阅读说明：本技术 功率型圆柱锂离子电池极组结构 (Power type cylindrical lithium ion battery pole group structure ) 是由 周培俊 王念举 王晓丹 于 2020-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种功率型圆柱锂离子电池极组结构,其特征是：包括正极片、负极片、两个及以上固接于正极铝箔表面的正极耳和固接于负极铜箔表面的负极耳构成极组结构,所述内正极耳上部两侧扩展出对称的两个矩形区域构成异形正极耳焊接区,焊接区用于实现两个或多个正极耳合焊功能,所述焊接区的宽度和高度根据正极片、负极片和隔膜的长度和厚度进行调整。有益效果：本发明极组结构中异形正极耳焊接区可以显著增加焊接的有效面积,提高两个正极耳合焊时的对齐度,良品率由常规结构90％提升到99％以上。本发明具有结构接单、制造工艺简单、产品良品率高的特点。(The invention relates to a power type cylindrical lithium ion battery pole group structure, which is characterized in that: including positive plate, negative pole piece, two and above rigid couplings constitute utmost point group structure in the anodal ear on anodal aluminium foil surface and the negative pole ear on negative pole copper foil surface of rigid coupling, two rectangle regions that interior anodal ear upper portion both sides expanded the symmetry constitute the anodal ear weld zone of dysmorphism, and the weld zone is used for realizing two or more anodal ears and closes the function of welding, the width and the height of weld zone are adjusted according to the length and the thickness of positive plate, negative pole piece and diaphragm. Has the advantages that: the special-shaped positive lug welding area in the pole group structure can obviously increase the effective welding area, improve the alignment degree of the two positive lugs during welding, and improve the yield from 90% of the conventional structure to more than 99%. The invention has the characteristics of simple structure, simple manufacturing process and high product yield.)

功率型圆柱锂离子电池极组结构

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种功率型圆柱锂离子电池极组结构。

背景技术

近年来，随着环境污染问题与化石能源问题日趋严重，新能源领域越来越收到人们的重视，特别是新能源汽车领域。锂离子电池技术是目前新能源汽车最主要的储能载体之一。随着消费者对新能源汽车的快速充电性能的要求越来越高，传统能量型圆柱锂离子电池的快速充电性能已经无法满足市场需求。介于此，目前各大厂商陆续推出了以圆型21700为主的功率型圆型电池。在锂离子电池化学体系相同的情况下，通过增加正负极耳数量来提升倍率性能成为了最有效的技术手段之一。目前，常见倍率型圆柱锂离子电池通常包含2个负极耳，2个正极耳。由于圆柱型电池的卷绕结构，要求2个(或更多)极耳在同一直径方向上，从而实现正极耳合焊。但是，对于功率型圆柱锂离子电池，由于极片厚度较小，两个正极耳之间极片卷绕圈数较大，两个(或多个)正极耳对齐的良品率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种功率型圆柱锂离子电池极组结构,实现多个正极耳对齐后合焊，有效地提升了多正极耳圆型锂离子电池合焊的良品率。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种功率型圆柱锂离子电池极组结构，其特征是：包括正极片、负极片、两个及以上固接于正极铝箔表面的正极耳和固接于负极铜箔表面的负极耳构成极组结构，所述正极片包括正极铝箔和正极粉料层，所述正极粉料层分别涂敷在正极铝箔正反两面，相对正极耳固接位置的正极片表面设有正极粉料层空白区，所述正极耳固接在无正极粉料层空白区的正极铝箔表面，所述正极耳分为内、外正极耳，所述内正极耳形状呈异形，所述内正极耳上部两侧扩展出对称的两个矩形区域构成异形正极耳焊接区，焊接区用于实现两个或多个正极耳合焊功能，所述焊接区的宽度和高度根据正极片、负极片和隔膜的长度和厚度进行调整，所述负极片包括负极铜箔和负极粉料层，所述负极粉料层分别涂敷在负极铜箔正反两面，所述负极耳分为内、外负极耳，所述正极耳正反表面以及负极耳上表面分别设有极耳保护胶带，所述正极片和负极片之间设有隔膜。

所述正极耳的数量为2—3个，所述正极耳采用超声波焊接在异形正极耳焊接区上。

所述异形正极耳焊接区的宽度为3-10mm，高度为3-8mm。

所述正极耳的极耳保护胶带的宽度大于无正极粉料层空白区2-7mm。

所述负极耳固接在负极铜箔两端的上表面，构成内外负极耳结构。

所述极耳保护胶带材质采用聚合物材质。

有益效果：与现有技术相比，本发明极组结构中异形正极耳焊接区可以显著增加焊接的有效面积，提高两个正极耳合焊时的对齐度，良品率由常规结构90％提升到99％以上。本发明具有结构接单、制造工艺简单、产品良品率高的特点。本发明能够大幅提升产品良品率，从而降低产品成本，具有显著的经济效益。

附图说明

图1是本发明的正极片的结构示意图；

图2是图1的俯视剖面图；

图3是本发明负极片的结构示意图；

图4是图3的俯视剖面图；

图5是圆型多极耳极组结构的剖面结构示意图；

图6是内外正极耳在异形正极耳焊接区内合焊的示意图；

图7是双正极耳极组结构与同型号单正极耳极组电池的直流内阻对比图；图8是本发明极组结构与常规极组结构正极耳对齐度对比图。

图中：1、正极片，2、负极片，3、正极铝箔，3-1、正极粉料层，4、负极铜箔，4-1、负极粉料层，5-1、内正极耳，5-2、外正极耳，6-1、内负极耳，6-2、外负极耳，7、极耳保护胶带，8、隔膜，9、异形正极耳焊接区，10、焊点。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

详见附图，本实施例提供了一种功率型圆柱锂离子电池极组结构，包括正极片1、负极片2、两个及以上固接于正极铝箔表面的正极耳和固接于负极铜箔表面的负极耳构成极组结构，所述正极耳的数量为2—3个，所述正极耳采用超声波焊接在异形正极耳焊接区上。本实施例为2个正极耳。所述正极片包括正极铝箔3和正极粉料层3-1，所述正极粉料层分别涂敷在正极铝箔正反两面，相对正极耳固接位置的正极片表面设有正极粉料层空白区，所述正极耳固接在无正极粉料层空白区的正极铝箔表面，所述正极耳分为内、外正极耳5-1、5-2，所述内正极耳形状呈异形，所述内正极耳上部两侧扩展出对称的两个矩形区域构成异形正极耳焊接区9，焊接区用于实现两个或多个正极耳合焊功能，所述焊接区的宽度和高度根据正极片、负极片和隔膜的长度和厚度进行调整，本实施例的异形正极耳焊接区的宽度为3-10mm，高度为3-8mm。所述负极片包括负极铜箔4和负极粉料层4-1，所述负极粉料层分别涂敷在负极铜箔正反两面，所述负极耳分为内、外负极耳，所述正极耳正反表面以及负极耳上表面分别设有极耳保护胶带7，所述正极耳的极耳保护胶带的宽度大于无正极粉料层空白区2-7mm，所述负极耳固接在负极铜箔两端的上表面，构成内外负极耳结构。所述正极片和负极片之间设有隔膜8。所述极耳保护胶带材质为聚合物材质，如聚酰亚胺。

制作过程和工作原理

多极耳结构极组结构制作过程如下：

正极匀浆：将三元正极材料、PVDF胶、导电剂按照95.5:3:1.5的比例放入行星式匀浆罐中，搅拌5-8小时，通过增加NMP溶剂，调节粘度到合适水平，完成正极浆料匀浆。

正极涂布：使用涂布机将正极浆料均匀的涂覆在铝箔表面，浆料和铝箔经过烘箱烘干后，完成单面涂覆。采用相同的工艺进行反面涂覆。涂覆完成并烘干后，进行收卷。其中，正面和反面涂布时按照正极耳位置预留空箔区，用于后续正极耳焊接。

正极碾压：对正反面涂覆完成的含有正极涂层的未碾压正极片进行碾压工序。采用碾压机对正极片进行碾压，实现正极涂层的紧密接触，提升正极涂层压实密度。碾压完成后，收卷。

正极剪切：采用剪切机将正极片剪切成62-63mm宽的条状正极片并收卷。

负极匀浆：将石墨负极材料、CMC、SBR、导电剂按照93.5:3:1.5：2的比例放入行星式匀浆罐中，搅拌3-5小时，通过增加水溶剂，调节粘度到合适水平，完成负极浆料匀浆。

负极涂布：使用涂布机将负极浆料均匀的涂覆在铜箔表面，浆料和铜箔经过烘箱烘干后，完成单面涂覆。采用相同的工艺进行反面涂覆。涂覆完成并烘干后，进行收卷。其中，正面和反面涂布时按照负极耳位置在极片两端预留空箔区，用于后续负极耳焊接。

负极碾压：对正反面涂覆完成的含有负极涂层的未碾压负极片进行碾压工序。采用碾压机对负极片进行碾压，实现负极涂层的紧密接触，提升负极涂层压实密度和粘结力。碾压完成后，收卷。

负极剪切：采用剪切机将负极片剪切成64-65mm宽的条状正极片并收卷。

制片、卷绕：将正极片、负极片及隔膜分别安装在制片、卷绕一体机的指定卷轴上。然后，采用超声波焊接技术，分别将正极耳和负极耳焊接在正极片和负极片的极耳预留位置处。之后，进行卷绕，卷绕完成后形成了本发明所述的多极耳结构极组。

需要特别说明的是，多个正极耳结构为了满足圆柱电芯的设计要求，必须实现正极耳基本对齐，多个极耳对齐重合区应该大于单个极耳宽度的70％或者重合宽度大于3mm。实际生产过程中，由于正极片、负极片在制作过程中存在一定的厚度波动，必然导致一定数量的极组出现多个正极耳无法对齐现象。进而导致产品良品率降低。受限于当前设备能力，正极片、负极片的厚度波动无法完全消除。如果将正极耳宽度整体加宽，可以解决正极耳对齐问题。但是，由于圆柱电池直径较小，极耳宽度增加后，容易导致极组变成椭圆结构，不利于电池容量的提升。因此，本发明提出了一种全新的思路，在不改变极组内部正极耳的宽度的前提下，通过加宽正极耳合焊区的宽度，提升多个正极耳的重合面积大于3mm的概率，从而显著提升多个正极耳合焊工序的良品率，有效的降低产品成本。

实施例1

详见附图7的双正极耳极组结构和单正极耳极组结构电池的直流内阻对比。采用Arbin测试设备分别测试双正极耳极组结构圆型21700电池和单正极耳极组结构圆型21700电池的直流内阻。其中，直流内阻测试方式为5A充电到4.2V，继续4.2V恒压充电到电流小于250mA，充电结束。休眠15分钟，然后5A放电至2.5V，放电结束，统计放电容量。休眠15分钟。然后将电池充电到指定容量状态，休眠15分钟后，进行5A放电10s，并计算放电前后电压差值与放电电流的比值，即直流内阻。由图可知，双正极耳极组结构可以在不降低电池容量的情况下，直流内阻降低5％以上。

实施例2

详见附图8，对比本发明所述双正极耳极组结构与常规双正极耳极组结构的正极耳对齐度统计结果。结果表明，本发明所述双正极耳极组结构对齐度明显改善，对齐度≤±2mm视为合格。本发明所述极组结构的正极耳对齐度良品率由常规结构90％良品率提升到99％以上。表明本发明能够大幅提升产品良品率，从而降低产品成本，具有显著的经济效益。

上述参照实施例对该一种功率型圆柱锂离子电池极组结构进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。