專利名稱：：一種電極引出結(jié)構(gòu)及包含該電極引出結(jié)構(gòu)的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及電池，更特別地是涉及一種電極引出結(jié)構(gòu)及包含該電極引出結(jié)構(gòu)的電池。
背景技術(shù)：
：由于環(huán)保和能源等方面的壓力，傳統(tǒng)燃油汽車正逐步被混合動力車和電動車等新型汽車代替。動力電池組作為電動汽車的動力來源，其安全性能和電流輸出特性等對整車的運行具有重要的影響。而對于單個電池來說，電極引出結(jié)構(gòu)的設計直接影響著電池電流的輸出，并從而影響了電池的倍率性能和安全性能。因而電極引出結(jié)構(gòu)的合理設計對電池的性能的提高乃至整車的運行具有重要意義。在常用的動力電池電極的引出結(jié)構(gòu)中，極耳與引出片一般采用螺釘緊固、鉚接等機械方式進行固定的結(jié)構(gòu)，但這些電極引出結(jié)構(gòu)極耳和引出片的接觸部位密合度不高，因而接觸內(nèi)阻較高，不利于電池電流的輸出。目前疊片式電池更多采用如圖1所示的電極引出結(jié)構(gòu)，其電極引出結(jié)構(gòu)的極耳1與引出片2的接觸部分在多個焊點8處相焊接，相比于機械式的固定結(jié)構(gòu)，極耳1與引出片2的接觸部位的密合度增強，因而減小了接觸內(nèi)阻，從而增大了電池輸出的電流量，提高了電池的電流輸出特性。但是在將電池極耳1和引出片2采用超聲波焊接等方式焊接時，由于極耳1多為很薄的鋁箔，極易產(chǎn)生金屬屑脫落于電極引出結(jié)構(gòu)掉到電池極芯上而引發(fā)電池內(nèi)部出現(xiàn)短路，且容易在焊點處出現(xiàn)極耳1局部硬化而引發(fā)極耳1斷裂而脫離與引出片2的連接，這都會影響電池的正常工作及安全性能。
實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的采用鉚釘、螺絲等連接的電極引出結(jié)構(gòu)接觸內(nèi)阻較高以及用焊接方式連接的電極引出結(jié)構(gòu)安全性能不高的缺點，提供一種電極引出結(jié)構(gòu)及包含該電極引出結(jié)構(gòu)的電池，具有接觸內(nèi)阻小、電流輸出特性好和安全性能高的優(yōu)點。本實用新型提供一種電極引出結(jié)構(gòu)，該電極引出結(jié)構(gòu)包括引出片和至少一個極耳，極耳的一端與引出片的一端電接觸，其中，所述引出片與極耳電接觸的一端具有凹槽，所述極耳的一端插入該凹槽內(nèi)且與凹槽內(nèi)壁壓合。本實用新型還提供一種電池，該電池包括殼體、極芯、電解液和兩組電極引出結(jié)構(gòu)，所述極芯和電解液位于殼體內(nèi)，該極芯包括正極片、負極片和位于正極片和負極片之間的隔膜，每組電極引出結(jié)構(gòu)均包括引出片和至少一個極耳，極耳的一端與引出片的一端電接觸，極耳的另一端分別電連接到正極片或負極片上，引出片的另一端伸出殼體，其中，所述引出片與極耳電接觸的一端具有凹槽，所述極耳的一端插入該凹槽內(nèi)且與凹槽內(nèi)壁壓合。本實用新型提供的電極引出結(jié)構(gòu)以及包括該電極引出結(jié)構(gòu)的電池，由于引出片一端具有凹槽，且極耳的一端位于該凹槽內(nèi)部，這樣極耳與該凹槽可以以熱壓等方式壓合，極耳與引出片之間的密合度較好，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用極耳與不帶凹槽的引出片采用鉚接、螺絲緊固等方式連接所形成的電極引出結(jié)構(gòu)及包括該引出結(jié)構(gòu)的電池，具有接觸內(nèi)阻小、電流輸出特性好的優(yōu)點。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施方式，在將極耳與凹槽內(nèi)壁壓合之后進行焊接，更提高了極耳與引出片的密合度，降低了接觸內(nèi)阻，并且在焊接過程中由于極耳壓合在引出片的凹槽內(nèi)而受到了引出片的保護，在焊接過程中極耳不易產(chǎn)生金屬屑和不易引發(fā)極耳硬化等現(xiàn)象。圖1是采用現(xiàn)有技術(shù)中的電極引出結(jié)構(gòu)的電池的剖面圖；圖2是根據(jù)本實用新型的電極引出結(jié)構(gòu)的引出片的示意圖；圖3是根據(jù)本實用新型的電極引出結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是根據(jù)本實用新型的電池的剖面圖。具體實施方式下面參考附圖對本實用新型作進一步的說明。如圖2和圖3所示，本實用新型提供的電極引出結(jié)構(gòu)包括引出片5和至少一個極耳l，極耳1的一端與引出片5的一端電接觸，其中，所述引出片5與極耳1電接觸的一端具有凹槽6，所述極耳1的一端伸入該凹槽6內(nèi)且與凹槽6內(nèi)壁壓合。極耳1插入凹槽6中的長度為極耳1在插入凹槽6方向上的長度的5%-95%，優(yōu)選為40%-50%。凹槽6的口面的長和寬分別與極耳1插入凹槽6中的一端的截面的長和寬相當，以使得極耳1能順利插入凹槽6內(nèi)。其中凹槽6與極耳1插入凹槽6內(nèi)的一端之間可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式如熱壓方式相壓合以增加極耳1和引出片5的密合度，經(jīng)熱壓后還能保證極耳1與引出片5的凹槽6之間有足夠的抗拉強度。優(yōu)選地，在壓緊后，極耳1插在引出片5的凹槽6內(nèi)的一端與該凹槽6相焊接固定，這樣可以更進一步增加極耳1和引出片5的密合度，進一步降低其接觸內(nèi)阻，焊接方法如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，如激光焊接或電子束焊接等方式。另外，將極耳1插在引出片5的凹槽內(nèi)，再在引出片5的外部進行焊接，則極耳l會受到引出片5的保護，不易產(chǎn)生金屬屑和極耳1硬化等現(xiàn)象，這樣就保證了電池的正常工作，并提高了電池的安全性能。所述極耳l為至少一個，通常極耳1為多個時需要引出片5的引出。極耳1和引出片5可為相同或不同的導電材質(zhì)，選自銅、鎳、鋁等。本實用新型提供的電極引出結(jié)構(gòu)可以應用到電池的正極片或者負極片的引出。下面結(jié)合圖4介紹本實用新型提供的電池，該電池包括殼體4、極芯7、電解液和兩組電極引出結(jié)構(gòu)，所述極芯7和電解液位于殼體4內(nèi)，該極芯7包括正極片、負極片和位于正極片和負極片之間的隔膜，每組電極引出結(jié)構(gòu)均包括引出片5和至少一個極耳l，極耳1的一端與引出片5的一端電接觸，極耳1的另一端分別電連接到正極片或負極片上，引出片5的另一端伸出殼體4，所述引出片5與極耳1電接觸的一端具有凹槽6，所述極耳1的一端插入該凹槽6內(nèi)且與凹槽6內(nèi)壁壓合。其中電極引出結(jié)構(gòu)為上面介紹的本實用新型提供的電極引出結(jié)構(gòu)。所述極芯7可以由正極片、隔膜、負極片依次層疊而成，所述正極片或負極片電連接至少一個極耳。電極引出結(jié)構(gòu)的極耳1與正極片或負極片之間可以采用焊接的方式電連接。正極片的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。一般來說，正極片包括導電基體(也叫集電體)及涂覆和/或填充在導電基體上的正極活性材料。所述導電基體的材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，如導電基體可選自鋁箔；所述的正極活性材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，它包括正極活性物質(zhì)和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)可以選自鋰離子電池中常用的正極活性物質(zhì)，如LiCo02、LiFeP04等，所述粘合劑也為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等，一般來說，粘合劑的含量為正極活性物質(zhì)的0.01-8重量％，所述正極活性物質(zhì)還可以包括正極助劑，正極助劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，正極助劑選自導電劑，如乙炔黑、導電碳黑和導電石墨中的至少一種，其含量為正極活性物質(zhì)的0-15重量％，優(yōu)選為0-10重量％。負極片的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，一般來說，負極片包括導電基體及涂覆和/或填充在導電基體上的負極活性材料。所述導電基體為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，如導電基體選自銅箔；所述負極活性材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，它包括負極活性物質(zhì)和粘合劑，所述負極活性物質(zhì)可以選自鋰離子電池常用的負極活性物質(zhì)，如天然石墨、人造石墨等。所述粘合劑也為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇等，一般來說，粘合劑的含量為負極活性物質(zhì)的0.01-10重量％，優(yōu)選為1-9重量％。隔膜設置在正極片和負極片之間，隔膜采用的是鋰離子電池中常用的各種隔膜，如聚丙烯氈、聚乙烯氈、聚烯烴微多孔膜或超細玻璃纖維紙等本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的材料，它具有電絕緣性能和液體保持性能。所述正極片可以采用本領(lǐng)域公知的制備方法進行制備。例如，將正極活性材料和溶劑混合得到正極極漿料，然后將正極漿料涂覆和/或填充在正極導電基體上，干燥，壓?；虿粔耗?，即可得到所述正極片。其中，所述溶劑選自常規(guī)的溶劑，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)等，溶劑的用量可使所述槳液能夠涂覆到所述集電體上即可。一般來說，溶劑的用量為漿液中正極活性物質(zhì)含量的40-90重量％，優(yōu)選為50-85重量％。干燥的溫度一般為50-160°C，優(yōu)選80-15(TC。其中，干燥，壓模的方法和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。負極片的制備方法與正極片的制備方法相同，只是將含有負極活性材料和溶劑的漿液代替含有正極活性材料和溶劑的漿液。所述電解液為本領(lǐng)域常用的電解液，如電解質(zhì)鋰鹽和非水溶劑的混合溶液。電解質(zhì)鋰鹽可以選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的一種或幾種。有機溶劑可以選自鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機酯類中的至少一種。環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、，丁內(nèi)酯(Y-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機酯類中的至少一種。其中，電解質(zhì)鋰鹽的濃度一般為0.1-2摩爾/升，優(yōu)選為0.8-1.2摩爾/升。電池可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的疊片式、巻繞式等類型的電池。電池的組裝過程和方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，而只是正極和負極引出結(jié)構(gòu)均使用本實用新型所提供的電極引出結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。下面通過具體實施例來更詳細地描述本實用新型。實施例1本實施例用于制備本實用新型所提供的電極引出結(jié)構(gòu)。本實施例制備的電極引出結(jié)構(gòu)的極耳1和引出片5的材料均為鋁，極耳l為50個，每個極耳l的尺寸為長30毫米，寬60毫米，厚0.016毫米，引出片5的尺寸為長35毫米，寬65毫米，厚5.0毫米，引出片5上的凹槽6的口面的寬為61毫米，厚為1.0毫米，凹槽的深度為8毫米，用LYT-6B半自動熱壓機在75°C，壓力100KgPci^條件下壓合由凹槽6中插有極耳1的引出片5構(gòu)成的電極引出結(jié)構(gòu)，再用大功率的激光焊接機在引出片5的凹槽6外部進行焊接，從而形成本實施例的電極引出結(jié)構(gòu)。采用同樣方法共制備兩組電極引出結(jié)構(gòu)。實施例2本實施例用于制備本實用新型所提供的電池。采用實施例1制成的電極引出結(jié)構(gòu)制備根據(jù)本實用新型的疊片式電池A。制作正極片將100份重量的正極活性物質(zhì)LiFePo4、7份重量的導電劑石墨、7份重量的粘結(jié)劑PVDF加入到60份重量的NMP中均勻混合成膏狀，然后將其均勻地涂覆在厚度為0.016毫米的鋁箔上，經(jīng)過烘烤、壓片、沖切制得尺寸為長200毫米、寬143毫米、厚0.125毫米的正極片，其中含有7.6克LiFeP04。采用同樣方法共制備50個正極片。制作負極片將100份重量的負極活性物質(zhì)人造石墨、7份重量的粘結(jié)劑PTFE加入到60份重量的NMP中均勻混合成膏狀，然后將其均勻地涂覆在厚度為0.012毫米的銅箔上，然后烘干、壓模、裁切制得長205毫米、寬148毫米、厚0.120毫米的負極片，其中含有3.6克天然石墨。采用同樣方法共制備50個負極片。將LiPF6與EC及DMC配置成LiPF6濃度為1摩爾/升的溶液(EC/DMC的體積比為l:1)，得到電解液，電解液的用量為1L5克。將50個上述制得的正極片分別與實施例1電極引出結(jié)構(gòu)中的每個極耳l的一端焊接，將50個上述制得的負極片分別與實施例1電極引出結(jié)構(gòu)中的每個極耳1的一端焊接。且50個正極片和50個負極片依次層疊在寬為155毫米、厚為0.040毫米的聚丙烯隔膜的兩面，套入230X160X25毫米的電池殼體4內(nèi)，兩組電極引出結(jié)構(gòu)的引出片5均伸出電池殼體4，注入上述電解液，密封則制成本實施例的電池A。實施例3本實施例用于說明本實用新型提供的電極引出結(jié)構(gòu)。采用與實施例l相同的方法制成兩組電極引出結(jié)構(gòu)，不同之處在于極耳1和引出片5僅用LYT-6B半自動熱壓機在75°C，壓力100Kgf/cm2條件下壓合而不進行焊接。實施例4本實施例用于制備本實用新型所提供的另一種電池。利用實施例2提供的方法并采用實施例3制成的電極引出結(jié)構(gòu)制備出根據(jù)本實用新型的疊片式電池B。對比例1本對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的電極引出結(jié)構(gòu)。采用與實施例l相同的方法制成兩組電極引出結(jié)構(gòu)，不同之處在于引出片5上沒有凹槽6，且引出片5與極耳1進行超聲波焊接。對比例2本對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的另一種電極引出結(jié)構(gòu)。采用與實施例l相同的材料制成兩組電極引出結(jié)構(gòu)，不同之處在于引出片5上沒有凹槽6，且該引出片5—端沖孔，多個極耳1的一端進行鉚接和沖孔，然后將該鉚接后的多個極耳1的沖孔端和引出片5的沖孔端進行鉚接。對比例3本對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的又一種電極引出結(jié)構(gòu)。采用與實施例1相同的材料制成兩組電極引出結(jié)構(gòu)，不同之處在于引出片5上沒有凹槽6，且該引出片5—端帶有螺紋孔，對多個極耳1的一端進行鉚接和沖？L，然后將該鉚接后的多個極耳1的沖孔端和引出片5的具有螺紋孔的一端用螺絲固定。對比例4-6對比例4-6用于制備現(xiàn)有技術(shù)中的電池。采用實施例2提供的方法并采用對比例1-3制成的電極引出結(jié)構(gòu)，分別制備現(xiàn)有技術(shù)的疊片式電池C、D、E。實施例5-6實施例5-6用于分別說明實施例1和實施例3所制成的電極引出結(jié)構(gòu)的性能。用智能直流低內(nèi)阻測量儀分別測試實施例1和實施例3制成的電極引出結(jié)構(gòu)在分別連接如實施例2所制成的正極片和負極片時極耳1與引出片5之間的內(nèi)阻。測定結(jié)果見表l。對比例7-9對比例7-9用于分別說明對比例1-3所制成的電極引出結(jié)構(gòu)的性能。按照與實施例5-6同樣的方法測試對比例1-3中制成的電極引出結(jié)構(gòu)在分別連接如實施例2所制成的正極片和負極片時極耳1與引出片5之間的內(nèi)阻。測定結(jié)果見表l。表1正極片的電極引出結(jié)構(gòu)內(nèi)阻(mQ)負極片的電極引出結(jié)構(gòu)內(nèi)阻(mQ)實施例50.0160.010實施例60.0420.012對比例70.0190.015對比例80.0400.017對比例90.0410.023從表1可以看出，根據(jù)本實用新型的一種實施方式即實施例2所提供的電極引出結(jié)構(gòu)，連接負極片的電極引出結(jié)構(gòu)的內(nèi)阻明顯低于其它幾種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制成的電極引出結(jié)構(gòu)的相應內(nèi)阻，連接正極片的電極引出結(jié)構(gòu)的內(nèi)阻與對比例2和對比例3制成的電極引出結(jié)構(gòu)的相應內(nèi)阻相當，根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施方式即實施例1所提供的電極引出結(jié)構(gòu)，無論是連接正極片還是連接負極片的電極引出結(jié)構(gòu)的內(nèi)阻都明顯低于其它幾種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制成的電極引出結(jié)構(gòu)的相應內(nèi)阻。內(nèi)阻越小，電池的放電性能越好，尤其是倍率放電性能。以下就電池的放電性能進行測試。實施例7-8實施例7-8用于分別說明實施例2和實施例4所制成的電池的性能。在室溫25'C下，將實施例2和實施例4所制成的疊片式電池A、B都分別以1CmA電流充電至電壓達到4.2￥，然后以4.2V的電壓恒壓充電，直到電流達到0.02CmA時停止恒壓充電，擱置5分鐘后，再將電池以0.2CmA的電流放電至電壓降低到2.75V，再擱置5分鐘后，這時得到了電池常溫以0.2CmA的電流放電至電壓降低到2.75V后的容量；重復上述充電步驟，再將電池分別以lCmA、3CmA和5CmA電流恒流放電，分別得到電池常溫以1CmA、3CmA和5CmA的電流放電至電壓降低到2.75V的容量，計算不同電流下電池的放電容量比率，放電容量比率越高，表明電池的倍率放電性能越好。測定結(jié)果如表2所示。對比例10-12對比例10-12用于分別說明對比例4-6所制成的電池的性能。按照實施例7-8相同的方法測定對比例4-6的疊片式電池C、D、E的比測定結(jié)果如表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表2可以看出，實施例2制成的疊片式電池A的放電容量比率明顯高于對比例4-6所制成的疊片式電池C、D、E，實施例4制成的疊片式電池B的放電容量比率高于對比例5-6所制成的疊片式電池D、E，說明本實用新型提供的電池具有較好的放電性能。權(quán)利要求1.一種電極引出結(jié)構(gòu)，該電極引出結(jié)構(gòu)包括引出片(5)和至少一個極耳(1)，極耳(1)的一端與引出片(5)的一端電接觸，其特征在于，所述引出片(5)與極耳(1)電接觸的一端具有凹槽(6)，所述極耳(1)的一端插入該凹槽(6)內(nèi)且與凹槽(6)內(nèi)壁壓合。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電極引出結(jié)構(gòu)，其特征在于，極耳(1)插在引出片(5)的凹槽(6)內(nèi)的一端與該凹槽(6)相焊接固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極引出結(jié)構(gòu)，其特征在于，極耳(1)插入凹槽(6)中的長度為極耳(1)在插入凹槽(6)方向上的長度的5%-95%。4.一種電池，該電池包括殼體(4)、極芯(7)、電解液和兩組電極引出結(jié)構(gòu)，所述極芯(7)和電解液位于殼體(4)內(nèi)，該極芯(7)包括正極片、負極片和位于正極片和負極片之間的隔膜，每組電極引出結(jié)構(gòu)均包括引出片(5)和至少一個極耳(1)，極耳(1)的一端與引出片(5)的一端電接觸，極耳(1)的另一端分別電連接到正極片或負極片上，引出片(5)的另一端伸出殼體(4)，其特征在于，所述引出片(5)與極耳(1)電接觸的一端具有凹槽(6)，所述極耳(1)的一端插入該凹槽(6)內(nèi)且與凹槽(6)內(nèi)壁壓合。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池，其特征在于，極耳(1)插在引出片(5)的凹槽(6)內(nèi)的一端與該凹槽(6)相焊接固定。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電池，其特征在于，極耳(1)插入凹槽(6)中的長度為極耳(1)在插入凹槽(6)方向上的長度的5%-95%。7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電池，其特征在于，所述極芯(7)由正極片、隔膜、負極片依次層疊而成，所述正極片或負極片電連接至少一個極耳(1)。專利摘要提供一種電極引出結(jié)構(gòu)和包括該電極引出結(jié)構(gòu)的電池，所述電極引出結(jié)構(gòu)包括引出片(5)和至少一個極耳(1)，極耳(1)的一端與引出片(5)的一端電接觸，其中，所述引出片(5)與極耳(1)電接觸的一端具有凹槽(6)，所述極耳(1)的一端插入該凹槽(6)內(nèi)且與凹槽(6)內(nèi)壁壓合。所述電池包括殼體、極芯、電解液和兩組電極引出結(jié)構(gòu)，其中，所述電極引出結(jié)構(gòu)為本實用新型提供的電極引出結(jié)構(gòu)。本實用新型提供的電極引出結(jié)構(gòu)以及包括該電極引出結(jié)構(gòu)的電池，由于引出片一端為凹槽，且極耳的一端位于該凹槽內(nèi)部且與該凹槽壓合，具有接觸內(nèi)阻小、安全性能高、電流輸出特性好的優(yōu)點。文檔編號H01M2/22GK201122624SQ20072031010公開日2008年9月24日申請日期2007年11月30日優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日發(fā)明者朱建華,晞沈,慶賴申請人:比亞迪股份有限公司