CN216818419U - 一种全极耳叠片式锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种全极耳叠片式锂电池，包括：正极叠芯，包括正极集流体及多个正极极片，多个所述正极极片间隔层叠设置，正极集流体围绕在正极极片的相邻两侧，且分别与多个正极极片并联，正极集流体外侧连接有正极极耳；负极叠芯，包括负极集流体及多个负极极片，多个所述负极极片与多个所述正极极片交叉堆叠，负极集流体围绕在负极极片的相邻两侧，且与正极集流体对角设置，负极集流体分别与多个负极极片并联，负极集流体外侧连接有负极极耳；隔膜，设置于正极极片和负极极片之间。本实用新型可以使正极集流体和负极集流体的导流横截面积增大，提高电子导电性，降低电池内阻，减小极化，提高大倍率充放电性能。

Description

一种全极耳叠片式锂电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种全极耳叠片式锂电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高，安全、环保、无记忆效应，循环寿命长等优点，目前已被广泛应用到数码3C类、动力、储能以及新能源汽车等领域；随着人们对快充需求不断增强，电池在高倍率下的性能被广泛研究；针对电池的大倍率要求，可以通过改善电池的离子导电性和电子导电性两方面入手：结构上的优化主要是通过降低电池的内阻，改善电池的倍率性能。

目前改善大倍率性能的方式是采用多极耳、全极耳卷绕和全极耳叠片，一定程度上提高了电池的充放电性能，抑制了部分产热。全极耳叠片式一般采用极组两端出极耳的方式；由于极片在厚度方向上存在电势差，极片的不同位置反应是不均匀的，随着极片长度不断地加长，长极片在未做任何改变的情况下，大倍率充电时可能会导致析锂，散热性能差，产生热积聚，存在安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种可以实现大倍率充放电，又可以降低产热和加强散热的全极耳叠片式锂电池。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种全极耳叠片式锂电池，包括：

正极叠芯，包括正极集流体及多个正极极片，多个所述正极极片间隔层叠设置，正极集流体围绕在正极极片的相邻两侧，且分别与多个正极极片并联，正极集流体外侧连接有正极极耳；

负极叠芯，包括负极集流体及多个负极极片，多个所述负极极片与多个所述正极极片交叉堆叠，负极集流体围绕在负极极片的相邻两侧，且与正极集流体对角设置，负极集流体分别与多个负极极片并联，负极集流体外侧连接有负极极耳；

隔膜，设置于正极极片和负极极片之间。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述正极极片及负极极片均为方形设置。

进一步，优选的，所述正极集流体包括第一正集流极柄和第二正集流极柄，所述第一正集流极柄和第二正集流极柄分别位于层叠设置的正极极片的相邻两侧，且多个所述正极极片分别与第一正集流极柄和第二正集流极柄相连接；所述正极极耳包括第一正极耳箔和第二正极耳箔，第一正极耳箔与第一正集流极柄的外侧相连接，第二正极耳箔与第二正集流极柄的外侧相连接，且第一正极耳箔的一端与第二正极耳箔的一端相连接。

更进一步，优选的，所述负极集流体包括第一负集流极柄和第二负集流极柄，所述第一负集流极柄和第二负集流极柄分别位于层叠设置的负极极片的相邻两侧，且与正极集流体对角设置，多个所述负极极片分别与第一负集流极柄和第二负集流极柄相连接；所述负极极耳包括第一负极耳箔和第二负极耳箔，第一负极耳箔与第一负集流极柄的外侧相连接，第二负极耳箔与第二负集流极柄的外侧相连接，且第一负极耳箔的一端与第二负极耳箔的一端相连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述正极极片远离正极集流体的两侧均与负极集流体之间具有一定间距；所述负极极片远离负极集流体的两侧均与正极集流体之间具有一定间距。

进一步，优选的，所述第一正集流极柄和第二正集流极柄的长度均比其相连接的正极极片的边长长度小；所述第一负集流极柄和第二负集流极柄的长度均比其相连接的负极极片的边长长度小。

更进一步，优选的，所述第二正集流极柄的长度小于第一正集流极柄，第一正集流极柄与第二正集流极柄交接处设置有固定正极极片和负极极片的第一固定件；所述第二负集流极柄的长度小于第一负集流极柄，第一负集流极柄与第二负集流极柄交接处设置有固定正极极片和负极极片的第二固定件。

优选的，第一正极耳箔、第二正极耳箔、第一负极耳箔和第二负极耳箔上均设置有压痕。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的全极耳叠片式锂电池，通过多个正极片和多个负极片交叉层叠设置，正极极片的相邻两侧连接有正极集流体，并在正极集流体外侧连接正极极耳，负极极片远离正极集流体的两侧连接有负极集流体，并在负极集流体外侧连接负极极耳，这样以来，可以使正极集流体和负极集流体的导流横截面积增大，提高电子导电性，降低电池内阻，减小极化，提高大倍率充放电性能；

(2)通过使正极极片远离正极集流体的两侧均与负极集流体之间设置一定间距；并使负极极片远离负极集流体的两侧均与正极集流体之间设置一定间距。此结构可以使整个锂电池的四边具有更多的孔隙，有利于大倍率充放电时热量及时向四周扩散，避免温升过高造成热失控，提高大倍率充放电性能和散热性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的全极耳叠片式锂电池的立体结构示意图；

图2为本实用新型公开的正极叠芯和负极叠芯的立体结构示意图；

图3为本实用新型公开的全极耳叠片式锂电池的分解示意图；

图4为本实用新型公开的全极耳叠片式锂电池的平面结构示意图；

附图标识：

1、正极叠芯；2、负极叠芯；3、隔膜；11、正极极片；12、正极集流体；13、正极极耳；21、负极极片；22、负极集流体；23、负极极耳；121、第一正集流极柄；122、第二正集流极柄；221、第一负集流极柄；222、第二负集流极柄；131、第一正极耳箔；132、第二正极耳箔；231、第一负极耳箔；232、第二负极耳箔；4、第一固定件；5、第二固定件；L、压痕。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2，本实用新型实施例公开了一种全极耳叠片式锂电池，包括正极叠芯1、负极叠芯2和隔膜3。

其中，正极叠芯1，包括正极集流体12及多个正极极片11，多个正极极片11层叠设置，正极集流体12围绕在正极极片11的相邻两侧，且分别与多个正极极片11并联，正极集流体12外侧连接有正极极耳13。正极集流体12用于使多个正极极片11的电流同时向正极集流体12传输，并通过正极极耳13向外部用电设备输出正向电流。在正极极片11相邻两侧连接正极集流体12，可以将正极极片11上的电子通过不同方向向正极集流体12进行传输，相对于一端出极耳方式，两侧出极耳，电子传导路径得以缩短，通过正极集流体12可以增大正极极片11的导流面积，提高电子导电性，降低电池内阻，减小极化，提高大倍率充放电性能。

负极叠芯2，包括负极集流体22及多个负极极片21，多个负极极片21与多个正极极片11交叉堆叠，负极集流体22围绕在负极极片21的相邻两侧，且与正极集流体12对角设置，负极集流体22分别与多个负极极片21并联，负极集流体22外侧连接有负极极耳23。负极集流体22用于使多个负极极片21的电流同时向负极集流体22传输，并通过负极极耳23向外部用电设备输出负向电流。在负极极片21相邻两侧连接负极集流体22，可以将负极极片21上的电子通过不同方向向负极集流体22进行传输，相对于一端出极耳方式，两侧出极耳，电子传导路径得以缩短，通过负极集流体22可以增大负极极片21的导流面积，提高电子导电性，降低电池内阻，减小极化，提高大倍率充放电性能。

隔膜3，设置于正极极片11和负极极片21之间。用于使正极极片11和负极极片21之间建立电性隔离，隔膜3可以选用聚乙烯或聚丙烯。隔膜3采用粘接方式固定在正极极片11和负极极片21之间，同时在整个锂电池上表面和下表面也均粘贴有隔膜3，多锂电池进行绝缘保护，当然，整个层叠式锂电池在完成正极叠芯1和负极叠芯2组装后，可以在整个锂电池外侧包裹一层绝缘膜，来对锂电池进行整体绝缘保护。

在本实施例中，多个正极极片11采用焊接方式与正极集流体12进行连接；多个负极极片21采用焊接方式与负极集流体22进行连接。

在本实施例中，正极极片11及负极极片21均为方形设置，方便在正极极片11相邻两侧连接正极集流体12，并在负极极片21相邻两侧安装负极集流体22。

为了能够使正极极片11两侧都能通过正极极耳13传输正向电流，本实施例采用的方案是：参照附图3所示，正极集流体12包括第一正集流极柄121和第二正集流极柄122，第一正集流极柄121和第二正集流极柄122分别位于层叠设置的正极极片11的相邻两侧，且正极极片11分别与第一正集流极柄121和第二正集流极柄122相连接；正极极耳13包括第一正极耳箔131和第二正极耳箔132，第一正极耳箔131与第一正集流极柄121的外侧相连接，第二正极耳箔132与第二正集流极柄122的外侧相连接，且第一正极耳箔131的一端与第二正极耳箔132的一端相连接。

由此设置，正极极片11内的正向电子可以分别通过第一正集流极柄121和第二正集流极柄122传递到第一正极耳箔131和第二正极耳箔132上，与常规叠片一端出极耳相比，正极极片11相邻两侧均出极耳，电池内部离子传导速率更快，电子传导路径得以缩短，这样就降低了电池的内阻，提高了电池的高倍率放电性能和使用效率，并且第一正极耳箔131与第二正极耳箔132呈连接设置，即使一处正极耳箔断裂，不会导致容量损失，安全性能更好，有利于动力电池的推广。

为了能够使负极极片21两侧都能通过负极极耳23传输正向电流，本实施例采用的方案是：负极集流体22包括第一负集流极柄221和第二负集流极柄222，第一负集流极柄221和第二负集流极柄222分别位于层叠设置的负极极片21的相邻两侧，且与正极集流体12对角设置，多个负极极片21分别与第一负集流极柄221和第二负集流极柄222相连接；负极极耳23包括第一负极耳箔231和第二负极耳箔232，第一负极耳箔231与第一负集流极柄221的外侧相连接，第二负极耳箔232与第二负集流极柄222的外侧相连接，且第一负极耳箔231的一端与第二负极耳箔232的一端相连接。

由此设置，负极极片21内的负向电子可以分别通过第一负集流极柄221和第二负集流极柄222传递到第一负极耳箔231和第二负极耳箔232上，与常规叠片一端出极耳相比，负极极片21相邻两侧均出极耳，电池内部离子传导速率更快，电子传导路径得以缩短，这样就降低了电池的内阻，提高了电池的高倍率放电性能和使用效率，并且第一负极耳箔231与第二负极耳箔232呈连接设置，即使一处负极耳箔断裂，不会导致容量损失，安全性能更好，有利于动力电池的推广。

作为一些较佳实施方式，参照附图4所示，正极极片11远离正极集流体12的两侧均与负极集流体22之间具有一定间距；负极极片21远离负极集流体22的两侧均与正极集流体12之间具有一定间距。此结构可以使整个锂电池的四边具有更多的孔隙，有利于大倍率充放电时热量及时向四周扩散，避免温升过高造成热失控，提高大倍率充放电性能和散热性能。在本实施例中，优选的，正极极片11到负极集流体22之间的间距为1mm-5mm，负极极片21到正极集流体12之间的间距为1mm-5mm。

为了保证整个锂电池的四边都具有更多的孔隙，便于热量能够通过锂电池四个边角传递，本实施例采用的方案是：第一正集流极柄121和第二正集流极柄122的长度均比其相连接的正极极片11的边长长度小；第一负集流极柄221和第二负集流极柄222的长度均比其相连接的负极极片21的边长长度小。由此设置，可以使第一正集流极柄121、第二正集流极柄122、第一负集流极柄221和第二负集流极柄222围合成方形结构后，四个边角处均存在缺口，同时，避免因第一正集流极柄121、第二正集流极柄122完全覆盖正极极片11，第一负集流极柄221和第二负集流极柄222完全覆盖负极极片21，导致正极片和负极片之间的空隙被挡住，影响热量释放。

为了方便将层叠的正极片和负极片之间固定起来，本实施例采用的方案是：第二正集流极柄122的长度小于第一正集流极柄121，第一正集流极柄121与第二正集流极柄122交接处设置有固定正极极片11和负极极片21的第一固定件4；第二负集流极柄222的长度小于第一负集流极柄221，第一负集流极柄221与第二负集流极柄222交接处设置有固定正极极片11和负极极片21的第二固定件5。由此设置，可以为第一固定件4及第二固定件5预留安装位置的前提下，可以让第一正集流极柄121及第二正集流极柄122与正极片连接的面积更大，第一负集流极柄221及第二负集流极柄222与负极片连接的面积更大。

作为优选的，第一正极耳箔131、第二正极耳箔132、第一负极耳箔231和第二负极耳箔232上均设置有压痕L。通过设置压痕L，方便与转接片进行焊接，保证正极极耳13及负极极耳23与转接片焊接更加牢固。

以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全极耳叠片式锂电池，其特征在于，包括：

正极叠芯(1)，包括正极集流体(12)及多个正极极片(11)，多个所述正极极片(11)层叠设置，正极集流体(12)围绕在正极极片(11)的相邻两侧，且分别与多个正极极片(11)并联，正极集流体(12)外侧连接有正极极耳(13)；

负极叠芯(2)，包括负极集流体(22)及多个负极极片(21)，多个所述负极极片(21)与多个所述正极极片(11)交叉堆叠，负极集流体(22)围绕在负极极片(21)的相邻两侧，且与正极集流体(12)对角设置，负极集流体(22)分别与多个负极极片(21)并联，负极集流体(22)外侧连接有负极极耳(23)；

隔膜(3)，设置于正极极片(11)和负极极片(21)之间。

2.如权利要求1所述的全极耳叠片式锂电池，其特征在于：所述正极极片(11)及负极极片(21)均为方形设置。

3.如权利要求2所述的全极耳叠片式锂电池，其特征在于：所述正极集流体(12)包括第一正集流极柄(121)和第二正集流极柄(122)，所述第一正集流极柄(121)和第二正集流极柄(122)分别位于层叠设置的正极极片(11)的相邻两侧，且多个所述正极极片(11)分别与第一正集流极柄(121)和第二正集流极柄(122)相连接；所述正极极耳(13)包括第一正极耳箔(131)和第二正极耳箔(132)，第一正极耳箔(131)与第一正集流极柄(121)的外侧相连接，第二正极耳箔(132)与第二正集流极柄(122)的外侧相连接，且第一正极耳箔(131)的一端与第二正极耳箔(132)的一端相连接。

4.如权利要求3所述的全极耳叠片式锂电池，其特征在于：所述负极集流体(22)包括第一负集流极柄(221)和第二负集流极柄(222)，所述第一负集流极柄(221)和第二负集流极柄(222)分别位于层叠设置的负极极片(21)的相邻两侧，且与正极集流体(12)对角设置，多个所述负极极片(21)分别与第一负集流极柄(221)和第二负集流极柄(222)相连接；所述负极极耳(23)包括第一负极耳箔(231)和第二负极耳箔(232)，第一负极耳箔(231)与第一负集流极柄(221)的外侧相连接，第二负极耳箔(232)与第二负集流极柄(222)的外侧相连接，且第一负极耳箔(231)的一端与第二负极耳箔(232)的一端相连接。

5.如权利要求1所述的全极耳叠片式锂电池，其特征在于：所述正极极片(11)远离正极集流体(12)的两侧均与负极集流体(22)之间具有一定间距；所述负极极片(21)远离负极集流体(22)的两侧均与正极集流体(12)之间具有一定间距。

6.如权利要求4所述的全极耳叠片式锂电池，其特征在于：所述第一正集流极柄(121)和第二正集流极柄(122)的长度均比其相连接的正极极片(11)的边长长度小；所述第一负集流极柄(221)和第二负集流极柄(222)的长度均比其相连接的负极极片(21)的边长长度小。

7.如权利要求6所述的全极耳叠片式锂电池，其特征在于：所述第二正集流极柄(122)的长度小于第一正集流极柄(121)，第一正集流极柄(121)与第二正集流极柄(122)交接处设置有固定正极极片(11)和负极极片(21)的第一固定件(4)；所述第二负集流极柄(222)的长度小于第一负集流极柄(221)，第一负集流极柄(221)与第二负集流极柄(222)交接处设置有固定正极极片(11)和负极极片(21)的第二固定件(5)。

8.如权利要求4所述的全极耳叠片式锂电池，其特征在于：第一正极耳箔(131)、第二正极耳箔(132)、第一负极耳箔(231)和第二负极耳箔(232)上均设置有压痕(L)。

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