是循环寿命和能量密度。本发明还提供了一种软包装二次电池。

Description

软包装二次电池极耳及其软包装二次电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种软包装二次电池极耳及其软包装二次电池。
背景技术
软包装二次电池具有结构简单、形状可随意变动、能量密度高等特点，应用领域越来越广泛，需求量也越来越高，随着软包装二次电池的不断向前发展，人们对软包装电池能量密度提出更高的要求，不仅在小型电子产品领域，对动力等领域使用的体积较大软包装二次电池能量密度也提出了苛刻的要求，这就促使人们在材料、工艺、软包装电池结构方面不断深入研究，来提高软包装二次电池的能量密度。
软包装二次电池极耳焊接结构对电池的大小存在一定的影响，为了提高焊接效率和制作成本，人们通常使用平焊的焊接方式，极耳直接平放在裁切整齐的箔材上焊接。也有其他的焊接方式，比如平焊后再折弯。平焊再折弯通常是在平焊的基础上进行极耳折弯，首先将软包装二次电池平焊然后进行极耳的折弯，但金属极耳在进行折弯的同时由于存在一定的拉力很容易把箔材拉变形或撕坏，所以也很难在自动化程度高的设备中实现。
但是，不管是上述哪种极耳焊接方式的软包装二次电池，在注入电解液后，经过充放电活化后对电芯进行拆解发现，对应的极耳焊接处由于厚度相对电池其它地方厚，其所受到的压力也比较大，有很深的极耳印，经过电池多次循环极耳边缘最先产生析锂，锂金属跟电解液继续发生副反应，进一步恶化电池性能，比如循环性能及能量密度。
因而，为了解决上述问题以满足软包装二次电池的高性能需求，一种新的极耳或极耳焊接方式的提供就显得尤为重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种新型的软包装二次电池的极耳，该极耳可以解决电池在极耳边缘产生锂枝晶而导致电池循环性能和能量密度恶化的问题。
本发明提供了一种软包装二次电池极耳，包括金属带和设于金属带中部的极耳胶，所述金属带包括伸出段和焊接段，所述焊接段的宽度大于所述伸出段的宽度，所述焊接段的厚度小于所述伸出段的厚度，所述焊接段的横截面积大于等于所述伸出段的横截面积。
本发明还提供了一种软包装二次电池，包括电芯、电解液及容纳所述电芯和所述电解液的铝塑膜，所述电芯包括正极片、负极片及介于所述正极片和所述负极片之间的隔离膜，所述正极片上预留焊接区与正极极耳的焊接段进行焊接，所述负极片上预留焊接区与负极极耳的焊接段进行焊接，所述正极极耳和所述负极极耳各自为前述的极耳，所述铝塑膜与所述极耳胶通过热熔进行封接，所述伸出段伸出所述铝塑膜的外部。
本发明通过将极耳设置为特殊结构，具体为，极耳的焊接段的宽度大于伸出段的宽度，焊接段的厚度小于伸出段的厚度，焊接段的横截面积大于等于伸出段的横截面积，采用较宽的、横截面积较大的焊接段可以保证极耳与极片的焊接质量，同时焊接段的厚度小可以有效降低极耳在焊接处的受压，缩短极耳处特别是极耳边缘处锂离子的迁移路径，改善锂析晶现象，从而明显改善软包装二次电池的电化学性能，特别是循环寿命和能量密度。
附图说明
图1为本发明软包装二次电池的示意图。
图2为本发明软包装二次电池极耳的俯视图。
图3为本发明软包装二次电池极耳的左视图。
具体实施方式
为了详细说明本申请的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
本发明提供了一种软包装二次电池，如图1所示，包括电芯(图中未示出)、电解液(图中未示出)及容纳电芯和电解液的铝塑膜1，电芯包括正极片、负极片及介于正极片和负极片之间的隔离膜。
如图1～3所示，软包装二次电池极耳2包括金属带21和设于金属带21中部的极耳胶22，金属带21包括伸出段211、焊接段213及位于伸出段211和焊接段213之间的过渡段212，软包装二次电池极耳2可为正极极耳和负极极耳，正极片上预留焊接区与正极极耳的焊接段213进行焊接，负极片上预留焊接区与负极极耳的焊接段213进行焊接，铝塑膜1与极耳胶22通过热熔进行封接，伸出段211伸出铝塑膜1的外部。
进一步的，如图2和图3所示，位于焊接段213的宽度大于伸出段211的宽度，焊接段213的厚度小于伸出段211的厚度，焊接段213的横截面积大于等于伸出段211的横截面积，焊接段213的宽度方向及厚度方向如图2和图3的“W”及“T”表示。
如图3所示，过渡段212靠近伸出段211的一端的厚度大于伸出段211的厚度，通过设置过渡段212与伸出段211的接触位置宽度增加，防止因伸出段211到焊接段213的宽度急剧减少导致极耳受拉扯而断裂的问题产生。过渡段212的横截面积从靠近伸出段211的一端向另一端逐渐减小，过渡段212的另一端的横截面积与焊接段213相同，也就是说，过渡段212的横截面积逐渐减少直至与焊接段214的横截面积相同，从而避免在焊接时过渡段212过压而产生析锂问题。过渡段212的长度小于等于10mm，优选长度为1～3mm，即不占用极耳过多的尺寸，同时又改善了电池的性能，过渡段212的长度方向如图2的“L”表示。极耳胶22覆盖于伸出段211靠近过渡段212的一端并将过渡段212裸露于外，即极耳胶22正好覆盖伸出段212的边缘并且过渡段212与伸出端211的接触位置裸露在外，从而防止极耳胶对过渡段212产生压力而产生析锂问题。
金属带21的材质为铝、镍、铜、铜镀镍，作为正极极耳优选为铝，作为负极极耳优选为镍、铜、铜镀镍。
下面将结合具体实施例来说明本发明的软包装二次电池极耳及其软包装二次电池。
实施例1
如图1～3所示，软包装二次电池包括电芯、电解液及容纳电芯和电解液的铝塑膜1，电芯包括正极片、负极片及介于正极片和负极片之间的隔离膜。正极极耳的材质为铝，正极极耳的焊接段与正极片上预留焊接区进行焊接，负极极耳的材质为镍，负极极耳的焊接段与负极片上预留焊接区进行焊接，正极极耳与负极极耳除了材质不同其他皆相同。
正极极耳与负极极耳的极耳2皆包括金属带21和设于金属带21中部的极耳胶22，金属带21包括伸出段211、焊接段213及位于伸出段211和焊接段213之间的过渡段212，伸出段211的厚度(T)为0.10mm，宽度(W)为10mm，焊接区213的厚度(T)为0.05mm，宽度(W)为20mm，过渡段212靠近伸出段211的一端的厚度大于伸出段211，过渡段212的横截面积从靠近伸出段211的一端向另一端逐渐减小，过渡段212的另一端的横截面积与焊接段213相同，过渡段212的长度(L)为1mm，极耳胶22覆盖于伸出段211靠近过渡段212的一端并将过渡段212裸露于外，铝塑膜1与极耳胶22通过热熔进行封接，伸出段211伸出铝塑膜1的外部。
将上述的正极片和负极片中间用隔离膜隔开，卷绕而成裸电芯，用铝塑膜进行密封再经过注液，化成活化后得到软包装二次电池。
实施例2
除了伸出段211的厚度(T)为0.08mm，宽度(W)为5mm，焊接段213的厚度(T)为0.05mm，宽度(W)为10mm，过渡段212的长度(L)为1mm以外，其余同实施例1。
实施例3
除了伸出段211的厚度(T)为0.04mm，宽度(W)为5mm，焊接段213的厚度(T)为0.02mm，宽度(W)为10mm，过渡段212的长度(L)为2mm以外，其余同实施例1。
对比例1
采用常规的极耳，即伸出段与焊接段尺寸相同。除了伸出段211的厚度(T)为0.10mm，宽度(W)为10mm，焊接段213的厚度(T)为0.10mm，宽度(W)为10mm，无过渡段212以外，其余同实施例1。
对比例2
采用常规的极耳，即伸出段与焊接段尺寸相同。除了伸出段211的厚度(T)为0.08mm，宽度(W)为5mm，焊接段213的厚度(T)为0.08mm，宽度(W)为5mm，无过渡段212以外，其余同实施例1。
对比例3
采用常规的极耳，即伸出段与焊接段尺寸相同。除了伸出段211的厚度(T)为0.04mm，宽度(W)为5mm，焊接段213的厚度(T)为0.04mm，宽度(W)为5mm，无过渡段212以外，其余同实施例1。
对实施例1～3及对比例1～3的软包装二次电池进行充放电循环性能测试，测试之后对软包装二次电池进行拆解，观察其表面情况，包括极耳表面受压的印痕及极片界面情况，其相应的各种实验结果如表1所示。
充放电循环性能测试：在45℃下，以0.7C的充电倍率和1C的放电倍率对电池进行500次充放电循环，然后计算其容量保持率。
表1实施例及对比例的各种实验结果
具体实施例 印痕情况 界面情况 容量保持率(％) 能量密度(Wh/kg)
实施例1 浅 良好 90.3％ 198.5
实施例2 浅 良好 88.9％ 186.3
实施例3 浅 良好 88.6％ 185.4
对比例1 深 较差 83.6％ 176.6
对比例2 深 较差 81.6％ 174.8
对比例3 深 较差 82.6％ 174.9
从表中可以看出，实施例1～3相对于对比例1～3而言，印痕更浅，界面形貌更好，能量密度及循环500次后容量保持率更高。主要由于本发明的软包装二次电池的极耳设置为独特的结构，其焊接段的宽度大于伸出段的宽度，焊接段的厚度小于伸出段的厚度，焊接段的横截面积大于等于伸出段的横截面积，采用较宽的、横截面积较大的焊接段可以保证极耳与极片的焊接质量，同时焊接段的厚度小可以有效降低极耳在焊接处的受压，因而印痕较浅，同时缩短极耳处特别是极耳边缘处锂离子的迁移路径，改善锂析晶现象，因而不存在析锂其界面形貌好，进一步的明显改善了软包装二次电池的循环性能及能量密度。
应当指出，以上具体实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求限定的范围，比如极耳的材质的变化、极耳各部分的形状及尺寸变化等。

Claims (10)

1.一种软包装二次电池极耳，包括金属带和设于金属带中部的极耳胶，所述金属带包括伸出段和焊接段，其特征在于，所述焊接段的宽度大于所述伸出段的宽度，所述焊接段的厚度小于所述伸出段的厚度，所述焊接段的横截面积大于等于所述伸出段的横截面积。
2.根据权利要求1所述的软包装二次电池极耳，其特征在于，所述金属带还包括位于所述伸出段和所述焊接段之间的过渡段。
3.根据权利要求2所述的软包装二次电池极耳，其特征在于，所述过渡段靠近所述伸出段的一端的厚度大于所述伸出段的厚度。
4.根据权利要求2所述的软包装二次电池极耳，其特征在于，所述过渡段的横截面积从靠近所述伸出段的一端向另一端逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的软包装二次电池极耳，其特征在于，所述过渡段的另一端的横截面积与所述焊接段相同。
6.根据权利要求4所述的软包装二次电池极耳，其特征在于，所述过渡段的长度小于等于10mm。
7.根据权利要求6所述的软包装二次电池极耳，其特征在于，所述过渡段的长度为1～3mm。
8.根据权利要求2所述的软包装二次电池极耳，其特征在于，所述极耳胶覆盖于所述伸出段靠近所述过渡段的一端并将所述过渡段裸露于外。
9.根据权利要求1所述的软包装二次电池极耳，其特征在于，所述金属带的材质为铝、镍、铜、铜镀镍。
10.一种软包装二次电池，包括电芯、电解液及容纳所述电芯和所述电解液的铝塑膜，所述电芯包括正极片、负极片及介于所述正极片和所述负极片之间的隔离膜，所述正极片上预留焊接区与正极极耳的焊接段进行焊接，所述负极片上预留焊接区与负极极耳的焊接段进行焊接，其特征在于，所述正极极耳和所述负极极耳各自为权利要求1～9任一所述的极耳，所述铝塑膜与所述极耳胶通过热熔进行封接，所述伸出段伸出所述铝塑膜的外部。
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