一种用于方形卷绕式电池的极耳结构的制作方法

本实用新型涉及技术领域，具体来说，涉及一种用于方形卷绕式电池的极耳结构。

背景技术：

锂离子电池因具有能量密度高、使用寿命长、工作电压高、自放电率低、高低温适应性强等优点，成为新能源车用主要的动力电池。方形卷绕式电池是当下广泛使用的一种动力电池结构。其特点是电芯是由具有不同热物性的多层物质卷绕后形成的大型螺旋结构，轴向、径向和角向的导热系数差异明显，尤其是径向导热性较差，易于在卷芯的内部形成高温热区，故如何合理地设计电芯的相关结构，以减小其内部的产热率，是方形卷绕式电池设计所要面对的一个重要问题。

根据Bernardi在1985年提出的生热模型可知，电池内部的产热主要来自于3个方面，可逆化学反应热、极化产热和欧姆产热。而在进行较大电流的充放电时，欧姆产热是电池内部的主要热源，故在面对电池热安全问题时，我们可通过相关电芯结构设计，减小电池的欧姆内阻，进而降低电池大电流充放电下的欧姆产热。电池内部的欧姆产热主要有电极内活性材料的固相欧姆热、电解液的液相欧姆热以及集流体、极耳和因焊接造成的欧姆热。其中，集流体欧姆热是大电流充放电时电池内部重要的欧姆热源。集流体欧姆阻抗主要与集流体的材质、尺寸有关，此外极耳结构的设计也是影响其大小的主要因素。目前方形卷绕式电池的极耳结构，在数量上多采用单个极耳的设计，这类单极耳电池，在小电流充放电时，电流分布较为均匀，欧姆产热量较少，但在大电流充放电时，因极化的增大和集流体欧姆阻抗的影响，电流分布的不均匀性会显著增加，造成电芯内部产热不均，局部产热率过高，从而产生一定的热安全隐患。

对于大型方形卷绕式电池，提出一种合理的极耳结构设计，显著降低集流体上的欧姆内阻，从而减少大电流充放电时集流体上的欧姆产热量，进而降低电池的温升是本领域技术人员一直以来的研究方向。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种用于方形卷绕式电池的极耳结构，能显著降低电池内阻，进而改善电池大电流放电下电芯内部的产热率，并显著降低电池的温升，提高其热安全性。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于方形卷绕式电池的极耳结构，包括正极极片和负极极片，所述正极极片上设有2个以上的正极极耳，所述负极极片与所述正极极耳相对应的位置上设负极极耳。

进一步地，所述正极极片上设有3个正极极耳。

进一步地，所述的3个正极极耳分别设置于所述正极极片的两端和中间1/2处。

进一步地，所述正极极耳焊接在所述正极极片上，所述负极极耳焊接在所述负极极片上

本实用新型的有益效果：对大型方形卷绕式电池，采用3多对极耳结构设计，能显著降低电池内阻，尤其是3对极耳的涉及，较1对极耳和2对极耳结构的电池，更能显著降低电池内阻，进而改善电池大电流放电下电芯内部的产热率，并显著降低电池的温升，提高其热安全性；而采用更多的极耳设计，其相关热性能并未有明显提高，反而极大地增加了额外部件的数量和后续焊接工序的难度。因此，采用3对极耳结构的设计，在电池性能的提升和制作工序的难度上，较为合适。

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是本实用新型实施例三所述的一种用于方形卷绕式电池的极耳结构的正面示意图；

图2是本实用新型实施例三所述的一种用于方形卷绕式电池的极耳结构的背面示意图，采用采用3对极耳；

图3是本实用新型实施例一所述的一种用于方形卷绕式电池的极耳结构的示意图；

图4是是本实用新型实施例二所述的一种用于方形卷绕式电池的极耳结构的示意图；

图5是本实用新型实施例三所述的一种用于方形卷绕式电池的极耳结构的示意图；

图6是本实用新型实施例四所述的一种用于方形卷绕式电池的极耳结构的示意图；

图7是本实用新型实施例一至实施例四产热率随放电深度的曲线图；

图8是本实用新型实施例一至实施例四温升随放电深度的曲线图。

图中：1.正极极片；2.负极极片；3.正极极耳；4.负极极耳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图3所示，是传统的用于方形卷绕式电池的极耳结构，正极极片1上设有1个正极极耳3，负极极片2上设有1个负极极耳。

实施例二

如图4所示，正极极片1上设有两个正极极耳3，分别设置在正极极片1的两端，负极极片2设有两个负极极耳4，负极极耳4的设置位置与正极极片3相对应。

实施例三

如图1、2、5所示，正极极片1上设有三个正极极耳3，分别设置在正极极片1的两端和1/2处，负极极片2设有三个负极极耳4，负极极耳4的设置位置与正极极片3相对应。

实施例四

如图6所示，正极极片1上设有五个正极极耳3，分别设置在正极极片1的两端、1/4、1/2、3/4处，负极极片2设有五个负极极耳4，负极极耳4的设置位置与正极极片3相对应。

如图7~8所示，根据ARC和Maccor的测试数据，将该3极耳电池的大电流放电时的产热率和温升情况与其他几种极耳设计下电池作对比，发现采用本实用新型所述的极耳结构设计方案，即3对极耳结构，其电池在5C倍率放电下的产热率和温升较单对极耳和两对极耳结构的电池均显著降低，而若再使用更多的5对极耳结构，其相关热性能并未有明显提高

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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。