CN207459056U - 一种优化卷绕型动力锂离子电池极耳结构 - Google Patents
一种优化卷绕型动力锂离子电池极耳结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种优化卷绕型动力锂离子电池极耳结构，正极采用极片中间1/2处的铝集流体上布置极耳，负极采用在极片两端未涂活性材料的铜集流体上布置极耳；所述正极极耳布置在距极片卷芯内侧1/2处；所述负极极耳布置在极片卷芯首尾两端处。有益效果：通过正极采用距极片卷芯内侧1/2处布置单极耳，负极采用于极片卷芯两端布置双极耳，在尽可能地减少占用活性物质的体积，最大化电池的容量的同时，既提高了正负极的引流效果，降低了电池大电流放电下的极化效应，改善了正负极片上电流密度分布的不均匀性；也减小了集流体上的欧姆阻抗，降低了充放电时集流体上的欧姆产热率。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体来说，涉及一种优化卷绕型动力锂离子电池极耳结构。
背景技术
锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、工作温度范围宽、无记忆效应等优点，成为新能源电动车的主要动力源。18650电池是当下广泛使用的一种卷绕式动力锂离子电池，工艺成熟、一致性较高，其特点是极片沿卷绕方向上的长度较长。在如此长的极片上，若使用大电流充放电的话，极片上电流密度分布的不均匀性大大增加。在这类电池设计中，极耳结构是其中一个重要的设计方面。合理的极耳结构设计一方面能改善电池电极的引流效果，降低电流分布的不均匀性，进而提高电池的输出功率；另一方面，显著降低集流体上的欧姆内阻，大大减少了高倍率放电时正负集流体上的欧姆产热量，降低电池的温升。
目前18650电池的极耳结构，数量上多采用单极耳设计，目的是使用较少的极耳个数，避免占用活性材料的体积，以及增加额外部件的质量，从而尽可能地提高单体电芯的能量密度；位置上则各有所不同，正极耳有布置于和极片端部（卷芯内侧）、距卷芯内侧1/3处，距卷芯内侧1/2处等；负极耳大多布置于极片端部（卷芯外侧），这是因为正极极片上的活性涂层所对应的负极极片位置上必须要有负极活性涂层，以防在充放电过程中出现负极析锂的情况。总的来说，这类单极耳设计下的电池在大电流充放电时，由于较大的极化效应和较大的内阻，倍率性能和温升均受到一定的影响。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种优化卷绕型动力锂离子电池极耳结构，能够提高目前广泛使用的18650型动力电池大电流充放电性能和降低充放电时的温升。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种优化卷绕型动力锂离子电池极耳结构，正极采用极片中间1/2处的铝集流体上布置极耳，负极采用在极片两端未涂活性材料的铜集流体上布置极耳。
进一步的，所述正极极耳布置在距极片卷芯内侧1/2处。
进一步的，所述负极极耳布置在极片卷芯首尾两端处。
本实用新型的有益效果：通过正极采用距极片卷芯内侧1/2处布置单极耳，负极采用于极片卷芯两端布置双极耳，在尽可能地减少占用活性物质的体积，最大化电池的容量的同时，一方面提高了正负极的引流效果，降低了电池大电流放电下的极化效应，改善了正负极片上电流密度分布的不均匀性；另一方面，减小了集流体上的欧姆阻抗，降低了充放电时集流体上的欧姆产热率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的正极极片和正极极耳的结构示意图；
图2是根据本实用新型实施例所述的负极极片和负极极耳的结构示意图；
图3和图4是根据本实用新型实施例所述的两种单极耳结构示意图；
图5是根据本实用新型实施例所述的负极双极耳示意图；
图6是根据本实用新型实施例所述的极耳结构设计的18650电池的5C倍率下的放电及温升情况与常规的两种单极耳设计下电池性能的比较示意图；
图7是根据本实用新型实施例所述的极耳结构设计的18650电池的5C倍率下的温升情况与常规的两种单极耳设计下电池性能的比较示意图；
图中：
1-正极极耳；2-负极极耳；3-双面涂布区域；4-单面涂布区域；5-无涂层区域。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1和2所示，根据本实用新型实施例所述的一种优化卷绕型动力锂离子电池极耳结构，正极采用极片中间1/2处的铝集流体上布置正极极耳1，负极采用在极片两端未涂活性材料的铜集流体上布置负极极耳2。
进一步的，所述正极极耳1布置在距极片卷芯内侧1/2处。
进一步的，所述负极极耳2布置在极片卷芯首尾两端处。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
参照图1和2，本实施例提供了一种优化卷绕式动力锂离子电池极耳结构的设计方法，其中对该18650电池采用在正极极片中间1/2处铝集流体上布置单极耳，负极极片首尾两端的铜集流体上布置双极耳的方式。
如图3至7所示，将该多极耳设计的电池的大电流放电和温升情况与广泛使用的单极耳电池的相关性能作对比，其中，曲线1代表图3所示的结构，曲线2代表图4所示的机构，曲线3代表图5所示的结构。可以发现采用本实用新型所述的极耳结构设计方案，其电池在5C倍率放电下的平台压显著提升，且温升也显著降低。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过正极采用距极片卷芯内侧1/2处布置单极耳，负极采用于极片卷芯两端布置双极耳，在尽可能地减少占用活性物质的体积，最大化电池的容量的同时，一方面提高了正负极的引流效果，降低了电池大电流放电下的极化效应，改善了正负极片上电流密度分布的不均匀性；另一方面，减小了集流体上的欧姆阻抗，降低了充放电时集流体上的欧姆产热率。即采用上述极耳设计，有利于提高18650型动力电池大电流充放电性能和降低充放电时的温升。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种优化卷绕型动力锂离子电池极耳结构，其特征在于，正极采用极片中间1/2处的铝集流体上布置正极极耳（1），所述正极极耳（1）布置在距极片卷芯内侧1/2处,负极采用在极片两端未涂活性材料的铜集流体上布置负极极耳（2）,所述负极极耳（2）布置在极片卷芯首尾两端处。
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2017
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