[实用新型]一种锂电池

说明书

技术领域

本实用新型一种锂电池属于电池领域，特别是涉及一种具备快速充电和超大比功率的锂电池。

背景技术

目前方形锂离子电池主要有2种的结构形式，一种是卷绕式，其优点是结构简单，只需1片正极和1片负极，电池比能量大，其缺点是，极片长，电池内阻大，不利于大电流充放电，比功率小；另一种是叠片式，其优点是，极片短，电池内阻相对较小，有利于大电流充放电，其缺点是，电池极片多，产生边料多，生产效率低，另外，多层极片焊接有困难，特别多层负极，使用的是铜箔，铜箔导电性好，不利于电阻焊，铜箔熔点高，也不利于超声焊，可能虚焊，焊不牢，也可能过焊，部分极片焊断或部分焊断，出现虚焊和过焊，都会使部分负极不起作用，电池低容，更严重的是正极起作用而负极不起作用，会在使用过程中产生析锂而出现安全事故。小尺寸小容量的电池不适合使用叠片式生产，比如～10×20mm、～50mAh的电池，因为极片小而难以操作。

目前圆柱形锂离子电池都是卷绕式结构，具有卷绕式结构的优点和缺点。

采用卷绕式结构，在局部焊接极耳，做大电流充放电时，不管极片涂布得多么的均匀，都必然会产生电流密度分布不均匀的情况，当大电流大倍率充电时，充电电流分布也是不均匀的，锂离子在负极上获得电子的速度是很快的，但锂离子在负极活性物质内的扩散是速度控制步骤，由于扩散不及时，容易发生析锂，特别是电流分布密集的地方，因而容易发生安全事故；或者析出的锂变成死锂，电池的容量容易衰减，循环寿命短。能量型锂离子电池使用高倍率做充放循环，循环寿命短，循环后安全性变差，就是这个原因。

中国专利CN101088192A公开了“高功率锂单体电池以及具有该锂单体电池的高功率锂电池组”，采用了叠片的两头出极耳的设计，或者叠片的同一头出极耳的设计，能够减小电池的内阻，降低放电时的电压降，减少发热。具有叠片式结构的缺点，极片数量多，切边多，毛刺多，低压和内短路比例高，成品率低；采用同一头出极耳的设计时，大电流充放电时必然会产生电流密度分布不均匀的情况，放电时电流分布是不均匀的。当大电流大倍率充电时，锂离子在负极上获得电子的速度是很快的，但扩散不及时，容易发生析锂，特别是电流分布密集的地方，因而容易发生安全事故；或者析出的锂变成死锂，电池的容量容易衰减，循环寿命短。

中国专利CN100359749C公开了“多极柱大功率输出之锂离子电池”，采用了叠片的两头出极柱的设计，每头至少有两个以上的极柱，能够满足大功率输出的需要，亦可用于小功率输出，适应各种不同负载条件设备的供电需求。同样具有叠片式结构的缺点，并且使用多极柱增加了电池重量，降低了电池比能量；仅适合大电池的制作，不适宜做小电池。

另外还有一些软包装锂电池的结构形式，如中国专利CN200979897，卷绕型锂电池电芯，是在一条正极或负极上焊2条极耳来改善卷绕式锂电池电芯的内阻和电流分布，但仍然存在内阻偏大和电流分布不均匀的情况。

再如中国专利CN200976369，卷绕叠层型锂电池电芯，是卷绕薄型电芯再内部叠层并联加大电池容量，对减小电池内阻有一定作用，不能在更大范围内减小电池内阻。

也有采用正极基体直接与外壳接触，依靠正极基体与外壳触碰导电，不可靠，电阻大，大倍率大电流充放电时发热多，压降大，不能适应二次电池反复充放电的使用条件，更不能适应大倍率大电流充放电的使用条件。

随着动力锂电池的发展，人们越来越关注锂电池的快充性能和大电流放电性能。在小型锂电池方面，比能量达到80~120Wh/kg，比功率达到1000~1500W/kg，如果能实现快速充电和大电流放电，并且具有300~500次循环寿命，就可以替代超级电容器的用途，小型超级电容器的比能量只有4~5Wh/kg，比功率达到500~800W/kg，毕竟超级电容器的比能量太小了，超长的寿命对于一般用电器具来说是多余的。在大型锂电池方面，比能量达到100~180Wh/kg，比功率达到1500~3000W/kg，如果能实现快速充电和大电流放电，并且具有2000~3000次循环寿命，就可以替代超级电容器的用途，大型超级电容器的比能量只有6~8Wh/kg，比功率1000~2000W/kg，毕竟超级电容器的比能量太小了，锂电池的比能量是超级电容器的~20倍，锂电池充放2000次放出的能量相当于超级电容器充放40000次放出的能量，并且比超级电容器少充38000次电。超长的寿命对于一般用电器具来说是多余的。