极耳另一侧相距它较远，电阻更大，电流更小，就容易造成不均衡，所以最好的方式是上、下两侧引出不同极性的极耳，而不是在单侧引出。
[0020]正、负电极的金属集电极的材质往往是不同的，因而同样几何尺寸条件下的电阻率可能是不同的，有的在负极集电极的路程更长，有的在正极集电极的路程更长，电流所经历的电阻也会存在差异，所以我们首先会把正、负集电极金属箔的电阻率调配到某一特定水平。比如正极采用铝箔，电阻率稍大，负极采用铜箔，电阻率稍小，我们可以通过调整厚度等措施来进行配置。
[0021]除了基本的独立直流条件下的电阻率考量之外，还有一个十分重要的就是不同高度位置，存在不同的外部并联电流引入量，从而会导致对电池各部分的等效阻抗造成改变【具体原理可以参见我们申请的另一个专利《一种利用并联输入电流调整等效电阻的方法》】。
[0022]为了平复这种因素造成的差异，需要调配不同高度位置的金属箔集电极的电阻率，具体计算比较复杂，但大致可以归结为中部高度位置的集电极电阻率要大于上、下两端位置的电阻率。
[0023]综合了上述三个措施之后，高度方向不同位置的阻抗一致性才能得以确保，参见图3。
[0024]电连接阻抗的一致性控制
阻抗的形成除了导体内部的物理特性之外，还有一个重点是各个连接位置的阻抗值，对于电池来说，主要包括极耳与金属箔集电极的电连接、极耳之间的电连接、极耳与电池电极片的连接，以及极耳与保护板导线的连接等。
[0025]传统动力电池多采用超声焊、点焊等措施来实现电连接，表面上看工艺成熟，质量可靠，但是有一个很大的问题就是单个焊接面积较小，对于极耳焊接这种大面积接触的应用来说，只能是多点焊接，实际上未被焊接到的位置可能是良好接触，也可能是不良接触的，由此也会带来内阻值的偏差。
[0026]为了控制电连接的低阻抗和各个连接位置的阻抗一致性，我们可以在需要连接的极耳、集电极、电池极片、保护板延伸金属条上合适的位置涂覆或丝印一定形状、一定面积的导电材料，比如石墨烯等。采用合适的工艺对准贴合并夹紧，确保接触低阻抗和一致性。同时为了避免其它位置的接触不确定性，除去涂覆了导电材料的位置之外的部位，都要做绝缘处理，参见图4。
[0027]极耳的可能替代
我们为了实现卷绕【或层叠】展开长度方向的大比例电连接，一种可能的方式是把金属箔集电极在上、下高度方向预留一段空白距离，不敷设电极材料，对他们做一定的绝缘处理，避免叠合之后短路的前提下，直接把这部分当做极耳来引出电流。它们同样在某一区域涂覆或印刷导电材料进行贴合，从而代替专门的极耳，可以简化工艺，节省成本。
[0028]
【附图说明】
[0029] 图1:电池内部各部分电阻构成的示意图图2:极耳宽度扩大的改进示意图图3:极耳引出方向由单一侧改为对称两侧的示意图图4:涂覆导电材料来实现电连接的示意图。
【主权项】
1.一种改进的动力电池的内部组成结构，其特征是沿内部电极材料卷绕或层叠展开之后的长度方向，各个极耳与金属集电极实现有效电连接的总长度之和，与整个展开长度的比例不小于70%，其中所谓的有效电连接是指两者实际连接面的电阻不大于完全理想焊接阻抗的150%，正、负极极耳分别从电池上、下两侧引出，也就是卷绕轴线或层叠轴线的上、下方向分别引出，而不是在同一侧引出，并且金属集电极或电极材料在该轴线方向中部位置的电阻率与在上、下两端的电阻率是不同的，差异至少在±5%以上。2.根据权利要求1所述的结构，每一个电池包含的极耳可能是连续的一长片，也可能是多段尺寸近似相等的极耳，如果是多段极耳，则任意一个极耳与金属集电极在展开长度方向有效电连接的长度，与各个极耳平均的电连接长度的误差比例不大于±10%，极耳之间间隔距离与平均间隔距离的偏差不大于±10%。3.根据权利要求1所述的结构，在电池高度方向，也就是电芯卷绕轴线或层叠轴线的方向，处于某些不同位置的正、负极金属集电极的电阻率，可能配置为不同的，具体实现方式包括但不仅限于厚度变化，宽度变化，材质掺杂或热处理导致的电阻率改变等，其中一种最常见的实例是金属集电极上、下两端附近的电阻率被配置为略大于中部附近的电阻率。4.根据权利要求1所述的结构，极耳在电池高度方向，也就是电芯卷绕轴线或层叠轴线的方向，各不同位置的电阻率可能配置为不同的，具体实现方式包括但不仅限于厚度变化，宽度变化，材质掺杂或热处理导致的电阻率改变等。5.根据权利要求1所述的结构，一种实例是极耳与金属箔集电极之间、或引出的各个极耳之间，以及极耳与保护板导线延伸出来的金属片之间，需要实现电连接面积的某一部分涂覆或印刷较低电阻率的导电材料，然后相互贴合并夹紧，其中关键是导电材料涂覆之后的宽度应当与极耳的宽度基本一致，比例不小于80%，高度方向的位置误差不大于5%，且除去导电材料涂覆位置之外的其它可能形成接触的部位要进行绝缘隔离处理。6.根据权利要求5所述的方法，一种导电材料的实例是石墨烯或碳基的纳米碳涂料。7.根据权利要求1所述的结构，一种实例是极耳也可能由高度方向预留延伸出来的，没有涂覆正、负电极材料的，做好层间相互绝缘隔离处理的金属箔集电极的一部分来充当，而不必专门配置单独的极耳。
【专利摘要】为了实现动力电池内部各部分电极材料更均衡的充、放电，从而有效延长电池寿命，延缓性能衰减速度，我们发明了一种新的内部结构，借助更大比例的极耳与金属集电极的有效电连接长度，配合上、下方向引出极耳，以及其它一些阻抗调整措施，提高了电池内部各部分的等效内阻的一致性，从而辅助提升了各部分的充、放电功率的一致性，有效实现了均衡，延长动力电池的使用寿命。
【IPC分类】H01M4/02, H01M2/26
【公开号】CN105529427
【申请号】CN201410511361
【发明人】叶磊
【申请人】厦门兰智科技有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2014年9月29日