[實用新型]一種具有快速散熱能力的聚合物鋰離子電池結構

有效

• 申請號: 200820144903.7
• 申請日: 2008-12-25
• 公開（公告）號: CN201340886Y
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 陽曉霞;程君;馮輝;張明慧;許剛
• 申請（專利權）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M10/50;H01M2/22
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司
• 代理人: 劉冀湘

技術領域

本實用新型涉及一種對電池結構，特別是對高容量聚合物鋰離子電池結構的改進。

背景技術

自日本sony能源公司20世紀90年代商品化鋰離子電池以來，隨著鋰離子電池在各種電器中的不斷應用和推廣，其比能量高，電壓平臺高的優點越來越被大家所認可。然而，高容量及動力型鋰離子電池由于安全性能難以滿足要求而成為其商業化推廣的主要制約因素。當電池發生外部短路或內部短路時將產生幾百安培的過大電流，外部短路時電池瞬間大電流放電，在內阻上消耗大量能量，產生巨大熱量，內部短路形成大電流，溫度上升導致隔膜熔化，短路面積擴大，進而形成惡性循環。電解液的主要成分為碳酸酯，閃點很低，沸點也較低，如電池出現過熱，熱量不能迅速傳導和散失掉，將導致電解液中的碳酸酯被氧化和還原，產生大量氣體和更多的熱，電池內壓急劇上升將引起爆炸。聚合物電解質鋰離子電池也沒有從根本上解決此安全問題，同樣使用鈷酸鋰和有機電解液，而且電解液不易泄漏，將會發生更猛烈的燃燒，燃燒是聚合物電池最大的安全問題。

鋰離子電池儲存的總能量和其安全性是成反比的，隨著電池容量的增加，電池體積也在增加，其散熱性能變差，出事故的可能性將大幅增加。目前，對于高容量聚合物鋰離子電池一般采用疊片制作工藝，此方法需要精準、復雜的工裝設備作為支持，以及大量的人工操作；但采用現有成熟的半自動和全自動卷繞工藝，則電池的散熱效果差，需要考慮更安全的結構。

實用新型內容

本實用新型的目的是通過提供一種具有快速散熱能力的聚合物鋰離子電池結構，可以使電池體內熱量均勻分布且快速分散，進而克服了上述現有技術中存在的問題。

本實用新型所述的一種具有快速散熱能力的聚合物鋰離子電池結構，由多個單體極組并聯構成，電池的單體極組采用卷繞方式制作，單體極組之間的正、負極極耳分別對應焊接。

正、負極極耳的并聯焊接位置分別設置于一個正極極耳和一個負極極耳上的可熱熔極耳膠至極組隔膜之間；在可熱熔極耳膠以下至正、負極極組隔膜之間的極耳外表面和極耳焊接部位均粘貼有保護膠帶。進而可以防止極耳上傳導的大量熱將極耳附近的隔膜熔解，從而引起電池內部短路。

所述的可熱熔極耳膠可以設置在一個較長的正極極耳和一個較長的負極極耳上，其余的正、負極極耳不設置可熱熔極耳膠，并被分別焊接在較長的正極極耳或者較長的負極極耳上設置的可熱熔極耳膠至極組隔膜之間的焊接位置。

所述的較長的正極極耳和較長的負極極耳可以為同一個單體極組的正極極耳和負極極耳，也可以分別為并聯極組中兩個不同單體極組的正極極耳和負極極耳。

所述單體極組的正、負極極耳可以同時設置在該極組的內部或者外部，也可以分別設置在該極組的內部和外部。

所述單體極組分別設置有一對也可以是一對以上的正、負極極耳。

極耳之間的焊接為極耳對極耳的直接焊接，也可以為轉焊鎳條或鎳鋁條后再進行焊接的連接方式。

所述單體極組正極極耳的材質為鋁，負極極耳的材質為銅鍍鎳。

所述單體極組的結尾采用高熱導率的銅箔和/或者鋁箔，當極組中同時使用銅箔和鋁箔時，以銅箔結尾。

單體極組最外圈的金屬箔體為銅箔，其厚度范圍為8～25um，銅箔的圈數為0.5圈～2圈，同時也可包含0.5圈～3圈鋁箔，鋁箔厚度為8～25um，最后均以銅箔收尾。

單體極組最外圈的金屬箔體是延長的集流體，或者是獨立包裹在極組外的金屬薄膜。

所述聚合物鋰離子電池的外殼為常規的聚合物材料制成，電池采用常規的熱封口工藝和熱作用下的現場聚合技術制備。

本實用新型對電池結構的上述改進，根據并聯分流原理將作用在高容量電池上的大電流均勻分布到多個單體極組上，避免局部大電流造成的熱量積聚；同時，通過將電池分成多個極組，也使得正負極極片長度縮短，每個極組通過寬極耳進行集流，不僅有效的縮短了熱傳導的距離，而且使極組內的熱量能夠通過不同位置的多個極耳迅速地散發。每個極組以高導電導熱的金屬箔體結尾，可將外界條件造成的電池內短路(如針刺等情況)產生的熱量迅速傳遞和分散。同時，采用此結構方式的電池極組可采用半自動和全自動卷繞工藝制作，有效地保證了電芯的一致性和可靠性，適用于批量生產。

附圖說明

附圖1為本實用新型兩只單體極組并聯時的結構示意圖；

附圖2為本實用新型兩只單體極組并聯，極耳設置在極組內部的結構示意圖；

附圖3為本實用新型單體極耳設置在極組外部時的并聯結構示意圖；

附圖4為本實用新型并聯的極組以金屬箔體結尾，并同時起集流作用的結構示意圖；