CN212230551U - 一种高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池 - Google Patents

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梁伟
李瑶
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Abstract

一种高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,涉及锂电池技术领域,其包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液、盖帽及电池外壳,正极极片包括正极集流体、设置在正极集流体表面的导电碳层以及设置在导电碳层表面的正极浆料层,正极极片上焊接有两个正极极耳,两个正极极耳分别位于正极极片纵向长度的1/4处和3/4处,正极极耳采用铝带制成,负极极片包括负极集流体、设置在负极集流体表面的导电碳层以及设置在导电碳层表面的负极浆料层,负极极片上焊接有两个负极极耳,两个负极极耳分别位于负极极片纵向长度的1/4处和3/4处,负极极耳采用铜镍复合带制成。本实用新型可在降低生产难度、提高生产效率的同时实现高功率需求。

Description

一种高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池
技术领域
本实用新型涉及锂电池技术领域,尤其指一种高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池。
背景技术
小型圆柱锂离子电池组装灵活,Pack方案简单,被广泛应用于电动汽车和储能等领域。磷酸铁锂26650圆柱电池作为小型圆柱电池的一种,拥有着高容量、高安全性能和超长的使用寿命等诸多特点,特别适用于小型家用储能、户外基站、智能仓储、机器人等用电设备,并逐渐扩展至使用于在电动工具上,也由此行业内对电池的功率密度提出了更高的要求。
26650圆柱电池采用卷绕工艺,通过在正负极极片上焊接极耳来输出电能。理论上,极耳的数量越多,电池的内阻及温升越低,其倍率性能越好,但多极耳的设计会导致制作过程中容易出现电池卷芯极耳对位困难、严重椭圆化、装配困难等问题,因此电池极耳数量不宜过多。而高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,通常在正极极片上焊接2~3个极耳,并在负极极片上焊接3~4个极耳,以求降低电池的内阻及温升,以实现高功率需求,因此其制作过程具有一定的难度,不利于全自动装配的工业生产,极大的降低了生产效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,可在降低生产难度、提高生产效率的同时实现高功率需求。
为了解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:一种高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液、盖帽及电池外壳,所述正极极片包括正极集流体、设置在正极集流体表面的导电碳层以及设置在导电碳层表面的正极浆料层,所述正极极片上焊接有两个正极极耳,所述两个正极极耳分别位于正极极片纵向长度的1/4处和3/4处,所述正极极耳采用铝带制成,所述负极极片包括负极集流体、设置在负极集流体表面的导电碳层以及设置在导电碳层表面的负极浆料层,所述负极极片上焊接有两个负极极耳,所述两个负极极耳分别位于负极极片纵向长度的1/4处和3/4处,所述负极极耳采用铜镍等量复合带制成,所述负极极耳中的铜和镍的质量比为1:1,所述负极极耳的其中一面为镍且该面与负极极片接触,所述导电碳层的厚度为1~3μm。
优选地,所述正极集流体采用厚度为12~25μm的铝箔制成。
更优选地,所述负极集流体采用厚度为6~12μm的铜箔制成。
更优选地,所述正极极耳的宽度为5mm,厚度为0.1mm;所述负极极耳的宽度为4mm,厚度为0.08mm。
更优选地,所述隔膜选用厚度为9~25μm的PE材质隔膜,所述隔膜的两面涂覆有Al2O3绝缘层。
本实用新型的有益效果在于:通常在正极极片与负极极片的生产过程中需要在其各自的基层——集流体的表面涂覆浆料形成浆料层,而通过在正极集流体和负极集流体的表面预涂覆导电碳层,可以增强浆料层与集流体之间的粘接力,同时降低浆料层与集流体之间的阻抗,从而在一定程度上降低温升、提升电池倍率性能,因此,在正极极片和负极极片上均只设置两个极耳,相比通过设置多个极耳来达到同倍率性能的电池而言,该电池可有效降低生产难度、提高生产效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例中正极极片的整体结构示意图;
图2为实施例中正极极片的部分结构剖视示意图;
图3为本实用新型实施例中负极极片的整体结构示意图;
图4为实施例中负极极片的部分结构剖视示意图。
附图标记为:
1——正极极片 1a——正极集流体 1b——正极浆料层
2——负极极片 2a——负极集流体 2b——负极浆料层
3——正极极耳 4——负极极耳 5——导电碳层。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
需要提前说明的是,在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,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,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外,在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。
如图1-4所示,一种高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,包括正极极片1、负极极片2、隔膜、电解液、盖帽及电池外壳,正极极片1包括正极集流体1a、设置在正极集流体1a表面的导电碳层5以及设置在导电碳层5表面的正极浆料层1b,正极极片1上焊接有两个正极极耳3,两个正极极耳3分别位于正极极片1纵向长度的1/4处和3/4处,正极极耳3采用铝带制成,负极极片2包括负极集流体2a、设置在负极集流体2a表面的导电碳层5以及设置在导电碳层5表面的负极浆料层2b,负极极片2上焊接有两个负极极耳4,两个负极极耳4分别位于负极极片2纵向长度的1/4处和3/4处,负极极耳4采用铜镍等量复合带制成,负极极耳4中的铜和镍的质量比为1:1,负极极耳4的其中一面为镍且该面与负极极片2接触,正极极片1中的导电碳层5和负极极片2中的导电碳层5的厚度均为1~3μm。
上述实施方式提供的高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池通过正极极片1、负极极片2以及隔膜通过卷绕的方式形成卷芯,并设置在电池外壳中,同时注入有电解液,而盖帽和电池外壳分别与正极极耳和负极极耳连接,该整体装配结构与现有技术中的常见的圆柱锂电池结构类似,因此不进行赘述。而对于正极极片1和负极极片2的结构而言,具体来说,通常在正极极片1与负极极片2的生产过程中需要在其各自的基层——集流体的表面涂覆浆料,而本实施例中通过在正极集流体1a和负极集流体2a的表面预涂覆导电碳层5,可以增强浆料层与集流体之间的粘接力,同时降低浆料层与集流体之间的阻抗,从而在一定程度上降低温升、提升电池倍率性能,因此,在正极极片1和负极极片2上均只设置两个极耳,相比通过设置多个极耳来达到同倍率性能的电池而言,该电池可有效降低生产难度、提高生产效率。
需要说明的是,上述实施方式中的正极浆料层1b和负极浆料层2b实际上所指的是将浆料涂覆到各集流体上形成的结构,通常来说,将浆料涂覆到集流体上之后经过干燥可制成极片半成品,再经过辊压、分切即可制成所需规格大小的正极极片1和负极极片2,为了给本领域的技术人员提供思路,在此可提供一些优选的正极浆料和负极浆料的组分,具体而言,正极浆料可由纳米化磷酸铁锂、粘结剂(分子量100万以上的聚偏氟乙烯高聚物)、导电剂(石墨烯导电浆料、乙炔黑、导电石墨的一种或几种混和组成)溶于溶剂中制成,而负极浆料可由负极活性物质、粘结剂(水性粘结剂LA133、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶的一种或几种混合组成)、导电剂(乙炔黑)溶于溶剂中制成。
进一步而言,上述正极浆料中的磷酸铁锂通过碳包覆,颗粒表面包覆约3nm的碳层,其一次粒径为50~100nm,粒子之间极短的间距,可缩短电子迁移路径,进而提高倍率放电性能,为降低加工难度,可通过二次烧结成D50为3~5μm的颗粒,比表面积控制在12~14m2/g;而负极浆料中的负极活性物质为软碳和中间相碳微球的一种或两种组成,软碳具有较大的层间距,电子迁移阻力小,具有较好的倍率性能,其粒径D50控制在8~12μm,比表面积控制在1~2 m2/g,中间相碳微球的球形结构,和片状结构的石墨相比,在大倍率放电条件下,都有更好的锂离子迁移速率和稳定性,能够避免大倍率放电时,温升造成结构发生破坏,其D50控制在10~14μm,比表面积控制在1~2 m2/g。
另外,本实施例的电解液成分包括锂盐、溶剂和功能添加剂,锂盐以1.0~1.2mol/L的六氟磷酸锂为基础,还包括0.05~0.1mol/L的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI),其优良的热稳定性和电导率,可以提高电解液整体的电导率;溶剂包括40%~50%质量分数的碳酸二甲酯(DMC),10%~15%质量分数的碳酸甲乙酯(EMC),20%~30%的质量分数碳酸乙烯酯(EC),合理配比的DMC+ EMC+EC溶剂体系,使得电解液兼顾了低粘度和高介电常数的特性,离子迁移阻力小,实现锂离子快速迁移;功能添加剂包括1%~5%质量分数的碳酸亚乙烯酯(VC)和1%~3%质量分数的氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为成膜剂,该电解液成分可供本领域的技术人员参考,以用于在本实施例已经能达到的降低温升、提升电池倍率性能的基础上作进一步优化。
本领域技术人员应该知道的是,本实施例中的负极极耳4采用铜镍等量复合带制成,铜镍等量复合带为负极极耳4中的铜和镍的质量比为1:1形成,负极极耳4的其中一面为镍且该面与负极极片2接触,其中铜可以增大导流能力,镍则主要用以增强焊接强度。
需要说明的是,在实际生产过程中,正极浆料层1b设置在正极极耳3以外的正极集流体1a上,负极浆料层2b设置在负极极耳4以外的负极集流体2a上。
作为优选地,正极集流体1a采用厚度为12~25μm的铝箔制成;负极集流体2a采用厚度为6~12μm的铜箔制成。
作为更优选地,正极极耳3的宽度为5mm,厚度为0.1mm;负极极耳4的宽度为4mm,厚度为0.08mm。
最后,在本实施例中,隔膜采用高孔隙率和低透气度的隔膜,用以增强锂离子的迁移速率,提升电池的倍率性能,其选用厚度为9~25μm的PE材质隔膜,该PE隔膜孔径80~110nm,孔隙率为42%~48%。通过隔膜的两面涂覆Al2O3绝缘层,可增强隔膜在锂离子电池大倍率放电时的稳定性,其内部的中空结构,具有较强的吸液、保液能力,提高了锂离子在隔膜内部厚度方向的迁移速度,可进一步实现电池大倍率放电。
上述实施例为本实用新型较佳的实现方案,除此之外,本实用新型还可以其它方式实现,在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。
为了让本领域普通技术人员更方便地理解本实用新型相对于现有技术的改进之处,本实用新型的一些附图和描述已经被简化,并且为了清楚起见,本申请文件还省略了一些其它元素,本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本实用新型的内容。

Claims (5)

1.一种高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,包括正极极片(1)、负极极片(2)、隔膜、电解液、盖帽及电池外壳,其特征在于:所述正极极片(1)包括正极集流体(1a)、设置在正极集流体(1a)表面的导电碳层(5)以及设置在导电碳层(5)表面的正极浆料层(1b),所述正极极片(1)上焊接有两个正极极耳(3),所述两个正极极耳(3)分别位于正极极片(1)纵向长度的1/4处和3/4处,所述正极极耳(3)采用铝带制成,所述负极极片(2)包括负极集流体(2a)、设置在负极集流体(2a)表面的导电碳层(5)以及设置在导电碳层(5)表面的负极浆料层(2b),所述负极极片(2)上焊接有两个负极极耳(4),所述两个负极极耳(4)分别位于负极极片(2)纵向长度的1/4处和3/4处,所述负极极耳(4)采用铜镍等量复合带制成,所述负极极耳(4)的其中一面为镍且该面与负极极片(2)接触,所述导电碳层(5)的厚度为1~3μm。
2.根据权利要求1所述的高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,其特征在于:所述正极集流体(1a)采用厚度为12~25μm的铝箔制成。
3.根据权利要求2所述的高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,其特征在于:所述负极集流体(2a)采用厚度为6~12μm的铜箔制成。
4.根据权利要求3所述的高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,其特征在于:所述正极极耳(3)的宽度为5mm,厚度为0.1mm;所述负极极耳(4)的宽度为4mm,厚度为0.08mm。
5.根据权利要求4所述的高功率型磷酸铁锂26650圆柱电池,其特征在于:所述隔膜选用厚度为9~25μm的PE材质隔膜,所述隔膜的两面涂覆有Al2O3绝缘层。
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GR01 Patent grant
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PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of utility model: A high-power lithium iron phosphate 26650 cylindrical battery

Effective date of registration: 20230314

Granted publication date: 20201225

Pledgee: Hengyang Branch of China Everbright Bank Co.,Ltd.

Pledgor: HENGYANG LISAI ENERGY STORAGE CO.,LTD.

Registration number: Y2023980034940

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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Granted publication date: 20201225

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