[发明专利]一种卷绕式多极耳电池及终端

说明书

本发明公开了一种卷绕式多极耳锂离子二次电池及终端。该电池有两个或两个以上正极耳和两个或两个以上负极耳，其中一对正/负极耳起到传统极耳的充放电电流传输的作用，其它的正负极耳起到辅助作用，包括电压内阻监测、以及电流微调的作用。该技术主要优势在于在电池的全寿命使用过程中，全程检测电池极片上各个位置的电压内阻分布，可以更好的监控电池的内阻、安全、寿命情况，防范安全事故的发生。该技术对于极片较长、极片面积较大的电池，以及大电流充放电的使用情况尤为适用。本发明同时公开了使用该锂离子二次电池的终端，用于控制、保护、平衡、修复该电池。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池技术领域，具体涉及一种卷绕式多极耳锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池有高电压、高能量密度等优点，被广泛应用于消费类电子产品、储能系统、动力系统的电源。近年来随着储能、电动车辆等需要大容量、大电流高倍率充放电的用电设备的需求，锂离子二次电池容量不断增加，有20Ah、50Ah甚至100Ah、200Ah的电池出现。卷绕式是一种制造效率高、结构简单的电池制造方法。充放电时，锂离子电池内部的电流、电压、阻抗分布不均匀，高容量、大体积的卷绕式电池在大电流充放电时，这种不均匀会表现的特别明显。而电流、电压、阻抗分布不均匀，尤其随着循环次数的增加，这种不均匀会加剧，有可能会导致电池局部析锂、局部材料失效、局部过热，导致循环性能下降，进而可能导致严重的安全事故。

另外，常规的锂离子电池有一对正负极极耳，这一对极耳既起到了传输电流的作用，又起到了检测电压的作用。在有电流经过的情况下，由于电流和极耳电阻带来的电压降导致极耳上检测的电压不准确，不能准确的检测监控到锂离子电池的工作状态。

如图1所示，即使在理想状态下，卷绕式电池充放电时，其极片上不同位置的电流电压和直流阻抗均随着其距极耳位置的远近发生变化。而从极耳处取得的电压和阻抗等信息，并不能准确的监控电池极片各个位置的实际情况，一般而言，距离极耳位置最远端的电流与极耳处差距最大。

发明内容

本发明的目的在于通过设计制造一种卷绕式多极耳电池和终端来解决现有卷绕式电池内部电流、电压、阻抗分布不均、且难以检测、难以控制的问题。

本发明提供了一种卷绕式多极耳电池，由一个或多个多极耳卷绕式卷芯、电解液、外壳和电极引出端构成，其特征在于：有两组或以上电极引出端，每组电极引出端包括至少一个正极引出端和至少一个负极引出端。

具体的，所述卷绕式多极耳电池由第一电极片、第二电极片和隔离膜卷绕而成，第一电极片和第二电极片均由箔材、涂覆在箔材上的活性物质以及连接在箔材上的极耳组成。第一电极片和第二电极片上均有两个或以上数量的极耳。为方便说明，定义第一电极片为负极，第二电极片为正极。

其极片设计可以如图2设计，包括第一电极片(1)，第一负极耳(11)，第二负极耳(12)，第二电极片(2)，第一正极耳(21)，第二正极耳(22)。第一负极耳(11)和第二负极耳(12) 分别位于第一电极片(1)的两端，第一正极耳(21)和第二正极耳(22)分别位于第二电极片(2)的两端，分别位于两端的原因是，在充放电过程中，电极极片两端的电流、电压差异最大。

图2设计的电极与隔膜经过卷绕形成的卷芯如图3所示，将该卷芯放入铝塑膜中封装、注液、化成后可以得到如图4所示的卷绕式多极耳电池。

在使用如图4所示的卷绕式多极耳电池时，第一正极耳和第一负极耳承担大电流充放电作用，第二负极耳和第二正极耳主要承担检测电极极片另一端电压内阻等电特性的作用。定义第一正极耳和第一负极耳之间的电压差为V₀，第二正极耳和第二负极耳之间的电压差为 V₁。当V₀和V₁差距较大时，外部控制电路可以选择关断保护、限制电流等保护措施，也可以通过辅助小电流减轻或消除电压差。