CN208690371U - 一种安全锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安全锂离子电池，包括正极片、正极耳、第一隔膜、第二隔膜、负极片、负极耳和高温胶带，所述正极片位于负极片上方，所述正极耳连接于正极片上预卷处，所述第一隔膜位于正极片和负极片之间，所述第二隔膜位于负极片下方；所述负极片收尾端未敷料铜箔处上面贴覆有高温胶带，所述高温胶带长度小于负极片宽度，所述负极耳通过高温胶带连接于负极片的收尾端上面，所述负极耳为一部分贴于负极片上一部分外露于负极片外。所述负极片收尾端未敷料铜箔处尾端设置有高温终止绿胶。该电池从而大大提高锂电池的常温及高温的安全性，防止常温或高温短路。

Description

一种安全锂离子电池

技术领域

本实用新型一种安全锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池的安全性是我们需要优先考虑的问题，特别是在乘用车等关系到我们生命财产安全的领域，安全更是重中之重。为了确保锂离子电池的安全性，人们设计了多种安全性测试保证锂离子电池在滥用的情况下的安全性，因此如何通过电池结构设计确保锂离子电池能够通过安全性测试，从而保证在使用中的安全性，就是需要我们考虑的问题。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，降低正负极短路等严重问题发生率，本实用新型公开了一种安全锂离子电池，该电池从而大大提高锂电池的常温及高温的安全性，防止常温或高温短路。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种安全锂离子电池，包括正极片、正极耳、第一隔膜、第二隔膜、负极片、负极耳和高温胶带，所述正极片位于负极片上方，所述正极耳连接于正极片上预卷处，所述第一隔膜位于正极片和负极片之间，所述第二隔膜位于负极片下方；

所述负极片收尾端未敷料铜箔处上面贴覆有高温胶带，所述高温胶带长度小于负极片宽度，所述负极耳通过高温胶带连接于负极片的收尾端上面，所述负极耳为一部分贴于负极片上一部分外露于负极片外。

进一步的，所述负极片收尾端未敷料铜箔处尾端设置有高温终止绿胶。

进一步的，所述负极耳外露于负极片外的长度占负极耳总长的1/4-1/3。

进一步的，所述负极耳为铜镍复合带结构。

进一步的，所述负极耳中间为铜片两侧为镍片。

进一步的，所述负极耳包括矩形铜片和固定焊接于铜片上的若干平行镍片，所述镍片截面为凹字型，凹字型底面连接铜片，凹字型两顶面为为均匀对称分布的圆片，凹字型连接底面和顶面的支柱设置为弯折形。

进一步的，所述铜片与镍片底面之间的连接方式为激光焊接。

进一步的，所述镍片的支柱与底面和顶面的连接方式激光焊接。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

（1）本实用新型的负极片焊接的极耳，由常规的纯镍极耳更换铜镍复合带极耳，相比较铜镍复合带具有优异的导电性能，导电率为57%IACS，是纯镍的2.5倍；同时具有优异的散热特性，显著降低电池内阻达15%以上，从而大大提高锂电池的常温及高温短路的安全性。

（2）本实用新型采用双层隔膜收尾方式，电芯卷绕完成后采用双层隔膜外围收尾后并用绿色耐高温终止胶纸进行固定卷芯，一般圆形电芯卷绕完成后都采用一层隔膜收尾方式，该方式在短路测试中很容易导致隔膜发生高温热收缩变形。而采用双层隔膜收尾后会减缓热隔膜收缩，从而降低了正负极短路等严重问题发生。

（3）负极耳铜镍复合带结构中镍片截面为凹字型的顶面为若干圆片，大大地减少了镍的使用，降低了材料的成本；通过在镍片支柱设置为折弯部，有效增强了镍片整体的柔性，当动力电池组遇到较大的晃动时，该折弯部能够有效避免镍片与电池组焊接部的分离，连接的可靠性好，连接效果好。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为负极耳与负极片位置示意图；

图3为短路测试示意图；

图4为实施例2铜镍复合带结构示意图；

图5为图4的俯视图。

图6为实施例1铜镍复合带结构示意图。

图中：1为正极片、2为正极耳、3为第一隔膜、4为第二隔膜、5为负极片、6为负极耳、7为高温胶带、8为铜片、9为镍片、10为底面、11为顶面、12为支柱。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明，但是本实用新型的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本实用新型构思的改变或等同替代均包括在本实用新型的保护范围之内。

如图1-6所示，

实施例1

一种安全锂离子电池，包括正极片1、正极耳2、第一隔膜3、第二隔膜4、负极片5、负极耳6和高温胶带7，所述正极片1位于负极片5上方，所述正极耳6连接于正极片2上预卷处，所述第一隔膜3位于正极片1和负极片5之间，所述第二隔膜4位于负极片5下方；

所述负极片5收尾端未敷料铜箔处上面贴覆有高温胶带7，所述高温胶带7长度小于负极片5宽度，所述负极耳6通过高温胶带7连接于负极片5的收尾端上面，所述负极耳6为一部分贴于负极片5上一部分外露于负极片5外；所述负极耳6宽度小于高温胶带7宽度。

所述负极片5收尾端未敷料铜箔处尾端设置有高温终止绿胶。

所述负极耳6外露于负极片5外的长度占负极耳6总长的1/4-1/3。

所述负极耳6为铜镍复合带结构。

所述负极耳6中间为铜片8两侧为镍片9，如图6所示。

实际生产中，所述锂电池的生产按照如下步骤进行：

将负极片完成分切后转入极耳焊接工序，首先调整超声波的参数，然后将分切好的极卷装入设备上放置时空箔区短的一面向上，空箔区长的一面向下，双面错位端在前，双面对齐端在后。放然后打开放卷气涨轴开关，固定负极卷。当正负极片穿过送料夹轮后，调整正负极耳焊接位置到超声波焊模之间，将送料夹轮处的扳手向前扳，使夹轮夹紧极片，将设备模式选择开关打到“自动”焊接极耳。负极耳采用采用长度50mm、宽度：4mm、厚度：0.1mm的铜镍复合带，进行超声焊接，焊接在负极未敷料空铜箔处。

负极片焊接后装入全自动卷绕机,进行卷绕，卷绕后负极收尾采用二层隔膜收尾。

卷绕完电芯按工艺完成之后的流程做成电池。

针对锂离子电池在实际使用中可能遇到安全风险，常用的有挤压、针刺、短路、过充和过放、高低温等安全性测试。在众多的安全性测试中，模拟锂离子电池发生内短路和外短路的挤压、针刺和外短路测试是最为常规，也是最难通过的安全性测试。究其原因，主要还是因为这两种安全性测试中瞬时电流过大，由于欧姆阻抗等因素使得锂离子电池内部段时间内产生大量的热量，受到锂离子电池结构的限制，这些热量无法快速扩散到电池外部，导致锂离子电池温度过高，从而引发活性物质和电解液的分解燃烧，导致热失控。

能否通过短路测试主要受到短路电流大小的影响，短路电流越大，则锂离子电池热量产生的速度也就越快，而锂离子电池热量扩散速度不会有太大的变化，因此也就意味着在锂离子电池内部积累更多的热量，温度上升更多，可能导致隔膜收缩，正负极短路等严重的问题，继而引起锂离子电池热失控。

对电池进行预充、常温和高温存储、再分容并挑选电芯进行短路测试。

短路测试：以标准充电方式充满电后，在常温25℃±2 或高温60℃±2中用内阻小于5mΩ的电线将电芯正、负极外部短路10min，如图4所示，观察1h，电芯不起火、不爆炸视为通过测试。

本实施例1锂电池测试结果如表1所示：

表1

表中横轴的1，2，3代表使用了三支电芯进行测试，共测试了两组，从表中可以看出，本实用新型电池电芯均通过了测试。

实施例2

一种安全锂离子电池，包括正极片1、正极耳2、第一隔膜3、第二隔膜4、负极片5、负极耳6和高温胶带7，所述正极片1位于负极片5上方，所述正极耳2连接于正极片1上预卷处，所述第一隔膜3位于正极片1和负极片5之间，所述第二隔膜4位于负极片5下方；

所述负极片5收尾端未敷料铜箔处上面贴覆有高温胶带7，所述高温胶带7长度小于负极片5宽度，所述负极耳6通过高温胶带7连接于负极片5的收尾端上面，所述负极耳为一部分贴于负极片上一部分外露于负极片外。

所述负极片收尾端未敷料铜箔处尾端设置有高温终止绿胶。

所述负极耳外露于负极片外的长度L2占负极耳总长L1的1/4-1/3。

所述负极耳包括矩形铜片8和固定焊接于铜片上的若干平行镍片9，所述镍片截面为凹字型，凹字型底面10连接铜片，凹字型两顶面11为为均匀对称分布的圆片，凹字型连接底面和顶面的支柱12设置为弯折形。所述铜片与镍片底面之间的连接方式为激光焊接。所述镍片的支柱与底面和顶面的连接方式激光焊接。

本实用新型的负极片焊接的极耳，由常规的纯镍极耳更换铜镍复合带极耳，相比较铜镍复合带具有优异的导电性能，导电率为57%IACS，是纯镍的2.5倍；同时具有优异的散热特性，显著降低电池内阻达15%以上，从而大大提高锂电池的常温及高温短路的安全性。

（2）本实用新型采用双层隔膜收尾方式，电芯卷绕完成后采用双层隔膜外围收尾后并用绿色耐高温终止胶纸进行固定卷芯，一般圆形电芯卷绕完成后都采用一层隔膜收尾方式，该方式在短路测试中很容易导致隔膜发生高温热收缩变形。而采用双层隔膜收尾后会减缓热隔膜收缩，从而降低了正负极短路等严重问题发生。

（3）负极耳铜镍复合带结构中镍片截面为凹字型的顶面为若干圆片，大大地减少了镍的使用，降低了材料的成本；通过在镍片支柱设置为折弯部，有效增强了镍片整体的柔性，当动力电池组遇到较大的晃动时，该折弯部能够有效避免镍片与电池组焊接部的分离，连接的可靠性好，连接效果好。

本实用新型不会限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。

Claims (8)

1.一种安全锂离子电池，包括正极片（1）、正极耳（2）、第一隔膜（3）、第二隔膜（4）、负极片（5）、负极耳（6）和高温胶带（7），其特征在于，所述正极片（1）位于负极片（5）上方，所述正极耳（2）连接于正极片（1）上预卷处，所述第一隔膜（3）位于正极片（1）和负极片（5）之间，所述第二隔膜（4）位于负极片（5）下方；

所述负极片（5）收尾端未敷料铜箔处上面贴覆有高温胶带（7），所述高温胶带（7）长度小于负极片（5）宽度，所述负极耳（6）通过高温胶带（7）连接于负极片（5）的收尾端上面，所述负极耳（6）为一部分贴于负极片（5）上一部分外露于负极片（5）外。

2.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池，其特征在于，所述负极片（5）收尾端未敷料铜箔处尾端设置有高温终止绿胶。

3.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池，其特征在于，所述负极耳（6）外露于负极片（5）外的长度占负极耳（6）总长的1/4-1/3。

4.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池，其特征在于，所述负极耳（6）为铜镍复合带结构。

5.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池，其特征在于，所述负极耳（6）中间为铜片（8）两侧为镍片（9）。

6.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池，其特征在于，所述负极耳（6）包括矩形铜片（8）和固定焊接于铜片（8）上的若干平行镍片（9），所述镍片（9）截面为凹字型，凹字型底面（10）连接铜片（8），凹字型两顶面（11）为均匀对称分布的圆片，凹字型连接底面（10）和顶面（11）的支柱（12）设置为弯折形。

7.根据权利要求6所述的一种安全锂离子电池，其特征在于，所述铜片（8）与镍片（9）底面（10）之间的连接方式为激光焊接。

8.根据权利要求6所述的一种安全锂离子电池，其特征在于，所述镍片（9）的支柱（12）与底面（10）和顶面（11）的连接方式激光焊接。