CN202585616U - 锂离子电池及其极片结构 - Google Patents

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周铁刚
王会勤
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Abstract

本实用新型属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种具有较好倍率性能的锂离子电池极片结构,包括集流体、涂覆在所述集流体上的膜片和在集流体上预留的极耳焊接区,所述极片翻折成V字形,所述极耳焊接区通过极耳连接。相对现有技术,本实用新型中的锂离子电池极片结构采用了翻折的正负极极片,可以有效降低极片电阻,提高电池的倍率性能,可以降低锂离子电池大电流充放电时的温升,进而改善了锂离子电池的充放电性能,提高了锂离子电池的循环寿命,降低了电池内部过热的风险。此外,本实用新型还公开了一种包含该极片结构的锂离子电池。

Description

锂离子电池及其极片结构
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种具有较好倍率性能的锂离子电池极片结构,以及包含该极片结构的锂离子电池。 
背景技术
锂离子电池因为具有能量密度高、循环性能优良、对环境友好和无记忆效应等优点,已经在消费电子产品中,如笔记本电脑、智能手机和平板电脑等方面得到广泛应用。特别是近年来电动汽车市场的异军突起,为锂离子电池的发展提供了更为广阔的市场前景。 
传统的锂离子电池结构主要有卷绕结构和叠片结构两种。卷绕结构为:正负极,隔膜都为长条状,隔膜放置在正负极之间防止短路出现。组装时,正负极,隔膜通过卷轴卷绕成锂离子电池电芯,然后通过封装,注液、活化等工序完成生产流程。而叠片结构相比卷绕结构,不同之处在于叠片的极片为n个正负极分别通过正极极耳和负极极耳焊接在一起,后续工序同卷绕结构的锂离子电池。所以叠片结构的锂离子电池相比卷绕结构,因为极片并联,所以具有低电阻、高倍率性能好的优点,不足之处在于叠片结构生产效率比较低,特别是在极片冲切时,其边缘容易掉粉,导致电池内部出现微短路甚至过热问题。另外,因为叠片结构中正负极极片采用极耳并联焊接的方式,需要在顶封处或者封口处预留一定的空间存放焊接区,这样也导致电池的能量密度有所降低。所以目前卷绕结构的锂离子电池在市场中的应用非常广泛。 
而卷绕结构电池极片以串联的方式连接在一起,所以相比叠片电池,其电 阻要高,这样导致电池欧姆极化增加,影响电池的倍率性能。同时,大的电阻值也会导致电池在高倍率充放电时温升增加,导致电池内部副反应增大,恶化锂离子电池性能。 
随着电子科技的发展,电子产品的功能越来越多,其对电池的能量密度的要求也越来越高;而电动汽车所用锂离子电池一般容量较大,对于电池的电阻要求较高。因为电动汽车所用的电池容量很大,一般的单体电芯容量在几十安时到几百安时,并且是多个电池的串并联,所以要求锂离子电池的电阻要尽可能的小,来减小整个电池系统的焦耳热,保证电池系统的内部的温度尽可能地接近室温,确保锂离子电池的电性能。否则,在散热条件不良的条件下,随着充放电的进行,锂离子电池内部的副反应会加剧。锂离子电池内部为化学体系,其在高温的环境下,电池内部的副反应速度会变快,副反应使得电池内部产生较多的气体,导致电池内压增大,破坏电池内部的界面。在这样的情况下进行充放电,轻则会导致电池容量下降,循环性能恶化,重则可能会导致负极表面析锂,电池可能会过热,甚至发生爆炸,导致锂离子电池的安全隐患。 
有鉴于此,确有必要提供一种能够改善电池的高倍率性能和降低电池温升的锂离子电池的极片结构,以降低锂离子电池的过热风险,以及包含该极片结构的锂离子电池。 
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于:针对现有技术的不足,而提供一一种能够改善电池的高倍率性能和降低电池温升的锂离子电池。 
为了实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案: 
一种锂离子电池极片结构,包括集流体、涂覆在所述集流体上的膜片和在集流体上预留的极耳焊接区,所述极片翻折成V字形,所述极耳焊接区通过极耳连接。 
具体而言,本实用新型中,极片需要翻折(包括膜片区域与极耳焊接区),翻折后极片呈V字形或者多个V字形的重复。极片翻折后再将多个极耳焊接区分别用极耳焊接在一起。极片翻折后可以减小极片电阻,因为极片翻折后,使得极片电阻降低为原来的n分之一倍(n为极片翻折次数)。根据焦耳热公式Q=I2Rt,电阻减小为原来的n分之一倍后,焦耳热同样也会降低到原来的n分之一,进而可以降低充放电过程中的焦耳热,减少锂离子电池内部的副反应,同时也降低了充放电过程中的欧姆极化,改善大倍率充放电性能。 
作为本实用新型锂离子电池极片结构的一种改进,所述V字形为至少一个。翻折的折痕位置不限于对称的中心线,极耳焊接区翻折次数与极片翻折次数相同。这种翻折结构的正负极极片可以减少极片电阻,改善高倍率充放电性能,同时降低充放电过程中的温升,提高锂离子电池的循环寿命和电化学性能。 
作为本实用新型锂离子电池极片结构的一种改进,所述V字形为一个。 
作为本实用新型锂离子电池极片结构的一种改进,所述V字形的角度为0-90°。 
作为本实用新型锂离子电池极片结构的一种改进,所述极片结构包括正极极片结构和负极极片结构。 
作为本实用新型锂离子电池极片结构的一种改进,所述正极极片结构的膜片为分段涂层。未涂膜的空白区域宽度不小于一个双面负极极片和两片隔膜总厚度之和,保证在充电过程中正极膜片区域不大于负极膜片区域,防止析锂现象的产生,保证电池的电化学和安全性能。所述负极极片结构的膜片为连续涂层。 
相对现有技术,本实用新型中的锂离子电池极片结构采用了翻折的正负极极片,可以有效降低极片电阻,提高电池的倍率性能,可以降低锂离子电池大电流充放电时的温升,进而改善了锂离子电池的充放电性能,提高了锂离子电池的循环寿命,降低了电池内部过热的风险。 
本实用新型的另一个目的在于提供一种锂离子电池,包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔膜,以及电解液,所述正极片和负极片均为上述段落所述的锂离子电池极片结构。 
相对于现有技术,本实用新型锂离子电池由于采用了翻折的正负极片,因此具有小的内阻和较小的大电流充放电温升,具有较好的充放电性能和较长的循环寿命。 
附图说明
图1是本实用新型正极极片结构示意图; 
图2是本实用新型负极极片结构示意图; 
图3是本实用新型翻折后正极极片结构示意图; 
图4是本实用新型翻折后负极极片结构示意图; 
图5是本实用新型卷绕前正负极极片结构示意图; 
图6是本实用新型锂离子电池卷绕结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明: 
如图1、图3、图5和图6所示,一种锂离子电池正极极片结构,包括正极集流体1、涂覆在所述正极集流体1上的正极膜片2和在正极集流体1上预留的正极极耳焊接区3,所述正极极片翻折成V字形,所述极耳焊接区3通过正极极耳4连接。所述V字形为至少一个(如图3所示),优选为一个,所述V字形的角度为0-90°。所述正极极片的正极膜片2为分段涂层(如图1所示)。 
如图2、图4、图5和图6所示,一种锂离子电池负极极片结构,包括负极集流体5、涂覆在所述负极集流体5上的负极膜片6和在负极集流体5上预留的负极极耳焊接区7,所述负极极片翻折成V字形,所述负极极耳焊接区7通过 负极极耳8连接。所述V字形为至少一个(如图4所示),优选为一个,所述V字形的角度为0-90°。所述负极极片的负极膜片6为连续涂层(如图2所示)。 
如图6所示,一种锂离子电池,包括正极片10、负极片20、间隔于正极片10和负极片20之间的隔膜30,以及电解液,所述正极片10和负极片20分别为上述正极极片结构和负极极片结构。 
实际制作过程中,以V字形为一个的为例:卷绕前将冷压后的的正负极极片沿中心线翻折,翻折后分别用正负极极耳将经过同样翻折次数的极耳焊接区焊接在一起,形成并联的正负极极片。并联后的正负极极片可以降低极片电阻,降低欧姆极化,进而降低充放电过程中的焦耳热,改善锂离子电池电化学性能。将正极V字形结构的一面插入负极,此时负极V字形结构的一面也被插入正极,见图5。隔膜被放置在正负极之间,防止正负极直接接触导致电池内部发生短路。将上述组合进行卷绕,见图6。之后工序同传统的锂离子电池工序。 
本实用新型中的翻折极片可以降低极片电阻,降低充放电过程中的欧姆极化,降低充放电过程中的焦耳热和副反应的产气速度,进而改善锂离子电池和锂离子电池组的倍率性能和循环寿命,降低锂离子电池和锂离子电池组过热的风险。 
根据上述说明书的揭示和教导,本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本实用新型构成任何限制。 

Claims (7)

1.一种锂离子电池极片结构,包括集流体、涂覆在所述集流体上的膜片和在集流体上预留的极耳焊接区,其特征在于:所述极片翻折成V字形,所述极耳焊接区通过极耳连接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片结构,其特征在于:所述V字形为至少一个。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池极片结构,其特征在于:所述V字形为一个。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池极片结构,其特征在于:所述V字形的角度为0-90°。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池极片结构,其特征在于:所述极片结构包括正极极片结构和负极极片结构。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池极片结构,其特征在于:所述正极极片结构的膜片为分段涂层,所述负极极片结构的膜片为连续涂层。
7.一种锂离子电池,包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔膜,以及电解液,其特征在于:所述正极片和负极片均为权利要求1至6任一项所述的锂离子电池极片结构。
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