鋰離子電池正極輥壓加熱退火消褶技術

鋰離子電池正極輥壓加熱退火消褶技術

1、鋰離子電池的極耳設計

在電池日，特斯拉推出了一種無極耳圓筒卷繞電池，所謂無極耳就是不需要額外的極耳引流，直接把非涂層箔材彎曲到電池殼上。該電池的設計減少了內阻，并改善了電源性能。

疊片電池實際上相當于數十個小電池并聯，通過電子傳輸至各個電極極耳部，大大降低電池集流體的歐姆內阻，其倍率性能遠優于卷繞。

對于高倍率放電，極耳結構不同，其設計方法也有所不同。當帶有卷繞結構的鋰離子電池極耳在一側時，的分布如圖2a所示。在離極耳Z遠端xn處流出的電流，要經過x1-xn段，x3段外流的電流必須經過x1-x2-x3段……，外部放電電流為I，每個分段的反應電流都為Ia，流經x1段的集流電流為n.Ia，流經x2段的集流電流為(n-1).Ia，流經x3段的集流電流為(n-2).Ia，流經xn段的集流電流為Ia。

對集流體的每一段，計算電流經過集流體的歐姆熱量

在公式中：ρ是集流體電阻率，dx為每段長度，A是集流的橫截面面積?？梢杂孟率接嬎慵鞅砻婵偀崃縌，并計算集流表面的熱等效內阻R。

電流場在極耳位于極耳片中部時的集流分布見圖2b。同理，集流熱積分也被用來計算集流的內阻。

從中拉退火裝置極耳位置的對比可以看出，集流體的內阻只有一邊時的1/4，而當電極寬度不變時，集流體的阻值與其長度成正比。

卷繞結構的鋰離子電池可在電極極片上多焊接幾個極耳，這樣在高倍率放電初期，電池內部就會有多個區域內阻較小，電流密度較大，反應速度較快，從而緩解單極耳情況下的劇烈反應。

常規極耳結構多采用等間距的涂覆極耳，即在極耳(集流器)一側等間距分布的極耳位置上，間歇涂布器則留出極耳位置。這種設計簡單易操作，但在后續的卷繞生產過程中，隨著卷芯直徑的增加，極耳在卷芯端部的分布越來越密集。

另外，采用多極耳片將使電池額定容量下降，并且，極耳數增加，將增加鋁塑膜的熱封難度，鋁塑膜與極耳之間易發生預封不良現象，造成電池發生短路、脹氣、漏液等隱患。

為此，卷繞式電池組也有全極性的耳極片設計，以極耳的角度改善電池的功率特性，使電流密度分布均勻，如圖1所示的圓柱電池。方格的具體極片設計如圖3所示，正極極片在涂敷正極材料(30)時，一邊邊緣沒有涂布的側邊(15)，而負極片負極材料(40)時留白的一側邊(14)都作為極耳焊接在正負極導流體上，正負極片通過隔膜(40)隔離開，這樣電流流經的距離短，可以實現高功率密度。