CN2870183Y - 锂离子动力电池极耳与极柱连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂离子动力电池极耳与极柱连接装置。本实用新型属于锂离子电池技术领域。锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，包括电池极耳、极柱，其特点是：极耳连接在电池电芯正极板或负极板上，极耳为理顺、层叠和整平形状，极耳与极柱为焊接连接结构。本实用新型结构简单、连接可靠、制作经济，能保证电极大功率放电性能发挥，在规模生产上易于实现，有广泛的应用前景。

Description

锂离子动力电池极耳与极柱连接装置

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子动力电池极耳与极柱连接装置。

背景技术

锂离子电池由负极板、正极板、电解液以及介于正负极板之间防止短路的隔膜组成。正极板与负极板被制成薄板或箔状，然后把电极板及介于其间的隔膜按顺序层叠或者螺旋状缠卷而形成电芯。再把这一电芯装入不锈钢、镀镍的铁、铝金属外壳或者叠层软包装薄膜电池容器内，再注入电解液，密封而制成电池。其中，电芯与外部电导通是通过与极板连接的极耳和极柱实现的。

目前，应用于电动车、电动助推器等大型器件的电源普遍需要具有高容量、大功率的特性，在保证一定容量的前提下有时甚至要求电池可在10C以上倍率放电，此时电池的放电电流将达到数百安培。在大电流放电时，极耳极柱等处如果连接失效将不可避免地导致发热严重，造成电池局部温度过度提高，严重的还将导致整个电池失效。这无论是在安全性方面还是在循环寿命上都是重大隐患。

在高功率锂离子动力电池中。公开号CN2686105公开了一种极耳与极柱铆接的固定方式。但此种连接方式操作复杂、质量控制不稳定。

发明内容

本实用新型为解决现有技术存在的问题，提供了一种锂离子动力电池极耳与极柱连接装置。

本发明的目的是提供一种实现高功率锂离子电池的极耳与极柱的连接方式，能够使锂离子动力用电池在大电流放电时保证电芯与外电路有效的电输出并充分保证电极的大功率放电性能得以发挥。

锂离子动力用电池极耳与极柱的连接方式及技术参数是影响内阻及电池温度上升的重要因素。

本实用新型采用如下技术方案：

锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，包括电池极耳、极柱，其特点是：极耳连接在电池电芯正极板或负极板上，极耳为理顺、层叠和整平形状，极耳与极柱为焊接连接结构。

电池电芯的极耳与极柱采用超声焊接的方式连接到一起，操作简单、可最大量地缩短电芯外极耳长度并且保证极耳与极柱的连接强度，从而降低了接触电阻，实现了锂离子电池的高功率化。

本实用新型还可以采用如下技术措施：

所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特点是：极耳与极柱为超声焊机焊接连接结构。

所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特点是：极耳与极柱的焊接面积≥极耳个数与极耳宽度、极耳厚度的乘积。

所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特点是：正极极耳为铝质薄带，铝带极耳的极耳个数、极耳毫米宽度、极耳毫米厚度为

正极厚度的1.5倍≥极耳厚度≥正极厚度的0.5倍。

所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特点是：负极极耳为镍或铜质薄带，镍或铜带极耳的极耳个数、极耳毫米宽度、极耳毫米厚度为

负极厚度的1.5倍≥极耳厚度≥负极厚度的0.5倍。

通过限定正极极耳、负极极耳与极柱的结构参数，可充分保证电极的大功率放电性能得以发挥。同时，又能使得电池在大倍率放电时的温度上升有效得到控制。

所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特点是：极耳与极柱焊接连接结构为圆形或方形。

本实用新型具有的优点和积极效果：

本实用新型采用简便可靠的连接方式，保证电芯极耳与极柱的可靠连接，使锂离子动力用电池在大电流放电时保证电芯与外电路有效的电输出并充分保证电极的大功率放电性能得以发挥。锂离子动力电池极耳与极柱连接装置结构简单、操作方便、制作经济，在规模生产上也易于实现。可广泛用作混合动力车、电动工具以及各种助推器等电源，在实现锂离子电池高功率化方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是锂离子动力电池极耳与极柱超声焊接结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是传统的锂离子电池极耳与极柱的连接各组件结构示意图；

图4是图3铆接组装结构示意图。

其中，1-极柱，2-超声焊接处，3-极耳，4-极柱，5-铆接孔，6-铆钉，7-极耳铆接孔，8-极耳。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实例并结合附图详细说明如下：

实施例1

参照附图1、图2、图3和图4。

锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，选用超声焊接连接高性能锂离子动力电池的极耳与极柱，保证电池的电芯与外电路的有效连接，降低接触电阻，使锂离子动力用电池在大电流放电时保证电芯与外电路有效的电输出并充分保证电极的大功率放电性能得以发挥。

电池电芯可以是任何形式的结构，仅对极耳总的截面积以及极柱与极耳的连接面积作出规定。

高性能锂离子动力电池正极极耳为铝质薄带，铝带极耳的极耳个数n、极耳宽度w、极耳厚度d以及电池容量C满足下式 $4\≤\frac{10\×C}{n\×d\×w}\≤15,$ 并且极耳的厚度不大于正极厚度的1.5倍，将极耳层叠整平后用超声焊机将其与铝质极柱连接在一起，接触面积S不小于n×d×w。因为如果 $\frac{10\×C}{n\×d\×w}\≤4$ 则导致内阻较大，大电流放电时会温升过高，影响安全性和循环寿命。若 $\frac{10\×C}{n\×d\×w}\≥15,$ 则极耳过多影响电池的制备。同样的对于负极极耳与极柱的连接与正极类似，负极的极耳为镍质或铜质薄带，镍或铜带极耳的极耳个数n、极耳宽度w、极耳厚度d以及电池容量C满足下式 $6\≤\frac{10\×C}{n\×d\×w}\≤25,$ 并且极耳的厚度不大于负极厚度的1.5倍，将极耳层叠整平后用超声焊机将其与铜质极柱连接在一起，连接面积S应不小于n×d×w。因为如果 $\frac{10\×C}{n\×d\×w}\≥6$ 则导致内阻较大，大电流放电时会温升过高，影响安全性和循环寿命。若 $\frac{10\×C}{n\×d\×w}\≥25,$ 则极耳过多影响电池的制备。

实施过程：

电池的装配(30Ah)：

把正极、隔膜、负极按顺序使活性材料涂层以隔膜相间相互面对，正负、极耳在相反一侧。叠放正极、隔膜、负极缠绕而成电芯、插入圆筒、采用焊接方式分别将正负极极耳与极柱连接，焊好电极盖、经60℃真空干燥后再注液封口。如此装配成30Ah电池作为电池A，并按如下方法进行电化学测试和温度测量。

充放电及壳体温度测试：

首先进行了容量测试。充电为CC-CV模式；放电为CC模式。即用0.2C倍率恒电流充电到4.2V，然后4.2V恒电压2小时；放电同样用0.2C倍率恒电流放电到2.75V止。用以上方法得到的放电容量作为初始容量。然后进行倍率放电实验。即与容量测试同样，均以CC-CV充电到4.2V，再以相当于10C恒电流放电到2.5V，以此得到的容量作为各个倍率放电的容量。并且，在大倍率放电时用热敏电阻检测壳体外壁中央部位以及极柱部位的温度变化。每次均待电压(OCV)恢复后再对残余容量进行低倍率(0.2C)放电到2.75V后再充电。把按以上方法进行充放电及温度检测结果整理在表1中。

实施例2

除采用传统的铆接方式连接电池芯极耳与极柱外，其它一切都与实施例1相同而制作了本发明的电池B，其测量结果同样列举于表1中。

从表1的结果可清楚地知道：2个实例中正负极极耳个数n、极耳宽度w、极耳厚度d以及电池容量C根据式 计算可知其值均在设定范围内，实际极耳与极柱的总接触面积S也均大于n×d×w。采用采用焊接方式分别将正负极极耳与极柱连接的实施例电池A放电电压平台高达3.35V，壳体温升幅度也最小，最高温度为68℃，实施例B电池放电电压平台较低为3.25V，壳体最高温度为73℃，比较极柱上的温度实施例B较高，可见传统的铆接方式不能保证电池芯极耳与极柱的有效接触，其电阻值较大，当大电流通过时温度也达到了最高的180/154℃。正极极耳与极柱由于采用铝质材料其表面氧化膜的存在导致接触电阻比负极稍大，所以其温度也较高。

Claims (6)

1.一种锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，包括电池极耳、极柱，其特征是：极耳连接在电池电芯正极板或负极板上，极耳为理顺、层叠和整平形状，极耳与极柱为焊接连接结构。

2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特征是：极耳与极柱为超声焊机焊接连接结构。

3.根据权利要求1所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特征是：极耳与极柱的焊接面积≥极耳个数与极耳宽度、极耳厚度的乘积。

4.根据权利要求3所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特征是：正极极耳为铝质薄带，铝带极耳的极耳个数、极耳毫米宽度、极耳毫米厚度为正极厚度的1.5倍≥极耳厚度≥正极厚度的0.5倍。

5.根据权利要求3所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特征是：负极极耳为镍或铜质薄带，镍或铜带极耳的极耳个数、极耳毫米宽度、极耳毫米厚度为负极厚度的1.5倍≥极耳厚度≥负极厚度的0.5倍。

6.根据权利要求1所述的锂离子动力电池极耳与极柱连接装置，其特征是：极耳与极柱焊接连接结构为圆形或方形。

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