阅读说明：本技术 一种双极耳低内阻锂离子二次电池 (A kind of Double-pole lug low internal resistance Li-ion secondary cell ) 是由 王钢 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种双极耳低内阻锂离子二次电池,包括外壳、正极片、负极片、正负极之间的隔离膜,填充于隔膜、正负极片之间的电解液,其特征在于,正负极片、隔膜通过卷绕方式组成卷芯,正极片含有两个极耳,且正极片两极耳中第一个极耳在极片的5%~40%位置,第二个极耳在极片的45%~90%位置,负极片含有两个极耳,负极片两个极耳分别位于极片的两端。所制得的电芯内阻较正负极单极耳结构内阻能降低70%~90%；较正极单极耳负极双极耳结构内阻能降低40%-60%,较正负极双极耳极耳都在两端的结构内阻能降低10%~30%。(The present invention relates to a kind of Double-pole lug low internal resistance Li-ion secondary cells, including the isolation film between shell, positive plate, negative electrode tab, positive and negative anodes, the electrolyte being filled between diaphragm, positive/negative plate, it is characterized in that, positive/negative plate, diaphragm form core by winding method, positive plate is containing there are two tabs, and in two tab of positive plate first tab in 5% ~ 40% position of pole piece, second tab is in 45% ~ 90% position of pole piece, negative electrode tab contains there are two tab, and two tabs of negative electrode tab are located at the both ends of pole piece.Obtained battery core internal resistance can reduce by 70% ~ 90% compared with positive and negative anodes monopole ear structure internal resistance；The more positive bipolar ear structure internal resistance of monopole ear cathode can reduce 40%-60%, and the structure internal resistance compared with positive and negative anodes Double-pole lug tab all at both ends can reduce by 10% ~ 30%.)

一种双极耳低内阻锂离子二次电池

技术领域

本发明涉及一种双极耳低内阻锂离子二次电池。

背景技术

锂离子电池因其电压高，能量密度大，循环性能好，无记忆效应等优点而受到越来越多人的关注和使用，应用领域也从传统的数码类产品发展到动力汽车类产品、高倍率电动工具类产品。高倍率电动工具类产品因其电机转速快，瞬间电流要求高，也对锂离子电池提出了更高的要求，根据焦耳定律Q=I²RT，电流恒定时，电芯的发热量与电芯内阻是成正比关系的，而对锂离子电池来说，较高的温度下电解液易分解产气而使电池失效或产生安全隐患，因此对高倍率电芯来说，更低的电芯内阻才能得到更好的电池性能。

现目前市面上主流的电芯结构基本都为正负极单极耳，或者正极单极耳，负极双极耳，或者正极双极耳但极耳在两端，负极双极耳等，这些结构在做一些小电流时对电芯影响较少，但对于20A以上的电流甚至到30A以上电流时，上述的几个结构因内阻高，长时间放电时都存在电芯温度过高的情形。

现有技术发展中，如CN201210586203.4《一种卷绕式锂离子电池及其制作方法》，正极极片4的头部和尾部留有正极空箔61，负极极片2的头部和尾部留有负极空箔62，正极极片4的头部和尾部的正极空箔61上分别设置有正极极耳81和正极金属带71，负极极片2的头部和尾部的负极空箔62上分别设置有负极极耳82和负极金属带72，卷绕完成后，同一极片的极耳和金属带相对于同一平面的投影重叠，同一极片的极耳和金属带并联焊接于带有绝缘脚垫的极耳上。

CN201220736440.X《一种双极耳电池卷芯及其锂离子电池》，包括彼此卷绕的正极片、负极片和间隔于正负极片之间的隔膜，还包括两个正极耳和两个负极耳，两个正极耳分别位于所述正极片的两端，两个负极耳分别位于所述负极片的两端。

CN201621211919.6《一种用于锂离子电池的电芯及锂离子电池》，与所述正极片相连的所述正极极耳为双极耳，与所述负极片相连的所述正极极耳同样为双极耳。通过双极耳的设计，并通过两极极耳的长度、材料进行选择限定，使得电芯容量的提高的同时，内阻不会增高过多，保证具有其的锂离子电池具有良好的倍率性能。

CN201710823012.8《360°卷绕双极耳电芯及其生产工艺》，正极片和负极片大小形状相同且分别位于隔膜两侧；正极片从内到外展开后包括宽度依次呈等差数列递增的若干段，每段设有一个正极耳，360°卷绕后相邻两段的正极耳重叠；负极片从内到外展开后包括宽度依次呈等差数列递增的若干段，每段设有一个负极耳，360°卷绕后相邻两段的负极耳重叠。电芯360°卷绕后有两个极耳、极耳数量翻倍、厚度翻倍、电流均匀、内阻小、温升低、放电倍率高。

本发明的目的在于通过对正负极片双极耳的创新设计，从而提供一种双极耳低内阻锂离子二次电池。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种双极耳低内阻锂离子二次电池，包括外壳、正极片、负极片、正负极之间的隔离膜，填充于隔膜、正负极片之间的电解液，正负极片、隔膜通过卷绕方式组成卷芯，正极片含有两个极耳，且正极片两极耳中第一个极耳在极片的5%~40%位置，第二个极耳在极片的45%~90%位置，负极片含有两个极耳，负极片两个极耳分别位于极片的两端。

进一步，所述正极片双极耳卷绕后，处于卷芯的同一侧且正极片两极耳处于重叠位置，且重叠错位偏差应小于8mm，所述负极片双极耳卷绕后，负极片双极耳之间不重叠，且负极片双极耳也不与正极片两极耳处于重叠位置。

进一步，所述正极耳宽度为3-6mm，厚度为0.05-0.15mm，所述负极耳宽度为3-6mm，厚度为0.05-0.15mm。

进一步，所述正极耳为铝及其合金，所述负极耳为镍或铜或其合金。

进一步，所述正极片的材料为锂的金属化合物。

进一步，所述负极片的材料为石墨材料或硅基材料。

进一步，正极片两端为涂料区，正极片5%-40%区域内留一个宽为5-25mm的位置不涂覆正极浆料，在此设置第一正极耳，正极片45%-90%区域内留另一个宽为5-25mm的位置不涂覆正极浆料，在此设置第二正极耳；负极片于两端留空位不涂覆负极浆料分别设置第一负极耳和第二负极耳。

本发明有益效果：

1、本发明所制得的电芯内阻较正负极单极耳结构内阻能降低70%~90%；较正极单极耳负极双极耳结构内阻能降低40%-60%，较正负极双极耳极耳都在两端的结构内阻能降低10%~30%。对电池卷芯来说，内阻主要包含正负极片间的锂离子传导和极片内部的电子传导，本发明设置的正负极双极耳结构能有效的减少极片内部的电子传导路径，对单极耳结构来说，电子传导需从极片的一端传导至极片的另一端再通过极耳收集传导至外电路，设置的第一个正极耳5%-40%位置，第二个正极耳45%-90%位置，可有效的减短电子传输的距离，双极耳的结构也能更快的收集电子，第一极耳在1/4~1/3处，第二极耳在2/3~3/4处时能够达到最优的效果，然而实际卷绕需考虑极耳的位置重叠及卷芯内部结构控制等因素，实际位置可根据实际情况调整，但都能有效的降低内阻。

2、正负极耳的厚度0.05~0.15mm，极耳厚度的控制避免卷芯膨胀过程中受力点全部在极耳位置而引起的破损导致电芯失效；一般极耳厚度在0.05-0.3mm之间，更厚的极耳能有更好的电导率，但倍率型电池正负极片相对都比较薄，极片厚度会在0.15mm以内，两极耳重叠后极耳厚度增大会增大破损风险。

3、正极片两极耳在正极片两边中间位置时，极耳位置收集电流的能力最强，此时电芯的内阻最小。

4、正极片两极耳卷绕成卷芯后，两个极耳在卷芯的同一侧且重叠，可有效降低后续焊接的操作难度。

5、负极双极耳卷绕成卷芯后，两个极耳不重叠且不与正极耳重叠，可有效卷芯膨胀过程中受力点全部在极耳重叠位置而引起的破损导致电芯失效。

6.与现有技术相比，本发明的可得到内阻更小的电芯且更强的可操作性。

如CN201210586203.4正极极片4的头部和尾部的正极空箔61上分别设置有正极极耳81和正极金属带71，负极极片2的头部和尾部的负极空箔62上分别设置有负极极耳82和负极金属带72；CN201220736440.X两个正极耳分别位于所述正极片的两端，两个负极耳分别位于所述负极片的两端；CN201621211919.6与所述正极片相连的所述正极极耳为双极耳，与所述负极片相连的所述正极极耳同样为双极耳。与此三种技术相比，本发明于正极片中间位置出极耳能较两端出极耳工艺内阻降低20%左右。

如CN201710823012.8正极片从内到外展开后包括宽度依次呈等差数列递增的若干段，每段设有一个正极耳，360°卷绕后相邻两段的正极耳重叠；负极片从内到外展开后包括宽度依次呈等差数列递增的若干段，每段设有一个负极耳，360°卷绕后相邻两段的负极耳重叠。此方法负极极耳直接对应正极片，正极锂离子亦析出，对专业锂电行业技术人员来说，此方式安全系数极低，如对应正极片不涂覆极粉，电芯容量损失较大，且可加工可操作性极差，而本发明的负极使用两端出极耳方式确可有效的解决此问题，提升电芯的容量，且不影响电芯的安全性。

附图说明

图1为本发明正负极极片结构示意图；

图2为本发明正负极极片模拟结构示意图；

图3为本发明卷芯结构示意图。

以下结合实施例和附图对本发明做具体说明，而不是对本发明的进一步限定。

实施例1，如图1、2所示，正极片两端为涂料区，正极片5%-40%区域内留一5-25mm宽位置不涂覆正极浆料后设置正极耳1，正极片45%-90%区域内留一5-25mm宽位置不涂覆正极浆料后设置正极耳2，负极片于两端留空位不涂覆负极浆料分别设置负极耳1、负极耳2。

分别取正极片、负极片、隔膜叠放卷绕形成卷芯，如图3所示，正极片上两个极耳位于卷芯的同一侧且两个极耳最好处于重叠位置，无法重合错位偏差应小于8mm，负极片上两个极耳需最好处于不重叠位置。

使用不同极耳结构设计制造18650-2000mAh圆柱电芯，其他设计统一如：正极配方设计为94.5%，负极配方设计为95%，铜箔10um，铝箔16um，正极耳0.1*4铝带，负极耳0.1*3.5铜镍复合带，不带PTC盖帽

1.正负极片设计为单极耳且在极片两端时，此方案电芯内阻约为38~45mΩ；

2.正负极片设计为正极单极耳在中间，负极双极耳分别位于两端时，此方案内阻约为15~20mΩ；

3.正负极片设计为正极双极耳位于两端，负极双极耳位于两端时，此方案内阻约为11~13mΩ；

正负极片设计使用本发明设计时，内阻约为9~10mΩ。

本发明所生产的锂离子电池具有较小的内阻，较传统结构内阻能降低80%左右，较新型的正负极两端出极耳结构内阻亦能降低20%左右，较低的内阻对于功率型需大电流放电电芯来说，较低的内阻就能保证较低的放热量，从而电池内部升温较小，使电池拥有更好的性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。