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CN103904284A - 大容量高倍率的二次电池 - Google Patents

大容量高倍率的二次电池 Download PDF

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CN103904284A
CN103904284A CN201210589517.XA CN201210589517A CN103904284A CN 103904284 A CN103904284 A CN 103904284A CN 201210589517 A CN201210589517 A CN 201210589517A CN 103904284 A CN103904284 A CN 103904284A
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李瑶
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Shenzhen OptimumNano Energy Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen OptimumNano Energy Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

本发明公开了一种大容量高倍率的二次电池，其包括壳体、收容于壳体内的电芯以及连接至电芯上的极耳，所述电芯由正负极片和隔膜经卷绕或叠片而成，所述正负极片均包括集流体和涂覆在集流体上的涂层，所述集流体为至少在涂覆涂层处开设有若干通孔的金属箔片。本发明与现有技术相比具有以下优点：1）设计合理，结构简单，制造成本更低；2）涂层中的活性物质与集流体的接触面积更大，集流效果更好，大倍率充放电性能更佳；3）在相同规格下，涂覆在集流体上的活性物质更多，可有助于提高电池的能量密度。

Description

大容量高倍率的二次电池
【技术领域】
本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种大容量高倍率的二次电池。
【背景技术】
锂离子电池作为新能源领域的重要组成部分，它凭借其重量轻、比能量高、工作电压高、寿命长、自放电低等优点，得到了长足的发展，并迅速应用于各种现代化移动通讯设备和便携式电子设备领域中。
随着能源危机的愈演愈烈，各国都在寻找最合适的汽车能源的替代品，锂离子电池由于其具备上述的优势，逐渐成为各汽车厂家优选的新能源。但由于汽车自身运动的特性，因此，汽车领域对锂离子电池的性能提出了更高要求，最主要的就是要求锂电池能实现持续大电流放电来满足其动力需要，这就要求锂离子电池具有高倍率放电性能、还应该具有高能量密度。
而现在生产企业的实际锂离子电池能量密度只有100～130Wh/Kg，跟国家能源部要求到2015年，用于新能源汽车的锂离子动力电池的能量密度达到180Wh/Kg以上还有相当差距。
导致锂离子电池不具有高倍率放电性能以及能量密度低的主要原因在于：一般传统的圆柱形或方形锂离子电池均由正负极片，隔膜，电解液，外壳等组成，其中，正负极片均由集流体、活性物质、导电剂、添加剂等组成，所述集流体一般采用实心带状结构的铝箔或铜箔。前述的活性物质、导电剂、添加剂等混合成的浆料通过涂布工艺均匀涂满箔片的正反面上。由于，在电池制作过程中，活性物质全靠附着于金属铝箔和铜箔上经卷绕而成电芯，此过程需使用大量金属铝箔和铜箔，这些金属铝箔和铜箔既占电池空间，又增加电池的成本，还增加了电池重量，在确定规格的情况下，也会降低电池的能量密度。同时，由于普通的集流体是实心结构的金属箔片，与活性物质的接触表面积小，集流效果不好，导致电池大倍率放电性能差。
鉴于以上弊端，实有必要提供一种改进的大容量高倍率的二次电池以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明提供了一种结构简单、制造成本低廉、又能增加电池容量且改善了电池倍率放电性能的大容量高倍率的二次电池。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种大容量高倍率的二次电池，其包括壳体、收容于壳体内的电芯以及连接至电芯上的极耳，所述电芯由正负极片和隔膜经卷绕或叠片而成，所述正负极片均包括集流体和涂覆在集流体上的涂层，所述集流体为至少在涂覆涂层处开设有若干通孔的金属箔片。
作为本发明大容量高倍率的二次电池的一种改进，所述正极片所包括的集流体为铝箔片。
作为本发明大容量高倍率的二次电池的一种改进，所述负极片所包括的集流体为铜箔片。
作为本发明大容量高倍率的二次电池的一种改进，所述若干通孔组成网格状，所述涂层通过拉浆或挤压涂布方式填充在网格状集流体表面和通孔中。
作为本发明大容量高倍率的二次电池的一种改进，所述的网格状集流体上的通孔的形状为菱形、三角形、正方形或圆形中的一种或几种的组合。
作为本发明大容量高倍率的二次电池的一种改进，所述集流体呈带状，其整体呈网状结构，沿其长度方向上焊接有导电金属片，涂覆涂层时，所述导电金属片上不进行涂覆。
作为本发明大容量高倍率的二次电池的一种改进，所述集流体呈带状，沿其长度方向，所述集流体的一端侧无任何开孔，其余部分全部制成网格状结构。
作为本发明大容量高倍率的二次电池的一种改进，所述正极集流体厚度为0.02mm-0.5mm，负极集流体厚度为0.01mm—0.2mm。
作为本发明大容量高倍率的二次电池的一种改进，所述磷酸铁锂电池的外壳为方形或圆柱形。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1）设计合理，结构简单，制造成本更低；
2）涂层中的活性物质与集流体的接触表面积更大，集流效果更好，大倍率充放电性能更佳；
3）在相同规格下，涂覆在集流体上的活性物质更多，有助于提高电池的能量密度。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式，对本发明大容量高倍率的二次电池及其有益技术效果进行详细说明。
附图1为本发明实施例1金属丝编织网集流体结构示意图；
附图2为本发明实施例1中集流体与极耳组合的极片结构示意图；
附图3为本发明实施例2金属箔材冲孔网集流体结构示意图；
附图4为本发明实施例2中集流体与汇流带组合的结构示意图。
【具体实施方式】
请参考图1至图4所示，本发明一种大容量高倍率的二次电池，其包括壳体、收容于壳体内的电芯以及连接至电芯上的极耳，所述电芯由正负极片和隔膜经卷绕或叠片而成，所述正负极片均包括集流体和涂覆在集流体上的涂层，所述集流体为至少在涂覆涂层处开设有若干通孔的金属箔片。在本发明中，所选用的正极片所包括的集流体为带状的铝箔片；负极片所包括的集流体为带状的铜箔片。
前述的集流体为至少在涂覆涂层处开设有若干通孔的金属箔片，该种结构的金属箔片至少包括以下几种形式：1）整个金属箔片都被开设有若干通孔（见图1、图3）；2）所述带状箔片沿长度方向，至少有一端侧没有开设通孔（结构与图4类似，区别在于汇流带并非是焊接上的金属镍带而是集流体本身的结构）；3）所述带状箔片在宽度方向上每间隔一段距离都会预留一大致与极耳形状相同的区域不开设通孔（类似图2的结构，不同之处在于，安插极耳的位置处就是不开设通孔的区域）。
在本发明中，所述集流体上的通孔的形状为菱形、三角形、正方形或圆形中的一种或几种的组合，或者其他呈不规则的形状。所述涂层由活性物质、导电剂、添加剂等组成所形成的浆料，涂层是通过拉浆或挤压涂布方式填充在网格状集流体表面和通孔中。
以下为本发明大容量高倍率的二次电池的两种具体实施方式：
实施例1：请参阅图1所示，集流体10使用铝材金属丝编织网，网格形状选用菱形，金属丝编织网的丝径为0.1mm，目数为50目。网状集流体10垂直通过挤压涂布机，通过两侧同时横向间隙涂覆工艺将搅拌好的浆料挤压在集流体的两个表面和网格孔隙中，并留出横向空白区域作为极耳区20，极耳区20宽度预留7mm，然后进入涂布烘箱烘烤。然后，送入对辊机压实，再经裁片和极片制作，在极耳区20内焊上厚0.1mm，宽5mm的铝带30作极耳，制作好的带极耳的极片40如图2所示。
实施例2，请参阅图3、4所示，集流体50采用冲孔铜箔。铜箔厚度0.05mm，开孔形状选用圆形，集流体50的开孔率为60%。集流体50垂直通过挤压涂布机，通过两侧同时纵向连续涂覆工艺将搅拌好的浆料挤压在集流体的两个表面和通孔中，并留出纵向空白区域作为汇流区60，汇流区宽度预留3mm，然后进入涂布烘箱烘烤；烘烤后，送入对辊机对辊压实。之后进行裁片和极片制作，在汇流区60上焊接厚0.05mm，宽2.5mm的金属镍带70作汇流带，制作好的极片如图4所示。
在本发明中，虽然金属铜和铝都具有很好的延展性，但根据实际经验总结可知，优选正极集流体厚度为0.02mm—0.5mm；负极集流体厚度为0.01mm-0.2mm。利用上述原理和方法，本领域技术人员可以将其制成方形或圆柱形的磷酸铁锂电池。
本发明大容量高倍率磷酸铁锂电池具有大容量和高高倍率放电的特性主要在于：开设有通孔的集流体可与活性物质的接触面积更大，此外，电池规格一定的情况下，壳体内有更足够的空间多填充一些活性物质以此来提高电池的容量。
本发明一种大容量高倍率的二次电池，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (9)

1.一种大容量高倍率的二次电池，其包括壳体、收容于壳体内的电芯以及连接至电芯上的极耳，所述电芯由正负极片和隔膜经卷绕或叠片而成，所述正负极片均包括集流体和涂覆在集流体上的涂层，其特征在于：所述集流体为至少在涂覆涂层处开设有若干通孔的金属箔片。
2.如权利要求1所述的大容量高倍率的二次电池，其特征在于：所述正极片所包括的集流体为铝箔片。
3.如权利要求1所述的大容量高倍率的二次电池，其特征在于：所述负极片所包括的集流体为铜箔片。
4.如权利要求1所述的大容量高倍率的二次电池，其特征在于：所述若干通孔组成网格状，所述涂层通过拉浆或挤压涂布方式填充在网格状集流体表面和通孔中。
5.如权利要求4所述的大容量高倍率的二次电池，其特征在于：所述的网格状集流体上的通孔的形状为菱形、三角形、正方形或圆形中的一种或几种的组合。
6.如权利要求1所述的大容量高倍率的二次电池，其特征在于：所述集流体呈带状，其整体呈网状结构，沿其长度方向上焊接有导电金属片，涂覆涂层时，所述导电金属片上不进行涂覆。
7.如权利要求1所述的大容量高倍率的二次电池，其特征在于：所述集流体呈带状，沿其长度方向，所述集流体的一端侧无任何开孔，其余部分全部制成网格状结构。
8.如权利要求1所述的大容量高倍率的二次电池，其特征在于：所述正极集流体厚度为0.02mm—0.5mm，负极集流体厚度为0.01mm—0.2mm。
9.如权利要求1-8所述的任一大容量高倍率的二次电池，其特征在于：所述磷酸铁锂电池的外壳为方形或圆柱形。
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