CN201466147U

CN201466147U - 低接触电阻高倍率锂离子电池

Info

Publication number: CN201466147U
Application number: CN2009201244385U
Authority: CN
Inventors: 黄德欢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2019-07-10

Abstract

本实用新型公开的低接触电阻高倍率锂离子电池包括：由正极极片、隔膜和负极极片依次叠置卷绕而成的多个并联连接的极芯，电解液，电池壳体及电池壳盖板，正负极极耳与极片正负极集流体之间的焊接、卷绕后的极芯的多重正负极极耳的焊接、多个极芯的并联焊接，以及多重正负极极耳与电池壳盖板上的正负极极柱之间的焊接都采用多点焊接方式，由此可增加它们之间的焊接面积，保证焊接强度和可靠性，从而有效地降低各个焊接连接处的接触内阻、提高焊点的稳定性。在电池大电流充放电过程中，电流密度可较均匀分布，在极耳与集流体之间、多个极芯并联连接处，以及多重极耳与极柱之间不会因接触内阻过大而产生高温，有利于提高电池的安全性和循环寿命。

Description

低接触电阻高倍率锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池，特别是涉及低接触内阻高倍率特性的锂离子电池。

背景技术

集大容量、高稳定性、轻便、环保于一身的二次能源锂离子电池，不仅在世界能源不断出现危机的今天扮演着极其重要的角色，而且可以满足人们现代绿色环保生活的需求。锂离子电池已在电动自行车、电动摩托车、电动汽车、矿灯和国防装备等重要领域不断得到了应用。目前，世界各国的汽车制造厂商纷纷研究开发全电动汽车，全电动汽车的蓬勃发展，有力地促进了动力锂离子电池的技术发展。我国已将全电动汽车的发展列入国家重大开发项目，而大容量、高功率锂离子电池作为最有潜力与全电动汽车配套使用的动力能源已经成为我国重点攻关的化学电源之一。

用于全电动汽车的大容量、高功率锂离子电池要求电池能够瞬间或连续输出足够大的驱动电流。锂离子电池要实现高倍率放电，就要求它的内阻要尽量小。一方面，电池内阻小，可以高倍率充放电；另一方面，电池内阻小，在大电流充放电时，不会在电池内部产生高温，而致使电池性能下降。

锂离子电池内阻由电极在电化学反应时所表现的极化内阻和欧姆电阻组成，极化内阻与欧姆内阻之和为电池的总内阻。电池极化电阻是指电化学反应时由极化引起的电阻，包括电化学极化和浓差极化内阻引起的电阻；电化学极化内阻是由电化学反应体系的性质决定的，电池体系和结构确定后，其活化极化内阻就确定了。浓差极化内阻是由反应离子浓度变化引起的，只要有电化学反应存在，反应离子的浓度就在变化，因而，浓差极化内阻的数值是处于变化状态，不容易控制和改变。

欧姆内阻则由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，其中电极材料、电解液、隔膜电阻值均由这些材料本身的导电性能所决定。各部分零件的接触电阻主要包括正极集流体与正极极耳、负极集流体与负极极耳、正极极耳与正极极柱、负极极耳与负极极柱之间的接触电阻。由于集流体、极耳和极柱是由金属材料制成，其电阻非常微小，因此，影响电池内阻值的主要因素是极耳与集流体、极耳与极柱之间焊接点的接触内阻。

卷绕型锂离子电池的极芯由正极极片(在涂覆有正极活性物质的正极集流体上焊接有正极极耳)、隔膜、负极极片(在涂覆有负极活性物质的负极集流体上焊接有负极极耳)依次叠置卷绕而成。目前，业界的极耳焊接方法通常是使用超声焊将正极极耳焊接在正极集流体上、将负极极耳焊接负极集流体上，焊接点均为单个焊点。为了改善电池高倍率放电困难的问题，常用的方法是通过增大极耳的截面积来降低电池内阻。

对于大容量电池，业界通常采取多极耳结构来降低电池内阻，但多条极耳重叠在一起进行单点超声焊接时，极耳重叠厚度大，极易产生虚焊，由此反而会增大多条极耳焊接点的接触内阻。

为了解决大容量电池极片太长不易卷绕的问题，通常采用多个极芯的正负极并联连接而构成一个容量更大的电池，因此，多个极芯的正负极的单点并联焊接也存在焊接点的接触内阻过大的问题。

锂离子电池用于电动车辆等动力系统时，剧烈的颠簸，会导致电芯强烈震动，严重时，造成极耳与集流体的焊接点、多条极耳与极柱之间的焊接点，以及多个极芯的并联焊接点都有可能出现松动，形成虚焊，引起接触不良而增大接触内阻；而且，常用的单个焊点的焊接面积太小，很难有效地降低电池极耳与集流体之间、多条极耳与极柱之间，以及多个极芯并联之间的焊接点的接触内阻。电池在大电流充放电时，如果上述各处的接触内阻较大时，都将产生高温，致使电池性能下降，处于不安全的工作状态。因此，在焊接方法和单位焊接面积确定的情况下，只有增加焊接数量，来降低其焊接点的接触内阻。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服现有产品不足之处，提供一种内阻小，高倍率工作时温度低、性能稳定的低接触电阻高倍率锂离子电池。

本实用新型的低接触电阻高倍率锂离子电池，低接触电阻高倍率锂离子电池，包括由正极极片、隔膜和负极极片依次叠置卷绕而成的t个并联连接的极芯，t＞1，电解液，电池壳体及电池壳盖板；正极极片由m个正极极耳焊接在正极集流体上形成，负极极片由q个负极极耳焊接在负极集流体上形成，每个正极极耳与正极集流体间具有n个超声焊接点，m≥2，n≥2，每个负极极耳与负极集流体间具有p个超声焊接点，q≥2，p≥2；卷绕后的每个极芯的m个正极极耳相互重叠，具有d个超声焊接点，卷绕后的每个极芯的q个负极极耳相互重叠，具有e个超声焊接点，d≥2，e≥2；t个并联连接的极芯置于电池壳内，t个正极极片上的t×m个正极极耳和电池壳盖板上的正极极柱具有i个焊接点，i≥2，t个负极极片上的t×q个负极极耳和电池壳盖板上的负极极柱具有j个焊接点，j≥2。

每个正极极耳与正极集流体之间n个焊点的总接触内阻R等于n个焊点处内阻R1、R2、R3、...、Rn的并联值，即：

1/R＝1/R1+1/R2+1/R3...+1/Rn

当R1、R2、R3、...Rn相等时，R＝R1/n，即仅为一个焊点内阻的n分之一。所以，焊接点增加，可以有效地降低接触内阻。

同理，每个负极极耳与负极集流体之间、多重正负极极耳与正负极极柱之间，以及多个极芯并联之间的焊接点的增加，也可以有效地降低它们之间的接触内阻。

在上述各焊接处采用多点焊接后，既可以增加它们之间的焊接面积，保证焊接强度和可靠性，又可以有效地降低各个焊接连接处的接触内阻、提高焊点的稳定性。在电池大电流充放电过程中，电流密度可较均匀分布，在极耳与集流体之间、多重正负极极耳与正负极极柱之间，以及多个极芯并联连接处都不会因接触内阻过大而产生高温，有利于提高电池的安全性和循环寿命。

本实用新型具有以下优点：

1.可以降低正极极耳与正极集流体之间、负极极耳与负极集流体之间、多重正负极极耳与正负极极柱之间，以及多个极芯的正负极并联之间的接触内阻，从而降低电池总的内阻，达到提高电池高倍率充放电性能的目的；

2.有效地缓解锂离子电池的大功率充放电状态下升温；

3.有效地改善锂离子电池的安全性；

4.工艺简单，便于批量生产。

附图说明

图1是正极极片一种具体实例示意图；

图2是负极极片一种具体实例示意图；

图3是单个极芯的一种具体示意图；

图4是一种低接触电阻高倍率锂离子电池的结构示意图。

具体实施方式

参照图4，低接触电阻高倍率锂离子电池包括三个并联连接的极芯20，电解液，电池壳体14及电池壳盖板15。每个极芯20由正极极片1、隔膜3和负极极片2依次叠置卷绕而成(见图3)，正极极片1由四个正极极耳7焊接在正极集流体6上形成(见图1)，负极极片2由三个负极极耳9焊接在负极集流体8上形成(见图2)，每个正极极耳与正极集流体间具有四个超声焊接点16，每个负极极耳与负极集流体间具有三个超声焊接点17；卷绕后的每个极芯20的四个正极极耳7相互重叠，具有三个超声焊接点10(见图3)，卷绕后的每个极芯20的三个负极极耳9相互重叠，具有两个超声焊接点11(见图3)；三个并联连接的极芯20置于电池壳14内，三个正极极片1上的十二个正极极耳7和电池壳盖板15上的正极极柱12具有三个焊接点18，三个负极极片2上的九个负极极耳9和电池壳盖板15上的负极极柱13具有两个焊接点19。

Claims

1.低接触电阻高倍率锂离子电池，包括由正极极片(1)、隔膜(3)和负极极片(2)依次叠置卷绕而成的t个并联连接的极芯(20)，t＞1，电解液，电池壳体(14)及电池壳盖板(15)；正极极片(1)由m个正极极耳(7)焊接在正极集流体(6)上形成，负极极片(2)由q个负极极耳(9)焊接在负极集流体(8)上形成，其特征在于每个正极极耳与正极集流体间具有n个超声焊接点(16)，m≥2，n≥2，每个负极极耳与负极集流体间具有p个超声焊接点(17)，q≥2，p≥2；卷绕后的每个极芯(20)的m个正极极耳(7)相互重叠，具有d个超声焊接点(10)，卷绕后的每个极芯(20)的q个负极极耳(9)相互重叠，具有e个超声焊接点(11)，d≥2，e≥2；t个并联连接的极芯(20)置于电池壳(14)内，t个正极极片(1)上的t×m个正极极耳(7)和电池壳盖板(15)上的正极极柱(12)具有i个焊接点(18)，i≥2，t个负极极片(2)上的t×q个负极极耳(9)和电池壳盖板(15)上的负极极柱(13)具有j个焊接点(19)，j≥2。