CN2922148Y - 动力锂离子电池 - Google Patents

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徐建华
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Abstract

本实用新型公开了一种动力锂离子电池，它的主要技术要点是，电池芯包括至少两片正极片和同等数量的负极片，这些极片按照异性极片相邻且每两片相邻的异性极片之间均以隔膜相隔的顺序叠放并卷绕成筒状，每一片正极片固定有一个正极耳，这些正极耳均与所述电池壳的正极电连接；每一片负极片固定有一个负极耳，这些负极耳均与所述电池壳的负极电连接。它相当于将一片极片分成多片极片，相同极性的极片之间电并联，从而在同等电池容量的情况下，缩短了每一片极片的长度，降低了单片极片的制备难度，提高了在卷绕过程中的整齐性，减小了电池的内阻，提高了电池的功率。

Description

动力锂离子电池
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种为电动汽车、电动自行车等提供能量的动力锂离子电池。
背景技术
锂离子二次电池有着比能量高，循环寿命长，绿色环保等特点，作为动力电源，其在电动自行车、军事通信、电动滑板车、工业矿灯、航标灯等技术领域有着广阔的应用前景。
公知的锂离子二次电池普遍采用单卷芯卷绕式结构或多片层叠结构，其中，单卷芯卷绕式锂离子二次电池是将设计好的电池正负极在经过配料、涂布、切片后备有一片极片，然后正负极极片以隔膜相隔后一起围绕卷绕模具旋转，卷绕好后退出即可得到电池的卷芯，然后将卷芯装入壳内，将正、负极片通过正、负极耳分别连通位于壳体上的正、负极，注液后就是一个成品电池；而多片层叠式锂离子二次电池是将电池的正负极片按照电池外壳的尺寸裁成正负极片分别相等的若干片，然后采用隔膜-一片负极-隔膜-一片正极的方式将若干正负极片层叠起来，将层叠好的电芯经过必要的处理后装入壳内，将正、负极片通过正、负极耳分别连通位于壳体上的正、负极，注液后就是一个成品电池。这两种方式虽然从原理上来讲制作过程相对较为简单，但却都有一些无法避免的缺陷，对采用单卷芯卷绕式结构制作的电池来讲，主要有以下缺点：1)由于动力电池容量一般来讲较大，需要正负极片非常长，这样一来，增加了极片制备的难度，而且也不利于卷绕过程中卷绕的整齐性，增加了卷绕过程的难度；2)由于正负极片非常长，增大了电池的内阻，不利于电池的大电流放电，即电池的功率无法提高，而动力电池一般来讲需要较高的功率。而对多片层叠方式制作的电池来讲，其主要的缺点是：由于每一片极片至少有3个边与隔膜接触，增大了极片之间的边缘化反应面积，造成电池的自放电严重。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种动力锂离子电池，以解决通过延长极片的长度提高电池的容量时，极片不容易制备和卷绕的整齐性差的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：动力锂离子电池，包括安装于电池壳内的电池芯，所述电池芯包括涂敷有正极活性物质的正极片和涂敷有负极活性物质的负极片，所述正极片的边部固定有与所述电池壳的正极电连接的正极耳，所述负极片的边部固定有与所述电池壳的负极电连接的负极耳，所述正极片与负极片之间设有隔膜，所述电池芯包括至少两片正极片和同等数量的负极片，这些极片按照异性极片相邻且每两片相邻的异性极片之间均以隔膜相隔的顺序叠放并卷绕成筒状。
作为一种改进，所述每一片正极片固定有一个正极耳，所述这些正极耳均与所述电池壳的正极电连接；所述每一片负极片固定有一个负极耳，所述这些负极耳均与所述电池壳的负极电连接。
采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：由于所述电池芯包括至少两片正极片和同等数量的负极片，通过增加正、负极片的数量可以延长极片的长度，进而提高电池的容量；由于这些极片按照异性极片相邻且每两片相邻的异性极片之间均以隔膜相隔的顺序叠放并卷绕成筒状，它相当于将原来单片卷绕式电池芯的一片极片分成了两片以上的极片，从而在同等电池容量的情况下，缩短了每一片极片的长度，因而降低了单片极片组装电池的制备难度；同时，在卷绕过程中，多片极片叠放可以一起卷绕，不仅提高了卷绕的整齐性而且提高了卷绕速度。
由于所述每一片正极片固定有一个正极耳，所述这些正极耳均与所述电池壳的正极电连接；所述每一片负极片固定有一个负极耳，所述这些负极耳均与所述电池壳的负极电连接；所以，每一片正极片之间是并联连接，每一片负极片之间也是并联连接，与原来单筒卷绕式电池芯相比，在同等极片长度的情况下，减小了电池的内阻，有利于电池的大电流放电，进而提高了电池的功率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型实施例中的电池芯展开时的剖视图；
图2是图1所示实施例中的电池芯展开时的俯视图；
图3是本实用新型实施例中的电池芯在卷绕状态的示意图。
具体实施方式
一种动力锂离子电池，如图1所示，其电池芯安装于电池壳内，电池芯由四片正极片1、四片负极片2和八片隔膜3按照异性极片相邻且每两片相邻的异性极片之间均以隔膜3相隔的顺序叠放并卷绕成圆筒状(如图3所示)，根据电池壳的形状，电池芯也可以被卷绕成方筒形等其它形状。
如图2所示，正极片1涂敷有正极活性物质，负极片2涂敷有负极活性物质，所述每一片正极片1固定有一个正极耳4a，所述这些正极耳4a均与所述电池壳的正极电连接；所述每一片负极片2固定有一个负极耳4b，所述这些负极耳4b均与所述电池壳的负极电连接。这样，每一片正极片之间是并联连接，每一片负极片之间也是并联连接，与原来单片卷绕式电池芯相比，在同等极片长度的情况下，减小了电池的内阻，有利于电池的大电流放电，进而提高了电池的功率。所述每一片极片1或2展开后均是形状相同大小相等的矩形薄片，这样，在制备正负极片时，可以采用统一规格，简化了制备工艺，提高了生产效率。所述每一个正极耳4a均固定于相应正极片1的第一边的头部，所述每一个负极耳4b均固定于相应负极片2的第一边的尾部，其效果是，便于将正负极耳4a、4b分别与电池壳的正、负极电连接。
该动力锂离子电池可以通过下述方法制备：
准备按正常生产工艺制作的正、负极片各4片，并焊好正负极耳；
将4片负极极片上下、左右对齐，将负极耳端固定在一起；
将负极极片的极耳夹在卷绕机的卷针上；
按照负极-隔膜-正极-隔膜-负极-……-隔膜的顺序，将极片、隔膜从下到上依次铺放整齐，共铺放4层正极、4层负极、8层隔膜；利用卷绕机上的标尺使负极极片处在隔膜的正中央，正极片在负极片中央；
开动卷绕机将叠放好的极片卷绕成型；
用终端胶带将卷芯外层固定；
退出卷针；
将卷绕成型的卷芯装入电池壳体中，将4个负极耳分别与电池负极端连接，将4个正极耳分别与电池正极端连接定，将电池帽盖到电池壳上后，采用激光焊接的方式将电池壳帽焊接到一起，至此，电池的组装完成。再将组装好电池按正常的生产工艺进行注液、化成、检测后，电池即制作完成。
使用上述方法制作的12Ah的锂离子动力电池的性能测试结果：
1、电池内阻
电池内阻是影响电池放电性能的一个很重要的指标，当电池的内阻较大时，电池在放电过程中，内阻会消耗掉很大一部分电量，影响电池的能量输出，尤其在电池大电流放电的情况下，表现的尤为突出，所以动力电池的内阻一定要较小。经测试，该电池的内阻只有：7～9mΩ。
2、大电流放电性能
由于使用方便的要求，动力电池的快速充电性能要良好，而且用于电动自行车的大容量锂离子二次电池在自行车启动、加速和爬坡的情况下，也要求能够大电流放电以提供足够的动力，因此大电流放电性能一直是动力电池的基本性能要求之一。
1C/0.2C放电容量比率(％) 2C/0.2C放电容量比率(％)
98.6 92.4
从以上数据可以看出，使用该使用新型制作的电池表现出了优良的大电流放电性能。
3、荷电保持性能
锂离子电池在使用中经常要放置一段时间后再使用，因此要求在放置时动力电池的自放电率要低，即荷电保持能力要好。下列数据上述锂离子动力电池在充好电放置一段时间后的放电容量。
正常情况下放电容量(Ah)   12.45
放置一个月后放电容量(Ah)   11.67
放置一个月后容量保持率(％)   93.7
30天自放电率(％)   6.3
由以上数据可以看出，电池在放置30天后，电池的容量保持率高达93.7％，即月自放电率只有6.3％，说明其荷电保持性能良好。
在极片的宽度一定的情况下，极片的长度是电池容量的决定性因素，在每片极片长度一定的情况下，通过增加正、负极片的数量就可以延长极片的长度，进而提高电池的容量。因而，其数量不局限于四片正极片、四片负极片和八片隔膜，只要正负极片的数量相等，并且按照异性极片相邻且每两片相邻的异性极片之间均以隔膜相隔的顺序叠放并卷绕成筒状，即可。
本实用新型不局限于上述实施方式，例如，如果在一些正极片设置两个正极耳，在一些负极片设置两个负极耳，然后通过相应的极耳将这些正极片和负极片分别串联起来，也可以达到降低单片极片的制备难度，提高电池芯卷绕整齐性的效果。

Claims (5)

1、动力锂离子电池，包括安装于电池壳内的电池芯，所述电池芯包括涂敷有正极活性物质的正极片和涂敷有负极活性物质的负极片，所述正极片的边部固定有与所述电池壳的正极电连接的正极耳，所述负极片的边部设有与所述电池壳的负极电连接的负极耳，所述正极片与负极片之间设有隔膜，其特征在于：所述电池芯包括至少两片正极片(1)和同等数量的负极片(2)，这些极片按照异性极片相邻且每两片相邻的异性极片之间均以隔膜(3)相隔的顺序叠放并卷绕成筒状。
2、如权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于：所述每一片正极片(1)固定有一个正极耳(4a)，所述这些正极耳(4a)均与所述电池壳的正极电连接；所述每一片负极片(2)固定有一个负极耳(4b)，所述这些负极耳(4b)均与所述电池壳的负极电连接。
3、如权利要求2所述的动力锂离子电池，其特征在于：所述每一片极片(1或2)展开后均是形状相同大小相等的矩形薄片。
4、如权利要求3所述的动力锂离子电池，其特征在于：所述每一个正极耳(4a)均固定于相应正极片(1)的第一边的头部，所述每一个负极耳(4b)均固定于相应负极片(2)的第一边的尾部。
5、如权利要求1至4所述的任一种动力锂离子电池，其特征在于：所述电池芯是圆筒形或方筒形。
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