CN210668579U - 一种可降低极化作用的电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可降低极化作用的电池。本实用新型包括壳体、设置于壳体内的集流体以及设置于壳体内的电解液，所述集流体包括：极耳固定件、电极组件、极耳，其中，电极组件，包括循环依次层叠设置的正电极、第一隔膜、负电极和第二隔膜；极耳固定件，与电极组件平行设置；极耳，包括分别设置于极耳固定件两端的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳和负极极耳均包括环形件以及固定于所述环形件上的电连通片；所述极耳固定件端部穿过环形件以使所述极耳固定于所述极耳固定件上。本实用新型结构能在较高的充放电倍率下减小内阻导致的极化作用，效果十分显著。

Description

一种可降低极化作用的电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种可降低极化作用的电池。

背景技术

随着电子和能源技术的不断发展，整个社会对CO₂及汽车尾气排放的关注不断加大，电动汽车成为未来的发展趋势。锂电池作为电动汽车的核心部件，以及其主要的技术瓶颈，有很大的市场需求及发展，在2016年锂电池中国的市场需求达45.33GWh，超700亿人民币，每年的增长率在30％以上。但是，目前国内的情况是锂电池的整体的产量在不断提升满足需求缺口，但是其质量上仍与国外先进制造水平有差距。

常规锂电池电极的引出方式一般采用极耳方式，而在现有技术中，极耳一般是采用相应的金属材质焊接在电极上进而实现电流的输出或输入，现有常规焊接的方式导致焊点的产生，进而增加电极内阻，对于电动汽车而言，由于需要较高的充放电倍率，在此情况下，高充放电倍率下，细微的内阻的增加也会显著增加电池的极化作用，极大地影响制造的电池质量。

实用新型内容

因此，本实用新型主要解决的技术问题在于：现有技术中常规极耳的设置方式容易增加电极内阻，在高充放电倍率的电池中显著增加电池的极化作用，进而影响电池质量，因此，本实用新型提供了解决上述问题的一种可降低极化作用的电池。

一种可降低极化作用的电池，包括壳体、设置于壳体内的集流体以及设置于壳体内的电解液，所述集流体包括：

电极组件，包括循环依次层叠设置的正电极、第一隔膜、负电极和第二隔膜；

极耳固定件，与电极组件平行设置；

极耳，包括分别设置于极耳固定件两端的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳和负极极耳均包括环形件以及固定于所述环形件上的电连通片；所述极耳固定件端部穿过环形件以使所述极耳固定于所述极耳固定件上；

所述第一隔膜上靠近正极极耳的端部设置有朝向负电极方向延伸用于将正极极耳与负电极隔离开的第一隔离段，所述第二隔膜上靠近负极极耳的端部设置有朝向正电极方向延伸用于将负极极耳与正电极隔离开的第二隔离段；所述负电极上靠近负极极耳的一端延伸出与负极极耳的电连通片电连接，所述正电极上靠近正极极耳的一端延伸出与正极极耳的电连通片电连接。

所述正电极和负电极上设置有导电涂层。

所述导电涂层为碳纳米涂层。

所述第一隔膜与第一隔离段一体成型，第二隔膜与第二隔离段一体成型。

所述电极组件为长条形结构，具有前后两面和上下左右四端，设上下两端分别具有第一隔离段和第二隔离段，则电极组件的左端连接于极耳固定件上，右端围绕极耳固定件的中轴线至少一圈以使所述电极组件缠绕于所述极耳固定件上。本实用新型中电极组件的前后两个端面与极耳固定件的中轴线平行。

所述电连通片至少设置为三条，一端端部固定在环形件上，均匀分散在环形件的一周。

所述极耳固定件内部设置有沿着极耳固定件轴线设置且贯穿极耳固定件的电导件，所述电导件的一端端部与正极极耳或负极极耳电连接。

所述极耳固定件为圆柱形结构或方形片状结构，所述极耳固定件由绝缘硬质材料制成。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型通过集流体结构的优化，尤其是集流体中电极组件以及极耳结构的优化，能够无需极耳与电极之间进行焊接操作，减少焊点造成的内阻，同时能够有效实现极耳与电极之间形成更多的接触点，在减小内阻的情况下，有效增大充放电倍率，即在较高的充放电倍率下减小内阻导致的极化作用。具体的，电极组件中的正负电极分别从电极组件的两侧延伸而出，正电极从电极组件的一侧延伸而出后与该侧的正极极耳接触，负电极则从电极组件的另一侧延伸而出后与该侧的负极极耳接触，且通过极耳的环形件将极耳固定在极耳固定件上有效保证极耳的电连通片与电极组件的电极接触，同时，第一隔膜上延伸出的第一隔离段有效实现负极极耳一端的负极极耳与正电极之间的隔离，而第二隔膜上延伸出的第二隔离段有效实现正极极耳一端的正极极耳与负电极之间的隔离，因此，在极耳压紧在电极组件上时，可以有效避免正负电极和正负极极耳之间的接触，在制造时无需将极耳焊接在相应的电极上，只需通过极耳固定件与极耳的环形件配合使极耳的电连通片与电极接触即可，避免焊接导致的电极内阻增加的问题，同时由于电连通片可以与正电极或负电极上多个位点接触，因此极耳与电极之间能够形成更多的接触位点，可以有效增大充放电倍率；综上，本实用新型的结构能够在较高的充放电倍率下减小内阻导致的极化作用，非常适用于电动汽车领域用高充放电倍率需求的电池。

2.本实用新型中在正负电极上均设置有导电涂层，通过导电涂层的设置，有效减少电池在高充放电情况下的极化效应，提高整体电池的能量密度以及制造上的一致性，为进一步提高国内电池行业制造水平打下坚实的基础。

3.本实用新型通过该极耳结构的进一步优化，结合极耳固定件的设置，还可以为增设电导件提供便利，当不增加电导件时，可以将电池的正负极分别设置在电池的相对两侧；当增加设置电导件时，则可以将正负极同时设置在电池的一侧，有效增加后期制备的电池的种类，增加应用范围。

4.本实用新型中电极组件采用为长条形结构的优化设置，即电极组件可以卷曲缠绕在极耳固定件上，配合极耳在极耳固定件上的组装方式，可以使该电池的集流体的制造更加简单，可以有效简化制备的流程工艺，降低生产成本。同时，通过极耳固定件形状结构的优化设置，可以适用于不同形状的电池的设置，如极耳固定件结构设置为圆形时，适用于圆形电池的制备，当极耳固定件结构优化设置为方形片状时，则适用于方形电池的制备，进一步的增加应用范围。

5.本实用新型优化隔膜的结构，不仅仅能更好的实现隔离的作用，并且还能简化集流体的制备过程，进一步降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的纵向剖面结构示意图。

图2为本实用新型中电极组件的横向剖面结构示意图。

图3为本实用新型的电极组件缠绕于极耳固定件之后的横向剖面结构示意图。

图4为本实用新型中电极组件缠绕于极耳固定件之前的结构示意图。

图5为本实用新型中极耳的结构示意图。

附图标记说明：

1-极耳固定件；2-电极组件；3-极耳；4-电导件；

21-正电极；22-负电极；23-第一隔膜；24-第二隔膜；25-第一隔离段；26-第二隔离段；

31-环形件；32-电连通片。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

一种可降低极化作用的电池，如图1所示，包括壳体、设置于壳体内的集流体以及设置于壳体内的电解液。其中，所述集流体包括：极耳固定件1，电极组件2和极耳3。其中，极耳3为两个，分别为正极极耳和负极极耳；正极极耳和负极极耳均包括环形件31，以及固定在环形件31上的电连通片32，如图5所示；所述极耳固定件1端部穿过环形件31以使所述极耳3固定于所述极耳固定件1上，如图1所述。电极组件2包括循环依次层叠设置的正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24。第一隔膜23上靠近正极极耳一侧的端部设置有朝向负电极22方向延伸的第一隔离段25，第二隔膜24上靠近负极极耳一侧的端部设置有朝向正电极21方向延伸的第二隔离段26，第一隔离段25用于隔离负电极22和正极极耳，第二隔离段26用于隔离正电极21和负极极耳。正极极耳和负极极耳分别设置在极耳固定件1的两端，负电极22上靠近负极极耳的一端延伸而出与负极极耳的电连通片32电连接，正电极21上靠近正极极耳的一端延伸而出与正极极耳的电连通片32电连接，如图1所示。

本实用新型中该电极组件2中正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24均可以设置为短片状，也可以均设置为长条形。

当电极组件2中的正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24均设置为短片状时，电极组件2由多组顺次层叠排列的正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24构成，其截面如图2所示。此时，极耳固定件1上可以设置在电极组件2与壳体之间，也可以设置在电极组件2内正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24的任意的两层之间。

当电极组件2中的正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24均设置为长条形结构时，正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24排列组装完成后，该电极组件2的固定端连接于极耳固定件1上，活动端围绕极耳固定件1的中轴线缠绕至少一圈，以使所述电极组件2缠绕于所述极耳固定件1上，如图3和图4所示。本实用新型中该电极组件2可以将正电极21设置为内侧，然后缠绕在极耳固定件1上，也可以采用第二隔膜24为内侧缠绕在极耳固定件1上，当采用第二隔膜24为内侧缠绕在极耳固定件1上时，还需在电极组件2缠绕在极耳固定件1上后，再在集流体与壳体之间设置一层绝缘隔离件。本实施例中采用将正电极21设置为内侧缠绕在极耳固定件1上的设置方式，如图4所示。

由于电极组件2中的正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24均设置为短片状时，并不适合制造圆形的电池，因此，本实施例中，该第一隔膜23、第二隔膜24、正电极21和负电极22均为长条形的片状结构。制造时，先依次层叠设置正电极21、第一隔膜23、负电极22和第二隔膜24构成电极组件2，然后将电极组件2缠绕在极耳固定件1上，然后将负极极耳和正极极耳分别固定在极耳固定件1的两端，并使负极极耳与负电极22电连接，正极极耳与正电极21电连接形成集流体，再将集流体插入到壳体内，并填充电解液，然后密封壳体即可制成电池。

本实用新型通过通过集流体结构的优化，尤其是集流体中电极组件2以及极耳结构的优化，能够无需极耳与电极之间进行焊接操作，减少焊点造成的内阻，同时能够有效实现极耳与电极之间形成更多的接触点，在减小内阻的情况下，有效增大充放电倍率；并且，通过本实用新型结构的优化设置，该电池的集流体的制造更加简单，简化制备的流程工艺，降低生产成本。

本实用新型为了进一步有效减少电池在高充放电情况下的极化效应，提高整体电池的能量密度以及制造上的一致性，为进一步提高国内电池行业制造水平打下坚实的基础。所述正电极21和负电极22上设置有导电涂层，所述导电涂层为碳纳米涂层。

由于该极耳3包括正极极耳和负极极耳，本实用新型中，正极极耳和负极极耳的结构可以相同也可以不同，本实用新型中只要是分别固定在极耳固定件的两端并分别与正电极21和负电极22电连接即可。为了达到最佳的效果，本实用新型中将所述电连通片32至少设置为三条，一端端部固定在环形件31上，均匀分散在环形件31的一周。本实施例中设置为四条，如图5所示，且本实施例中该环形件31与电连通片32均为相同材质一体成型，极耳固定件1采用绝缘硬性材质构成。

本实用新型中，通过极耳固定件1的结构形状的优化设置，可以适用于不同形状的集流体的形成；同时，通过该极耳结构的优化，结合极耳固定件1的设置，还可以为增设电导件提供便利，进而适用于不同电流引出方向的电池的制备，有效增加本实用新型的应用范围。具体的，当所述极耳固定件1内部设置有沿着极耳固定件1轴线设置且贯穿极耳固定件1的电导件4时，所述电导件4的一端端部与正极极耳或负极极耳电连接，通过上述结构的方式设置，可以实现电流正负极的同侧引出；当不使用上述电导件4时，则可以实现电流正负极的不同侧引出。并且，所述极耳固定件1为圆柱形结构设置时，则可以制备出圆柱形的集流体，进而适用于圆柱形电池的生产制造；当极耳固定件1为方形片状结构设置，则可以制备出方形的集流体，进而适用于方形电池的生产制造。

为了更好的方便电池的制造成型，简化制造的工艺流程，第一隔膜23与第一隔离段25一体成型，第二隔膜24与第二隔离段26一体成型。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种可降低极化作用的电池，包括壳体、设置于壳体内的集流体以及设置于壳体内的电解液，其特征在于，所述集流体包括：

电极组件(2)，包括循环依次层叠设置的正电极(21)、第一隔膜(23)、负电极(22)和第二隔膜(24)；

极耳固定件(1)，与电极组件(2)平行设置；

极耳(3)，包括分别设置于极耳固定件(1)两端的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳和负极极耳均包括环形件(31)以及固定于所述环形件(31)上的电连通片(32)；所述极耳固定件(1)端部穿过环形件(31)以使所述极耳(3)固定于所述极耳固定件(1)上；

所述第一隔膜(23)上靠近正极极耳的端部设置有朝向负电极(22)方向延伸用于将正极极耳与负电极(22)隔离开的第一隔离段(25)，所述第二隔膜(24)上靠近负极极耳的端部设置有朝向正电极(21)方向延伸用于将负极极耳与正电极(21)隔离开的第二隔离段(26)；所述负电极(22)上靠近负极极耳的一端延伸出与负极极耳的电连通片(32)电连接，所述正电极(21)上靠近正极极耳的一端延伸出与正极极耳的电连通片(32)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可降低极化作用的电池，其特征在于，所述正电极(21)和负电极(22)上设置有导电涂层。

3.根据权利要求2所述的一种可降低极化作用的电池，其特征在于，所述导电涂层为碳纳米涂层。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种可降低极化作用的电池，其特征在于，所述第一隔膜(23)与第一隔离段(25)一体成型，第二隔膜(24)与第二隔离段(26)一体成型。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种可降低极化作用的电池，其特征在于，所述电极组件(2)为长条形结构，具有前后两面和上下左右四端，上下两端分别具有第一隔离段(25)和第二隔离段(26)，电极组件(2)的左端连接于极耳固定件(1)上，右端围绕极耳固定件(1)的中轴线至少一圈以使所述电极组件(2)缠绕于所述极耳固定件(1)上。

6.根据权利要求5所述的一种可降低极化作用的电池，其特征在于，所述电连通片(32)至少设置为三条，一端端部固定于环形件(31)上，均匀分散在环形件(31)的一周。

7.根据权利要求5所述的一种可降低极化作用的电池，其特征在于，所述极耳固定件(1)内部设置有沿着极耳固定件(1)轴线设置且贯穿极耳固定件(1)的电导件(4)，所述电导件(4)的一端端部与正极极耳或负极极耳电连接。

8.根据权利要求5所述的一种可降低极化作用的电池，其特征在于，所述极耳固定件(1)为圆柱形结构或方形片状结构，所述极耳固定件(1)由绝缘硬质材料制成。

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