锂离子电池正极辊压加热退火消褶技术

发布日期：2021-10-13 作者：点击：

锂离子电池正极辊压加热退火消褶技术

1、锂离子电池的极耳设计

在电池日，特斯拉推出了一种无极耳圆筒卷绕电池，所谓无极耳就是不需要额外的极耳引流，直接把非涂层箔材弯曲到电池壳上。该电池的设计减少了内阻，并改善了电源性能。

叠片电池实际上相当于数十个小电池并联，通过电子传输至各个电极极耳部，大大降低电池集流体的欧姆内阻，其倍率性能远优于卷绕。

对于高倍率放电，极耳结构不同，其设计方法也有所不同。当带有卷绕结构的锂离子电池极耳在一侧时，的分布如图2a所示。在离极耳最远端xn处流出的电流，要经过x1-xn段，x3段外流的电流必须经过x1-x2-x3段……，外部放电电流为I，每个分段的反应电流都为Ia，流经x1段的集流电流为n.Ia，流经x2段的集流电流为(n-1).Ia，流经x3段的集流电流为(n-2).Ia，流经xn段的集流电流为Ia。

对集流体的每一段，计算电流经过集流体的欧姆热量

在公式中：ρ是集流体电阻率，dx为每段长度，A是集流的横截面面积。可以用下式计算集流表面总热量Q，并计算集流表面的热等效内阻R。

电流场在极耳位于极耳片中部时的集流分布见图2b。同理，集流热积分也被用来计算集流的内阻。

中拉退火装置

从中拉退火装置极耳位置的对比可以看出，集流体的内阻只有一边时的1/4，而当电极宽度不变时，集流体的阻值与其长度成正比。

卷绕结构的锂离子电池可在电极极片上多焊接几个极耳，这样在高倍率放电初期，电池内部就会有多个区域内阻较小，电流密度较大，反应速度较快，从而缓解单极耳情况下的剧烈反应。

常规极耳结构多采用等间距的涂覆极耳，即在极耳(集流器)一侧等间距分布的极耳位置上，间歇涂布器则留出极耳位置。这种设计简单易操作，但在后续的卷绕生产过程中，随着卷芯直径的增加，极耳在卷芯端部的分布越来越密集。

另外，采用多极耳片将使电池额定容量下降，并且，极耳数增加，将增加铝塑膜的热封难度，铝塑膜与极耳之间易发生预封不良现象，造成电池发生短路、胀气、漏液等隐患。

为此，卷绕式电池组也有全极性的耳极片设计，以极耳的角度改善电池的功率特性，使电流密度分布均匀，如图1所示的圆柱电池。方格的具体极片设计如图3所示，正极极片在涂敷正极材料(30)时，一边边缘没有涂布的侧边(15)，而负极片负极材料(40)时留白的一侧边(14)都作为极耳焊接在正负极导流体上，正负极片通过隔膜(40)隔离开，这样电流流经的距离短，可以实现高功率密度。