改善大電流放電之溫升的鋰離子電池的製作方法

2023-09-27 07:19:30 1

專利名稱：改善大電流放電之溫升的鋰離子電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種能改善大電流放 電之溫升以確保大電流連續工作放電的柱形鋰離子電池。
技術背景可攜式數碼電器、高性能電動工具及智能玩具等的市場競爭日益激 烈，它們對為其提供電能的電池的大電流放電性能、持續工作時間的要 求也日益提高。能提供高能量密度和高工作電壓的鋰離子電池具備一定 的競爭力，但是現有技術的鋰離子電池大電流放電時，如在電動工具、電動汽車使用時，其放電電流一般在10A 20A，甚至更高。如此大的電 流放電必然導致電池溫升很高，對大電流放電及持續工作造成不利影響， 嚴重時甚至會導致短路引發事故。目前，解決這一問題主要採取降低電 解液電阻及正極/負極極片電阻的辦法，以儘量減少產生熱量，但阻值的 降低究竟有一定限度，因而效果不甚顯著，能量密度損失較大。現有技術的鋰離子電池極耳與正極/負極極片的連接位置、方式是值 得思考的。現有技術中，用於大電流放電的鋰離子電池的正極與負極極 片一般均設有多個極耳，用以減少單個極耳的電流密度，從而避免在電 池局部產生過多電阻熱而導致電池安全隱患。如圖1所示，電池的正極 設有3個極耳，其分別位於電池正負極片與隔離膜一起巻繞成電池芯後 的正極內外端及其它位置；負極設有兩個極耳，其分別位於巻繞後的負極內外端。然而，現有電池中，由於正負極極片在其巻繞的最內端均設 有一個極耳且又處於電芯的中心位置，其產生的電阻熱較難分散，導致 電池內部出現局部高溫。請參見圖2，該圖記錄了現有鋰離子電池滿充後分別以IOA、 20A 及30A的電流放電時的溫升曲線，從圖中可以看出，分別以IOA、 20A 及30A的電流放電時其最高溫度分別為4(TC， 80。C及118。C。而當電池 的溫度超過8(TC，電池的循環性能就會受到影響。 實用新型內容本實用新型旨在針對現有技術的上述不足，從革新鋰離子電池極耳 與正極/負極的連接位置及方式入手，以改善鋰離子電池大電流放電之溫 升，推出一種改善大電流放電之溫升的鋰離子電池。為了達到上述目的，完成上述任務，本實用新型採用如下技術方案構造本實用新型改善大電流放電之溫升的鋰離子電池，其結構包括 正極極片、負極極片，正極極片與負極極片被隔離膜相隔巻繞成柱狀的 電芯，正極極片與負極極片均設有至少兩個極耳，在正極/負極極片同隔 離膜巻繞的最內端位置不設置極耳，在正極/負極極片同隔離膜巻繞的最 外端均設一極耳。上述極耳與正極/負極極片的連接與現有技術相比有兩個方面的變 化 一是位置的變化，在正極/負極極片同隔離膜巻繞的最內端位置不再 設置極耳，極耳移至巻繞的正極/負極極片最內端之靠外的位置；二是數 量的變化，正極/負極極片上分別增加連接的極耳的數目。上述極耳與正極/負極極片的連接位置與數量的變化基於下述考慮因為圓柱形鋰離子電池大電流放電時中心部位溫升較快，這正是正極/負 極極片巻繞的最內端，將極耳的連接位置從巻繞的最內端移出，可提高 電池的熱傳導能力，利於熱傳導；增加連接的極耳數目，以降低單個極 耳流過的電流，可避免發熱集中於局部部位導致溫升過高。所述正極極片與負極極片被隔離膜相隔巻繞成柱狀的電池芯設置於 由無底的筒狀主體及焊接於該主體底盤埠的底盤所構接的罐體中；或 者電池芯設置於帶底的筒狀主體所構接的罐體中，即該主體與底盤整體 成型；罐體上端開口安裝防護蓋帽。所述防護蓋帽的結構包括防爆閥、斷電保護裝置、正溫度係數 (PTC)環片、頂蓋以及密封體，防爆閥具有環狀刻痕，頂蓋、環片、 防爆閥和斷電保護裝置安裝在密封體內。所述正極極耳與防護蓋帽的斷電保護裝置焊接。所述負極極耳與底盤焊接。 本實用新型同現有技術相比，具有突出的特點其一，降低鋰離子 電池在大電流放電時的溫升效果較好，這一效果從圖5的本實用新型鋰 離子電池滿充後分別以IOA、 20A及30A的電流放電時的溫升曲線可以 證實，將極耳的連接位置移至巻繞的正極/負極極片最內端靠外的位置， 使巻繞的正極/負極極片的最內端的熱傳導得到改善，溫升下降；另外， 正極/負極極片上分別增加連接的極耳數目，以降低單個極耳流過的電 流，避免發熱集中在局部部位導致溫升過高；其二，本實用新型所採取 的降低溫升的措施十分安全，沒有帶進不安全的因素；其三，本技術措 施沒有增加工序，材料成本基本沒有增加；其四，本實用新型改善大電流放電之溫升的鋰離子電池能滿足需要大電流連續工作放電的電子器件的要求，市場競爭力增強。


圖1為現有技術中極耳連接位置示意圖；圖2現有鋰離子電池滿充後分別以IOA、 20A及30A的電流放電時 的溫升曲線；圖3為本實用新型極耳連接示意圖；圖4本實用新型鋰離子電池滿充後分別以IOA、 20A及30A的電流 放電時的溫升曲線；圖5為本實用新型結構示意圖。 圖中1、 正極極片，11、負極極片，12、電芯，15、正極極耳，16、負 極極耳；2、 罐體，21、主體，22、底盤；3、 防護蓋帽，31、防爆閥，32、斷電保護裝置，33、正溫度係數 (PTC)環片，34、頂蓋，35、密封體。
具體實施方式
下面，結合附圖，介紹本實用新型的具體實施方式
。 如圖所示，其結構包括正極極片(1)、負極極片(11)，正極極片(1) 與負極極片(11)被隔離膜相隔巻繞成柱狀的電芯(12)，正極極片(1) 與負極極片(11)均設有至少兩個極耳，在正極/負極極片(1/11)同隔 離膜巻繞的最內端位置不設置極耳，在正極/負極極片(1/11)同隔離膜巻繞的最外端均設一極耳。所述正極極片(1)與負極極片(11)被隔離膜相隔巻繞成柱狀的電芯(12)設置於由無底的筒狀主體(21)及焊接於該主體(21)底盤端 口的底盤(22)所構接的罐體(2)中；或者電芯(12)設置於帶底的筒 狀主體(21)所構接的罐體(2)中，即該主體(21)與底盤(22)整體 成型；罐體(2)上端開口安裝防護蓋帽(3)。本實用新型的防護蓋帽(3)具有安全防護功能的斷電保護裝置，以 增加電池的穩定性和安全性。所述防護蓋帽(3)的結構包括防爆閥(31 )、 斷電保護裝置(32)、正溫度係數(PTC)環片(33)、頂蓋(34)以及 密封體(35)，防爆閥(31)具有環狀刻痕，頂蓋(34)、環片(33)、防 爆閥(31)和斷電保護裝置(32)安裝在密封體(35)內。所述正極極耳(15)與防護蓋帽(3)的斷電保護裝置(32)焊接。所述負極極耳(16)與底盤(22)焊接。具體製作時，首先，將正極極耳(15)、負極極耳(16)分別焊接或 鉚接或鉚接加焊接於正極/負極極片(1/11)的上述位置，正極極片(1) 與負極極片(11)被隔離膜相隔巻繞成柱狀的電芯(12);第二步，將電 芯(12)裝入主體(21)內；第三步，將電芯(12)底端引出的負極極 耳(16)焊接在罐體(2)的底盤(22)，若底盤(22)與主體(21)是 分離的，需再將底盤(22)與主體(21)焊接牢固；第四步，將電解液 注入罐體(2)內；第五步，將正極極耳(15)與防護蓋帽(3)的斷電 保護裝置(32)焊接；第六步，將防護蓋帽(3)固定於罐體(2)上端 開口，並封裝好電池，進行化成。上述提到的焊接採用雷射焊接.
權利要求1. 改善大電流放電之溫升的鋰離子電池，其結構包括正極極片(1)、負極極片(11)，正極極片(1)與負極極片(11)被隔離膜相隔卷繞成柱狀的電芯(12)，正極極片(1)與負極極片(11)均設有至少兩個極耳，其特徵在於在正極/負極極片(1/11)同隔離膜卷繞的最內端位置不設置極耳，在正極/負極極片(1/11)同隔離膜卷繞的最外端均設一極耳。
2、 根據權利要求1所敘述的改善大電流放電之溫升的鋰離子電池， 其特徵在於所述正極極片(1)與負極極片(11)被隔離膜相隔巻繞成 柱狀的電芯(12)設置於由無底的筒狀主體(21)及焊接於該主體(21) 底盤埠的底盤(22)所構接的罐體(2)中；或者電芯(12)設置於帶 底的筒狀主體(21)所構接的罐體(2)中，即該主體(21)與底盤(22) 整體成型；罐體(2)上端開口安裝防護蓋帽(3)。
3、 根據權利要求1所敘述的改善大電流放電之溫升的鋰離子電池， 其特徵在於所述防護蓋帽(3)的結構包括防爆閥(31)、斷電保護裝 置(32)、正溫度係數環片(33)、頂蓋(34)以及密封體(35)，防爆閥(31)具有環狀刻痕，頂蓋(34)、環片(33)、防爆閥(31)和斷電保 護裝置(32)安裝在密封體(35)內。
4、 根據權利要求1所敘述的改善大電流放電之溫升的鋰離子電池， 其特徵在於所述正極極耳(15)與防護蓋帽(3)的斷電保護裝置(32) 焊接。5、根據權利要求1所敘述的改善大電流放電之溫升的鋰離子電池， 其特徵在於所述負極極耳(16)與底盤(22)焊接。
專利摘要改善大電流放電之溫升的鋰離子電池，涉及鋰離子電池技術領域。其結構包括正極極片、負極極片，正極極片與負極極片被隔離膜相隔卷繞成柱狀的電芯，正極極片與負極極片均設有至少兩個極耳，在正極/負極極片同隔離膜卷繞的最內端位置不設置極耳，在正極/負極極片同隔離膜卷繞的最外端均設一極耳；電芯設置於由無底的筒狀主體及焊接於該主體底盤埠的底盤所構接的罐體中，或者電池芯設置於帶底的筒狀主體所構接的罐體中，罐體上端開口安裝防護蓋帽。所述正極極耳與防護蓋帽的斷電保護裝置焊接。所述負極極耳與底盤焊接。具有突出的優點降低鋰離子電池在大電流放電時的溫升效果好；降低溫升的措施十分安全；本技術措施沒有增加工序，材料成本基本沒有增加。
文檔編號H01M10/38GK201084787SQ20072012001
公開日2008年7月9日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者徐曉剛, 朱坤慶, 青 楊 申請人:東莞新能源電子科技有限公司