CN220474665U - 一种使用复合集流体的圆柱锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用复合集流体的圆柱锂电池，包括极片，所述极片包括复合集流体、第一极耳以及第二极耳，所述第一极耳和所述复合集流体一表面连接，所述第二极耳和所述复合集流体另一表面连接，所述第一极耳和所述第二极耳位于所述复合集流体的两端。通过在复合集流体相对的表面设置第一极耳和第二极耳，复合集流体两面的电流可以通过第一极耳和第二极耳分别引出，该极片的过流能力较好，能提高电池的倍率性能。通过将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的两端，相对于将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的同一端，电场的均一性更好，极化更小，内阻更低。

Description

一种使用复合集流体的圆柱锂电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种使用复合集流体的圆柱锂电池。

背景技术

圆柱锂电池是一种容量高、循环寿命长、使用环境温度宽、标准化程度较高的电池，其广泛应用于太阳能灯具、草坪灯具、后备能源、电动工具、玩具模型、光伏能源等上面。传统圆柱锂电池采用铝箔和铜箔分别作为正极极片和负极极片的集流体，其不足在于安全性较差，在穿刺等极端条件下可能出现起火、爆炸等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的主要根据以上不足，提供一种使用复合集流体的圆柱锂电池，包括极片，所述极片包括复合集流体、第一极耳以及第二极耳，所述第一极耳和所述复合集流体一表面连接，所述第二极耳和所述复合集流体另一表面连接，所述第一极耳和所述第二极耳位于所述复合集流体的两端。通过使用复合集流体，在针刺、过充、短路等滥用条件下，复合集流体受热阻抗显著增大，阻断或减缓放热反应发生，从而达到改善电池安全性的目的。

通过在复合集流体相对的表面设置第一极耳和第二极耳，复合集流体两面的电流可以通过第一极耳和第二极耳分别引出，该极片的过流能力较好，提高电池的倍率性能。

通过将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的两端，相对于将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的同一端，电场的均一性更好，极化更小，内阻更低。将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的同一端，在对极片进行卷绕时，第一极耳和第二极耳的厚度之和较大，增加了卷绕难度，极耳位置容易发生凸起，造成电池内部压力不一致的现象；本申请将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的两端，解决了上述问题。

进一步地，所述第一极耳沿着所述复合集流体宽度方向延伸形成第一连接端，所述第二极耳沿着所述复合集流体宽度方向延伸形成第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端通过焊接连接。

进一步地，所述第一连接端和所述第二连接端通过超声波焊、激光焊或电阻焊进行焊接。

进一步地，所述复合集流体包括绝缘层，所述绝缘层的材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚丙烯PP、聚酰亚胺PI中任一种或多种，所述绝缘层的厚度为2-6μm。示例性地，绝缘层的厚度为2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm。

进一步地，所述复合集流体还包括第一导电层，所述第一导电层设置在所述绝缘层表面，所述第一导电层的厚度为0.5-3.0μm。示例性地，第一导电层的厚度为0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm。

进一步地，所述第一导电层2的表面具有第一涂层区和第一非涂层区，在所述第一涂层区涂覆有第一活性物质层，所述第一非涂层区和所述第一极耳连接。

进一步地，在所述绝缘层远离所述第一导电层的表面设置有第二导电层，所述第二导电层的厚度为0.5-3.0μm。示例性地，第二导电层的厚度为0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm。

进一步地，所述第二导电层3的表面具有第二涂层区和第二非涂层区，在所述第二涂层区涂覆有第二活性物质层，所述第二非涂层区和所述第二极耳连接。

进一步地，还包括第一连接箔和第二连接箔，所述第一连接箔一端设置在所述第一极耳和所述第一非涂层区之间，第一连接箔的另一端向第二导电层方向延伸，连通第一导电层和第二导电层；所述第二连接箔一端设置在第二极耳和第二非涂层区之间，第二连接箔的另一端向第一导电层方向延伸，连通第一导电层和第二导电层。

进一步地，圆柱锂电池还包括正极片和负极片，所述极片为所述正极片和/或所述负极片。

进一步地，圆柱锂电池还包括第一隔膜和第二隔膜，从内向外正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜依次层叠，并沿中心轴线卷绕形成电芯。圆柱锂电池还包括顶盖和底部，所述顶盖位于电芯的上端，底部位于电芯的下端，所述连接端和所述顶盖或所述底部连接。

本实用新型的有益效果是：

1)通过在复合集流体相对的表面设置第一极耳和第二极耳，复合集流体两面的电流可以通过第一极耳和第二极耳分别引出，该极片的过流能力较好，提高电池的倍率性能。

2)通过将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的两端，相对于将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的同一端，电场的均一性更好，极化更小，内阻更低。将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的同一端，在对极片进行卷绕时，第一极耳和第二极耳的厚度之和较大，增加了卷绕的难度，极耳位置容易发生凸起，造成电池内部压力不一致的现象；本申请将第一极耳和第二极耳设置在复合集流体的两端，解决了上述问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

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为本实用新型一实施例的极片俯视图；

图2为本实用新型另一实施例的极片俯视图；

图3为本实用新型一实施例的极片主视图；

图4为本实用新型一实施例的圆柱锂电池卷芯示意图。

图中：

1、绝缘层；2、第一导电层；21、第一涂层区；22、第一非涂层区；3、第二导电层；31、第二涂层区；32、第二非涂层区；4、第一活性物质层；5、第二活性物质层；6、第一极耳；61、第一连接端；7、第二极耳；71、第二连接端；8、第一连接箔；9、第二连接箔。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参见附图1和附图3所示，本实施例中的一种使用复合集流体的锂电池，包括极片，所述极片包括复合集流体、第一极耳6以及第二极耳7，所述第一极耳6、所述第二极耳7分别和所述复合集流体相对的表面连接，并且第一极耳6沿着复合集流体宽度方向延伸形成第一连接端61，第二极耳7沿着复合集流体宽度方向延伸形成第二连接端71，第一连接端61和第二连接端71焊接后和圆柱锂电池的顶盖或底部进行焊接。

在一些实施例中，所述第一极耳6和所述第二极耳7位于所述复合集流体的两端。通过将第一极耳6和第二极耳7设置在复合集流体的两端，相对于将第一极耳6和第二极耳7设置在复合集流体的同一端，电场的均一性更好，极化更小，内阻更低。相对于将第一极耳6和第二极耳7设置在复合集流体的同一端，在对极片进行卷绕的过程中，第一极耳6和第二极耳7的厚度之和较大，增加了卷绕难度，极耳位置容易发生凸起，造成电池内部压力不一致的现象；本申请将第一极耳6和第二极耳7设置在复合集流体的两端，解决了上述问题。

在一些实施例中，复合集流体包括绝缘层1，绝缘层1的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚丙烯PP、聚酰亚胺PI等不导电材料。绝缘层1厚度为2-6μm。

在一些实施例中，在绝缘层1的表面设置有第一导电层2，第一导电层2为铜箔层或铝箔层，第一导电层2的厚度为0.5-3.0μm。所述第一导电层2的表面具有第一涂层区21和第一非涂层区22，在第一涂层区21涂覆有第一活性物质层4，在第一非涂层区22未涂覆活性材料，即不具有第一活性物质层4。

在一些实施例中，在绝缘层1远离所述第一导电层2的表面设置有第二导电层3，第二导电层3为铜箔层或铝箔层，第二导电层3的厚度为0.5-3.0μm。所述第二导电层3的表面具有第二涂层区31和第二非涂层区32，在第二涂层区31涂覆有第二活性物质层5，在第二非涂层区32未涂覆活性材料，即不具有第二活性物质层5。

在一些实施例中，第一极耳6在第一非涂层区22和第一导电层2连接，第二极耳7在第二非涂层区32和第二导电层3连接；其中，可通过焊接或铆接的方式实现第一极耳6和第一导电层2连接，同样可通过焊接或铆接的方式实现第二极耳7与第二导电层3连接。

参见附图2所示，在一些实施例中，还包括第一连接箔8，所述第一连接箔8一端设置在第一极耳6和第一非涂层区22之间，通过第一连接箔8连通第一极耳6和第一非涂层区22，增加第一极耳6和第一非涂层区22连接可靠性；第一连接箔8的另一端向第二导电层3方向延伸，连通第一导电层2和第二导电层3，增加第一导电层2和第二导电层3之间的导通面积。

在一些实施例中，还包括第二连接箔9，所述第二连接箔9一端设置在第二极耳7和第二非涂层区32之间，通过第二连接箔9连通第二极耳7和第二非涂层区32，增加第二极耳7和第二非涂层区32连接可靠性；第二连接箔9的另一端向第一导电层2方向延伸，连通第二导电层2和第二导电层3，增加第二导电层2和第二导电层3之间的导通面积。

本申请实施例的复合集流体第一导电层2和第二导电层3的电流可以通过第一极耳6和第二极耳7分别引出，该极片的过流能力较好。另外，相较于铜箔集流体和铝箔集流体，复合集流体厚度更薄，可将更多空间留给活性材料，从而提高电池容量和体积能量密度；而且复合集流体质量面密度更低，可减轻电池重量，能同时提高电池重量能量密度。

本申请实施例的极片可以作为圆柱锂电池的正极片使用，也可以作为负极片使用。当本申请实施例的极片分别作为正极片和负极片使用时，则第一导电层、第二导电层、第一活性物质层4和第二活性物质层5可根据不同使用场景选择不同材料。

比如当本申请实施例的极片在圆柱锂电池中作为正极片时，复合集流体则为正极集流体，第一导电层2和第二导电层3为铝层，负极集流体为普通的集流体；当本申请实施例的极片作为负极片时，复合集流体为负极集流体，第一导电层2和第二导电层3为铜层，正极集流体为普通的集流体；也可将圆柱锂电池中的正极片和负极片都使用本申请的极片，圆柱锂电池内设置有两个复合集流体，其中一个作为正极集流体，另一个作为负极集流体。

参见附图3和附图4所示，以圆柱锂电池的正极片为使用复合集流体的极片为例，圆柱锂电池还包括负极片、第一隔膜、第二隔膜，从内向外正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜依次层叠，并沿中心轴线卷绕为电芯，将第一极耳6的第一连接端61和第二极耳7的第二连接端71通过超声波或电阻焊进行焊接，形成极耳连接端，实现两面导通，用于和圆柱锂电池的顶盖连接导电。

本申请的圆柱锂电池电芯受到针刺或者挤压时，电池内部短路点附近产热将复合集流体表面的第一导电层2和第二导电层3熔化，由于复合集流体相对金属箔集流体的厚度更薄，则第一导电层2和第二导电层3更容易熔化，内部短路点断开形成断路，使得圆柱锂电池不发生热失控，而避免起火和爆炸。并且，复合集流体的第一导电层2和第二导电层3的电流可以通过第一极耳6和第二极耳7分别引出，极片的过流能力较好。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种使用复合集流体的圆柱锂电池，包括极片，其特征在于，所述极片包括复合集流体、第一极耳(6)以及第二极耳(7)，所述第一极耳(6)和所述复合集流体的表面连接，所述第二极耳(7)和所述复合集流体另一表面连接，所述第一极耳(6)和所述第二极耳(7)位于所述复合集流体的两端。

2.根据权利要求1所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，所述第一极耳(6)沿着所述复合集流体宽度方向延伸形成第一连接端(61)，所述第二极耳(7)沿着所述复合集流体宽度方向延伸形成第二连接端(71)，所述第一连接端(61)和所述第二连接端(71)通过焊接进行连接。

3.根据权利要求2所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，所述第一连接端(61)和所述第二连接端(71)通过超声波焊、激光焊或电阻焊进行焊接。

4.根据权利要求1所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，所述复合集流体包括绝缘层(1)，所述绝缘层(1)的材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚丙烯PP、聚酰亚胺PI中任一种，所述绝缘层(1)的厚度为2-6μm。

5.根据权利要求4所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，所述复合集流体还包括第一导电层(2)，所述第一导电层(2)设置在所述绝缘层(1)表面，所述第一导电层(2)的厚度为0.5-3.0μm。

6.根据权利要求5所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，所述第一导电层(2)的表面具有第一涂层区(21)和第一非涂层区(22)，在所述第一涂层区(21)涂覆有第一活性物质层(4)，所述第一非涂层区(22)和所述第一极耳(6)连接。

7.根据权利要求6所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，在所述绝缘层(1)远离所述第一导电层(2)的表面设置有第二导电层(3)，所述第二导电层(3)的厚度为0.5-3.0μm。

8.根据权利要求7所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，所述第二导电层(3)的表面具有第二涂层区(31)和第二非涂层区(32)，在所述第二涂层区(31)涂覆有第二活性物质层(5)，所述第二非涂层区(32)和所述第二极耳(7)连接。

9.根据权利要求8所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，还包括第一连接箔(8)和第二连接箔(9)，所述第一连接箔(8)一端设置在所述第一极耳(6)和所述第一非涂层区(22)之间，第一连接箔(8)的另一端向第二导电层(3)方向延伸，连通第一导电层(2)和第二导电层(3)；所述第二连接箔(9)一端设置在第二极耳(7)和第二非涂层区(32)之间，第二连接箔(9)的另一端向第一导电层(2)方向延伸，连通第一导电层(2)和第二导电层(3)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种使用复合集流体的圆柱锂电池，其特征在于，圆柱锂电池还包括正极片和负极片，所述极片为所述正极片和/或所述负极片。