锂电池的极耳、具有该极耳的负极结构和锂电池的制作方法
专利名称：锂电池的极耳、具有该极耳的负极结构和锂电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一次锂电池领域，更具体地，本发明涉及一种锂电池的极耳、具有该极 耳的负极结构和锂电池。
背景技术：
在电池行业，锂电池由于具有能量密度高、电压高、工作温度范围宽、寿命长等优 点，已受到越来越多人的关注与重视。在过去的十几年中，锂电池已经在一次(不可充电)和 二次(可充电)电池市场中占据了主导地位，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑以及数码 相机等便携式电子设备中。在锂电池中，常规的锂-二硫化铁电池(以下有时也简称为锂电池或锂一次电池) 是以二硫化铁(Fe&)为正极活性物质、金属锂(Li)为负极活性物质并以有机电解液为电解 液的一次电池。该一次电池的电压可以达到1.5V，因此可以替代现在常用的碱性电池而作 为普通消费电子设备的便携能源进行使用。此外，该一次电池还具有比能量大、容量高、工 作温度范围宽、储存时间长等优点，与目前市场上广泛使用的碱性一次电池具有互换性，因 此其作为新一代的高功率电池，正越来越受到人们的欢迎，市场前景非常广阔。在制作锂-二硫化铁电池的过程中，首先，将1 粉末与导电剂、粘结剂等混合后 进行搅拌制成浆料，并将该浆料涂覆在正极导电基材上而形成正极，然后对正极进行烘干、 辊压、分切处理得到正极片，同时，选择特定尺寸的金属锂或其合金钼带作为负极片；然后， 将极耳的一端分别连接到正极片和负极片上形成正极结构和负极结构；然后，分别将正极 结构、隔膜和负极结构进行叠加以形成电池芯；最后，将电池芯放入电池壳体中，注入电解 液，封口、清洗后得到锂-二硫化铁电池。在正极结构方面，电池厂家采取了各种方法保证正极片与极耳之间连接的可靠 性。例如，有的厂家在正极片的涂覆过程中，留出了一端不涂的区域，将正极片卷成电池芯 后，这些未涂覆的区域集中在一起，通过电池装配的紧配合，使未涂覆区域集中的正极基材 直接与正极端子相接触，节省了极片与端子之间电连接的焊接工艺；还有一些厂家先在正 极片上预留出未涂覆的区域，然后在该未涂覆区域上引出极耳，使用电阻或其他方式将极 耳与正极端子相连接。虽然上述工艺相对复杂一些，但具有比较可靠的电连接。在负极结构方面，目前广泛应用的是，将极耳直接与负极片进行接触并覆盖一层 保护件(通常为胶带)以加强二者之间的接触。虽然这种连接方式比较简便，但在连接可靠 性方面存在一些问题。电池在从厂家运送到最终用户手中常常要经历诸如装卸、振动等过 程；另外，电池在使用中也可能受到冲击，例如，跌落到地板上，或者经历随机的长时间的振 动等。这些都可能导致电池内部电连接的破坏。尤其是在利用上述方法的现有电池中，负 极片与极耳之间的连接更容易遭到破坏，以致电池性能下降甚至失效，从而给用户带来很 大的麻烦，降低了客户满意度。因此，本领域需要一种能够保持负极片与极耳之间可靠的内部电连接的锂电池， 从而提高锂电池的质量和客户满意度。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进 一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对上述现有技术中的负极片与极耳之间的连接可靠性问题，本发明提供了一种 锂电池的极耳，所述锂电池为使用锂或锂合金作为负极片的电池，所述极耳的一个表面具 有用于压接于所述负极片的压接区域，所述压接区域具有第一突起部，所述第一突起部包 括至少一个第一突起。进一步地，所述极耳的所述表面除了所述压接区域以外的部分为非压接区域；所 述极耳还具有第二突起部，所述第二突起部与所述第一突起部相邻，所述第二突起部包括 多个第二突起，所述第二突起的高度均低于或等于所述第一突起的高度，且至少一部分所 述第二突起位于所述非压接区域与所述压接区域的交界处。本发明还提供一种锂电池的负极结构，所述负极结构包括锂制负极片和上述的极 耳，所述极耳以所述压接区域压接在所述锂制负极片上，并至少以所述第一突起嵌入所述 锂制负极片，且所述第一突起的高度小于所述锂制负极片的厚度。进一步地，本发明还提供了一种锂电池，所述锂电池使用二硫化铁作为正极活性 物质，所述锂电池包括上述的负极结构。综上所述，首先，本发明的极耳具有第一突起，因此其与负极片相接触的时候可以 压入负极片，从而增强两者之间接触的可靠性；且本发明的极耳还可以具有高度低于或等 于第一突起的第二突起，其设置在压接区域和非压接区域的交界处，可避免折弯极耳时导 致负极片损伤甚至破裂从而起到保护负极片的作用。本发明的负极结构可以有效地降低外 界振动带来的影响，保证负极结构中的负极片与极耳之间具有可靠的连接，并且可减小电 池内部的接触电阻，提升电池的放电性能。本发明的锂电池可以有效地降低外界振动带来 的影响，保证负极结构中的负极片与极耳之间具有可靠的连接，从而使电池具有较好的质 量和较长的寿命，进而提高客户满意度。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图Ia所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的极耳的主视图； 图Ib所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的极耳的侧向剖视图； 图Ic所示为根据本发明又一个优选实施方式的锂电池的极耳的主视图； 图2所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的负极结构的示意图； 图3所示为对根据本发明的锂电池的负极结构进行可靠性测试的示意图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便具体说明本发明。 显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施 例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据 本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意 图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括” 时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或 多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。[极耳]
如上所述，本发明提供了一种锂电池的极耳，所述锂电池为使用锂或锂合金作为负极 片的电池，所述极耳的一个表面具有用于压接于所述负极片的压接区域，所述压接区域具 有第一突起部，所述第一突起部包括至少一个第一突起。以下参考图la lc，详细说明根据 本发明的锂电池的极耳的具体结构。图Ia所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的极耳的主视图；图Ib所示 为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的极耳的侧向剖视图；图Ic所示为根据本发明 又一个实施方式的锂电池的极耳的主视图。首先，如图Ia和Ib所示，极耳100的一个表面由用于压接于负极片(未示出)的压 接区域101和非压接区域(即极耳100的该表面上除了压接区域101以外的区域)构成，且 压接区域101和非压接区域分别位于极耳100的两端。就极耳100的形状而言，一般为条 形或“L”形。所述条形包括任何长宽比大于1 (优选大于1.5)的形状。作为条形的实例， 图Ia和Ib所示的极耳为长方形。但其形状并不限于此，例如其可以为带四个圆角的条形。 “L”形也没有特别限制，只要适于作为连接极片和端子的连接部件即可。作为示例，极耳100的厚度“d”(如图Ib所示的ζ方向)一般为0. 05 0. 50mm，例 如，0. Imm, 0. 3mm, 0. 4mm ；优选地为 0. 08 0. 20mm。作为示例，当用于锂电池的负极结构时，极耳100可以由硬度大于锂的金属或合 金制成，例如，所述极耳100由选自铝、钢、铜、镍或其合金中的至少一种材料制成，优选由 镀镍钢带制成。当极耳的材料的硬度大于锂时，该极耳可以方便地压接在锂制负极片上，从 而获得本发明的负极结构。不过，对于具有本发明所述的构造的极耳而言，可以根据用途来 选择合适的材料，并不限于上述列举的硬度和材料。作为示例，当选择硬度大于负极片的极耳材料时，可以将本发明的极耳的压接区 域与负极片的适当位置接触，通过一定的压力，例如，0. Γ0. 5MPa,将第一突起部的全部，或 者将第一突起部的全部与第二突起部的一部分一起，压入负极片，从而获得具有可靠的极 耳与极片之间的连接的负极结构。对于条形或“L”形的极耳，压接区域101在位置上只需要位于极耳的一端即可，并 无其他限制。压接区域101具有第一突起部102，所述第一突起部102包括第一突起103。此处 所说的“第一突起部”是指所有的第一突起103及其相互之间的表面在压接区域101占据的部分(如图Ia所示的102)，该区域为压接区域的一部分，通常位于靠近极耳端部的位置， 且不存在后文提及的第二突起。在优选的情况下，为了保证极耳100与负极片之间的电连 接可靠持久，第一突起部102包括至少一个第一突起103，例如，16个，24个，32个等。第一 突起103的数量不受特别限制，可以根据各第一突起本身的投影面积来设定，单位投影面 积越小，数量越多。作为示例，为了保证极耳100与负极片之间具有可靠的电连接，第一突起103在所 述压接区域101的全部投影面积占所述压接区域101总面积的10%以上，例如，40%，60%， 90% ；优选地，第一突起103在所述压接区域101的全部投影面积占所述压接区域101总面 积的50% 80%。作为示例，为了保证极耳100与负极片之间具有可靠的电连接，第一突起103的高 度(沿如图Ib所示的ζ方向，即如图Ib所示的“h”)应尽可能高，以便其可以以较深的深度 嵌入负极片中，从而最大限度地加强极耳100与负极片之间的连接，但第一突起103的高度 不能过高，以免该突起在负极片边缘处嵌入负极片时使负极片的边缘成为薄弱部分，影响 接下来的电池制造工艺。优选地，当极耳100压接在负极片上时，其压接区域位于负极片边 缘的部分不存在第一突起103 ；负极片边缘的压接可以由后文提及的第二突起部104来完 成，以免导致负极片的边缘过于薄弱而发生破裂。此外，当用于负极结构时，优选第一突起 的高度小于负极片的厚度，以避免穿透。因此第一突起103的高度可以为0. 08、. 50mm，例 如，0. 2mm, 0. 3mm, 0. 4mm ；优选地为0. 08、. 30mm。此外，还可以根据实际情况确定第一突起 的其他尺寸，如长度(沿图Ia所示的χ方向)和宽度(沿图Ia所示的y方向)。对于本领域技术人员来讲显而易见的是，在本申请说明书的教导下，可以根据极 耳100和负极片的实际尺寸、二者之间的接触面积、以及期望达到的电连接的可靠程度，按 照实际情况从上述范围内选择合适的数值。对于本领域技术人员来讲还显而易见的是，也 可以从不同于上述范围的数据中选择合适的数值。作为示例，第一突起103在所述压接区域101的表面的投影可以是菱形、圆形、椭 圆形、方形、三角形、条形等任意形状，其中优选为菱形、方形和圆形，更优选为菱形。进一步地，除了要求第一突起103的尺寸能够保证实现可靠的连接外，还优选第 一突起103的外形为没有尖角的凸面，以避免压接在负极片上时形成穿透，也就是说，在优 选的情况下，第一突起103的表面为凸面，且该凸面上的每一点均连续可导。这样的凸面可 以是由直纹曲面、曲纹曲面和/或平面中的一种、两种或三种构成的复合面，只要没有尖角 (面上的每一点均连续可导)即可。更进一步地，所述第一突起103 (或第一突起部102)应优选地位于靠近与负极片 相接触的一端；另外，所述第一突起103可以以任意方式排列在压接区域101上，例如，随机 地在极耳表面的一端制作第一突起103，但优选地是，第一突起103呈矩阵方式排列或者呈 蜂窝状方式排列。也就是说，第一突起103可以先沿图Ia所示的χ方向在靠近与负极片相 接触的一端从左到右依次排列，然后再沿图Ia所示的y方向依次排列，不同行之间的第一 突起103可以对齐排列(即呈矩阵方式)，也可以交错排列(即呈蜂窝状方式，如图Ia所示)。 本领域技术人员可以理解的是，具有任何形状的第一突起均能够加强极耳与负极片之间的 连接强度。又例如，如图Ic所示，为了方便制造，且使极耳受力更均勻，第一突起103在所 述压接区域101的表面可以呈条纹状排列(或称波浪状排列)，例如单条纹或多条纹。即，第一突起103可以是在压接区域101的表面，彼此沿y方向间隔一定距离的、从左向右(沿χ 方向)分布在极耳100上的条纹状突起。作为示例，所述第一突起部102 (第一突起103)可以通过机械冲压方法或者其他 类似方法形成。以机械冲压方法为例，将待加工的极耳置于冲压设备上，将冲压所施加的压 力调整为0. 3^1. 2MPa，例如0. 5MPa，对极耳进行冲压得到带有第一突起部的极耳。作为示例，第一突起部102与极耳100的端部之间还可以留有一部分未经加工的 非突起区106，以满足加工时的定位需要。进一步地，为了进一步加强极耳与负极片之间的连接，也为了避免由于第一突起 部102的存在而对负极片的边缘造成损害，极耳100还可以具有第二突起部104。该第二突 起部104与第一突起部102相邻。所述第二突起部104具有多个第二突起105。进一步地，当设置第二突起部104时，优选至少一部分所述第二突起105位于所述 非压接区域与所述压接区域101的交界处，以增强该交界处的极耳强度，如图Ia所示。其 原因在于如上所述，为了保证连接的可靠性，需要将所有的第一突起103压接于负极片； 但是在电池制造过程的后续工艺中，可能还需要弯折极耳100以与负极端子进行焊接，且 弯折的位置一般位于极耳表面的强度变化处，即，在弯折时，同一表面上强度明显小于其他 部分的地方容易被弯折。此时，如果不在所述非压接区域与所述压接区域101的交界处设 置第二突起，则可能会使得弯折发生在第一突起部102的边缘(对应于负极片的边缘)，这就 有可能损伤负极片；当设置了第二突起部104且至少一部分所述第二突起105位于所述非 压接区域与所述压接区域101的交界处时，由于第二突起105的存在可以增强该交界处的 强度，因此可以使弯折较容易发生在第二突起部104的边缘(此边缘未设置任何突起，且远 离负极片的边缘)，从而可以避免对负极片造成损伤。如上所述，在设置第二突起部104的情况下，只需至少一部分所述第二突起105位 于所述非压接区域与所述压接区域101的交界处，即可实现上述效果。该部分第二突起105 的数量不受特别限制，只需其投影与该交界处有部分重叠即可增强其抗弯强度。在此前提 下，作为示例，可以将第二突起部104中的一部分第二突起105设置在压接区域101，另一 部分第二突起105设置在非压接区域。设置在压接区域101的这部分第二突起105可以像 第一突起103 —样起到连接负极片的作用；而设置在非压接区域的第二突起则起到增强极 耳抗弯强度的作用。为了进一步保证极耳100与负极片之间具有可靠的电连接，且避免极 耳100在负极片边缘处弯折，位于压接区域101的第二突起105在所述压接区域101的全 部投影面积可以占所述压接区域101总面积的5 20%，例如，8%，15%，18%，优选地为5°/Γ Ο%。 更优选地，位于非压接区域的第二突起105在远离压接区域101 —侧的结束处与压接区域 101和非压接区域之间的交界处的距离应在0. 2^0. 4mm之间，以保证极耳100不会在压接区 域101和非压接区域之间的交界处被折弯。为了不影响第一突起103的功能，所述第二突起105的高度应低于或等于所述第 一突起103。在优选的情况下，分布在第二突起部104中的各个第二突起105的高度可以随 位置不同沿压接区域101向非压接区域的方向逐渐降低，在更优选的情况下，可以随位置 的不同沿压接区域101向非压接区域的方向逐渐降低为0。例如，各个第二突起105的高度 (沿如图Ib所示的ζ方向，S卩如图Ib所示的“h”)可以为0、. 5mm。对于本领域技术人员来 讲显而易见的是，可以根据极耳100和负极片的实际尺寸、二者之间的接触面积、第一突起103的尺寸，以及期望达到的电连接的可靠程度，按照实际情况从上述范围内选择合适的数 值。对于本领域技术人员来讲还显而易见的是，也可以从不同于上述范围的数据中选择合 适的数值。作为示例，第二突起105在所述压接区域101的表面和所述非压接区域的表面的 投影可以是菱形、圆形、椭圆形、方形、三角形、条形等任意形状，其中优选为菱形、方形和圆 形，更优选为菱形。进一步地，除了需要第二突起105的尺寸能够保证实现可靠的连接外，还优选第 二突起105的外形最好为没有尖角的凸面，以避免压接在负极片上时形成穿透，也就是说， 在优选的情况下，第二突起105的表面为凸面，且该凸曲面上的每一点均连续可导。这样的 凸面可以是由直纹曲面、曲纹曲面和/或平面中的一种、两种或三种构成的复合面，只要没 有尖角(面上的每一点均连续可导)即可。更进一步地，所述第二突起105应优选地与第一突起103相邻；另外，所述第二突 起105可以以任意方式排列在压接区域101上，例如，随机地在极耳表面制作第二突起105， 但优选地是，第二突起105呈矩阵方式排列或者呈蜂窝状排列。也就是说，第二突起105可 以先沿图Ia所示的χ方向在靠近与负极片相接触的一端从左到右依次排列，然后再沿图Ia 所示的y方向依次排列，不同行之间的第二突起105可以对齐排列(即呈矩阵方式)，也可以 交错排列(即呈蜂窝状方式，如图Ia所示)。本领域技术人员可以理解的是，具有任何形状 的第二突起均能够实现上述目的。又例如，如图Ic所示，为了方便制造，且使极耳受力更均 勻，第二突起105还可以呈条纹状排列(或称波浪状排列)，例如单条纹或多条纹。S卩，第二 突起105可以是彼此沿y方向间隔一定距离的、从左向右(沿χ方向)分布在极耳100上的 条纹状突起。作为示例，所述第二突起部104 (第二突起105)可以通过机械冲压方法或者其他 类似方法形成。以机械冲压方法为例，将待加工的极耳置于冲压设备上，将冲压所施加的压 力调整为0. 3^1. 2MPa，例如0. 5MPa，对极耳进行冲压得到带有第二突起部的极耳。进一步地，根据冲压设备的具体构造，所述第一突起部102和所述第二突起部104 可以分别形成，也可以同时一体形成。在优选的情况下，第二突起105与第一突起103具有相同的形状、排列方式和制作 方法，这样可以简化工艺。综上所述，本发明的极耳具有第一突起部，因此可以通过将其与负极片压接而压 入所述负极片，从而增强两者之间接触的可靠性；第二，本发明的极耳还可以具有与第一突 起部的高度不同的第二突起部，所述第二突起部的一部分用于压入负极片以进一步增强极 耳与负极片之间接触的可靠性，所述第二突起部的另一部分用以避免折弯极耳时导致极耳 断裂从而起到保护负极片的作用；第三，本发明的极耳可以通过机械冲压方法获得，因此制 作方法简单，成本低廉。[负极结构]
以下参考图2，详细说明根据本发明优选实施方式的锂电池的负极结构的具体结构。图 2所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的负极结构的示意图。如图2所示，锂电池的负极结构200包括负极片201和极耳202。作为示例，负极片201为锂制负极片，S卩，使用锂或锂合金作为活性物质，其厚度通常为 0. Γ0. 5mm,例如 0. 2mm, 0. 3mm, 0. 4mm 等。图2所示的极耳202即为本发明上述优选实施方式所述的极耳(参见图la、lb和 Ic及上文所述)，其具体结构及相应的优选实施方式可参照上文所述，在此不再赘述，以下 仅对该负极结构的实施方式进行描述。作为示例，在组装负极片201与极耳202时，将压接区域与负极片201的表面相接 触，并施加一定的压力，例如，0. Γ0. 5MPa，使第一突起部的全部，或者第一突起部的全部与 第二突起部的一部分嵌入负极片201，从而达到负极片201与极耳202之间的紧密接触。作为示例，为加强负极片201与极耳202之间的连接并防止可能的内部短路危险， 电池的负极结构200还包括至少一个片状的保护件203。所述的保护件203用于保护极耳 202与负极片201的压接。保护件203至少粘合在第一区域上以及所述锂制负极片上与该 第一区域相邻的区域上，该第一区域是极耳202的另一表面(与具有压接区域和非压接区 域的表面相反的表面，即图2中朝上的一面)的与所述压接区域相对应的区域；优选所述保 护件203至少覆盖所述第一区域的全部，以在将极片与隔膜卷绕在一起时防止极耳的边缘 刺穿隔膜从而起到保护作用。进一步地，保护件203还可以粘合在第二区域的至少一部分 上，该第二区域位于所述锂制负极片的与被所述极耳压接的表面相反的另一面，且为所述 锂制负极片上与所述压接区域相对应的区域。当保护件203以粘合的方式覆盖在第二区域 的至少一部分和负极片201上而连接这两部分时，可以对极耳202的压接起到固定作用。作为示例，保护件203包括片状的柔性基材和涂覆在所述柔性基材的单面上的粘 胶，所述粘胶用于所述粘合。其中，基材由选自聚乙烯、聚丙烯、硫化聚乙烯、高熔点芳香族 聚酰胺、玻璃布、聚酯膜、非织物纤维、棉布、醋酸纤维素、绉纱等中的至少一种材料构成。粘 胶由选自橡胶、合成橡胶、丙烯酸胶、硅树脂中的至少一种材料构成。以上的基材和粘胶可 任意组合。综上所述，具有上述构造的本发明的负极结构可以有效地防止可能发生的第一突 起和/或第二突起穿透负极片而导致的故障；同时，还可以降低外界振动带来的影响，保证 负极结构中的负极片与极耳之间具有可靠的连接；另外，本发明的负极结构具有紧密的连 接，从而减小了电池内部的接触电阻，提升了电池的放电性能。[锂-二硫化铁电池]
以下详细说明根据本发明一个优选实施方式的锂电池。本发明的锂电池使用二硫化铁作为正极活性物质；其可以包括正极结构、负极 结构、隔膜和电解液。正极结构包括正极片和正极极耳。进一步地，正极片使用二硫化铁作为活性物质； 可使用各种柔性片材作为正极基材，例如铝箔。负极结构为本发明上述的负极结构，其结构不再赘述。隔膜可以是材料为PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)或其组合的微多孔膜。进一步地，在制作时，将正极结构、负极结构和隔膜按照正极结构、隔膜、负极结 构、隔膜的顺序卷绕在一起以形成电池芯，将电池芯放入电池壳体后注入电解液，封口制成 电池，其中，所述电解液可以通过将锂盐溶解于有机溶剂中而形成。本领域技术人员可以理解的是，除了本发明的负极结构以外，上述锂电池的其他 部件可采用任何公知的构造，不限于上述列举的实例。
由于具有上述负极结构，本发明的电池可以有效地降低外界振动带来的影响，保 证负极结构中的负极片与极耳之间具有可靠的连接，从而使电池具有较好的质量和较长的 寿命，进而提高客户满意度。以下通过实施例来对本发明要求保护的技术方案作更详细的描述。需要说明的 是，这些实施例是示例性的，对本申请的保护范围不具有限定作用。
实施例实施例1-4
以下通过圆柱形AA电池负极结构的具体实施例对本发明的负极结构作进一步的说明。本实施例的圆柱形AA电池负极结构的负极片采用纯金属锂箔带，长度为300mm， 宽度为40mm，厚度为0. 16mm。极耳采用条形的镀镍钢带，长度为25mm，宽度为3. 5mm,厚度 为0. 1mm，其中压接区域占整个极耳面积的30% (即压接区域的边缘位于极耳上离最近的一 端边缘约8mm处)。保护件的基材采用聚丙烯基材，且其长度为23mm，宽度为7. 2mm，厚度为 0. 1mm，粘胶的材料为合成橡胶，由此构成胶带。然后，用机械冲压的方式在极耳的压接区域制作第一突起部，其中，机械冲压所施 加的压力为0.5MPa。所述第一突起部包括M个形状相同的第一突起，呈规则的蜂窝状方 式排列(即如图Ia所示)；第一突起在压接区域的全部投影面积占所述压接区域总面积的 50% ；第一突起的高度为0. 12mm (小于0. 16mm的负极片厚度)。实施例1中，第一突起的投影为菱形；实施例2中，第一突起的投影为方形；实施 例3中，第一突起的投影为圆形。各实施例的第一突起均为凸面，其表面无尖角。将以上制备好的极耳与负极片相接触，并在其上施加0. 3MPa的压力，将上述第一 突起压入负极片。由此形成完整的负极结构，其中实施例1-3的产品分别称为样品A、样品 B和样品C。在实施例4中，使用上述保护件覆盖样品A中的第一区域以及所述锂制负极片上 与该第一区域相邻的区域，以使两个区域连接在一起，其中，该第一区域是所述极耳的另一 表面的与所述压接区域相对应的区域，由此形成完整的负极结构，称之为样品D。可靠性测试1
为了说明上述实施例1-3的负极结构具有较好的电连接，下文以现有的负极结构(样 品E)为比较对象，进行可靠性测试。其中，现有负极结构为使用实施例4中的保护件将同 样规格的极耳(未设置第一突起)和负极片直接粘合在一起而形成的。图3显示了测试方法的示意图，其中，负极结构300中的301表示负极片，302表示 极耳，F表示拉力的方向。具体地说，在测试时，向负极结构施加一个如图3所示的拉力(约 2N，预计实际使用过程中的震荡所带来的作用力小于此数值)，然后观察负极片的表面状态 和在发生脱离之前实际拉力施加时间。如果负极片中的大量的材料锂粘在第一突起上被拉 出，或者压接区域破裂而大量负极片材料粘结在极耳上，则说明极耳与负极片的连接是可 靠的。另一方面，负极结构抵抗拉力F而不发生脱离的时间也是衡量连接是否牢固的一个 标准。测试结果显示，如表1所示。表 权利要求
1.一种锂电池的极耳，所述锂电池为使用锂或锂合金作为负极片的电池，所述极耳的 一个表面具有用于压接于所述负极片的压接区域，所述压接区域具有第一突起部，其特征 在于，所述第一突起部包括至少一个第一突起。
2.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起在所述压接区域的全部投 影面积占所述压接区域总面积的10%以上。
3.根据权利要求2所述的极耳，其特征在于，所述第一突起在所述压接区域的全部投 影面积占所述压接区域总面积的509Γ80%。
4.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起的高度为0.08、. 50mm。
5.根据权利要求4所述的极耳，其特征在于，所述第一突起的高度为0.08、. 30mm。
6.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起在所述压接区域的表面的 投影为菱形、圆形、椭圆形、方形、三角形或条形。
7.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起在所述压接区域上呈矩阵 方式排列、呈蜂窝状方式排列或呈条纹状排列。
8.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起为凸面，且所述凸面上的每 一点均连续可导。
9.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起通过机械冲压方法形成。
10.根据权利要求9所述的极耳，其特征在于，所述机械冲压方法中的冲压所施加的压 力为 0. 3^1. 2MPa。
11.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳的形状为条形或“L”形。
12.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳的厚度为0.05、. 50mm。
13.根据权利要求12所述的极耳，其特征在于，所述极耳的厚度为0.08、. 20mm。
14.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳由硬度大于锂的金属或合金制成。
15.根据权利要求14所述的极耳，其特征在于，所述极耳由选自铝、钢、铜、镍或其合金 中的至少一种材料制成。
16.根据权利要求14所述的极耳，其特征在于，所述极耳由镀镍钢带制成。
17.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳的所述表面除了所述压接区域 以外的部分为非压接区域；所述极耳还具有第二突起部，所述第二突起部与所述第一突起 部相邻，所述第二突起部包括多个第二突起，所述第二突起的高度均低于或等于所述第一 突起的高度，且至少一部分所述第二突起位于所述非压接区域与所述压接区域的交界处。
18.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述多个第二突起各自的高度沿所述 压接区域向所述非压接区域的方向逐渐降低。
19.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起位于所述压接区域的部 分在所述压接区域的全部投影面积占所述压接区域总面积的5 20%。
20.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起在所述压接区域的表面 的投影和在所述非压接区域的表面的投影相同，且为菱形、圆形、椭圆形、方形、三角形或条 形。
21.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起在所述压接区域和所述 非压接区域上呈矩阵方式排列、呈蜂窝状方式排列或呈条纹状排列。
22.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起为凸面，且所述凸面上的每一点均连续可导。
23.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起通过机械冲压方法形成。
24.根据权利要求18所述的极耳，其特征在于，所述多个第二突起各自的高度沿所述 压接区域向所述非压接区域的方向逐渐降低为0。
25.根据权利要求M所述的极耳，其特征在于，所述机械冲压方法中的冲压所施加的 压力为 0. 3^1. 2MPa。
26.—种锂电池的负极结构，其特征在于，所述负极结构包括锂制负极片和上述权利要 求中任一项所述的极耳，所述极耳以所述压接区域压接在所述锂制负极片上，并至少以所 述第一突起嵌入所述锂制负极片，且所述第一突起的高度小于所述锂制负极片的厚度。
27.根据权利要求沈所述的负极结构，其特征在于，所述锂制负极片的厚度为 0. 1 0· 5mm。
28.根据权利要求沈所述的负极结构，其特征在于，所述压接所用的压力为 0. Γο. 5MPao
29.根据权利要求沈所述的负极结构，其特征在于，所述负极结构还包括片状的保护 件，所述保护件至少粘合在第一区域上以及所述锂制负极片上与所述第一区域相邻的区域 上，所述第一区域是所述极耳的另一表面的与所述压接区域相对应的区域。
30.根据权利要求四所述的负极结构，其特征在于，所述保护件还粘合在第二区域的 至少一部分上，所述第二区域位于所述锂制负极片的与被所述极耳压接的表面相反的另一 面，且为所述锂制负极片上与所述压接区域相对应的区域。
31.根据权利要求四所述的负极结构，其特征在于，所述保护件包括片状的柔性基材 和涂覆在所述柔性基材的单面上的粘胶，所述粘胶用于所述粘合。
32.根据权利要求31所述的负极结构，其特征在于，所述基材由选自聚乙烯、硫化聚乙 烯、聚丙烯、高熔点芳香族聚酰胺、玻璃布、聚酯膜、非织造纤维、棉布、醋酸纤维素或绉纱中 的至少一种材料构成。
33.根据权利要求31所述的负极结构，其特征在于，所述粘胶由选自橡胶、合成橡胶、 丙烯酸胶或硅树脂中的至少一种材料构成。
34.一种锂电池，所述锂电池使用二硫化铁作为正极活性物质，其特征在于，所述锂电 池包括权利要求沈-33中任一项所述的负极结构。
35.根据权利要求34所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池装有通过将锂盐溶解于 有机溶剂中而形成的电解液。
全文摘要
本发明涉及锂电池的极耳、具有该极耳的负极结构和锂电池。该锂电池为使用锂或锂合金作为负极片的电池。其中，所述极耳具有非压接区域和用于压接于负极片的压接区域，压接区域具有第一突起部，第一突起部包括至少一个第一突起。本发明的极耳具有第一突起部，因此其与负极片相接触的时候可以压入负极片，从而增强两者之间接触的可靠性。
文档编号H01M2/26GK102104134SQ20111003049
公开日2011年6月22日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者常海涛, 张清顺, 徐小春, 林建兴, 赵洋 申请人:福建南平南孚电池有限公司
技术领域：
本发明涉及一次锂电池领域，更具体地，本发明涉及一种锂电池的极耳、具有该极 耳的负极结构和锂电池。
背景技术：
在电池行业，锂电池由于具有能量密度高、电压高、工作温度范围宽、寿命长等优 点，已受到越来越多人的关注与重视。在过去的十几年中，锂电池已经在一次(不可充电)和 二次(可充电)电池市场中占据了主导地位，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑以及数码 相机等便携式电子设备中。在锂电池中，常规的锂-二硫化铁电池(以下有时也简称为锂电池或锂一次电池) 是以二硫化铁(Fe&)为正极活性物质、金属锂(Li)为负极活性物质并以有机电解液为电解 液的一次电池。该一次电池的电压可以达到1.5V，因此可以替代现在常用的碱性电池而作 为普通消费电子设备的便携能源进行使用。此外，该一次电池还具有比能量大、容量高、工 作温度范围宽、储存时间长等优点，与目前市场上广泛使用的碱性一次电池具有互换性，因 此其作为新一代的高功率电池，正越来越受到人们的欢迎，市场前景非常广阔。在制作锂-二硫化铁电池的过程中，首先，将1 粉末与导电剂、粘结剂等混合后 进行搅拌制成浆料，并将该浆料涂覆在正极导电基材上而形成正极，然后对正极进行烘干、 辊压、分切处理得到正极片，同时，选择特定尺寸的金属锂或其合金钼带作为负极片；然后， 将极耳的一端分别连接到正极片和负极片上形成正极结构和负极结构；然后，分别将正极 结构、隔膜和负极结构进行叠加以形成电池芯；最后，将电池芯放入电池壳体中，注入电解 液，封口、清洗后得到锂-二硫化铁电池。在正极结构方面，电池厂家采取了各种方法保证正极片与极耳之间连接的可靠 性。例如，有的厂家在正极片的涂覆过程中，留出了一端不涂的区域，将正极片卷成电池芯 后，这些未涂覆的区域集中在一起，通过电池装配的紧配合，使未涂覆区域集中的正极基材 直接与正极端子相接触，节省了极片与端子之间电连接的焊接工艺；还有一些厂家先在正 极片上预留出未涂覆的区域，然后在该未涂覆区域上引出极耳，使用电阻或其他方式将极 耳与正极端子相连接。虽然上述工艺相对复杂一些，但具有比较可靠的电连接。在负极结构方面，目前广泛应用的是，将极耳直接与负极片进行接触并覆盖一层 保护件(通常为胶带)以加强二者之间的接触。虽然这种连接方式比较简便，但在连接可靠 性方面存在一些问题。电池在从厂家运送到最终用户手中常常要经历诸如装卸、振动等过 程；另外，电池在使用中也可能受到冲击，例如，跌落到地板上，或者经历随机的长时间的振 动等。这些都可能导致电池内部电连接的破坏。尤其是在利用上述方法的现有电池中，负 极片与极耳之间的连接更容易遭到破坏，以致电池性能下降甚至失效，从而给用户带来很 大的麻烦，降低了客户满意度。因此，本领域需要一种能够保持负极片与极耳之间可靠的内部电连接的锂电池， 从而提高锂电池的质量和客户满意度。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进 一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对上述现有技术中的负极片与极耳之间的连接可靠性问题，本发明提供了一种 锂电池的极耳，所述锂电池为使用锂或锂合金作为负极片的电池，所述极耳的一个表面具 有用于压接于所述负极片的压接区域，所述压接区域具有第一突起部，所述第一突起部包 括至少一个第一突起。进一步地，所述极耳的所述表面除了所述压接区域以外的部分为非压接区域；所 述极耳还具有第二突起部，所述第二突起部与所述第一突起部相邻，所述第二突起部包括 多个第二突起，所述第二突起的高度均低于或等于所述第一突起的高度，且至少一部分所 述第二突起位于所述非压接区域与所述压接区域的交界处。本发明还提供一种锂电池的负极结构，所述负极结构包括锂制负极片和上述的极 耳，所述极耳以所述压接区域压接在所述锂制负极片上，并至少以所述第一突起嵌入所述 锂制负极片，且所述第一突起的高度小于所述锂制负极片的厚度。进一步地，本发明还提供了一种锂电池，所述锂电池使用二硫化铁作为正极活性 物质，所述锂电池包括上述的负极结构。综上所述，首先，本发明的极耳具有第一突起，因此其与负极片相接触的时候可以 压入负极片，从而增强两者之间接触的可靠性；且本发明的极耳还可以具有高度低于或等 于第一突起的第二突起，其设置在压接区域和非压接区域的交界处，可避免折弯极耳时导 致负极片损伤甚至破裂从而起到保护负极片的作用。本发明的负极结构可以有效地降低外 界振动带来的影响，保证负极结构中的负极片与极耳之间具有可靠的连接，并且可减小电 池内部的接触电阻，提升电池的放电性能。本发明的锂电池可以有效地降低外界振动带来 的影响，保证负极结构中的负极片与极耳之间具有可靠的连接，从而使电池具有较好的质 量和较长的寿命，进而提高客户满意度。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图Ia所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的极耳的主视图； 图Ib所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的极耳的侧向剖视图； 图Ic所示为根据本发明又一个优选实施方式的锂电池的极耳的主视图； 图2所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的负极结构的示意图； 图3所示为对根据本发明的锂电池的负极结构进行可靠性测试的示意图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便具体说明本发明。 显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施 例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据 本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意 图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括” 时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或 多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。[极耳]
如上所述，本发明提供了一种锂电池的极耳，所述锂电池为使用锂或锂合金作为负极 片的电池，所述极耳的一个表面具有用于压接于所述负极片的压接区域，所述压接区域具 有第一突起部，所述第一突起部包括至少一个第一突起。以下参考图la lc，详细说明根据 本发明的锂电池的极耳的具体结构。图Ia所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的极耳的主视图；图Ib所示 为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的极耳的侧向剖视图；图Ic所示为根据本发明 又一个实施方式的锂电池的极耳的主视图。首先，如图Ia和Ib所示，极耳100的一个表面由用于压接于负极片(未示出)的压 接区域101和非压接区域(即极耳100的该表面上除了压接区域101以外的区域)构成，且 压接区域101和非压接区域分别位于极耳100的两端。就极耳100的形状而言，一般为条 形或“L”形。所述条形包括任何长宽比大于1 (优选大于1.5)的形状。作为条形的实例， 图Ia和Ib所示的极耳为长方形。但其形状并不限于此，例如其可以为带四个圆角的条形。 “L”形也没有特别限制，只要适于作为连接极片和端子的连接部件即可。作为示例，极耳100的厚度“d”(如图Ib所示的ζ方向)一般为0. 05 0. 50mm，例 如，0. Imm, 0. 3mm, 0. 4mm ；优选地为 0. 08 0. 20mm。作为示例，当用于锂电池的负极结构时，极耳100可以由硬度大于锂的金属或合 金制成，例如，所述极耳100由选自铝、钢、铜、镍或其合金中的至少一种材料制成，优选由 镀镍钢带制成。当极耳的材料的硬度大于锂时，该极耳可以方便地压接在锂制负极片上，从 而获得本发明的负极结构。不过，对于具有本发明所述的构造的极耳而言，可以根据用途来 选择合适的材料，并不限于上述列举的硬度和材料。作为示例，当选择硬度大于负极片的极耳材料时，可以将本发明的极耳的压接区 域与负极片的适当位置接触，通过一定的压力，例如，0. Γ0. 5MPa,将第一突起部的全部，或 者将第一突起部的全部与第二突起部的一部分一起，压入负极片，从而获得具有可靠的极 耳与极片之间的连接的负极结构。对于条形或“L”形的极耳，压接区域101在位置上只需要位于极耳的一端即可，并 无其他限制。压接区域101具有第一突起部102，所述第一突起部102包括第一突起103。此处 所说的“第一突起部”是指所有的第一突起103及其相互之间的表面在压接区域101占据的部分(如图Ia所示的102)，该区域为压接区域的一部分，通常位于靠近极耳端部的位置， 且不存在后文提及的第二突起。在优选的情况下，为了保证极耳100与负极片之间的电连 接可靠持久，第一突起部102包括至少一个第一突起103，例如，16个，24个，32个等。第一 突起103的数量不受特别限制，可以根据各第一突起本身的投影面积来设定，单位投影面 积越小，数量越多。作为示例，为了保证极耳100与负极片之间具有可靠的电连接，第一突起103在所 述压接区域101的全部投影面积占所述压接区域101总面积的10%以上，例如，40%，60%， 90% ；优选地，第一突起103在所述压接区域101的全部投影面积占所述压接区域101总面 积的50% 80%。作为示例，为了保证极耳100与负极片之间具有可靠的电连接，第一突起103的高 度(沿如图Ib所示的ζ方向，即如图Ib所示的“h”)应尽可能高，以便其可以以较深的深度 嵌入负极片中，从而最大限度地加强极耳100与负极片之间的连接，但第一突起103的高度 不能过高，以免该突起在负极片边缘处嵌入负极片时使负极片的边缘成为薄弱部分，影响 接下来的电池制造工艺。优选地，当极耳100压接在负极片上时，其压接区域位于负极片边 缘的部分不存在第一突起103 ；负极片边缘的压接可以由后文提及的第二突起部104来完 成，以免导致负极片的边缘过于薄弱而发生破裂。此外，当用于负极结构时，优选第一突起 的高度小于负极片的厚度，以避免穿透。因此第一突起103的高度可以为0. 08、. 50mm，例 如，0. 2mm, 0. 3mm, 0. 4mm ；优选地为0. 08、. 30mm。此外，还可以根据实际情况确定第一突起 的其他尺寸，如长度(沿图Ia所示的χ方向)和宽度(沿图Ia所示的y方向)。对于本领域技术人员来讲显而易见的是，在本申请说明书的教导下，可以根据极 耳100和负极片的实际尺寸、二者之间的接触面积、以及期望达到的电连接的可靠程度，按 照实际情况从上述范围内选择合适的数值。对于本领域技术人员来讲还显而易见的是，也 可以从不同于上述范围的数据中选择合适的数值。作为示例，第一突起103在所述压接区域101的表面的投影可以是菱形、圆形、椭 圆形、方形、三角形、条形等任意形状，其中优选为菱形、方形和圆形，更优选为菱形。进一步地，除了要求第一突起103的尺寸能够保证实现可靠的连接外，还优选第 一突起103的外形为没有尖角的凸面，以避免压接在负极片上时形成穿透，也就是说，在优 选的情况下，第一突起103的表面为凸面，且该凸面上的每一点均连续可导。这样的凸面可 以是由直纹曲面、曲纹曲面和/或平面中的一种、两种或三种构成的复合面，只要没有尖角 (面上的每一点均连续可导)即可。更进一步地，所述第一突起103 (或第一突起部102)应优选地位于靠近与负极片 相接触的一端；另外，所述第一突起103可以以任意方式排列在压接区域101上，例如，随机 地在极耳表面的一端制作第一突起103，但优选地是，第一突起103呈矩阵方式排列或者呈 蜂窝状方式排列。也就是说，第一突起103可以先沿图Ia所示的χ方向在靠近与负极片相 接触的一端从左到右依次排列，然后再沿图Ia所示的y方向依次排列，不同行之间的第一 突起103可以对齐排列(即呈矩阵方式)，也可以交错排列(即呈蜂窝状方式，如图Ia所示)。 本领域技术人员可以理解的是，具有任何形状的第一突起均能够加强极耳与负极片之间的 连接强度。又例如，如图Ic所示，为了方便制造，且使极耳受力更均勻，第一突起103在所 述压接区域101的表面可以呈条纹状排列(或称波浪状排列)，例如单条纹或多条纹。即，第一突起103可以是在压接区域101的表面，彼此沿y方向间隔一定距离的、从左向右(沿χ 方向)分布在极耳100上的条纹状突起。作为示例，所述第一突起部102 (第一突起103)可以通过机械冲压方法或者其他 类似方法形成。以机械冲压方法为例，将待加工的极耳置于冲压设备上，将冲压所施加的压 力调整为0. 3^1. 2MPa，例如0. 5MPa，对极耳进行冲压得到带有第一突起部的极耳。作为示例，第一突起部102与极耳100的端部之间还可以留有一部分未经加工的 非突起区106，以满足加工时的定位需要。进一步地，为了进一步加强极耳与负极片之间的连接，也为了避免由于第一突起 部102的存在而对负极片的边缘造成损害，极耳100还可以具有第二突起部104。该第二突 起部104与第一突起部102相邻。所述第二突起部104具有多个第二突起105。进一步地，当设置第二突起部104时，优选至少一部分所述第二突起105位于所述 非压接区域与所述压接区域101的交界处，以增强该交界处的极耳强度，如图Ia所示。其 原因在于如上所述，为了保证连接的可靠性，需要将所有的第一突起103压接于负极片； 但是在电池制造过程的后续工艺中，可能还需要弯折极耳100以与负极端子进行焊接，且 弯折的位置一般位于极耳表面的强度变化处，即，在弯折时，同一表面上强度明显小于其他 部分的地方容易被弯折。此时，如果不在所述非压接区域与所述压接区域101的交界处设 置第二突起，则可能会使得弯折发生在第一突起部102的边缘(对应于负极片的边缘)，这就 有可能损伤负极片；当设置了第二突起部104且至少一部分所述第二突起105位于所述非 压接区域与所述压接区域101的交界处时，由于第二突起105的存在可以增强该交界处的 强度，因此可以使弯折较容易发生在第二突起部104的边缘(此边缘未设置任何突起，且远 离负极片的边缘)，从而可以避免对负极片造成损伤。如上所述，在设置第二突起部104的情况下，只需至少一部分所述第二突起105位 于所述非压接区域与所述压接区域101的交界处，即可实现上述效果。该部分第二突起105 的数量不受特别限制，只需其投影与该交界处有部分重叠即可增强其抗弯强度。在此前提 下，作为示例，可以将第二突起部104中的一部分第二突起105设置在压接区域101，另一 部分第二突起105设置在非压接区域。设置在压接区域101的这部分第二突起105可以像 第一突起103 —样起到连接负极片的作用；而设置在非压接区域的第二突起则起到增强极 耳抗弯强度的作用。为了进一步保证极耳100与负极片之间具有可靠的电连接，且避免极 耳100在负极片边缘处弯折，位于压接区域101的第二突起105在所述压接区域101的全 部投影面积可以占所述压接区域101总面积的5 20%，例如，8%，15%，18%，优选地为5°/Γ Ο%。 更优选地，位于非压接区域的第二突起105在远离压接区域101 —侧的结束处与压接区域 101和非压接区域之间的交界处的距离应在0. 2^0. 4mm之间，以保证极耳100不会在压接区 域101和非压接区域之间的交界处被折弯。为了不影响第一突起103的功能，所述第二突起105的高度应低于或等于所述第 一突起103。在优选的情况下，分布在第二突起部104中的各个第二突起105的高度可以随 位置不同沿压接区域101向非压接区域的方向逐渐降低，在更优选的情况下，可以随位置 的不同沿压接区域101向非压接区域的方向逐渐降低为0。例如，各个第二突起105的高度 (沿如图Ib所示的ζ方向，S卩如图Ib所示的“h”)可以为0、. 5mm。对于本领域技术人员来 讲显而易见的是，可以根据极耳100和负极片的实际尺寸、二者之间的接触面积、第一突起103的尺寸，以及期望达到的电连接的可靠程度，按照实际情况从上述范围内选择合适的数 值。对于本领域技术人员来讲还显而易见的是，也可以从不同于上述范围的数据中选择合 适的数值。作为示例，第二突起105在所述压接区域101的表面和所述非压接区域的表面的 投影可以是菱形、圆形、椭圆形、方形、三角形、条形等任意形状，其中优选为菱形、方形和圆 形，更优选为菱形。进一步地，除了需要第二突起105的尺寸能够保证实现可靠的连接外，还优选第 二突起105的外形最好为没有尖角的凸面，以避免压接在负极片上时形成穿透，也就是说， 在优选的情况下，第二突起105的表面为凸面，且该凸曲面上的每一点均连续可导。这样的 凸面可以是由直纹曲面、曲纹曲面和/或平面中的一种、两种或三种构成的复合面，只要没 有尖角(面上的每一点均连续可导)即可。更进一步地，所述第二突起105应优选地与第一突起103相邻；另外，所述第二突 起105可以以任意方式排列在压接区域101上，例如，随机地在极耳表面制作第二突起105， 但优选地是，第二突起105呈矩阵方式排列或者呈蜂窝状排列。也就是说，第二突起105可 以先沿图Ia所示的χ方向在靠近与负极片相接触的一端从左到右依次排列，然后再沿图Ia 所示的y方向依次排列，不同行之间的第二突起105可以对齐排列(即呈矩阵方式)，也可以 交错排列(即呈蜂窝状方式，如图Ia所示)。本领域技术人员可以理解的是，具有任何形状 的第二突起均能够实现上述目的。又例如，如图Ic所示，为了方便制造，且使极耳受力更均 勻，第二突起105还可以呈条纹状排列(或称波浪状排列)，例如单条纹或多条纹。S卩，第二 突起105可以是彼此沿y方向间隔一定距离的、从左向右(沿χ方向)分布在极耳100上的 条纹状突起。作为示例，所述第二突起部104 (第二突起105)可以通过机械冲压方法或者其他 类似方法形成。以机械冲压方法为例，将待加工的极耳置于冲压设备上，将冲压所施加的压 力调整为0. 3^1. 2MPa，例如0. 5MPa，对极耳进行冲压得到带有第二突起部的极耳。进一步地，根据冲压设备的具体构造，所述第一突起部102和所述第二突起部104 可以分别形成，也可以同时一体形成。在优选的情况下，第二突起105与第一突起103具有相同的形状、排列方式和制作 方法，这样可以简化工艺。综上所述，本发明的极耳具有第一突起部，因此可以通过将其与负极片压接而压 入所述负极片，从而增强两者之间接触的可靠性；第二，本发明的极耳还可以具有与第一突 起部的高度不同的第二突起部，所述第二突起部的一部分用于压入负极片以进一步增强极 耳与负极片之间接触的可靠性，所述第二突起部的另一部分用以避免折弯极耳时导致极耳 断裂从而起到保护负极片的作用；第三，本发明的极耳可以通过机械冲压方法获得，因此制 作方法简单，成本低廉。[负极结构]
以下参考图2，详细说明根据本发明优选实施方式的锂电池的负极结构的具体结构。图 2所示为根据本发明一个优选实施方式的锂电池的负极结构的示意图。如图2所示，锂电池的负极结构200包括负极片201和极耳202。作为示例，负极片201为锂制负极片，S卩，使用锂或锂合金作为活性物质，其厚度通常为 0. Γ0. 5mm,例如 0. 2mm, 0. 3mm, 0. 4mm 等。图2所示的极耳202即为本发明上述优选实施方式所述的极耳(参见图la、lb和 Ic及上文所述)，其具体结构及相应的优选实施方式可参照上文所述，在此不再赘述，以下 仅对该负极结构的实施方式进行描述。作为示例，在组装负极片201与极耳202时，将压接区域与负极片201的表面相接 触，并施加一定的压力，例如，0. Γ0. 5MPa，使第一突起部的全部，或者第一突起部的全部与 第二突起部的一部分嵌入负极片201，从而达到负极片201与极耳202之间的紧密接触。作为示例，为加强负极片201与极耳202之间的连接并防止可能的内部短路危险， 电池的负极结构200还包括至少一个片状的保护件203。所述的保护件203用于保护极耳 202与负极片201的压接。保护件203至少粘合在第一区域上以及所述锂制负极片上与该 第一区域相邻的区域上，该第一区域是极耳202的另一表面(与具有压接区域和非压接区 域的表面相反的表面，即图2中朝上的一面)的与所述压接区域相对应的区域；优选所述保 护件203至少覆盖所述第一区域的全部，以在将极片与隔膜卷绕在一起时防止极耳的边缘 刺穿隔膜从而起到保护作用。进一步地，保护件203还可以粘合在第二区域的至少一部分 上，该第二区域位于所述锂制负极片的与被所述极耳压接的表面相反的另一面，且为所述 锂制负极片上与所述压接区域相对应的区域。当保护件203以粘合的方式覆盖在第二区域 的至少一部分和负极片201上而连接这两部分时，可以对极耳202的压接起到固定作用。作为示例，保护件203包括片状的柔性基材和涂覆在所述柔性基材的单面上的粘 胶，所述粘胶用于所述粘合。其中，基材由选自聚乙烯、聚丙烯、硫化聚乙烯、高熔点芳香族 聚酰胺、玻璃布、聚酯膜、非织物纤维、棉布、醋酸纤维素、绉纱等中的至少一种材料构成。粘 胶由选自橡胶、合成橡胶、丙烯酸胶、硅树脂中的至少一种材料构成。以上的基材和粘胶可 任意组合。综上所述，具有上述构造的本发明的负极结构可以有效地防止可能发生的第一突 起和/或第二突起穿透负极片而导致的故障；同时，还可以降低外界振动带来的影响，保证 负极结构中的负极片与极耳之间具有可靠的连接；另外，本发明的负极结构具有紧密的连 接，从而减小了电池内部的接触电阻，提升了电池的放电性能。[锂-二硫化铁电池]
以下详细说明根据本发明一个优选实施方式的锂电池。本发明的锂电池使用二硫化铁作为正极活性物质；其可以包括正极结构、负极 结构、隔膜和电解液。正极结构包括正极片和正极极耳。进一步地，正极片使用二硫化铁作为活性物质； 可使用各种柔性片材作为正极基材，例如铝箔。负极结构为本发明上述的负极结构，其结构不再赘述。隔膜可以是材料为PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)或其组合的微多孔膜。进一步地，在制作时，将正极结构、负极结构和隔膜按照正极结构、隔膜、负极结 构、隔膜的顺序卷绕在一起以形成电池芯，将电池芯放入电池壳体后注入电解液，封口制成 电池，其中，所述电解液可以通过将锂盐溶解于有机溶剂中而形成。本领域技术人员可以理解的是，除了本发明的负极结构以外，上述锂电池的其他 部件可采用任何公知的构造，不限于上述列举的实例。
由于具有上述负极结构，本发明的电池可以有效地降低外界振动带来的影响，保 证负极结构中的负极片与极耳之间具有可靠的连接，从而使电池具有较好的质量和较长的 寿命，进而提高客户满意度。以下通过实施例来对本发明要求保护的技术方案作更详细的描述。需要说明的 是，这些实施例是示例性的，对本申请的保护范围不具有限定作用。
实施例实施例1-4
以下通过圆柱形AA电池负极结构的具体实施例对本发明的负极结构作进一步的说明。本实施例的圆柱形AA电池负极结构的负极片采用纯金属锂箔带，长度为300mm， 宽度为40mm，厚度为0. 16mm。极耳采用条形的镀镍钢带，长度为25mm，宽度为3. 5mm,厚度 为0. 1mm，其中压接区域占整个极耳面积的30% (即压接区域的边缘位于极耳上离最近的一 端边缘约8mm处)。保护件的基材采用聚丙烯基材，且其长度为23mm，宽度为7. 2mm，厚度为 0. 1mm，粘胶的材料为合成橡胶，由此构成胶带。然后，用机械冲压的方式在极耳的压接区域制作第一突起部，其中，机械冲压所施 加的压力为0.5MPa。所述第一突起部包括M个形状相同的第一突起，呈规则的蜂窝状方 式排列(即如图Ia所示)；第一突起在压接区域的全部投影面积占所述压接区域总面积的 50% ；第一突起的高度为0. 12mm (小于0. 16mm的负极片厚度)。实施例1中，第一突起的投影为菱形；实施例2中，第一突起的投影为方形；实施 例3中，第一突起的投影为圆形。各实施例的第一突起均为凸面，其表面无尖角。将以上制备好的极耳与负极片相接触，并在其上施加0. 3MPa的压力，将上述第一 突起压入负极片。由此形成完整的负极结构，其中实施例1-3的产品分别称为样品A、样品 B和样品C。在实施例4中，使用上述保护件覆盖样品A中的第一区域以及所述锂制负极片上 与该第一区域相邻的区域，以使两个区域连接在一起，其中，该第一区域是所述极耳的另一 表面的与所述压接区域相对应的区域，由此形成完整的负极结构，称之为样品D。可靠性测试1
为了说明上述实施例1-3的负极结构具有较好的电连接，下文以现有的负极结构(样 品E)为比较对象，进行可靠性测试。其中，现有负极结构为使用实施例4中的保护件将同 样规格的极耳(未设置第一突起)和负极片直接粘合在一起而形成的。图3显示了测试方法的示意图，其中，负极结构300中的301表示负极片，302表示 极耳，F表示拉力的方向。具体地说，在测试时，向负极结构施加一个如图3所示的拉力(约 2N，预计实际使用过程中的震荡所带来的作用力小于此数值)，然后观察负极片的表面状态 和在发生脱离之前实际拉力施加时间。如果负极片中的大量的材料锂粘在第一突起上被拉 出，或者压接区域破裂而大量负极片材料粘结在极耳上，则说明极耳与负极片的连接是可 靠的。另一方面，负极结构抵抗拉力F而不发生脱离的时间也是衡量连接是否牢固的一个 标准。测试结果显示，如表1所示。表 权利要求
1.一种锂电池的极耳，所述锂电池为使用锂或锂合金作为负极片的电池，所述极耳的 一个表面具有用于压接于所述负极片的压接区域，所述压接区域具有第一突起部，其特征 在于，所述第一突起部包括至少一个第一突起。
2.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起在所述压接区域的全部投 影面积占所述压接区域总面积的10%以上。
3.根据权利要求2所述的极耳，其特征在于，所述第一突起在所述压接区域的全部投 影面积占所述压接区域总面积的509Γ80%。
4.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起的高度为0.08、. 50mm。
5.根据权利要求4所述的极耳，其特征在于，所述第一突起的高度为0.08、. 30mm。
6.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起在所述压接区域的表面的 投影为菱形、圆形、椭圆形、方形、三角形或条形。
7.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起在所述压接区域上呈矩阵 方式排列、呈蜂窝状方式排列或呈条纹状排列。
8.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起为凸面，且所述凸面上的每 一点均连续可导。
9.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述第一突起通过机械冲压方法形成。
10.根据权利要求9所述的极耳，其特征在于，所述机械冲压方法中的冲压所施加的压 力为 0. 3^1. 2MPa。
11.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳的形状为条形或“L”形。
12.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳的厚度为0.05、. 50mm。
13.根据权利要求12所述的极耳，其特征在于，所述极耳的厚度为0.08、. 20mm。
14.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳由硬度大于锂的金属或合金制成。
15.根据权利要求14所述的极耳，其特征在于，所述极耳由选自铝、钢、铜、镍或其合金 中的至少一种材料制成。
16.根据权利要求14所述的极耳，其特征在于，所述极耳由镀镍钢带制成。
17.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳的所述表面除了所述压接区域 以外的部分为非压接区域；所述极耳还具有第二突起部，所述第二突起部与所述第一突起 部相邻，所述第二突起部包括多个第二突起，所述第二突起的高度均低于或等于所述第一 突起的高度，且至少一部分所述第二突起位于所述非压接区域与所述压接区域的交界处。
18.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述多个第二突起各自的高度沿所述 压接区域向所述非压接区域的方向逐渐降低。
19.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起位于所述压接区域的部 分在所述压接区域的全部投影面积占所述压接区域总面积的5 20%。
20.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起在所述压接区域的表面 的投影和在所述非压接区域的表面的投影相同，且为菱形、圆形、椭圆形、方形、三角形或条 形。
21.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起在所述压接区域和所述 非压接区域上呈矩阵方式排列、呈蜂窝状方式排列或呈条纹状排列。
22.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起为凸面，且所述凸面上的每一点均连续可导。
23.根据权利要求17所述的极耳，其特征在于，所述第二突起通过机械冲压方法形成。
24.根据权利要求18所述的极耳，其特征在于，所述多个第二突起各自的高度沿所述 压接区域向所述非压接区域的方向逐渐降低为0。
25.根据权利要求M所述的极耳，其特征在于，所述机械冲压方法中的冲压所施加的 压力为 0. 3^1. 2MPa。
26.—种锂电池的负极结构，其特征在于，所述负极结构包括锂制负极片和上述权利要 求中任一项所述的极耳，所述极耳以所述压接区域压接在所述锂制负极片上，并至少以所 述第一突起嵌入所述锂制负极片，且所述第一突起的高度小于所述锂制负极片的厚度。
27.根据权利要求沈所述的负极结构，其特征在于，所述锂制负极片的厚度为 0. 1 0· 5mm。
28.根据权利要求沈所述的负极结构，其特征在于，所述压接所用的压力为 0. Γο. 5MPao
29.根据权利要求沈所述的负极结构，其特征在于，所述负极结构还包括片状的保护 件，所述保护件至少粘合在第一区域上以及所述锂制负极片上与所述第一区域相邻的区域 上，所述第一区域是所述极耳的另一表面的与所述压接区域相对应的区域。
30.根据权利要求四所述的负极结构，其特征在于，所述保护件还粘合在第二区域的 至少一部分上，所述第二区域位于所述锂制负极片的与被所述极耳压接的表面相反的另一 面，且为所述锂制负极片上与所述压接区域相对应的区域。
31.根据权利要求四所述的负极结构，其特征在于，所述保护件包括片状的柔性基材 和涂覆在所述柔性基材的单面上的粘胶，所述粘胶用于所述粘合。
32.根据权利要求31所述的负极结构，其特征在于，所述基材由选自聚乙烯、硫化聚乙 烯、聚丙烯、高熔点芳香族聚酰胺、玻璃布、聚酯膜、非织造纤维、棉布、醋酸纤维素或绉纱中 的至少一种材料构成。
33.根据权利要求31所述的负极结构，其特征在于，所述粘胶由选自橡胶、合成橡胶、 丙烯酸胶或硅树脂中的至少一种材料构成。
34.一种锂电池，所述锂电池使用二硫化铁作为正极活性物质，其特征在于，所述锂电 池包括权利要求沈-33中任一项所述的负极结构。
35.根据权利要求34所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池装有通过将锂盐溶解于 有机溶剂中而形成的电解液。
全文摘要
本发明涉及锂电池的极耳、具有该极耳的负极结构和锂电池。该锂电池为使用锂或锂合金作为负极片的电池。其中，所述极耳具有非压接区域和用于压接于负极片的压接区域，压接区域具有第一突起部，第一突起部包括至少一个第一突起。本发明的极耳具有第一突起部，因此其与负极片相接触的时候可以压入负极片，从而增强两者之间接触的可靠性。
文档编号H01M2/26GK102104134SQ20111003049
公开日2011年6月22日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者常海涛, 张清顺, 徐小春, 林建兴, 赵洋 申请人:福建南平南孚电池有限公司
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