一种锂电池及其电芯尺寸选取方法与流程

1.本发明涉及锂电池检测技术领域，尤其涉及一种锂电池及其电芯尺寸选取方法。


背景技术：

2.为了提高单体锂电池电芯的能量密度，市场上的电芯都在趋向于尺寸更大的体积设计，然而极片面积的增大，会加剧极片上电压分布不均，进而会影响电芯的电化学性能。
3.为了检测锂电池极片上的电压变化，现有技术通常采用外引出三电极的方式，通过将铜丝放置在正负极片之间，中间垫上隔膜用以绝缘，之后将铜丝镀锂，将此作为参比电极，之后通过测量正极、负极和参比电极之间的电位来观察正负极的绝对电位，从而观察锂离子软包电池内部极片的电压分布状态。
4.然而目前所用的三电极方法，通过从正负极片之间引出铜丝的方法难以监测锂电池极片上不同位置的电压变化，且由于三电极本身与极片之间存在压降，测得值理论上要比实际值更小，因此还需要进行数据校准，因此也就难以通过直接比对三电极之间的电压差得到的准确的比对结果。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种锂电池及其电芯尺寸选取方法，以便于准确的测量极片上不同位置电压的技术问题。
6.根据本发明的一方面，提供了一种锂电池，包括：相对设置的正极片和负极片；
7.所述负极片的一个侧边上设置有负极主极耳；
8.所述正极片的一个侧边上设置有正极主极耳；
9.在所述负极片的侧边上除所述负极主极耳所在位置，以及所述正极主极耳映射在所述负极片上的映射位置之外的位置，设置有至少一个负极侧极耳，所述负极侧极耳和所述负极片电连接；
10.或者，在所述正极片的侧边上除所述正极主极耳所在位置，以及所述负极主极耳在所述正极片上的映射位置之外的位置，设置有至少一个正极侧极耳，所述正极侧极耳和所述正极片电连接。可选的，所述负极侧极耳的数量与所述负极片的尺寸成正比；
11.所述正极侧极耳的数量与所述正极片的尺寸成正比。
12.可选的，所述负极主极耳所在侧边的两个相邻侧边上分别设置有多个所述负极侧极耳；
13.所述正极主极耳所在侧边的两个相邻侧边上分别设置有多个所述正极侧极耳。
14.可选的，所述负极侧极耳上焊接有第一金属接头，当锂电池封装好后，所述第一金属接头的一端位于锂电池外部；所述第一金属接头用于连接电压检测装置；
15.所述正极侧极耳焊接有第二金属接头，当锂电池封装好后，所述第二金属接头的一端位于锂电池外部；所述第二金属接头用于连接电压检测装置。
16.可选的，所述第一金属接头和所述第二金属接头采用的材料包括镍。
17.可选的，所述负极片的第一面积大于或等于所述正极片的第二面积。
18.可选的，所述负极侧极耳与所述负极片一体成型，且所述负极侧极耳和所述负极片均为铜材质；
19.所述正极侧极耳与所述正极片一体成型，所述正极侧极耳和所述正极片均为铝材质。
20.根据本发明的另一方面，提供了一种锂电池电芯尺寸选取方法，基于上述的锂电池结构实施，包括：
21.分别检测多个锂电池以预置电流充放电时负极主极耳以及负极侧极耳的电压，得到多个锂电池在充放电过程中锂电池负极主极耳以及所述负极侧极耳在多个时间点的电压值；所述多个锂电池分别对应多个电芯尺寸；
22.计算每个锂电池在每个时间点的所述负极侧极耳电压值与所述负极主极耳电压值的第一差值；
23.根据每个锂电池在多个时间点的所述第一差值确定最优的所述电芯尺寸。
24.可选的，所述根据每个锂电池在多个时间点的所述第一差值确定最优的所述电芯尺寸，包括：
25.对每个锂电池在每个时间点的所述第一差值求平均后得到第三差值，将所述第三差值最小的锂电池对应的所述电芯尺寸确定最优电芯尺寸。
26.根据本发明的第三方面，提供了一种锂电池电芯尺寸选取方法，基于上述的锂电池结构实施，包括：
27.分别检测多个锂电池以预置电流充放电时正极主极耳以及所述正极侧极耳的电压，得到多个锂电池在充放电过程中锂电池正极主极耳以及所述正极侧极耳在多个时间点的电压值；
28.计算每个锂电池在每个时间点的所述正极侧极耳电压与所述正极主极耳电压的第二差值；
29.根据每个锂电池在多个时间点的所述第二差值选取最优的所述电芯尺寸。
30.本发明实施例的技术方案，通过在负极片或者正极片的侧边上设置侧极耳，可以直接测量与极片电连接的侧极耳的电压值，得到的电压值与侧极耳在极片上的位置直接相关，可以按照需要设置侧极耳的位置，实现对极片所需位置的电压值的测量，且侧极耳与极片之间不存在压降，可以得到准确的测量结果。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是根据本发明实施例一提供的一种锂电池电芯的结构示意图；
33.图2是根据本发明实施例一所适用的另外一种锂电池电芯的结构示意图；
34.图3为本发明实施例一所适用的一种锂电池电芯的结构示意图；
35.图4是根据本发明实施例二提供的一种锂电池电芯尺寸选取方法的方法流程图；
36.图5是根据本发明实施例三提供的另外一种锂电池电芯尺寸选取方法的方法流程图；
37.附图标记：负极主极耳-10；正极主极耳-11；正极侧极耳-12；负极侧极耳-13；负极片-14；正极片-15；第一金属接头-16。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
39.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.实施例一
41.图1和图2为本发明实施例一提供了一种锂电池电芯的结构示意图。如图1和2所示，该锂电池包括：相对设置的正极片15和负极片14。
42.负极片14的一个侧边上设置有负极主极耳10。
43.正极片15的一个侧边上设置有正极主极耳11。
44.在负极片14的侧边上除负极主极耳10所在位置，以及正极主极耳11映射在负极片14上的映射位置之外的位置，设置有至少一个负极侧极耳13，负极侧极耳13和负极片14电连接。
45.或者，在正极片15的侧边上除正极主极耳11所在位置，以及负极主极耳10在正极片15上的映射位置之外的位置，设置有至少一个正极侧极耳12，正极侧极耳12和正极片15电连接。
46.其中，负极片14的侧边上设置有负极主极耳10，正极片15的侧边上设置有正极主极耳11，锂电池的正极和负极可以分别从正极主极耳11和负极主极耳10引出，使得对于封装好后的锂电池，可以从正极和负极处直接测量正极主极耳11和负极主极耳10的电压。
47.可以在正极片15的侧边上设置正极侧极耳12，并且正极侧极耳12与正极片15电连接，使得可以通过测量正极侧极耳12的电压，得到正极侧极耳12所在正极片15上的位置的电压值。具体的，如图1所示，正极侧极耳12可以设置在正极片15的任一侧边上，除了正极主极耳11所在位置以及负极主极耳10映射在正极片14上的位置之外的位置，这样能够避免当负极主极耳10映射在负极片14上的位置上设置有正极侧极耳时，难以从负极主极耳10处引出负极的问题发生。
48.另外，可以在负极片14的侧边上设置负极侧极耳13，并且负极侧极耳13与负极片
14电连接，使得可以通过测量负极侧极耳13的电压，得到负极侧极耳13所在负极片14上的位置的电压值。同样的，如图2所示，负极侧极耳13可以设置在负极片14的任一侧边上，除了负极主极耳10所在位置以及正极主极耳11映射在负极片14上的位置之外的位置，这样能够避免当正极主极耳11映射在负极片14上的位置上设置有侧极耳时，难以从正极主极耳11引出正极的问题发生。
49.本发明实施例的技术方案，通过在负极片14或者正极片15的侧边上设置侧极耳，可以直接测量与极片电连接的侧极耳的电压值，得到的电压值与侧极耳在极片上的位置直接相关，可以按照需要设置侧极耳的位置，实现对极片所需位置的电压值的测量，且侧极耳与极片之间不存在压降，可以得到准确的测量结果。
50.图3为本发明实施例一提供的一种锂电池电芯的结构示意图，图3中仅针对负极片14上设置负极侧极耳13，用于测量负极片14不同位置电压的一个实施例进行示意。如图3所示：
51.该锂电池的负极片14上的侧极耳的数量与负极片14的尺寸成正比。
52.由于，负极侧极耳13可以设置在负极片14上的任一侧边上，因此负极侧极耳13的设置数量可以和负极片14的尺寸成正比。同样的，如果在正极片15上设置正极侧极耳12，正极侧极耳12的数量也可以和正极片15的尺寸成正比。
53.在一种具体的实施方式中，参考图3，负极主极耳10所在侧边的两个相邻侧边上分别设置有多个负极侧极耳13。
54.正极主极耳11所在侧边的两个相邻侧边上分别设置有多个正极侧极耳12。
55.具体的，如图3所示，若在负极片14上设置负极侧极耳13，可以在负极主极耳10所在侧边的两个相邻侧边上分别设置有多个负极侧极耳13，用于测量负极片14上纵向上的多个位置的电压值。同样的，若在正极片15上设置正极侧极耳12，也可以在正极主极耳11所在侧边的两个相邻侧边上分别设置有多个正极侧极耳12，用于测量正极片15上纵向上的多个位置的电压值。
56.需要说明的是，负极侧极耳13可以和负极片14一体成型，且负极侧极耳13和负极片14均为铜材质；正极侧极耳12也可以和正极片15一体成型，正极侧极耳12和所述正极片15均为铝材质。
57.具体的，可以将负极片14的原片材进行裁剪，裁剪得到包括负极片14，负极主极耳10以及负极侧极耳13的整块负极片14材，此时得到的侧极耳仅需要采用nmp(甲基吡咯烷酮)进行擦除，将里面的铜箔暴露出来，即可用于电压测量。另外，如果采用正极片15测量电压时，可以将正极片15的原片材进行裁剪，裁剪得到包括正极片15，正极主极耳11以及正极侧极耳12的整块正极片15材，此时得到的正极侧极耳12仅需要采用nmp(甲基吡咯烷酮)进行擦除，将里面的铝箔暴露出来，即可用于电压测量。
58.另外，参考图3，负极侧极耳13上焊接有第一金属接头16，当锂电池封装好后，第一金属接头16的一端位于锂电池外部；第一金属接头16用于连接电压检测装置。
59.正极侧极耳12焊接有第二金属接头，当锂电池封装好后，第二金属接头的一端位于锂电池外部；第二金属接头用于连接电压检测装置。
60.需要说明的是，在对锂电池的电压进行测量时，可以从已经设置好的侧极耳处引出接线，用于对极片上对应位置的电压进行测量。具体的，当负极片14上设置有负极侧极耳
13时，可以在负极侧极耳13上焊接有第一金属接头16，第一金属接头16用于连接电压检测装置，使得可以通过电压检测装置检测第一金属接头16得到第一金属接头16对应的负极侧极耳13所在位置的电压变化。如图3所示，每个负极侧极耳13的一端上均设置有第一金属接头16，当对锂电池电芯进行组装后，第一金属接头16应该位于锂电池外部，检测人员可以通过测量锂电池外部暴露出的第一金属接头16即可测得对应的负极侧极耳13所在位置的电压。同样的，当正极片15上设置有正极侧极耳12时，可以在正极侧极耳12上焊接有第二金属接头，第二金属接头用于连接电压检测装置，使得可以通过电压检测装置检测第二金属接头得到第二金属接头对应的正极侧极耳12所在位置的电压变化。可以在每个正极侧极耳12的一端上均设置有第二金属接头，当对锂电池电芯进行组装后，第二金属接头应该位于锂电池外部，检测人员可以通过测量锂电池外部暴露出的第二金属接头即可测得对应的正极侧极耳12所在位置的电压。第一金属接头16和第二金属接头都可以采用镍金属材质，当然也可以根据需要选取其他的金属。
61.在一种具体的实施方式中，锂电池中的负极片14的第一面积大于或等于正极片15的第二面积。
62.具体的，负极片14的第一面积为除负极主极耳10，负极侧极耳13之外的面积，正极片15的第二面积为除正极主极耳11，正极侧极耳12之外的面积。在组装时，一般要求负极片14与正极片15的n/p(单位面积负极容量/单位面积正极容量)比满足一定值，因此，在本实施例中可以设置负极片14的第一面积大于或等于正极片15的第二面积，具体可以设置，第一面积/第二面积为1.0-1.2。
63.在对锂电池电芯进行测量时，首先需要将如图3所示的正极片15和负极片14，以及隔膜和锂电池外壳进行组装，组装之后，从负极侧极耳13引出的第一金属接头16处于锂电池外部，电压检测装置连接第一金属接头16和负极，测得第一金属接头16和负极的电压，通过从第一金属接头16测得的电压和从负极测得的电压进行比对，得到对该电池的对比结果。当然如果是正极片15设置有正极侧极耳12，则组装之后，从正极侧极耳12引出的第二金属接头处于锂电池外部，通过电压检测装置，直接连接第二金属接头和正极，测得第二金属接头和正极的电压，通过从第二金属接头测得的电压和从正极测得的电压进行比对，得到对该电池的对比结果。
64.本实施例通过从侧极耳焊接金属接头，当锂电池封装好后，金属接头处于锂电池的外部，使得可以通过电压检测装置测量金属接头，即可得到金属接头对应的侧极耳所在位置的电压，从而可以得到极片上各位置准确的电压值。另外，通过将金属接头直接焊接在侧极耳上，使得金属接头不易发生松动，能够避免采用三级法测量时引入的铜丝容易发生松动导致测得数据不准确的问题。
65.实施例二
66.图4为本发明实施例二提供的一种锂电池电芯尺寸选取方法的方法流程图。如图4所示，该方法包括：
67.301、分别检测多个锂电池以预置电流充放电时负极主极耳10以及负极侧极耳13的电压，得到多个锂电池在充放电过程中锂电池负极主极耳10以及负极侧极耳13在多个时间点的电压值；多个锂电池分别对应多个电芯尺寸。
68.为了使得电芯上电压尽可能均匀分布，减小对电芯电化学性能的影响，可以测量
不同尺寸的锂电池电芯上的电压变化，从而选取电压分布更均匀的电芯尺寸。
69.具体的，可以分别测量多个锂电池上的负极侧极耳13电压以及负极电压，每个锂电池分别对应一种尺寸，并且在锂电池充电放电的整个过程都进行测量，那么就可以得到每个锂电池在整个充放电过程中的负极电压以及负极侧极耳13的电压，其中测得的负极侧极耳13电压可以包括处于负极片14上多个位置的负极侧极耳13上测得的电压。
70.302、计算每个锂电池在每个时间点的负极侧极耳电压值与负极主极耳10电压值的第一差值。
71.本实施例中可以分别计算锂电池在每个时间点的负极侧极耳13电压值与负极主极耳10电压值的第一差值，其中，每个时间点的侧极耳电压值包括各个位置的负极侧极耳13电压值，第一差值为每个时间点负极片14上各位置的负极侧极耳13电压值，与负极主极耳10电压值的差值，即第一差值可以包括多个差值。
72.303、根据每个锂电池在多个时间点的第一差值确定最优的电芯尺寸。
73.可以通过将不同时间点的多个锂电池的第一差值进行比对，或者对每个锂电池的第一差值求平均后再进行比对的方法，选取差值最小的锂电池对应的电芯尺寸作为最优的电芯尺寸。当然，也可以采用其他的比较方法，选取出负极侧极耳13电压与负极主极耳10之间电压波动最小的锂电池，得到最优的电芯尺寸。
74.本实施例通过测量不同电芯尺寸的锂电池的负极主极耳10电压值与负极侧极耳13电压值，得到负极主极耳10电压值与负极侧极耳13电压值的第一差值，将不同锂电池的第一差值进行比对的方法，选取电芯上不同位置电压波动最小的电芯尺寸作为最优的尺寸。整个测试过程可以有效的监测电芯不同位置的电压，在对电芯无损坏的前提下能够得到直观准确的测量数据。
75.在一种具体的实施方式中，根据每个锂电池在多个时间点的第一差值确定最优的电芯尺寸，具体为：
76.对每个锂电池在每个时间点的第一差值求平均后得到第三差值，将第三差值最小的锂电池对应的电芯尺寸确定最优电芯尺寸。
77.需要说明的是，可以对锂电池在多个时间点的第一差值求平均，即对多个时间点中每个时间点的多个位置负极侧极耳13的电压值求平均，得到的第三差值包括多个时间点多个位置的第一差值求平均后的值。可以将每个锂电池得到的第三差值进行比对，得到的最小的第三差值对应的电芯尺寸即为最优电芯尺寸，可以认为该电芯上不同位置的电压数值与负极主极耳10的电压数值波动最小。
78.实施例三
79.图5为本发明实施例三提供的一种锂电池电芯尺寸选取方法的方法流程图。如图5所示，该方法包括：
80.401、分别检测多个锂电池以预置电流充放电时正极主极耳11以及正极侧极耳12的电压，得到多个锂电池在充放电过程中锂电池正极主极耳11以及正极侧极耳12在多个时间点的电压值。
81.可以分别测量多个锂电池上的正极侧极耳12电压以及正极电压，每个锂电池分别对应一种尺寸，并且在锂电池充电放电的整个过程都进行测量，那么就可以得到每个锂电池在整个充放电过程中的正极电压以及正极侧极耳12的电压，其中测得的正极侧极耳12电
压可以包括处于正极片15上多个位置的正极侧极耳12上测得的电压。
82.402、计算每个锂电池在每个时间点的正极侧极耳12电压与正极主极耳11电压的第二差值。
83.本实施例中可以分别计算锂电池在每个时间点的正极侧极耳12电压值与正极主极耳11电压值的第二差值，其中，每个时间点的侧极耳电压值包括各个位置的正极侧极耳12电压值，第二差值为每个时间点正极片15上各位置的正极侧极耳12电压值，与正极主极耳11电压值的差值，即第二差值可以包括多个差值。
84.403、根据每个锂电池在多个时间点的第二差值选取最优的电芯尺寸。
85.可以通过将不同时间点的多个锂电池的第二差值进行比对，或者对每个锂电池的第二差值求平均后再进行比对的方法，选取差值最小的锂电池对应的电芯尺寸作为最优的电芯尺寸。当然，也可以采用其他的比较方法，选取出正极侧极耳12电压与正极主极耳11之间电压波动最小的锂电池，得到最优的电芯尺寸。
86.在一种具体的实施方式中，根据每个锂电池在多个时间点的第二差值确定最优的电芯尺寸，具体为：
87.对每个锂电池在每个时间点的第二差值求平均后得到第四差值，将第四差值最小的锂电池对应的电芯尺寸确定最优电芯尺寸。
88.需要说明的是，可以对锂电池在多个时间点的第二差值求平均，即对多个时间点中每个时间点的多个位置正极侧极耳12的电压值求平均，得到的第四差值包括多个时间点多个位置的第一差值求平均后的值。可以将每个锂电池得到的第四差值进行比对，得到的最小的第四差值对应的电芯尺寸即为最优电芯尺寸，可以认为该电芯上不同位置的电压数值与正极主极耳11的电压数值波动最小。
89.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
90.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。