CN203119048U - 一种双极耳电池卷芯及其锂离子电池 - Google Patents

一种双极耳电池卷芯及其锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种双极耳电池卷芯,所述双极耳电池卷芯包括彼此卷绕的正极片、负极片和间隔于正负极片之间的隔膜,还包括两个正极耳和两个负极耳,所述两个正极耳分别位于所述正极片的两端,所述两个负极耳分别位于所述负极片的两端。本实用新型设计结构简单、制作方便,不但降低了锂离子电池的交流内阻,进一步降低卷芯产热量,而且一定程度上提升锂离子电池倍率放电性能,从而解决卷芯组合成电池后大电流放电电池主体过热的问题,提高动力电池循环寿命和可靠性及安全性。

Description

一种双极耳电池卷芯及其锂离子电池
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种双极耳电池卷芯。 
背景技术
锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称,其具有能量密度大,平均输出电压高,自放电小,没有记忆效应,循环性能优越、可快速充放电的特点,而且锂离子电池输出功率大,使用寿命长,没有环境污染,被称为绿色电池。现阶段锂离子电池已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携式电动工具等领域。锂离子电池一般由壳体和收容于壳体的电芯卷绕体及电解液组成部,电芯卷绕体由正负极片和隔膜卷绕而成,正负极片上还分别连接有正负极耳。 
在常规锂离子电池(软包装)中,绝大部分采用3C类铝、镍、铜等正负极耳,且极耳内置(正负极耳均位于卷芯中间,定位于正负极片头部),在锂离子电池工作过程中,电子将在集流体上做定向运动,以完成电池的充放电。在锂离子电池制作中,假设采用同样材料体系配方、相同结构设计、相同极片宽度等,根据物理学原理R=ρL/S,锂离子电池内阻大小和极片长度将成正相关(在理论上呈现一定线性关系)。由此可以看出,当我们的锂离子电池向着大型号、高容量发展时,不可避免的将会增加极片长度,而如果继续采用现有常规电池电芯卷绕体结构和技术制作锂离子电池,锂离子电池内阻的会越来越大。由长极片卷绕的电芯,在组装成电池组后,电芯的散热情况难以保证,特别是,电池在工作过程中,发热量最大的部位在两极耳与极片连接处,而现有技术中一般将两极耳设置在电芯内部,散热情况很差,进而导致电池内部温度急剧上升,该种状况下电池存在一定的安全隐患。 
要想减小锂离子电池内阻主要从两方面考虑,一方面是电池的材料体系, 而现阶段已经让锂离子电池内阻接近各种材料的物理内阻,要想开发出新的材料,耗资大、时间长,且结果难以保证,无法满足工业的迫切需求;另一方面则是电池的结构设计,通过改变电芯中极片和极耳的结构,来减小电芯内阻,从该方面出发简单、直接、有效。 
实用新型内容
针对上述现有技术的不足,本实用新型的目的之一在于提供了一种双极耳电池卷芯。 
本实用新型的目的之二在于提供了一种使用所述双极耳电池卷芯的锂离子电池。 
为了实现上述目的,本实用新型的技术方案如下: 
一种双极耳电池卷芯,包括彼此卷绕的正极片、负极片和间隔于正负极片之间的隔膜,还包括两个正极耳和两个负极耳,所述两个正极耳分别位于所述正极片的两端,所述两个负极耳分别位于所述负极片的两端。 
较佳地,所述正极耳分别位于所述正极片的两面,所述负极耳分别位于所述负极片的两面。 
较佳地,所述电池卷芯成卷后,所述正极耳与所述负极耳卷绕后,两所述正极耳位置相叠,两所述负极耳位置相叠,所述正极耳远离所述负极耳。 
较佳地,所述正极耳材质选用铝或铝合金,所述负极耳采用铜、镍或镍合金。 
较佳地,所述正极耳宽度为5-15mm,厚度为0.1-0.2mm,所述负极耳宽度为5-15mm,厚度为0.1-0.2mm。 
较佳地,所述正极耳外露部分为10-20mm,所述负极耳外露部分为10-20mm。 
一种锂离子电池,其卷芯为所述双极耳电池卷芯。 
本实用新型包括彼此卷绕的正极片、负极片和间隔于正负极片之间的隔膜,还包括两个正极耳和两个负极耳,其中两个正极耳分别位于所述正极片的两端, 两个负极耳分别位于所述负极片的两端。在相同的外部环境下,单个极片和极耳的内阻不变,通过在正负极片两端各设置一个极耳,这样使该极片和极耳在电池工作时并联,从理论上,根据并联电路的特点,则设置两个极耳的极片的内阻在电池使用时仅为原电阻的一半,从而降低了锂离子电池的交流内阻,进一步降低卷芯产热量,并一定程度上提升锂离子电池倍率放电性能,从而解决卷芯组合成电池后大电流放电电池主体过热的问题,提高动力电池循环寿命和可靠性及安全性。正极耳远离负极耳,正负极耳间距相对较大,在电池发生意外形变时,内部卷芯正、负极耳亦不容易相互接触造成短路,提高锂离子电池的安全性。 
附图说明
图1、本实用新型正极片的剖面结构示意图; 
图2、本实用新型负极片的剖面结构示意图; 
图3、本实用新型的结构示意图; 
图4、本实用新型另一结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。 
实施例1 
如图1所示,正极片10表面涂覆有正极活性材料1,两端为空白,各设置有一个极耳,两极耳分别位于正极片的上下两面,其中一所述极耳为小3C铝极耳2,另一所述极耳为铝带3;负极片20表面涂覆有负极活性材料4,两端为空白,各设置有一个极耳,两极耳分别位于负极片的上下面,其中一所述极耳为小3C铜镀镍极耳5,另一所述极耳为铜带6,两极耳分别位于负极片的上下面。所述正极耳的宽度为10mm,厚度为0.1mm,外露部分10mm;所述负极耳的宽度为10mm,厚度为0.1mm,外露部分10mm。 
如图3所示,以负极耳所在端为轴,将正极片、负极片及隔膜叠放后卷绕, 形成双极耳电池卷芯,卷芯中正极耳2、3和负极耳5、6分别位于卷芯的两端,两正极耳重叠,两负极耳重叠。 
实施例2 
如图1所示,正极片10表面涂覆有正极活性材料1,两端为空白,各设置有一个极耳,两极耳2、3分别位于正极片的上下两面,其中两所述极耳为小3C铝极耳;负极耳20表面涂覆有负极活性材料4,两端为空白,各设置有一个极耳,两极耳5、6分别位于负极片的上下面,其中两所述极耳为小3C铜镀镍极耳,两极耳分别位于负极片的上下面。所述正极耳的宽度为5mm,厚度为0.2mm,外露部分15mm;所述负极耳的宽度为5mm,厚度为0.2mm,外露部分15mm。 
如图2所示,以负极耳所在端为轴,将正极片、负极片及隔膜叠放后卷绕,形成双极耳电池卷芯,卷芯中正极耳2、3和负极耳5、6位于卷芯的同一端的两侧,正极耳远离负极耳,两正极耳重叠,两负极耳重叠。 
实施例3 
如图1所示,正极片表面涂覆有正极活性材料,两端为空白,各设置有一个极耳,两极耳分别位于正极片的上下两面,其中一所述极耳为小3C铝极耳,另一所述极耳为铝带,如图2所示,负极耳表面涂覆有负极活性材料,两端为空白,各设置有一个极耳,两极耳分别位于负极片的上下面,其中一所述极耳为小3C铜镀镍极耳,另一所述极耳为铜带,两极耳分别位于负极片的上下面。所述正极耳的宽度为15mm,厚度为0.1mm,外露部分20mm;所述负极耳的宽度为15mm,厚度为0.1mm,外露部分20mm。 
如图3所示,以负极耳所在端为轴,将正极片、负极片及隔膜叠放后卷绕,形成双极耳电池卷芯,卷芯中正极耳和负极耳分别位于卷芯的两端,两正极耳重叠,两负极耳重叠。 
实施例4 
如图1所示,正极片表面涂覆有正极活性材料,两端为空白,各设置有一个极耳,两极耳分别位于正极片的上下两面,其中两所述极耳为铝带,如图2所示,负极耳表面涂覆有正极活性材料,两端为空白,各设置有一个极耳,两极耳分别位于负极片的上下面,其中两所述极耳为铜带,两极耳分别位于负极片的上下面。所述正极耳的宽度为5mm,厚度为0.2mm,外露部分15mm;所述负极耳的宽度为5mm,厚度为0.2mm,外露部分15mm。 
如图4所示,以负极耳所在端为轴,将正极片、负极片及隔膜叠放后卷绕,形成双极耳电池卷芯,卷芯中正极耳和负极耳位于卷芯的同一端的两侧,正极耳远离负极耳,两正极耳重叠,两负极耳重叠。 
上述实施例,只是本实用新型的较佳实施例,并非用来限制本实用新型实施范围,故凡以本实用新型权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均应包括在本实用新型权利要求范围之内。 

Claims (8)

1.一种双极耳电池卷芯,包括彼此卷绕的正极片、负极片和间隔于正负极片之间的隔膜,其特征在于:还包括两个正极耳和两个负极耳,所述两个正极耳分别位于所述正极片的两端,所述两个负极耳分别位于所述负极片的两端。 
2.根据权利要求1所述的双极耳电池卷芯,其特征在于:两所述正极耳分别位于所述正极片的两面,两所述负极耳分别位于所述负极片的两面。 
3.根据权利要求1所述的双极耳电池卷芯,其特征在于:所述电池卷芯成卷后,两所述正极耳位置相叠,两所述负极耳位置相叠。 
4.根据权利要求1所述的双极耳电池卷芯,其特征在于:所述正极耳远离所述负极耳。 
5.根据权利要求1所述的双极耳电池卷芯,其特征在于:所述正极耳材质选用铝或铝合金,所述负极耳采用铜、铜合金、镍、或镍合金。 
6.根据权利要求1所述的双极耳电池卷芯,其特征在于:所述正极耳宽度为5-15mm,厚度为0.1-0.2mm,所述负极耳宽度为5-15mm,厚度为0.1-0.2mm。 
7.根据权利要求1所述的双极耳电池卷芯,其特征在于:所述正极耳外露部分为10-20mm,所述负极耳外露部分为10-20mm。 
8.一种锂离子电池,其特征在于:所述锂离子电池的卷芯为权利要求1-7任一项所述的双极耳电池卷芯。 
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