CN113659291A - 一种极耳结构及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域,公开了一种极耳结构及锂离子电池。极耳结构包括正极极耳和负极极耳。部分正极极耳与正极极片固定连接,正极极耳和正极极片的连接过渡处设置有正极抗弯折涂层;部分负极极耳与负极极片固定连接,负极极耳和负极极片的连接过渡处设置有负极抗弯折涂层。锂离子电池包括上述极耳结构。本发明的目的在于,通过在极耳和极片的连接过渡处设置抗弯折涂层,提高了极耳的抗弯折性能,即使是应用在振动或翻转频率较高的电动工具上,也能够避免正极极耳和负极极耳的断裂,有效延长电池的使用寿命,降低电池的失效概率。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种极耳结构及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池作为一种能量转换和能量存储设备,因其具有体积小、寿命长、能量密度大、无记忆性、安全可靠等优点,广泛应用于各类电子产品中。锂离子电池在生产工艺过程中可以分为极片制作、电芯制作和电池组装三大工序。在整个工艺流程中,各个生产环节都与电池的质量、寿命和安全性有紧密的联系。
市面上正在使用的锂离子电池,若是装配在高频振动或振动幅度较大的电动工具上,如冲击钻、砂轮机、电动扳手等,会对电池造成幅度较大、频率较高的振动或翻转,导致电池寿命低,甚至失效。对此类现象进行分析,发现导致电池寿命降低的原因往往是负极极耳断裂,而导致电池失效的主要原因是正极极耳断裂。因此,亟需提出一种抗弯折性较好的极耳结构来解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种极耳结构,该极耳结构抗弯折性能强,不易断裂,延长了电池的使用寿命,降低了电池的失效概率。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种极耳结构,包括:
正极极耳,所述正极极耳与正极极片固定连接,所述正极极耳和所述正极极片的连接过渡处设置有正极抗弯折涂层;
负极极耳,所述负极极耳与负极极片固定连接,所述负极极耳和所述负极极片的连接过渡处设置有负极抗弯折涂层。
作为优选地,所述正极抗弯折涂层的长度a为10mm-12mm,厚度b为0.1mm-0.5mm;
所述负极抗弯折涂层的长度c为2mm-4mm,厚度d为0.1mm-0.5mm。
作为优选地,所述正极极耳的宽度e为3mm-5mm,厚度f为0.05mm-0.3mm,长度g为56mm-60mm,所述正极极耳超出所述正极极片的长度h为14mm-16mm。
作为优选地,所述负极极耳包括分别设置在所述负极极片两端的负极内极耳和负极外极耳。
作为优选地,所述负极内极耳的宽度i为3mm-5mm,厚度j为0.05mm-0.2mm,长度k为56mm-60mm,所述负极内极耳超出所述负极极片的长度l为7mm-10mm。
作为优选地,所述负极外极耳的宽度m为3mm-5mm,厚度n为0.05mm-0.2mm,长度o为43mm-47mm,所述负极外极耳超出所述负极极片的长度p为13mm-17mm。
作为优选地,所述正极抗弯折涂层和所述负极抗弯折涂层所采用的抗弯折材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
作为优选地,所述正极极耳的材质为铝。
作为优选地,所述负极极耳的材质为铜镍复合材质。
本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池,该锂离子电池的极耳抗弯折性强,使用寿命长,不易失效。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种锂离子电池,包括上述的极耳结构。
有益效果:
本发明提供的一种极耳结构,通过在极耳和极片的连接过渡处设置抗弯折涂层,提高了极耳的抗弯折性能,即使是应用在振动或翻转频率较高的电动工具上,也能够避免正极极耳和负极极耳的断裂,有效延长电池的使用寿命,降低电池的失效概率。
本发明提供的一种锂离子电池,包括上述的极耳结构,该锂离子电池通过在极耳和极片的连接过渡处设置抗弯折涂层,增强了极耳的抗弯折性能,从而延长锂离子电池的使用寿命,降低其失效概率。
附图说明
图1是本发明提供的正极极片与正极极耳的连接示意图;
图2是本发明提供的负极极片与负极极耳的连接示意图。
图中:
1、正极极片;11、正极极耳;100、正极抗弯折涂层;2、负极极片;22、负极极耳;201、负极内极耳;202、负极外极耳;200、负极抗弯折涂层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
电池中的极耳是电芯中将正负极引出来的金属导电体,也就是电池进行充放电时的接触点。目前的电池制作工艺中,正极极耳在正极极片上焊接好之后,会在正极极片的正反两面均贴上一层高温胶带,同时在正极极耳外露部分包裹一层50μm厚度的高温胶带;负极极耳在负极极片上焊接之后会在焊接面或负极极片的正反两面均贴上一层高温胶带,负极极耳外露部分不需要包裹高温胶带,直接与电池钢壳接触。采用这种结构的极耳,当电池应用在振动或翻转幅度较大、频率较高的电动工具上时,极耳容易断裂,导致电池寿命降低甚至失效。为了解决这一技术问题,现有技术中,比较有效的改善方案是通过增加电芯直径来减小电芯与钢壳之间的空隙,从而降低电池在振动时电芯晃动的频率,以改善极耳易弯折的现象,但增加电芯直径,容易使电池在装配时产生供应工序不良率提高的问题,严重影响产线制程效率,增加产线能耗。
针对上述问题,本实施例提供了一种极耳结构,包括正极极耳11和负极极耳22。其中,部分正极极耳11和正极极片1固定连接,正极极耳11和正极极片1的连接过渡处设置有正极抗弯折涂层100;部分负极极耳22和负极极片2固定连接,负极极耳22和负极极片2的连接过渡处设置有负极抗弯折涂层200。极耳和极片的连接过渡处即为极耳的弯折处,通过在极耳和极片的连接过渡处设置抗弯折涂层,能够大大提高极耳的抗弯折能力,即使是电池产生幅度较大、频率较高的振动或翻转,也能够有效延长电池的使用寿命,降低电池失效风险。
本实施例中,正极抗弯折涂层100和负极抗弯折涂层200所采用的抗弯折材料均为聚对苯二甲酸丁二醇酯(简称PBT塑料),PBT为乳白色半透明到不透明、半结晶型热塑性聚酯,是最坚韧的工程热塑材料之一,有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。可以理解地,在其他实施例中,可以采用其他类似能够增强极耳抗弯折性能的材料。具体地,在正极极耳11和正极极片1的连接过渡处喷涂聚对苯二甲酸丁二醇酯形成正极抗弯折涂层100,在负极极耳11和负极极片1的连接过渡处喷涂聚对苯二甲酸丁二醇酯形成负极抗弯折涂层200。
如图1所示,正极极耳11采用铝材制成,铝材导电性能好,质地较软,表面能够形成致密的氧化层,可防止集流体氧化。为保证极耳利于电流均匀,减小内阻,提高放电能力,本实例中,将正极极耳11的宽度e设置为3mm-5mm,示例性地,可以是3mm,4mm,5mm;厚度f设置为0.05mm-0.3mm,示例性地,可以是0.05mm,0.1mm,0.2mm,0.3mm;长度g设置为54mm-62mm,示例性地,可以是54mm,58mm,62mm。
正极极耳11超出正极极片1的长度h为14mm-16mm,示例性地,可以为14mm,15mm,16mm;正极极耳11与正极极片1重叠部分的长度为40mm-46mm,示例性地,可以为40mm,42mm,44mm,46mm。
为保证良好的抗弯折性能,经测试,正极抗弯折涂层100的长度a可以在10mm-12mm之间,示例性地,可以为10mm,11mm,12mm。正极抗弯折涂层100位于正极极片1和正极极耳11的连接过渡处,涂层一部分与正极极片1重合,一部分超出正极极片1设置。可选地,正极抗弯折涂层100的喷涂厚度b为0.1mm-0.5mm,示例性地,可以是0.1mm,0.3mm,0.5mm。
如图2所示,负极极耳22采用铜镍复合材质制成,铜镍复合材料的负极极耳22焊接性能好,抗氧化性能强,在降低电池内阻、延长电池寿命等方面起到良好的作用。为使正负极导电能力匹配,负极采用双极耳结构,两个极耳分别位于负极极片2的两端,按电芯卷绕后极耳所处位置的不同可将负极极耳22分为负极内极耳201和负极外极耳202,电芯卷绕后,负极内极耳201位于电芯的内部,负极外极耳202位于电芯的外层。可选地,负极内极耳201和负极外极耳202的宽度i均为3mm-5mm,示例性地,可以是3mm,4mm,5mm;厚度j均为0.05mm-0.2mm,示例性地,可以是0.05mm,0.15mm,0.2mm。
可选地,负极内极耳201的长度k为56mm-60mm,示例性地,可以是56mm,58mm,60mm;负极内极耳201超出极片的长度l为7mm-10mm,示例性地,可以是7mm,8mm,10mm;负极内极耳201与极片重叠部分的长度为46mm-53mm,示例性地,可以是47mm,50mm,53mm。
可选地,负极外极耳202的长度o为43mm-47mm,示例性地,可以是43mm,45mm,47mm;负极外极耳202超出极片长度p为13mm-17mm,示例性地,可以是13mm,15mm,17mm;负极外极耳202与极片重叠部分的长度为26mm-34mm,示例性地,可以是26mm,30mm,34mm。
进一步地,负极抗弯折涂层200的喷涂长度c为2mm-4mm,示例性地,可以为2mm,3mm,4mm。与正极抗弯折涂层100类似,负极抗弯折涂层200位于负极极片2和负极极耳22的连接过渡处,涂层一部分与负极极片2重合,一部分超出负极极片2设置。负极抗弯折涂层200的喷涂厚度d为0.1mm-0.5mm,示例性地,可以是0.1mm,0.3mm,0.5mm。可以理解的是,正极抗弯折涂层100和负极抗弯折涂层200的喷涂厚度可以相同也可以不同。
以下结合三种实施方案对上述实施例中的锂离子电池极耳的抗弯折效果进行说明(正极极耳11和负极极耳22的宽度、厚度和长度均按照上述尺寸进行设定):
实施方案1:正极极耳11的正极抗弯折涂层100的长度为10mm-12mm,负极内极耳201与负极外极耳202的负极抗弯折涂层200的长度为2mm-4mm,PBT塑料的喷涂厚度小于0.1mm,经过模拟测试后,电池抽检合格率为50%,抗弯折效果不明显;
实施方案2:正极极耳11的正极抗弯折涂层100的长度为10mm-12mm,负极内极耳201与负极外极耳202的负极抗弯折涂层200的长度为2mm-4mm,PBT塑料的喷涂厚度为0.1mm-0.5mm,经过模拟测试后,电池抽检合格率为90%-100%,抗弯折效果显著;
实施方案3:正极极耳11的正极抗弯折涂层100的长度为10mm-12mm,负极内极耳201与负极外极耳202的负极抗弯折涂层200的长度为2mm-4mm,PBT塑料的喷涂厚度大于0.5mm,结果导致电池壳体底部外凸,影响正常生产。
由以上结果可以看出,通过在极耳与极片的连接过渡处喷涂抗弯折材料,并选择合适的喷涂长度和厚度,可以有效增加极耳的抗弯折能力,在本实施例中,喷涂的抗弯折材料为PBT塑料,正极极耳的喷涂长度为10mm-12mm,示例性地,可以为10mm,11mm,12mm;负极极耳的喷涂长度为2mm-4mm,示例性地,可以为2mm,3mm,4mm;喷涂厚度为0.1mm-0.5mm,示例性地,可以为0.1mm,0.2mm,0.3mm,0.4mm,0.5mm。可将电池的合格率从10%-50%提高至90%-100%。在其他实施中,也可以选择其他材料作为抗弯折材料,并根据材料性能适当设置喷涂长度和厚度。
本发明还提出一种锂离子电池,包括上述的极耳结构。该锂离子电池通过在极耳和极片的连接过渡处设置抗弯折涂层,增强了极耳的抗弯折性能,从而延长锂离子电池的使用寿命,降低其失效概率。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种极耳结构,其特征在于,包括:
正极极耳(11),所述正极极耳(11)与正极极片(1)固定连接,所述正极极耳(11)和所述正极极片(1)的连接过渡处设置有正极抗弯折涂层(100);
负极极耳(22),所述负极极耳(22)与负极极片(2)固定连接,所述负极极耳(22)和所述负极极片(22)的连接过渡处设置有负极抗弯折涂层(200)。
2.根据权利要求1所述的极耳结构,其特征在于,
所述正极抗弯折涂层(100)的长度a为10mm-12mm,厚度b为0.1mm-0.5mm;
所述负极抗弯折涂层(200)的长度c为2mm-4mm,厚度d为0.1mm-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的极耳结构,其特征在于,所述正极极耳(11)的宽度e为3mm-5mm,厚度f为0.05mm-0.3mm,长度g为56mm-60mm,所述正极极耳(11)超出所述正极极片(1)的长度h为14mm-16mm。
4.根据权利要求1所述的一种极耳结构,其特征在于,所述负极极耳(22)包括分别设置在所述负极极片(2)两端的负极内极耳(201)和负极外极耳(202)。
5.根据权利要求4所述的极耳结构,其特征在于,所述负极内极耳(201)的宽度i为3mm-5mm,厚度j为0.05mm-0.2mm,长度k为56mm-60mm,所述负极内极耳(201)超出所述负极极片(2)的长度l为7mm-10mm。
6.根据权利要求4所述的极耳结构,其特征在于,所述负极外极耳(202)的宽度m为3mm-5mm,厚度n为0.05mm-0.2mm,长度o为43mm-47mm,所述负极外极耳(202)超出所述负极极片(2)的长度p为13mm-17mm。
7.根据权利要求1所述的极耳结构,其特征在于,所述正极抗弯折涂层(100)和所述负极抗弯折涂层(200)所采用的抗弯折材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
8.根据权利要求1所述的极耳结构,其特征在于,所述正极极耳(11)的材质为铝。
9.根据权利要求1所述的极耳结构,其特征在于,所述负极极耳(22)的材质为铜镍复合材质。
10.一种锂离子电池,其特征在于,包括权利要求1-9任一项所述的极耳结构。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211116 |
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