[發明專利]高功率鋰單體電池以及具有該鋰單體電池的高功率鋰電池組

有效

• 申請號: 200580044310.2
• 申請日: 2005-12-22
• 公開（公告）號: CN101088192A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 吳全根;李重輝;樸殷成
• 申請（專利權）人: SK株式會社
• 主分類號: H01M10/02
• 分類號: H01M10/02
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 周建秋;王鳳桐

技術領域

本發明一般涉及高功率鋰單體電池以及具有該高功率鋰單體電池的高 功率鋰電池組，特別涉及這樣一種高功率鋰單體電池和具有該高功率鋰單體 電池的高功率鋰電池組，該單體電池增加了鋰電池電極端子的寬度，因此降 低了熱生成和由于電極端子的電阻而導致的電位降，并有效地除去了產生的 熱量。

背景技術

二次電池稱作可再充電的電池，與不可再充電的一次電池不同。二次電 池已經廣泛地應用于高技術電子設備，例如便攜式電話、筆記本電腦或者可 攜式攝像機。

特別是，鋰電池的操作電壓為3.6V，是廣泛用作電子設備電源的鎳鎘電 池或鎳氫電池的3倍。另外，鋰電池每單位重量的能量密度高。由于這些原 因，鋰電池發展快速。

這樣的鋰電池使用鋰基氧化物作為陰極的活性材料，且使用碳材料作為 陽極的活性材料。通常，將鋰電池分為液體電解質電池和聚合物電解質電池。 使用液體電解質的電池稱作鋰離子電池，且使用聚合物電解質的電池稱作鋰 聚合物電池。由于最近普及的鋰聚合物電池是由柔韌的材料制成的，因此電 池的形狀可以有很多變化。另外，鋰聚合物電池具有優良的穩定性且重量輕， 使得當需要獲得體積小且重量輕的便攜式電子設備時，它是有優勢的。

同時，根據容納電極組的外殼的形狀，可以將鋰電池制成各種形狀。鋰 電池可以為圓柱形、方形、袋狀(pouch)等。通常，圓柱形鋰電池使用圓 柱形鋁外殼，方形鋰電池使用方形鋁外殼，且袋狀電池使用由薄板制成的袋 狀外殼。

圖1是常規鋰單體電池的透視圖，且示意性地表示了方形鋰單體電池的 主體。圖2是顯示了常規鋰單體電池在鋰電池放電約30A的電流后的過熱狀 態的照片。

如圖1所示，常規鋰單體電池的主體11包括陰極板12、陽極板13和隔 膜14。陰極板12包括由陰極活性材料層涂覆的陰極集電體。陽極板13包括 由陽極活性材料層涂覆的陽極集電體。隔膜14插在陰極板12和陽極板13 之間。將陰極板12、隔膜14和陽極板13按順序布置之后，將它們纏繞并壓 縮，由此完成了常規鋰單體電池的主體11。

在此情況下，陰極板12和陽極板13分別與陰極端子15和陽極端子16 焊接，由此它們暴露在主體11的外部。在此情況下，陰極端子15由鎳制成， 陽極端子16由鋁制成。

陰極端子15和陽極端子16都纏繞有保護帶17，以防止從主體11暴露 的部分受到損壞。

然后，將前述主體11插入并裝配在方形鋁外殼中，由此獲得鋰單體電 池。

目前已經開發了具有高能容量的鋰電池，以長期使用而僅用單獨的充電 操作。可是，混合式汽車需要的電池遠小于或輕于電動汽車的電池，并要求 具有瞬時輸出。也就是說，由于混合動力車需要能量時發動機可以提供能量， 因此混合動力車不需要大容量電池。因此，混合動力車的電池放出儲存的能 量僅僅幾分鐘或幾秒鐘，因此給汽車供應動力，且必須能夠在短時間內再次 充電。

然而，當電池輸出很高的能量然后再充電時會產生大量的熱量。除非抑 制產生的熱量，否則會降低電池的容量和壽命，并且電池可能會破裂或受損。

當使用高功率電池，諸如用做混合動力車的電池時，充電和放電速度比 常規鋰單體電池快幾倍，大量的電流流入暴露到主體11外部的陰極端子15 和陽極端子16。

因此，如圖2所示，常規的鋰電池10的問題在于由于狹窄的陰極端子 15和陽極端子16的電阻，生成的熱量集中在陰極端子15和陽極端子16周 圍，使得電池可能過熱至約45℃或更高，且可能會出現電位降。

另外，常規的鋰電池10的問題還在于鋰電池10的電化學反應集中在陰 極端子15和陽極端子16的附近，使得局部產生熱量，由此，鋰電池10局 部老化，因此縮短了鋰電池10的壽命并損壞電池，可能導致起火或爆炸。

發明內容

因此，本發明是針對現有技術中存在的上述問題而作出的，并且本發明 的目的在于提供高功率單體電池和具有高功率單體電池的高功率鋰電池組， 該單體電池和電池組降低了電池的電阻，因此降低了能量損失，例如在高功 率充電操作或放電操作過程中生成的熱量和發生的電位降。

本發明的另一個目的是提供高功率鋰單體電池和具有高功率鋰單體電 池的高功率鋰電池組，該單體電池和電池組防止當高速充電或放電時電化學 反應集中于鋰電池的陰極端子和陽極端子附近，因此使電化學反應在整個陰 極和陽極上均勻地進行。