CN212461970U - 极耳结构及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极耳结构及锂离子电池，极耳结构包括外极耳、用于与极片组焊接的内极耳以及套设于所述外极耳的极耳胶，极片组包括多个层叠设置且极性相同的极片，内极耳包括多个层叠设置的金属片，金属片的叠放方向与内极耳的厚度方向相同，层叠的金属片和层叠的极片相互插接，插入两个相邻所述极片之间的所述金属片使极片组分隔形成多个极片单元，极片单元与相邻的金属片焊接。本实用新型提供的极耳结构及锂离子电池，每个极片单元内的电流汇集到与其相邻的金属片中，再由各个金属片汇流至外极耳，大大增加了焊接处的过电流的能力，同时焊接处阻抗小，充放电时温升较低，电池在工作温度范围内可以适用更大的充放电倍率。

Description

极耳结构及锂离子电池

技术领域

本实用新型属于动力电池技术领域，更具体地说，是涉及一种极耳结构及锂离子电池。

背景技术

软包动力电池由正极片、负极片、隔膜等组成。在装配过程中，为了将正负极耳的电流引出到电池外部，需要将极片的箔材极耳与金属极耳焊接在一起，形成内部集流和外部导流的效果。焊接工序对于动力电池而言是关键控制工序，对电池内阻、大电流充放电性能有直接影响。

锂离子电池是将正负极极片、隔膜裁成规定尺寸的大小，层叠后正极的箔材极耳重合，负极的箔材极耳重合。再用超声波焊接或者激光焊接的方式，将正极的金属极耳焊接在正极箔材极耳上，负极的金属极耳焊接在负极箔材极耳上。

现有的极耳结构中，请参阅图1，金属极耳1a一侧为外露端11a，一侧为焊接端12a，外露端11a上套设有极耳胶13a。请参阅图2，一个金属极耳1a对应焊接相应的箔材极耳2a，即所有正负极的箔材极耳2a会分别焊接在一个正负极金属极耳1a上。焊接处的过流能力，会成为整个电池导电通路中的瓶颈。尤其对于功率型电池而言，瓶颈处会极大地限制整个电池的功率性能，同时焊接处由于阻抗大，充放电时的发热也大，该处热量会快递传导到电芯内部的电解液上，直接导致电池超出工作温度范围，不能使用。

发明内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种极耳结构及锂离子电池，以解决现有技术中存在的极耳焊接处阻抗大、容易发热的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种极耳结构，包括外极耳、用于与极片组焊接的内极耳以及套设于所述外极耳的极耳胶，所述极片组包括多个层叠设置且极性相同的极片，所述内极耳包括多个层叠设置的金属片，所述金属片的叠放方向与所述内极耳的厚度方向相同，层叠的所述金属片和层叠的所述极片相互插接，插入两个相邻所述极片之间的所述金属片使所述极片组分隔形成多个极片单元，所述极片单元与相邻的所述金属片焊接。

通过将内极耳设置为多个层叠设置的金属片，并使层叠的金属片和层叠的极耳相互插接，将极性相同的各个极片分隔成多个极片单元，每个极片单元内的电流汇集到与其相邻的金属片中，再由各个金属片汇流至外极耳。这种焊接结构大大增加了焊接处的过电流的能力，可以提升整个电池的功率性能，同时焊接处阻抗小，充放电时的产热较小、温升较低，电池在工作温度范围内可以适用更大的充放电倍率。

在一个实施例中，所述金属片的厚度与所述金属片的数量之积等于所述外极耳的厚度。

采用上述实施例，金属片的厚度与金属片的数量之积为内极耳的厚度，使内极耳和外极耳的过流能力趋近于相同，减小局部发热等现象。

在一个实施例中，各个所述金属片的尺寸相同，且所述金属片的宽度与所述外极耳的宽度相同。

采用上述实施例，使得内极耳和外极耳的侧面平齐设置，减小出现热量集中的可能性。

在一个实施例中，任意两个相邻所述金属片之间均夹设有所述极片。

采用上述实施例，每个金属片均插入不同的位置，将层叠的极片尽可能分隔为较多的极片单元，增加汇流分支，增强焊接处的过电流能力。

本实用新型还包括锂离子电池，包括电芯本体以及上述的极耳结构，所述电芯本体包括两个极性相反的极片组、隔膜以及电解液，每个所述极片组包括多个极性相同且层叠设置的极片，且两个所述极片组的所述极片相互交叉叠放，所述隔膜用于隔离相邻的两个所述极片，至少其中一个所述极片组连接有所述极耳结构。

采用上述实施例，能够大大增加焊接处的过电流的能力，可以提升整个电池的功率性能，同时焊接处阻抗小，充放电时的产热较小、温升较低，电池在工作温度范围内可以适用更大的充放电倍率。

在一个实施例中，所述金属片的数量为N个，所述极片组分隔为M个极片单元，M等于N-1，N≧3。

采用上述实施例，金属片的数量大于极片单元的数量，使得叠放的极片的两侧均具有金属片，将所有的极片均夹设于相邻的金属片之间，能够使极片单元内的各个极片连接的更牢固。

在一个实施例中，所述金属片的数量为N个，所述极片组分隔为M个极片单元，N等于M-1，N≧2。

采用上述实施例，焊接处的两个外表面均为极片单元，所有的金属片均被插设于极耳单元之间，该种插接方式能够将极片组分隔成最多的极片单元，增加汇流分支，减小焊接处的内阻以及发热。

在一个实施例中，所述金属片的数量为N个，所述极片组分隔为M个极片单元，N等于M，N≧2。

采用上述实施例极片单元焊接于相邻的金属片，能够增加汇流分支，减小焊接处的内阻以及发热。

在一个实施例中，每个所述极片单元内的所述极片数量之差不大于1。

采用上述实施例，每个极片单元内的极片数量相等或者数量之差为1，使得各个极片单元内极片的数量尽量趋近于相同，从而使得各个金属片汇集的电流趋近于相同，避免某一个极片单元的电流过大导致对应的金属片发热严重。

在一个实施例中，所述极片组内的所述极片具有箔材极耳，所述金属片焊接于所述箔材极耳，且所述箔材极耳的宽度与所述金属片的宽度相同。

采用上述实施例，使得内极耳和箔材极耳的侧面平齐设置，减小出现热量集中的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的极耳结构的主视图；

图2为现有技术的锂离子电池焊接处的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的极耳结构的立体结构图；

图4为本实用新型实施例提供的锂离子电池焊接处的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1a-金属极耳；11a-外露端；12a-焊接端；13a-极耳胶；2a-箔材极耳；1-极耳结构；11-外极耳；12-内极耳；121-金属片；13-极耳胶；2-电芯本体；21-极片单元；211-极片；22-箔材极耳。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型实施例提供的极耳结构进行说明。

请参阅图3及图4，在本实用新型的其中一个实施例中，极耳结构1包括外极耳11、内极耳12以及极耳胶13，外极耳11和内极耳12相互连接且一体成型，极耳胶13套设于外极耳11上，极耳胶13用于在封装电芯时起到密封电芯的作用。内极耳12包括多个层叠设置的金属片121，各个金属片121的同一端均连接于外极耳11，金属片121的叠放方向与内极耳12的厚度方向相同。内极耳12用于与极片组焊接，极片组包括多个层叠设置且极性相同的极片211，具体地，层叠的金属片121和层叠的极片211相互插接，插入相邻两个极片211之间的金属片121使极片组分隔形成多个极片单元21，每个极片单元21包括至少一个极片211。每个极片单元21均与相邻的金属片121焊接，使得各个极片单元21的电流分别汇集到对应的金属片121上，再由各个金属片121汇聚到外极耳11。这种焊接结构大大增加了焊接处的过电流的能力，可以提升整个电池的功率性能，同时焊接处阻抗小，充放电时的产热较小、温升较低，电池在工作温度范围内可以适用更大的充放电倍率。需要说明的是，金属片121和极片211的焊接方式此处不作限定，可选为超声波焊接、激光焊接等。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图3及图4，金属片121的厚度与金属片121的数量之积等于外极耳11的厚度，使内极耳12和外极耳11的过流能力趋近于相同，金属片121的电流汇聚至外极耳11时，过流面积不会发生较大的变化，因此可以减少局部发热的现象。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图3及图4，各个金属片121的尺寸相同，且金属片121的宽度与外极耳11的宽度相同，从而使得内极耳12的宽度与外极耳11的宽度相同。由于内极耳12和外极耳11一体成型，两者宽度相等时，更便于其加工制造，而且内极耳12和外极耳11的连接处没有台阶，使内极耳12和外极耳11的过流能力趋近于相同，减小热量集中的可能性。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图3及图4，任意两个相邻金属片121之间均夹设有极片单元21，即所有的两个相邻的金属片121均不紧贴设置，充分利用所有的金属片121，使极片组能够被分隔成尽可能多的极片单元21，因此，可以形成尽可能多的汇流分支，进一步减小焊接处的阻抗，增强焊接处的过电流能力。

本实用新型还提供一种锂离子电池，请参阅图4，锂离子电池包括电芯本体2和上述任一实施例中的极耳结构1，电芯本体2包括两个极性相反的极片组、隔膜以及电解液，每个极片组均包括多个极性相同且层叠设置的极片211，两个极片组中的各个极片211相互交叉叠放。具体地，两个极性相反的极片组分别为正极极片组和负极极片组，正极极片组和负极极片组按照正极极片、负极极片、正极极片、负极极片的叠放顺序交叉叠放。隔膜用于隔离相邻的两个极片211，起到绝缘作用，当两个极片组按照上述的叠放顺序叠放时，两个相邻的极片211分别为正极极片和负极极片，每个相邻的正极极片和负极极片之间均设置有隔膜。在该实施例中，至少一个极片组连接有上述极耳结构1。具体地，正极极片组和负极极片组中的一个连接有上述极耳结构1，另一个连接有现有技术中的任意一种极耳结构；或者，正极极片组和负极极片组均连接有上述极耳结构1。

在本实用新型的其中一个实施例中，极片组内的极片211均具有箔材极耳22，且同一极片组的箔材极耳22重合设置，金属片121焊接于箔材极耳22，箔材极耳22将电池的正负极引出，便于与内极耳12的金属片121焊接。箔材极耳22的宽度与金属片121的宽度相同，在两者连接后，箔材极耳22的侧面和金属片121的侧面平齐设置，使箔材极耳22和内极耳12的过流能力趋近于相同，减小出现热量集中的可能性。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图4，金属片121的数量为N个，极片组分隔为M个极片单元21，且M＝N-1，如此，使得每个极片单元21的两侧均设有金属片121，金属片121和极片组插接后，焊接处的两个外表面均为金属片121，所有的极片单元21均被插设于金属片121之间，极片单元21不会外露，焊接时，能够使极片单元21内的各个极片211连接的更牢固。其中，N为大于或者等于3的整数，M则为大于或者等于2的整数，使极片组能够被分为2个或者2个以上的极片单元21。

请参阅表一，表一为本实用新型其中一个实施例与对比电池的测试数据对比表，由表一可以看出，在相同的实验条件下，本实用新型的锂离子电池交流内阻小于对比电池，容量保持率大于对比电池，极耳温升小于对比电池。因此，采用上述焊接方式的锂离子电池的内阻较小、温升较低，电池在工作温度范围内可以适用更大的充放电倍率。

表1本实用新型实施例与对比电池数据对比

测试项	实施例	对比电池
			交流内阻mΩ	0.55	0.61
10C持续倍放容量保持率％	98.5％	96.3％
			10C持续倍放正极耳温升℃	8.6	10.9
15C持续倍放容量保持率％	97.6％	95.9％
			15C持续倍放正极耳温升℃	13.1	16.4

表一中的实施例对应的锂离子电池的具体参数如下：锂离子电池的型号为10*103*305的20Ah的功率型叠片电池，负极极片数量为55片，长*宽＝268*94mm；正极极片数量为54片，长*宽＝264*92mm；隔膜的宽度为272mm，按交叉叠片式方式装配制作成电芯本体2。金属片121的数量为三个，三个金属片121内部形成两个焊接空间，将极片组分成两个极片单元21，分别插设于两个焊接空间内。正极箔材极耳的厚度为0.6mm，正极内极耳的厚度为0.2mm。负极箔材极耳的厚度为0.45mm，负极内极耳的厚度为0.15mm。内极耳12与箔材极耳22焊接时，将正极的箔材极耳分成两个极片单元21，每个极片单元21中的极片211为27层；将负极的箔材极耳位分成两个极片单元21，其中一个极片单元21中的极片211为27层，另一个极片单元21中的极片211为28层。焊接时，将正极的两组箔材极耳分别插入正极内极耳所形成的两个焊接空间内；将负极的两组箔材极耳分别插入负极内极耳所形成的两个焊接空间内；再开启超声波焊接，使箔材极耳22和内极耳12焊接在一起。

表一中的对比电池对应的锂离子电池的具体参数如下：内极耳12仅包括一个金属片121，正极内极耳12的厚度为0.6mm，负极内极耳12的厚度为0.45mm，其余参数与表一中的实施例的参数相同。

在本实用新型的其中一个实施例中，金属片121的数量为N个，极片组分隔为M个极片单元21，且N＝M-1，如此，使得每个金属片121的两侧均设有极片单元21，金属片121和极片211组插接后，焊接处的两个外表面均为极片单元21，所有的金属片121均被插设于极片单元21之间，该种插接方式能够将极片组分隔成最多的极片单元21，增加汇流分支，减小焊接处的内阻以及发热。其中，N为大于或者等于2的整数，M则为大于或者等于3的整数，使极片组能够被分为至少三个极片单元21。

在本实用新型的其中一个实施例中，金属片121的数量为N个，极片组分隔为M个极片单元21，且N＝M，如此，使得金属片121和极片组插接后，焊接处的其中一个外表面均为极片单元21，另一个外表面则为金属片121，极片单元21焊接于相邻的金属片121，能够增加汇流分支，减小焊接处的内阻以及发热。其中，N为大于或者等于2的整数，M也为大于或者等于2的整数，使极片组能够被分为至少两个极片单元21。

在上述所有的实施例中，每个极片单元21内的极片211数量之差不大于1，使各个极片单元21内的数量趋近于相同，从而使得各个金属片121汇集的电流趋近于相同，避免某一个极片单元21的电流过大导致对应的金属片121发热严重。例如，极片组中极片211的数量为50片，且该极片组被分为两个极片单元21，每个极片单元21内的极片211数量相同，均为25片；或者极片组中的极片211数量为50个，且该极片组被分为三个极片单元21，其中两个极片单元21内极片211的数量均为17个，另一个极片单元21内极片211的数量为16个，极片211数量之差为1个。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极耳结构，包括外极耳、用于与极片组焊接的内极耳以及套设于所述外极耳的极耳胶，所述极片组包括多个层叠设置且极性相同的极片，其特征在于：所述内极耳包括多个层叠设置的金属片，所述金属片的叠放方向与所述内极耳的厚度方向相同，层叠的所述金属片和层叠的所述极片相互插接，插入两个相邻所述极片之间的所述金属片使所述极片组分隔形成多个极片单元，所述极片单元与相邻的所述金属片焊接。

2.如权利要求1所述的极耳结构，其特征在于：所述金属片的厚度与所述金属片的数量之积等于所述外极耳的厚度。

3.如权利要求1所述的极耳结构，其特征在于：各个所述金属片的尺寸相同，且所述金属片的宽度与所述外极耳的宽度相同。

4.如权利要求1所述的极耳结构，其特征在于：任意两个相邻所述金属片之间均夹设有所述极片单元。

5.锂离子电池，其特征在于：包括电芯本体以及权利要求1-4任一项所述极耳结构，所述电芯本体包括两个极性相反的极片组、隔膜以及电解液，每个所述极片组包括多个极性相同且层叠设置的极片，且两个所述极片组的所述极片相互交叉叠放，所述隔膜用于隔离相邻的两个所述极片，至少其中一个所述极片组连接有所述极耳结构。

6.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述金属片的数量为N个，所述极片组分隔为M个极片单元，M等于N-1，N≧3。

7.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述金属片的数量为N个，所述极片组分隔为M个极片单元，N等于M-1，N≧2。

8.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述金属片的数量为N个，所述极片组分隔为M个极片单元，N等于M，N≧2。

9.如权利要求6-8任一项所述的锂离子电池，其特征在于：每个所述极片单元内的所述极片数量之差不大于1。

10.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述极片组内的所述极片具有箔材极耳，所述金属片焊接于所述箔材极耳，且所述箔材极耳的宽度与所述金属片的宽度相同。

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