CN110061179A

CN110061179A - 一种电池极耳

Info

Publication number: CN110061179A
Application number: CN201910305907.1A
Authority: CN
Inventors: 楚豫寒; 李素丽; 王昊鹏; 李俊义; 徐延铭
Original assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2019-07-26

Abstract

一种电池极耳，属于电池技术领域。所述的极耳包括正极耳和负极耳，所述的正极耳和负极耳的焊接端面积之和等于电池本体的面积，正极耳和负极耳的焊接端的形状拼接为电池本体形状，所述的焊接端的厚度小于引出端的厚度。所述的极耳的材质为铝、镍或铜。所述的极耳焊接端（4）与极片的连接方式为超声焊、激光焊或导电胶。所述的正极耳（5）和负极耳（6）的焊接端（4）厚度分别是S1和S2，且S1≤1/2S2，或者S2≤1/2S1。本发明的优点是：利用该极耳制备的电池和原来电池相比，循环1000圈的容量保持率由88.2%上升至91.1%，且热安全性的通过率也有所提升。

Description

一种电池极耳

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电池极耳。

背景技术

随着能源危机的加剧，电池作为一种新型绿色能源得到了人们的广泛关注。目前新型电池的结构主要有两种：卷绕结构和叠片结构，但是叠片结构电池操作过程繁琐复杂，电池的张力不容易控制，冲切的极片断面较多，易刺穿隔膜，不太利于大规模生产和经济效益的实现，卷绕结构因其操作简单，均一性好而被广泛地应用于工业生产中。

一般来说，卷绕式电池由正、负极片和隔膜搭配卷针通过卷绕制成，在卷绕之前要先在正、负极片的头部分别焊接上正、负极耳，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗地说就是电池正负两极的耳朵，是进行充放电时的接触点。随着人们对电池性能要求的提高，快速充电电池和大而薄的电池成为目前的发展趋势，极耳作为导通电流的金属体，想要满足大电流充放电就对金属体的横截面积提出要求，这一要求可以根据焦耳定律计算，如下：Q=I²Rt=cmΔT、R=ρL/S、m=密度*体积=密度*LS，其中，Q为充放电时产生的热量，I为充放电电流，R为极耳的电阻，t为充放电时间，c为比热容，m为极耳质量，ΔT为极耳温度变化差，ρ为电导率常数，L为极耳长度，S为极耳横截面积。由以上三式可得：S²=I²ρt/（c*密度*ΔT），因为当极耳材料一定时，ρ、c、密度均为常数，所以在相同的充放电时间下，极耳的温升ΔT和横截面积S是呈负相关关系，和充放电电流I呈正相关关系。

众所周知，电池安全性问题的根本就是热失控问题，所以极耳处温度不能过高，但是又要同时满足大电流充放电，最简单的办法就是增大极耳的横截面积。按照现有的极耳结构，若使极耳的横截面积增大，极耳的厚度就会增加。而目前电池的发展方向又偏向于大而薄的电池，所以电池焊接极耳处的厚度会明显大于电池其它部位。这样不仅会使得电池的厚度不满足客户要求，更会在热压化成的时候使电池受力不均匀，导致电池产生界面问题，而界面问题是影响电池电化学性能的重要因素之一，所以进而影响电池的循环等电化学性能。除此之外，有文献资料表明，在充放电过程中，极耳处的温度是整个电芯中最高的，现有的极耳结构表面积较小，不利于散热。因此，非常有必要提出一种新的极耳结构来满足未来电池的发展要求，来提高电池的电化学性能和安全性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决电池容易热失控及大电流充放电难以满足现有需求的问题，提供一种电池极耳，可以满足电池热压化成的时候受力均匀，改善电池因极耳厚度造成的界面问题，使得电池界面均匀稳定，进而改善电池的电化学性能，除此之外，还可以增大极耳的散热面积，提高电池的安全性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种电池极耳，包括正极耳和负极耳，所述的正极耳和负极耳的焊接端面积之和等于电池本体的面积，正极耳和负极耳的焊接端的形状拼接为电池本体形状，所述的焊接端的厚度小于引出端的厚度。

进一步地，所述的极耳的材质为铝、镍或铜。

本发明相对于现有技术的有益效果是：利用该极耳制备的电池和原来电池相比，循环1000圈的容量保持率由88.2%上升至91.1%，且热安全性的通过率也有所提升。

附图说明

图1为模切之前制备的金属带图；

图2为新型同端引出极耳结构图；

图3为正常极耳电池循环解剖图；

图4为异端引出极耳结构图；

图5为异形极耳结构图；

其中，1-焊接点、2-极耳胶、3-极片、4-焊接端、5-正极耳、6-负极耳、7-正负极耳合并、8-电芯、9-引出端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。

具体实施方式一：本实施方式记载的是一种电池极耳，包括正极耳5和负极耳6，所述的正极耳5和负极耳6的焊接端4面积之和等于电池本体的面积，正极耳5和负极耳6的焊接端4的形状拼接为电池本体形状，但对单个极耳焊接端的形状和面积不做要求，所述的焊接端4的厚度小于引出端9的厚度。

极耳焊接端的厚度小于引出端厚度，不会对电池的能量密度造成影响，本发明针对不同型号的电池设计专属的极耳结构，将处于卷芯内部的极耳部分称为“焊接端”，将处于卷芯外部的极耳部分称为“引出端”，为了实现电池在热压时受力均匀，通过设计极耳的焊接端面积来实现，同时还可以满足电池极耳处的散热需求。

具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种电池极耳，所述的极耳的材质为铝、镍或铜等，包括但不限于上述三种金属。

具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种电池极耳，所述的极耳焊接端4与极片的连接方式为超声焊、激光焊或导电胶等，包括但不限于上述三种连接方式。

具体实施方式四：具体实施方式一述的一种电池极耳，所述的正极耳5和负极耳6的焊接端4厚度分别是S1和S2，且S1≤1/2S2，或者S2≤1/2S1。

所述的焊接端4和引出端9厚度不一致的极耳的制备方法可以将极耳金属制备成厚薄相接的连接带（如图1所示），图1中厚的部分经过模切就是极耳的引出端9，薄的部分经过模切就是极耳的焊接端4。通过模切或浇铸的方式制备所需形状，制备方法包括但不限于上述两种方法。模切是指先制备好所需极耳材质的金属箔，如图1，然后使用与所需极耳型号相匹配的模切刀，以冲压的方式切出所需极耳；浇铸是指将所需极耳材质的金属熔化为液态状，然后将液体注入到事先准备好的与极耳型号匹配的范模中，使其固化，即可获得与模具型腔相同的极耳。

实施例1

按照正常工艺（即正常的正负极材料、隔膜、电解液）设计了容量为3000mAh的电池，但是在焊接极耳的时候分为两种方式，一种是采用正常极耳焊接，另一种是采用本发明设计的极耳焊接，正常极耳的规格为厚度0.12mm，本发明设计的极耳规格为焊接端长度等于电池本体长度，宽度等于电池本体宽度的1/2，厚度为0.01mm，引出端与正常极耳规格相同。本实施例采用的极耳制备方式为模切，具体极耳结构和焊接方式如图2所示：其中，正负极耳焊接端面积之和等于电池本体面积，且本实施例中正负极耳焊接端面积相等，均为电池本体面积的1/2，正负极耳焊接端与极片的焊接方式为超声焊。两种电池其余制程工序均完全一致。电池制备完成后对电池进行常温循环1000次测试，测试结果表明正常极耳电池的容量保持率为88.2%，而焊接本发明设计极耳的电池容量保持率为91.1%。解剖发现，正常极耳电池循环后解剖发现，极耳处对应的极片有明显压痕，进而导致析锂，这说明现有的极耳结构在热压化成的时候确实会造成界面问题，进而影响电池的电化学性能，如图3所示。

实施例2

如实施例1所述，同时制备正常极耳的电池和本发明所述极耳的电池，所设计电池大小和容量（3000mAh）与实施例1相同。本实施例极耳与极片的连接方式为超声焊，本发明所述极耳制备方式为浇铸，本实施例所述极耳引出方式为异端引出，如图4所示：本实施例的极耳结构的焊接端宽度与电池本体相同，长度为电池本体长度的1/2，正负极耳焊接端的面积相等，面积之和等于电池本体面积。所选正常极耳的厚度为0.12mm，本发明所述极耳引出端规格与正常极耳相同，焊接端极耳厚度为0.01mm。异端引出极耳电池的内阻更小，极耳内阻也较小，更有利于电池容量的发挥。制备好的电池经过1000次循环测试得出：正常极耳电池的容量保持率为87.6%，本发明所述极耳电池的容量保持率为90.8%。

实施例3

和实施例1相同，按照正常工艺制备极耳不同的两种电池，电池的容量为3000mAh，本发明设计的极耳结构如图5所示：其中正负极耳的形状不同，均为异形极耳，但两个极耳的焊接端可以很好的拼接为电池本体的形状，且面积之和与电池本体相同，极耳与极片通过焊接方式连接，极耳的制备方式为模切。同实施例1和2，极耳引出端与正常极耳相同，厚度均为0.12mm，正负极耳焊接端的厚度为0.08mm。将制备好的电池进行循环测试和过充测试，循环1000次后，正常极耳电池的容量保持率为88.6%，本发明所述极耳电池的容量保持率为90.8%，对两组电池分别选3只进行过充测试，相同条件下，正常极耳电池通过1只，本发明所述极耳电池通过2只。

实施例4

按照正常工艺设计一款容量为4000mAh的快充电池，电池的厚度为2.8mm，宽为81mm，高为91mm，正常极耳的厚度为0.15mm，本发明所设计的极耳焊接端厚度为0.09mm，引出端与正常极耳相同，正负极耳焊接端面积相同，长度为电池本体的1/2，宽度与电池本体宽度相同，极耳采用异端引出方式，极耳与极片的连接方式为焊接，极耳的制备方式为浇铸。后将制备好的电池进行循环测试，正常极耳电池循环1000次后容量保持率为85.4%，本发明所述极耳电池的容量保持率为89.3%。

实施例5

按照正常工艺设计一款容量为4000mAh的快充电池，电池的厚度为2.8mm，宽为81mm，高为91mm，正常极耳的厚度为0.15mm，本发明所设计的极耳焊接端厚度为0.09mm，引出端与正常极耳相同，正负极耳焊接端面积相同，长度与电池本体相同，宽度是电池本体宽度的1/2，极耳采用同端引出方式，极耳与极片的连接方式为导电胶连接，极耳的制备方式为模切。后将制备好的电池进行循环测试，正常极耳电池循环1000次后容量保持率为83.7%，本发明所述极耳电池的容量保持率为87.6%。

Claims

1.一种电池极耳，包括正极耳（5）和负极耳（6），其特征在于：所述的正极耳（5）和负极耳（6）的焊接端（4）面积之和等于电池本体的面积，正极耳（5）和负极耳（6）的焊接端（4）的形状拼接为电池本体形状，所述的焊接端（4）的厚度小于引出端（9）的厚度。

2.根据权利要求1所述的一种电池极耳，其特征在于：所述的极耳的材质为铝、镍或铜。

3.根据权利要求1所述的一种电池极耳，其特征在于：所述的极耳焊接端（4）与极片的连接方式为超声焊、激光焊或导电胶。

4.根据权利要求1所述的一种电池极耳，其特征在于：所述的正极耳（5）和负极耳（6）的焊接端（4）厚度分别是S1和S2，且S1≤1/2S2，或者S2≤1/2S1。

5.根据权利要求1所述的一种电池极耳，其特征在于：所述的正极耳（5）和负极耳（6）均通过浇铸或模切的方式制备。