CN200953358Y - 一种高倍率圆柱锂离子电池 - Google Patents

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CN200953358Y CNU2006200415903U CN200620041590U CN200953358Y CN 200953358 Y CN200953358 Y CN 200953358Y CN U2006200415903 U CNU2006200415903 U CN U2006200415903U CN 200620041590 U CN200620041590 U CN 200620041590U CN 200953358 Y CN200953358 Y CN 200953358Y
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高朋坤
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Abstract

本实用新型涉及可重复使用的二次电源(可充电电池)技术领域，特别是一种高倍率圆柱锂离子电池。它包括具有集流体的正、负极片，该正、负极片上均具有两条集流体，且该负极集流体的两端均超出正、负极片，该负极集流体的上、下两端分别和电池壳体的侧壁和底部进行焊接，正极的集流体则焊接在电池的盖帽上。它主要解决现有正、负极上的单一集流体结构的锂离子电池大倍率放电性能不佳的技术问题，电池的集流体在导电、导热性能方面均有了很大提高，更适合高倍率放电。

Description

一种高倍率圆柱锂离子电池
技术领域：
本实用新型涉及可重复使用的二次电源(可充电电池)技术领域，特别是一种高倍率圆柱锂离子电池。
背景技术：
锂离子电池是二十世纪九十年代日本SONY公司研制并开始实现商品化的，它的出现是二次电池发展史上的一次飞跃。锂离子电池以其重量轻、容量高、工作电压高、使用寿命长以及无污染等特点而得到迅速发展，其全球销售额已经超过了镍氢、镍镉电池的总和。我国近几年来在锂离子电池产业化方面有了长足的发展，2003年总产量已经超过2.5亿只，2005年达到了6亿只的生产规模，正在赶上和超过世界先进水平。
以往的电动工具主要使用镍镉、镍氢电池，电动自行车使用铅酸和镍氢电池，都没有使用锂离子电池，主要受锂离子电池的大倍率放电性能不理想所限制。
下表是各种电池性能对比：
性能         锂离子电池 氢镍电池 镉镍电池 铅酸电池
  方形   圆柱
  重量比能量(Wh/Kg)   100～120   110～114   70   58   30
  体积比能量   280～300   380   200   100   40
 (Wh/L)
 平均电压(V)   3.7   3.7   1.2   1.2   2
 倍率放电性能   不好   不好   好   非常好   一般
 使用温度(℃) -20～60 -20～60 -20～40 -40～60 -20～50
 记忆效应   无   无   无   有   无
 自放电   ≤10％   ≤10％   ≤20％   ≤20％   ≥10％
外壳   铝、不锈钢、镀镍 镀镍壳 镀镍壳 镀镍壳 树脂
 安全性能   安全   安全   安全   安全   安全
 环保   无污染   无污染   无污染   有污染   有污染
请参阅图1、3、6，它们是现有的圆柱锂离子电池的结构示意图。如图所示：它正极只有一条集流体1焊接在盖帽上，负极也只有一条集流体3一个焊点焊接在电池底部。该正、负极的集流体1、3均只有一端超出正、负极片，该焊接方式是多点焊接方式，该负极集流体3的材质是镍带。但是，这种锂离子电池仍然具有如下缺陷：
1、现有产品正、负极上的单一集流体结构，这样一来，流过每条集流体的电流比较大，在其上的电压降和发热量都较高，因此，使锂离子电池的大倍率放电性能不佳。
2、现有产品使用镍材质的负极集流体，其导电性能和导热性能还不是很好。
3、正、负极上的单一集流体结构，使集流体还具有较高的虚焊概率。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种高倍率圆柱锂离子电池，主要解决现有正、负极上的单一集流体结构的锂离子电池大倍率放电性能不佳的技术问题，电池的集流体在导电、导热性能方面均有了很大提高，更适合高倍率放电。
为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
一种高倍率圆柱锂离子电池，包括具有集流体的正、负极片，其特征在于：该正、负极片上均具有两条集流体，且该负极集流体的两端均超出正、负极片，该负极集流体的上、下两端分别和电池壳体的侧壁和底部进行焊接，正极的集流体则焊接在电池的盖帽上。
所述的高倍率圆柱锂离子电池，其特征在于：该负极集流体是镍铜复合带。
藉由上述结构使得本实用新型在电池的集流体在导电、导热性能等方面均有了很大提高，具体技术效果可参阅下表：
高倍率电池设计对比表：
  性能对比   现有产品   本实用新型
  正极集流体数量   1条   2条
  正极直流阻值   I*R   1/3I*R
  负极集流体数量   1条   2条
  与壳体焊点数量   1点   4点
  负极直流阻值   I*R   1/2I*R
  正极焊接不良概率   10-3   10-6
  负极焊接不良概率   10-2   10-8
负极集流体材质对比表：
性能对比   现有产品(镍带) 铜带   本实用新型(铜镍复合带)
  电导率(IACS)   20％   100％   80％
  导热率   一般   好   好
  可焊接性能   好   不好   好
  焊接强度   最好   不好   好
附图说明：
图1是现有的正极集流体形式的结构示意图。
图2是本实用新型的正极集流体形式的结构示意图。
图3是现有的负极集流体形式的结构示意图。
图4是本实用新型的负极集流体形式的结构示意图。
图5是本实用新型的结构示意图。
图6是现有锂离子电池的结构示意图。
图中：
1-正极集流体；
2-新增加的正极集流体；
3-负极集流体；
4-新增加的负极集流体；
5-电池正极端子；
6-电池壳体(负极端子)。
具体实施方式：
请参阅图2、4、5，它们是本实用新型高倍率圆柱锂离子电池的结构示意图。本实用新型保留了现有锂离子电池的大部分结构设计，但增加集流体数量，并做合理的分布，如图2和图4所示，负极的集流体3、4两端都超出了负极片，上、下两端可以分别和电池壳体的侧壁和底部进行总计4点的焊接，正极的两条集流体1、2都焊接在电池的盖帽上。
原来的焊接方式下，正极只有一条集流体焊接在盖帽上，负极只有一条集流体一个焊点焊接在电池底部。通过以上设计，减小了电池在大电流流过时的极化，多点焊接大大降低了电池集流体虚焊导致电池性能不良的比例，比如，每条负极集流体的虚焊概率为1％，则4条负极集流体全部虚焊的概率为(1％)4，同理，正极的设计也使其焊接不良的概率大大降低，使电池更可靠，避免在组合使用时，因某个电池不能高倍率工作(镍带虚焊等原因)导致整个电池组不能正常工作；同时，电流被几条集流体所分流，流过每条集流体的电流比较小，这样在其上的电压降和发热量都非常少，这是高倍率工作电源所必须的条件；另外，电流从集流体上流到钢壳上，需要通过连接的焊点，多集流体的设计也保证了流过焊点的电流成倍的减小，更有利于大电流放电。实际上，高倍率电源最需要改善的就是各个连接件之间的接触内阻，因为这里是最薄弱的连接点，也就是物理极化的最大点，因此通过各种方法来改善物理极化是提高电源高功率工作的一个最重要的方向。
将负极集流体3、4的材质由镍带更换成镍铜复合带，相对而言，铜具有良好的电导率和导热性能，但其直接与钢壳底部、侧面的焊接比较困难；而使用铜镍复合带以后，则兼顾了镍带和铜带的特点，使其焊接性能有所提高。经过以上设计，电池的集流体在导电、导热性能方面均有了很大提高，更适合高倍率放电。
综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims (2)

1、一种高倍率圆柱锂离子电池，包括具有集流体的正、负极片，其特征在于：该正、负极片上均具有两条集流体，且该负极集流体的两端均超出正、负极片，该负极集流体的上、下两端分别和电池壳体的侧壁和底部进行焊接，正极的集流体则焊接在电池的盖帽上。
2、根据权利要求1所述的高倍率圆柱锂离子电池，其特征在于：该负极集流体是镍铜复合带。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108428922A (zh) * 2018-03-31 2018-08-21 重庆市紫建电子有限公司 一种柱型电池

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