CN109346668B - 锂一次电池负极结构及锂一次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂一次电池负极结构及锂一次电池，涉及锂一次电池技术领域，所述锂一次电池负极结构包括锂负极片，所述锂负极片设置有压接区域，所述压接区域压接锂带，所述锂负极片和所述锂带之间压接有极耳，缓解了现有负极结构在放电后期，锂负极片容易发生断裂的技术问题，本发明提供的锂一次电池负极结构，通过在锂负极片上压接锂带，且极耳位于锂带和锂负极片之间，从而使得锂带与锂负极片的压接区域局部增厚，能够有效避免电池放电后期，锂负极片与极耳连接处发生断裂，从而有效提高锂一次电池的容量发挥和放电稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及锂一次电池技术领域，尤其是涉及一种锂一次电池负极结构及锂一次电池。
背景技术
锂一次电池是一种高能化学原电池，俗称锂原电池，其以锂金属为负极，固体盐类或溶于有机溶剂的盐类为电解质，金属氧化物或其他固体、液体氧化剂为正极活性物，是以使用金属锂为负极材料的化学电源系列的总称。
但是以锂金属为电池负极，就会伴随着一个普遍存在的问题，那就是随着电池放电，电池内部的化学反应持续的进行，负极金属消耗越来越少，最终直至消耗完全。但是由于在放电过程中，距离集流导电的极耳越近电流优先流过，即在化学反应中有优先权，越远的地方流过的电流越小，所以在正常放电过程后期，负极往往会从极耳与负极片压接位置消耗完全而断裂，导致电压突然下降，放电终止的现象。另外，电池在放电的过程中还会发生电芯膨胀，加剧负极片的变形，导致负极片和极耳连接处发生断裂，造成放电突然终止。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种锂一次电池负极结构，以改善现有锂一次电池负极结构在放电过程中，负极片和极耳连接处容易发生断裂，造成放电突然终止的技术问题。
本发明提供的锂一次电池负极结构，包括锂负极片，所述锂负极片设置有压接区域，所述压接区域压接锂带，且所述锂负极片和所述锂带之间设置有极耳。
进一步的，所述锂负极片的宽度为W1，所述锂带的宽度为W2，其中，0.25W1≤W2≤W1。
进一步的，所述锂一次电池的外径为D，所述锂带的长度为L1，其中，0.25πD≤L1≤1.5πD。
进一步的，所述锂负极片的厚度为H1，所述锂带的厚度为H2，其中，H1/3≤H2≤H1/2。
进一步的，所述锂负极片的厚度为H3，所述锂带的厚度为H4，其中，H3/3≤H4≤H3。
进一步的，所述极耳的宽度为W3，所述压接区域的长度为W4，W3≤W4≤πD。
进一步的，所述极耳由选自铝、钢、铜和镍中的至少一种材料制成，优选由镀镍钢或铜制成。
进一步的，所述锂负极片的厚度为0.1-0.5mm。
进一步的，所述锂负极片的宽度为10-100mm。
本发明的目的之二在于提供一种锂一次电池，包括本发明提供的锂一次电池负极结构。
本发明提供的锂一次电池负极结构，通过在锂负极片上压接锂带，且极耳位于锂带和锂负极片之间，从而使得锂带与锂负极片的压接区域局部增厚，能够有效避免电池放电后期，锂负极片与极耳连接处发生断裂，从而有效提高锂一次电池的容量发挥和放电稳定性。
本发明提供的锂一次电池，通过采用本发明提供的负极结构，使得锂带与锂负极片的压接区域局部增厚，能够有效避免电池放电后期，锂负极片与极耳连接处发生断裂，从而有效提高锂一次电池的容量发挥和放电稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的锂铁电池的负极结构的示意图；
图2为本发明实施例4提供的锂铁电池的负极结构的示意图；
图3为本发明对比例1提供的锂铁电池的负极结构的示意图；
图4为实施例3的锂铁电池和对比例1提供的锂铁电池的放电曲线图；
图5为实施例6提供的锂铁电池和对比例1提供锂铁电池的放电曲线图。
图标：101-锂负极片；102-极耳；103-锂带。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种锂一次电池负极结构，该负极结构通过在锂负极片上采用锂带局部增厚的方式，以起到集流和增强作用，从而避免极耳与锂负极片压接处发生断裂，从而有效提高锂一次电池的容量和放电均匀性及稳定性。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种锂一次电池负极结构，包括锂负极片，锂负极片上设置有压接区域，压接区域压接有锂带，且锂负极片和锂带之间压接有极耳。
在本发明中，压接区域指的是锂负极片和锂带的叠合区域。
本发明提供的锂一次电池负极结构通过压接区域压接有锂带，且极耳位于锂负极片和锂带之间，使得锂负极片上的压接区域局部增厚，从而使得压接区域的集流作用和拉伸强度均显著增强，不仅能够有效避免由于集流作用导致的锂负极片和极耳的压接区域发生断裂，而且能够有效避免由于电芯膨胀导致的锂负极片和极耳压接区域发生断裂，从而有效提高了锂一次电池的容量发挥和放电稳定性。
在本发明的一种优选实施方案中，锂负极片的宽度为W1，所述锂带的宽度为W2，其中，0.25W1≤W2≤W1。
在本发明的优选实施方式中，锂带的典型但非限制性的宽度为锂负极片宽度的0.25、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1倍。
通过设置锂带的宽度，0.25W1≤W2≤W1，以控制锂负极片上局部增厚区域的宽度。
在本发明一种优选实施方案中，本发明提供了两种不同的锂带压接方式以实现锂负极片的局部增厚，其中第一种为锂带完全压接于压接区域，第二种为锂带部分压接于压接区域。
[第一种压接方式]
在本发明该优选实施方式中，锂负极片的长度即为锂一次电池中负极片的基准长度。
在第一种压接方式的优选实施方案中，锂一次电池的外径为D,所述锂带的长度为L1，其中，0.25πD≤L1≤1.5πD。
在本发明的该优选实施方案中，锂带长度为锂一次电池外周长的的0.25、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2或1.5倍。
通过设置锂带的长度0.25πD≤L1≤1.5πD，以控制锂负极片上局部增厚区域的长度，避免因锂带长度过长造成原料浪费，同时也能够避免废弃锂一次电池中含有过多金属锂，造成对环境的破坏。
试验证明，当锂带的长度为0.25πD≤L1≤1.5πD时，其即可克服锂一次电池放电后期，锂负极片和极耳连接处极易断裂的缺陷。
在第一种压接方式的优选实施方案中，锂负极片的厚度为H1，所述锂带的厚度为H2，其中，H1/3≤H2≤H1/2。
在本发明的该优选实施方案中，锂带的厚度为锂负极片厚度为1/3、2/5、3/8或1/2。
通过控制锂带的厚度以避免因锂带过厚造成锂一次电池内部空间受限，影响锂一次电池的性能。
[第二种压接方式]
在本发明的第二种压接方式中，锂带部分压接于锂负极片上。
在第二种压接方式中，锂负极片和锂带超出锂负极片长度部分的长度总和为锂一次电池中负极片的基准长度。
在第二种压接方式中，锂带的长度L1同第一种压接方式，即0.25πD≤L1≤1.5πD，在此不再赘述。
在第二种压接方式的优选实施方案中，锂负极片的厚度为H3，所述锂带的厚度为H4，其中，H3/3≤H4≤H3。
由于第二压接方式中，锂带部分超出锂负极片，因此，其最大厚度大于第一种压接方式中锂带的厚度。
在该优选实施方案中，锂带负极片的厚度为锂负极片厚度为1/3、2/5、1/2、2/3、3/4、4/5或1倍。
在第二种压接方式的优选实施方案中，极耳的宽度为W3，所述压接区域的长度为W4，W3≤W4≤πD。
在本发明的优选实施方式中，压接区域即锂负极片和锂带的叠合区域。压接区域的长度大于等于极耳宽度，小于等于锂一次电池的外周长，以保证锂离子电池的正常使用。
压接区域的宽度同锂带的宽度，即大于等于0.25倍锂负极片宽度，小于等于锂负极片的宽度。
在本发明的一种优选实施方案中，极耳由选自铝、钢、铜铝、钢、铜和镍中的至少一种材料制成，尤其是当选用镀镍钢或铜制成时，锂一次电池的性能更加优异。
在本发明的一种优选实施方案中，锂负极片的厚度为0.1-0.5mm。
在本发明的优选实施方案中，锂负极片的典型但非限制性的厚度如为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5mm。
通过控制锂负极片的厚度为0.1-0.5mm，以使得锂一次电池具有优异的电性能。
在本发明的一种优选实施方案中，锂负极片的宽度为10-100mm。
在本发明的优选实施方案中，锂负极片的典型但非限制性的宽度如为10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90或100mm。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种锂一次电池，包括本发明提供的锂一次电池负极结构。
本发明提供的锂一次电池，通过采用本发明提供的负极结构，使得极耳与锂负极片的压接区域局部增厚，能够有效避免电池放电后期，锂负极片与极耳连接处发生断裂，从而有效提高锂一次电池的容量发挥和放电稳定性。
下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
实施例1
本实施例提供了一种锂铁电池，其负极结构如图1所示，该负极结构包括锂负极片101，锂负极片101上设置有压接区域，压接区域压接有锂带103，锂负极片101和锂带103之间压接有极耳102，其中，锂带103全部压接于锂负极片101上。
在本实施例中，锂铁电池的外径为14mm，锂负极片101的长度为200mm，宽度为39mm，厚度为0.24mm，极耳102的宽度为3.5mm，极耳102长度为40mm，锂带103的长度为10.99mm，宽度为9.75mm，厚度为0.08mm，压接区域的长度即为锂带103的长度。
实施例2
本实施例提供了一种锂铁电池，其负极结构与实施例1提供的锂铁电池负极结构相同，不同之处在于锂带的长度、宽度和厚度，其中，锂带的长度为65.94mm，宽度为39mm，厚度为0.12mm。
实施例3
本实施例提供了一种锂铁电池，其负极结构与提供的锂铁电池负极结构相同，不同之处在于锂带的长度、宽度和厚度，其中，锂带的长度为30mm，宽度为20mm，厚度为0.1mm。
实施例4
本实施例提供了一种锂铁电池，其负极结构如图2所示，其负极结构实施例1提供的负极结构的不同之处在于，锂带103部分压接于锂负极片上。
在本实施例中，锂负极片101压接锂带103后的总长度为200mm，其中，锂负极片101的长度为185.51mm，宽度为39mm，厚度为0.24mm，极耳102的宽度为3.5mm，长度为40mm，锂带103的长度为10.99mm，宽度为9.75mm，厚度为0.08mm，压接区域长度为3.5mm。
实施例5
本实施例提供了一种锂铁电池，其负极结构与实施例4相同，不同之处在于锂负极片的长度，锂带的长度、宽度和厚度，锂负极片的长度为178.02mm，锂带的长度为65.94mm，宽度为39mm，厚度为0.12mm，压接区域长度为43.96mm。
实施例6
本实施例提供了一种锂铁电池，其负极结构与实施例4相同，不同之处在于锂负极片的长度，锂带的长度、宽度和厚度，锂负极片的长度为178mm，锂带的长度为44mm，宽度为30mm，厚度为0.1mm，压接区域长度为22mm。
对比例1
对比例1提供了一种锂铁电池，图3为对比例1提供的锂铁电池的负极结构示意图，如图3所示，该锂铁电池的负极结构包括锂负极片101，锂负极片101上压接有极耳102，其中，锂负极片101、极耳102及极耳102与锂负极片101的压接位置均与实施例3中相同。
试验例1
将实施例1-6及对比例1提供的负极结构分别卷绕后制成锂铁电池，测试实施例1-6和对比例1制成的电池的放电曲线，结果显示，实施例1-6提供的负极结构制成的锂铁电池的放电曲线完整，无突然电压下降及放电终止现象，容量发挥更高；而对比例1提供的负极结构制成的锂铁电池放电曲线出现电压下降及放电终止现象，容量发挥较差。
图4为实施例3提供的负极结构制成的锂铁电池和对比例1提供的负极结构制成的锂铁电池的放电曲线图，从图4可以看出，实施例3提供的负极结构制成的锂铁电池放电曲线完整，电池容量发挥完全，而对比例1提供的负极结构制成的锂铁电池在放电后期电压突然下降，放电突然终止，电池电量没有完全发挥。
图5为为实施例6提供的负极结构制成的锂铁电池和对比例1提供的负极结构制成的锂铁电池的放电曲线图，从图5可以看出，实施例6提供的负极结构制成的锂铁电池放电曲线完整，电池容量发挥完全，而对比例1提供的负极结构制成的锂铁电池在放电后期电压突然下降，放电突然终止，电池电量没有完全发挥。
综上可以看出，本发明提供的锂一次电池负极结构，通过在锂负极片上压接锂带，且极耳位于锂带和锂负极片之间，从而使得锂带与锂负极片的压接区域局部增厚，能够有效避免电池放电后期，锂负极片与极耳连接处发生断裂，从而有效提高锂一次电池的容量发挥和放电稳定性。
另外，本发明提供锂一次电池负极结构，通过将锂带的长度L1设置为0.25πD≤L1≤1.5πD，既节约了物料，减少了废弃电池的环境污染，扩大了锂一次电池的应用领域。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种锂一次电池负极结构，其特征在于，包括锂负极片，所述锂负极片设置有压接区域，所述压接区域压接有锂带，所述锂负极片和所述锂带之间压接有极耳；
所述锂带完全压接于压接区域，
所述锂负极片的厚度为H1，所述锂带的厚度为H2，其中，H1/3≤H2≤H1/2。
2.根据权利要求1所述的锂一次电池负极结构，其特征在于，锂一次电池的外径为D，所述锂负极片的宽度为W1，所述锂带的宽度为W2，其中，0.25W1≤W2≤W1。
3.根据权利要求1所述的锂一次电池负极结构，其特征在于，锂一次电池的外径为D，所述锂带的长度为L1，其中，0.25πD≤L1≤1.5πD。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂一次电池负极结构，其特征在于，所述极耳由选自铝、钢、铜和镍中的至少一种材料制成。
5.根据权利要求4所述的锂一次电池负极结构，其特征在于，所述极耳由镀镍钢或铜制成。
6.根据权利要求1-3任一项所述的锂一次电池负极结构，其特征在于，所述锂负极片的厚度为0.1-0.5mm。
7.根据权利要求1-3任一项所述锂一次电池负极结构，其特征在于，所述锂负极片的宽度为10-100mm。
8.一种锂一次电池，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的锂一次电池负极结构。
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