[發明專利]一種用于方形卷繞式電池的極耳結構

在審

• 申請號: 201711071744.2
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107819101A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 孫磊;安富強
• 申請（專利權）人: 山西長征動力科技有限公司
• 主分類號: H01M2/26
• 分類號: H01M2/26
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙)11210
• 代理人: 黃利平

技術領域

本發明涉及技術領域，具體來說，涉及一種用于方形卷繞式電池的極耳結構。

背景技術

鋰離子電池因具有能量密度高、使用壽命長、工作電壓高、自放電率低、高低溫適應性強等優點，成為新能源車用主要的動力電池。方形卷繞式電池是當下廣泛使用的一種動力電池結構。其特點是電芯是由具有不同熱物性的多層物質卷繞后形成的大型螺旋結構，軸向、徑向和角向的導熱系數差異明顯，尤其是徑向導熱性較差，易于在卷芯的內部形成高溫熱區，故如何合理地設計電芯的相關結構，以減小其內部的產熱率，是方形卷繞式電池設計所要面對的一個重要問題。

根據Bernardi在1985年提出的生熱模型可知，電池內部的產熱主要來自于3個方面，可逆化學反應熱、極化產熱和歐姆產熱。而在進行較大電流的充放電時，歐姆產熱是電池內部的主要熱源，故在面對電池熱安全問題時，我們可通過相關電芯結構設計，減小電池的歐姆內阻，進而降低電池大電流充放電下的歐姆產熱。電池內部的歐姆產熱主要有電極內活性材料的固相歐姆熱、電解液的液相歐姆熱以及集流體、極耳和因焊接造成的歐姆熱。其中，集流體歐姆熱是大電流充放電時電池內部重要的歐姆熱源。集流體歐姆阻抗主要與集流體的材質、尺寸有關，此外極耳結構的設計也是影響其大小的主要因素。目前方形卷繞式電池的極耳結構，在數量上多采用單個極耳的設計，這類單極耳電池，在小電流充放電時，電流分布較為均勻，歐姆產熱量較少，但在大電流充放電時，因極化的增大和集流體歐姆阻抗的影響，電流分布的不均勻性會顯著增加，造成電芯內部產熱不均，局部產熱率過高，從而產生一定的熱安全隱患。

對于大型方形卷繞式電池，提出一種合理的極耳結構設計，顯著降低集流體上的歐姆內阻，從而減少大電流充放電時集流體上的歐姆產熱量，進而降低電池的溫升是本領域技術人員一直以來的研究方向。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種用于方形卷繞式電池的極耳結構，能顯著降低電池內阻，進而改善電池大電流放電下電芯內部的產熱率，并顯著降低電池的溫升，提高其熱安全性。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于方形卷繞式電池的極耳結構，包括正極極片和負極極片，所述正極極片上設有2個以上的正極極耳，所述負極極片與所述正極極耳相對應的位置上設負極極耳。

進一步地，所述正極極片上設有3個正極極耳。

進一步地，所述的3個正極極耳分別設置于所述正極極片的兩端和中間1/2處。

進一步地，所述正極極耳焊接在所述正極極片上，所述負極極耳焊接在所述負極極片上

本發明的有益效果：對大型方形卷繞式電池，采用3多對極耳結構設計，能顯著降低電池內阻，尤其是3對極耳的涉及，較1對極耳和2對極耳結構的電池，更能顯著降低電池內阻，進而改善電池大電流放電下電芯內部的產熱率，并顯著降低電池的溫升，提高其熱安全性；而采用更多的極耳設計，其相關熱性能并未有明顯提高，反而極大地增加了額外部件的數量和后續焊接工序的難度。因此，采用3對極耳結構的設計，在電池性能的提升和制作工序的難度上，較為合適。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例三所述的一種用于方形卷繞式電池的極耳結構的正面示意圖；

圖2是本發明實施例三所述的一種用于方形卷繞式電池的極耳結構的背面示意圖，采用采用3對極耳；

圖3是本發明實施例一所述的一種用于方形卷繞式電池的極耳結構的示意圖；

圖4是是本發明實施例二所述的一種用于方形卷繞式電池的極耳結構的示意圖；

圖5是本發明實施例三所述的一種用于方形卷繞式電池的極耳結構的示意圖；

圖6是本發明實施例四所述的一種用于方形卷繞式電池的極耳結構的示意圖；

圖7是本發明實施例一至實施例四產熱率隨放電深度的曲線圖；

圖8是本發明實施例一至實施例四溫升隨放電深度的曲線圖。

圖中：1.正極極片；2.負極極片；3.正極極耳；4.負極極耳。

具體實施方式