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相比于传统的燃油车，里程焦虑、充电时间长等问题成为阻碍电动汽车发展的主要问题。
因此，快速充电(Fast Charging)能力的提升成为电池厂商和整车厂普遍的发展目标。
但是，研究表明低温、大倍率充电会引起电池的容量与输出功率等性能加速衰减；另一方面，电池在充电期间产生的大量热难以均匀、有效地散去，也会引起衰减加速以及其他安全问题。
图1展示了从原子层级到车用系统层级下影响锂离子电池快速充电的因素。
图 1 不同层级下影响锂离子电池快速充电的因素对于终端用户充电的基本诉求：1）充电要快2）不要影响电芯寿命3）尽量省钱，充电机放出来多少电，尽量都充到我的电池里。
什么是快充所谓快充就是在很短的时间内给电池以最快的充电速度，将电池电量充至满电或者接近满电的充电方法，但是需要保证锂离子电池能够达到规定的循环寿命、相关安全性能以及电性能。
美国先进电池联盟（United States Advanced Battery Consortium, USABC）对快充动力电池提出了具体指标，要求在15 min 内充满电池总电量的80%。
对于要求里程为400 km 的电动汽车而言，至少需要320 kW 的充电功率为100 kW·h 的电池包进行快速充电才能满足 USABC 的标准要求。
电池快速充电的原理理想的电池应表现出长寿命、高能量密度和高功率密度特性，以在任何地点任何温度下都能够快速充电和补电以从而满足电动汽车长距离行驶的要求。
但是，这些物理特性之间存存在trade-off关系，材料和设备的温度的影响决定了电池的使用阈值。
温度下降时，充电速率和最大电压都应减小以确保安全性，这使得温度成为快充的关键限制因素。
其中，随着温度降低，析锂的风险会显著增加。
尽管很多研究者指出析锂常发生于温度低于25℃，但在高温尤其是充电倍率高、能量密度高时也容易发生。
此外，快充效率和温度关系也十分密切，50kW的充电桩在25℃的充电效率为93%，但在-25℃的充电效率低至39%，这主要是因为BMS在低温下会限制额定功率。
极耳对锂离子电池倍率性能的影响发布时间：2010-10-14 发布人：21世纪电子网近年来，随着航模、电动工具和电动玩具的快速发展，对锂离子电池的倍率放电性能要求也越来越高，但目前商品化的锂离子电池很难实现20C倍率以上的持续放电，其主要原因是电池在大倍率放电时，极耳发热严重，电池整体温度过高，使得电池容易热失控，从而导致电池倍率放电性能和循环性能变差。
为了得到倍率放电性能好且安全可靠的锂离子电池，在大电流放电时，一方面要尽量避免电池产生大量的热，另一方面要提高电池的散热速率，前者的改善方法可从正负极材料、电解液及正、负极极片设计入手，而后者可通过优化电池结构来提高电池的散热速率，从而提高电池的安全性[1-3]。
极耳是电池与外界能量传递的载体，所以电池大倍率放电时，提高极耳的电导率能够在放电初期有效改善电池的倍率放电性能。
常规的锂离子电池负极耳采用镍极耳，其电导率较差，电导率为140000S/cm，正极耳采用铝极耳，其电导率为369000 S/cm。
在高倍率放电时，由于负极耳的电导率较低，导致电池表面温度过高，从而影响电池的高倍率放电性能。
而铜镀镍负极耳具有优良的导电性能，其电导率接近纯铜的电导率，约为584000 S/cm[4]。
因此本文在现有高倍率体系的基础上，以铜镀镍负极极耳为研究对象，研究了极耳材质、尺寸大小及极耳引出方式对锂离子电池的倍率放电性能和倍率循环性能的影响。
1 实验1.1电池的制备及设计将正极活性物质LiCoO2、超导炭黑SP和导电石墨KS6混合，以PVDF作为粘结剂配制成正极浆料。
将负极活性物质MCMB和超导炭黑SP混合，以PVDF 作为粘结剂配制成负极浆料。
将正、负极浆料经涂布和辊压后，制成超薄、多孔隙的正极片和负极片。
按常规锂离子电池的制备方法，将正、负极极片采用叠片结构制备成额定容量为2Ah的506680型锂离子电池。
实验电池的极耳设计见表1。
表1 实验电池的极耳设计1.2 主要测试仪器采用BS-9088K-3A锂离子电池自动检测装置（广州产）对电池进行化成和分容；采用BK-7024L/60可充电电池检测设备（广州产）对电池进行倍率放电性能的检测；采用热电偶检测倍率放电时的电池表面温度。
快充型锂离子电池的选材、设计要点锂离子电池正在朝三个方向发展：当前智能手机的充电倍率普遍在1C16min即可将手机充至满电；(2)更高的能量密度，目前4.45V体系平台已经成熟商业化，4.48V甚至更高的电压平台成为了热门的研究方向；(3)更长的循环寿命，过去几年3C锂离子电池的使用寿命要求为500次循环，而目前各大厂商已经将其提高至800次循环。
所谓快充就是在很短的时间内给电池以最快的充电速度，将电池电量充至满电或者接近满电的充电方法，但是需要保证锂离子电池能够达到规定的循环寿命、相关安全性能以及电性能。
目前，普通的商用锂离子电池也可以偶尔大倍率充放电，但是其长期大倍率充放电会导致其循环寿命的大幅度衰减。
快充型锂离子电池需要经过专门的快充选材、设计，才可以达到客户的要求。
本文根据长期的快充电池设计经验，论述了快充型锂离子电池的设计要点以及相关的影响因素。
1 材料方面在锂离子电池中，Li+的扩散过程如图1所示，主要包括Li+从正极材料中脱出、Li+在电解液中迁移、Li+通过隔膜、Li+嵌入负极以及Li+在负极材料内部的扩散。
提高锂离子电池的快充性能需要在这几方面进行研究。
一般地，负极材料内部的固相扩散系数相对较小，限制了负极材料电池的大电流充放电能力，成为电极反应的控制步骤。
Li+在电场和浓度梯度的作用下由正极迁移、扩散至负极，这其中经历了液相扩散，电解液的浓度对于快充性能的提升也有明显的影响。
隔膜的孔隙率决定了Li+迁移量，隔膜孔隙率小，则大电流充电容易造成堵孔，隔膜的厚度决定Li+扩散的距离，隔膜越薄，其扩散的距离越小。
1.1 负极材料石墨材料具有二维层状结构以及低电压平台等优势，层间C-C间距可达0.340nm，且Li+可嵌入石墨的层间，形成层间化合物LixC6，成为最常用的负极材料之一。
石墨的层状结构使得Li+必须从石墨的端头嵌入，继而扩散至颗粒内部，增长了扩散路径。
小的层间距使得Li+的扩散速率较低，在进行大倍率充电时，Li+容易在石墨表面沉积形成大量锂枝晶，造成安全隐患。
![一种多极耳变尺寸的高倍率锂离子电池[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/ede7111c0166f5335a8102d276a20029bd646322.png)
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201510341926.1(22)申请日 2015.06.17H01M 2/26(2006.01)H01M 4/139(2010.01)H01M 10/0525(2010.01)H01M 4/04(2006.01)(71)申请人深圳市沃特玛电池有限公司地址518000 广东省深圳市坪山新区兰景北路68号深宇科技园(72)发明人陈海廷 刘艺 钱龙 饶睦敏李瑶(54)发明名称一种多极耳变尺寸的高倍率锂离子电池(57)摘要本发明公开了一种多极耳变尺寸的高倍率动力锂离子电池。
电池主要由正极片、负极片、隔膜、电解液和壳体组成，电池是由带有多个不同尺寸极耳的极片经过卷绕制作而成。
多极耳锂离子电池极片的制作是由活性物质、导电剂和粘结剂按照一定比例充分搅拌混合成浆料，然后经过涂布机均匀的涂布在集流体上，集流体两边留有空白位置，后续加工成多个不同间隔且不同宽度的极耳，极耳的高度根据电芯的厚度和直径大小而定。
本发明可采用卷绕方式代替制造叠片型软包电池或增加圆柱形电池的极耳个数，具有结构简单，生产效率高，直通率高等优点。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 106257710 A 2016.12.28C N 106257710A1.一种多极耳变尺寸的高倍率锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和壳体，其特征在于，电池的制作方式是由带有多个不同尺寸的极耳的正负极极片和隔膜经过卷绕制作而成；(1)正负极片制作：所述的正极片分别是由活性物质、导电剂和粘结剂按照一定比例充分搅拌混合成浆料，然后经过涂布机均匀的涂布在集流体上，所述的负极片分别是由负极活性物质、导电剂和粘结剂按照一定比例充分搅拌混合成浆料，然后经过涂布机均匀的涂布在集流体上；(2)极耳切割：在集流体两边留有的空白箔材，加工成多个不同间隔且不同宽度的极耳，极耳的高度根据电芯的厚度和直径大小而定；(3)电芯制作：采用圆形或方形的卷针上，将隔膜、正负极极片卷绕成方形或圆形电芯，然后放入壳体或软包铝塑膜外壳中，进行封装焊接、真空干燥、注液、封口、化成、分容、检测，制作成锂离子电池。
铜镀镍极耳对磷酸铁锂电池性能影响的研究刘春亮;刘熙林;张国恒;邓昌源;王海涛【摘要】将纯镍、单面铜镀镍和双面铜镀镍分别作为磷酸铁锂圆柱动力电池负极极耳.采用金相显微镜分析两种不同复合结构的铜镀镍极耳,并采用多种方法测试了各个圆柱电池的电化学性能.结果表明,采用双面铜镀镍极耳圆柱电池在室温下表现出优异的倍率、温升、低温和循环性能,6C充电恒流比为88.95％,6C放电温升为25.3℃,低温-20℃时1C放电容量比率为51.17％,6C循环1 000周容量保持率为87.04％.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)008【总页数】3页(P1123-1125)【关键词】磷酸铁锂;动力电池;铜镀镍极耳;倍率性能【作者】刘春亮;刘熙林;张国恒;邓昌源;王海涛【作者单位】深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳518118;深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳518118;深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳518118;深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳518118;深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳518118【正文语种】中文【中图分类】TM912随着国家新能源汽车产业化和市场化的进一步扩大，动力电池在生活中的需求不断增加，尤其是快速充电的需求，因此对锂离子电池倍率充放电性能的要求也越来越高。
但目前电动车上用的商品化锂离子电池很难实现大倍率充放电，其主要原因是电池在大倍率放电时，电池内部极化较大，且常规纯镍极耳结构无法满足导流需求，使得电池整体温度过高，容易造成电池热失控，从而导致电池倍率充放电性能和循环性能变差，甚至影响电池的安全性能。
为了解决大倍率锂离子电池的安全性能，科研工作者主要从两个方面进行改善：一是改善电池材料的本征性质，减小电池内阻，提高电导率；二是通过优化电池结构来提高电池的散热速率及改善电池管理系统(BMS)，从而提高电池的安全性[1-3]。
极耳是电池与外界能量传递的桥梁，当电池大倍率充放电时，提高极耳的电导率能够在充放电初期有效改善电池的倍率充放电性能。
极耳数量对锂离子电池性能影响王晨旭;王双双;臧强;杨思文【摘要】选用正负极体系相同、结构设计不同的两款电芯,比较不同的结构设计对锂离子电池内阻、倍率性能、功率性能等的影响,结果表明:通过增加极耳数量改变电池结构设计,电池的交流内阻值降低约一倍,相应电池倍率放电时的中值电压升高,温升降低;极耳数量增加、交流内阻降低的锂离子电池相应的直流阻抗也越小,在10％～80％放电深度(depthof discharge,DOD)的区间内,同一交流内阻的锂离子电池直流阻抗变化不大;与直流内阻的变化趋势一致,交流内阻小的锂离子电池的功率较强,在深DOD区间内,锂离子电池的功率均明显降低.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)008【总页数】3页(P1121-1122,1147)【关键词】锂离子电池;交流内阻;直流阻抗;功率性能【作者】王晨旭;王双双;臧强;杨思文【作者单位】合肥国轩高科动力能源有限公司工程研究院,安徽合肥230012;合肥国轩高科动力能源有限公司工程研究院,安徽合肥230012;合肥国轩高科动力能源有限公司工程研究院,安徽合肥230012;合肥国轩高科动力能源有限公司工程研究院,安徽合肥230012【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池在移动电子设备、电动工具、电动汽车和工业储能等方面应用潜力巨大，引人注目。
尤其是近年来电动汽车市场高速发展，世界各国均在大力开发高能量、高功率的锂离子动力电池。
动力电池需高倍率放电，由于负载电流通过电极时产生极化，电池的工作电压由于浓差极化和欧姆极化的存在而减小，所以电池放电时常有能量损失，电流极小的情况下，电池工作电压近似等于开路电压，有可能将理论能量最大程度释放出来。
电池研究的目的之一就是尽量减小放电时电池极化，增加电池可用能量。
这类研究主要集中在正负极材料和电池本身结构两方面[1-3]。
根据多孔电极的电化学理论模型[4-5]，减小锂离子电池在高倍率放电下的极化，可采取降低极片厚度，增大电解液的电导率，增大正极、负极材料的电导率或增加导电剂等方式实现。
极耳晶体取向对锂离子电池激光焊接的影响激光焊接是将高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，与其他传统焊接技术相比，具有焊接速度快、穿透能力强、可对难熔材料与异种材料施焊和焊缝成形良好等优点，近年来在一些微、小型零件的精密焊接中得到普遍应用。
锂离子电池近年来发展迅速，生产的自动化加工水平逐步提高，激光焊接在对一些关键部件进行焊接时具有明显的优势。
如软包装电池在模块成组时，需要对极耳与汇流排进行焊接。
在焊接过程中，铜镀镍材质极耳经过折弯、整形后，与框架的铜汇流排激光焊接一起。
该工序要求一定的自动化效率，对于焊接强度的一致性要求较高，以保证电池性能的一致。
根据离焦量(即激光焦点与作用物质之间的距离)的不同，激光焊接可分为深熔焊和热传导两种方式。
极耳焊接一般都采用深熔焊和负离焦量(激光聚焦点在下层金属上)，形成熔池，俗称小孔焊接。
焊接存在的问题一般有过焊和虚焊。
除设备设定的焊接参数影响外，焊接强度还受金属材质对激光吸收率和反光率的影响，如表面粗糙度不同，形成激光吸收率的差异，就会导致过焊或虚焊的情况。
金属表面若存在有机物，或金属材料本身含有一定的气体和低熔点金属(如锌)等，在焊接过程中，这些物质会瞬间气化，当熔池物质的凝固速度大于气体的排出速度时，就会形成气孔，造成焊接面积降低，出现焊断的情况。
电池极耳制备用的铜带多采用压延工艺，生产工艺对材料晶型取向会产生的一定的影响，而铜的不同晶面的特性有一定的差异。
激光加工是一个复杂的物理、化学过程，当与材料相互作用时，材料的不同晶面会产生不同的热、机械响应，对激光加工过程和效果产生影响。
本文作者拟从材料理化和晶体结构等方面，针对负极铜极耳在激光焊接中出现焊接异常的影响因素进行研究，以期对激光焊接工艺提供指导。
1.实验1.1实验材料负极采用铜镀镍极耳，尺寸均为0.2mm×45.0mm。
样品1(上海产)和样品2(山东产)各10个，在实验前用10%NaOH(国药集团，AR)溶液和无水乙醇(运城产，AR)对表面进行清洗处理。
锂离子电池不同极耳分布下热行为探究[摘要]锂电池属于当前新能源相关行业领域当中所需用到的重要产品，由于此类电池所处极耳分布不同条件之下，所产生的热行为往往存在差异，这些均关系到此类电池产品的设计及生产制备质量效果，需相关技术人员予以高度重视起来。
鉴于此，本文主要探讨锂离子电池处于不同的极耳分布条件之下热行为，旨在为业内相关人士提供参考。
[关键词]锂离子；极耳分布；电池；热行为前言伴随新能源事业持续快速地发展，对锂电池各项性能方面提出更高要求。
由于锂电池处于不同的极耳分布条件之下往往会有热行为情况出现，若不能够充分了解并把握这种热行为，则很难确保所设计及生产出来的电池产品符合使用者们的实际需求。
1、探讨锂离子电池处于不同的极耳分布条件之下热行为必要性锂离子电池凭借着自身较长的寿命周期、高能量密度等典型特征，促使其被广泛应用开来。
因锂离子发生嵌入或脱出、温度等变化情况，电极内部会产生一定应力，应力过大的情况下，电极内部活性材料逐渐剥落并且解体，会产生较大的容量损失[1]。
热量散失不及时情况下，积累至有限空间内，电池温升过快，在极片上面分布不均，对电化学性与其寿命周期会产生不利影响。
故对锂离子电池处于不同的极耳分布条件之下热行为开展分析较为必要。
2、仿真分析2.1 模型构建及参数计算此次研究对象是10Ah磷酸铁锂动力锂离子类型电池，现场建模过程当中以均一化的方式来处理电池电芯，电芯外层部分封盖约0.20mm厚度铝塑膜，把电池内部看成整体。
确立仿真分析的几何模型，剖分网格，对极耳部分实施扫略剖分处理后，而针对余下区域选取三角形自由网格予以剖分，所获取到网格分别为3540个、10642个，详如图1所示。
为确保简化参数计算，则把各项参数作为不会因时间推移而改变的相应常数。
实施计算时候，针对电池比热容均数算式为p cell C cell=，此列式之中，代表着材料体积；、C cell各代表着材料实际比热容及电池的比热容均值；、p cell各代表着材料密度及电池密度均值。
极耳对锂离子电池倍率性能的影响作者：侯敏1 黄睿2 高蕾2 王路2（1.上海航天电源科技有限责任公司，上海 201206；2. 浙江南都能源科技有限公司，浙江杭州 310000）摘要：研究了负极耳材质、尺寸大小以及极耳引出方式对锂离子电池高倍率放电性能的影响。
结果表明，2Ah电池采用15mm铜镀镍负极耳，能够有效改善电池的高倍率放电性能，电池最大放电倍率能达到30C，放电曲线平滑；同时电池具有良好的倍率循环性能，25C倍率循环200周后的放电容量仍保持初始容量的78%。
关键词：锂离子电池；高倍率放电；铜镀镍负极耳近年来，随着航模、电动工具和电动玩具的快速发展，对锂离子电池的倍率放电性能要求也越来越高，但目前商品化的锂离子电池很难实现20C倍率以上的持续放电，其主要原因是电池在大倍率放电时，极耳发热严重，电池整体温度过高，使得电池容易热失控，从而导致电池倍率放电性能和循环性能变差。
为了得到倍率放电性能好且安全可靠的锂离子电池，在大电流放电时，一方面要尽量避免电池产生大量的热，另一方面要提高电池的散热速率，前者的改善方法可从正负极材料、电解液及正、负极极片设计入手，而后者可通过优化电池结构来提高电池的散热速率，从而提高电池的安全性[1-3]。
极耳是电池与外界能量传递的载体，所以电池大倍率放电时，提高极耳的电导率能够在放电初期有效改善电池的倍率放电性能。
常规的锂离子电池负极耳采用镍极耳，其电导率较差，电导率为140000S/cm，正极耳采用铝极耳，其电导率为369000 S/cm。
在高倍率放电时，由于负极耳的电导率较低，导致电池表面温度过高，从而影响电池的高倍率放电性能。
而铜镀镍负极耳具有优良的导电性能，其电导率接近纯铜的电导率，约为584000 S/cm[4]。
因此本文在现有高倍率体系的基础上，以铜镀镍负极极耳为研究对象，研究了极耳材质、尺寸大小及极耳引出方式对锂离子电池的倍率放电性能和倍率循环性能的影响。
1 实验1.1电池的制备及设计将正极活性物质LiCoO2、超导炭黑SP和导电石墨KS6混合，以PVDF作为粘结剂配制成正极浆料。
将负极活性物质MCMB和超导炭黑SP混合，以PVDF作为粘结剂配制成负极浆料。
将正、负极浆料经涂布和辊压后，制成超薄、多孔隙的正极片和负极片。
按常规锂离子电池的制备方法，将正、负极极片采用叠片结构制备成额定容量为2Ah的506680型锂离子电池。
实验电池的极耳设计见表1。
表1 实验电池的极耳设计1.2 主要测试仪器采用BS-9088K-3A锂离子电池自动检测装置（广州产）对电池进行化成和分容；采用BK-7024L/60可充电电池检测设备（广州产）对电池进行倍率放电性能的检测；采用热电偶检测倍率放电时的电池表面温度。
2 结果与讨论2.1负极耳材质及尺寸对电池倍率放电性能的影响在高倍率放电条件下，极耳尺寸的选择不仅由电池的型号决定，而且也取决于电池的最大放电电流。
本文通过改变负极耳的材质及尺寸大小，研究负极耳对电池20C倍率放电性能及电池表面温度的影响。
将ND-1、ND-2和ND-3电池以20C倍率恒流放电至2.75V，电池倍率放电曲线见图1，在倍率放电过程中电池表面的温度变化曲线见图2。
由图1可见，电池放电初始电压的比较为：ND-1>ND-2>ND-3，ND-1电池放电电压平台高，放电曲线平滑，且放电初始电压较高，而ND-2电池和ND-3电池分别在3.15V和3.12V出现了电压峰，电压峰的出现是因为在高倍率放电过程下，电池内部各区域的电极反应是极不平衡的。
在放电初期，极耳附近区域的电阻较小，电流密度较大，电化学极化较大，所以曲线上出现了电压峰，在放电后期，靠近极耳区域的容量耗尽，而远离极耳区域的部分温度上升比较缓慢，从而会出现电压回升的现象[5]。
通过对电池ND-1与ND-3倍率放电曲线的比较可见，10mm宽的极耳在40A放电时，极耳附近区域的电化学极化较大，从而影响了电池的倍率放电性能，这说明采用较宽尺寸的极耳有利于改善电池的倍率放电性能。
通过对比图1中ND-1 与ND-2倍率放电曲线可见，相同尺寸不同材质的极耳同样会对电池的倍率放电性能有很大影响，负极耳采用铜镀镍材料的电池有较好的倍率放电性能。
通过研究电池表面温度随放电容量变化曲线，由图2可见，ND-1电池的表面温度比ND-2电池降低10℃左右，这是因为ND-2电池采用的镍负极耳电导率较差，在大倍率放电过程中，靠近负极耳区域的温度最高，因此这部分区域产生大量的焦耳热，导致温度上升过快，而负极耳采用电导率好的铜镀镍材料，能够有效降低极耳区域的电化学极化，减缓了电池表面温度的上升，因而改善了电池的安全性能。
以上实验结果表明2Ah电池采用15mm铜镀镍负极耳不仅具有良好的倍率放电性能，而且具有较好的安全可靠性。
2.2极耳引出方式对电池倍率放电性能的影响在高倍率放电条件下，不同的电池结构，极耳的设计方法也不同。
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。
而叠片结构的锂离子电池可在电极极片反向各设计一个极耳，叠片时极耳从电池反向引出，每侧各有一个正极耳和一个负极耳，然后再将正极极耳之间电连接，负极极耳之间电连接，从而达到大电流放电时，电流分布均匀的目的[6]。
对于固定型号尺寸的卷绕结构锂离子电池，采用多极耳会降低电池的额定容量，而且极耳数量增加的话，会增加铝塑膜的热封难度，铝塑膜与极耳之间容易出现预封不良现象，从而导致电池产生短路、胀气和漏液的隐患。
对于叠片结构锂离子电池，极耳也只能从反向再引出一对，它同样也存在铝塑膜热封困难的问题[7]。
在电池极耳设计时，一般采用一正一负的极耳设计方法，然而对于长宽比例大的电池型号，如果采用同侧出极耳的方式，极耳的宽度尺寸将会受到很大的限制，从而不能满足电池最大放电电流的要求，此时极耳的引出方式，可采用正、负极耳反向引出。
通过改变正、负极极耳的引出方式来研究电池20C倍率放电性能。
将ND-1和ND-4电池20C倍率恒流放电至2.75V，得到电池20C倍率放电曲线图3。
由图3可见，正、负极极耳无论采用反向引出方式，还是采用同侧引出方式，对电池的倍率放电平台和倍率放电性能影响不大。
2.3铜镀镍负极耳对电池倍率放电性能的影响目前大部分研究者通过对电极设计、正负极材料的选择、正负极和电解液配方的优化来提高电池的倍率放电性能。
程建聪等人对各种影响电池倍率性能的因素进行了优化组合，制成了额定容量为1100mAh的电池，该电池在20C倍率放电时，电池表面最高温度为75℃，而23 C倍率放电时，电池表面最高温度为83℃[8]。
这说明采用以上改善措施虽然能够提高电池的倍率放电性能，但是不能解决电池发热严重的问题，所以要提高电池的散热速率，还需要从电池设计方面进行研究。
通过上述实验，认为ND-1锂离子电池的极耳设计为最佳。
现以它为研究对象，对电池的倍率放电性能及倍率放电时电池表面的温度变化进行全面的研究，其结果见图4和图5。
由图4可见，电池在20C、25C和30C倍率放电时，电池表面最高温度依次为61℃、67℃和75℃。
而电池外表面的温度变化是由电池内部的发热状况引起的，负极采用铜镀镍极耳能有效提高电池的散热速率，从而缓解电池表面的发热严重现象。
由图5可见，随着放电倍率的提高，电池的放电平台逐渐降低，但是倍率放电容量减少幅度较小，而且在30C倍率放电时电池也没有出现胀气现象，这说明电池具有良好的倍率放电性能。
分析认为在高倍率放电时，采用铜镀镍负极耳，能够有效提高电池的散热速率，从而改善电池的倍率放电性能。
另外，随着放电倍率的提高，锂离子在电解液中的传导速率和在极片中的扩散速率也会增加，从而电池的高倍率放电性能也会提高。
图6是ND-1电池20C和25C倍率放电的循环寿命图，其充放电制度为：1C恒流充电至4.2V，恒压充电至电流小于等于0.05C，然后恒流20C和25C倍率放电至2.75V。
由图6可见，随着放电倍率的提高，电池的容量衰减率增加。
ND-1电池20C倍率循环300周，容量保持率为80%，25C倍率循环200周，容量保持率为78%。
该电池具有良好的高倍率循环性能，能够满足高倍率放电环境的需要。
3 结论本文通过一系列实验研究，结果表明改变电池内部的极耳设计能够有效改善锂离子电池的高倍率放电性能。
负极采用铜镀镍极耳，在高倍率放电过程中，能有效降低电池的极化，改善电池的倍率放电性能，降低电池表面的温度，从而进一步改善电池的倍率循环寿命。
通过实验得到了一种采用15mm宽铜镀镍负极耳的2Ah电池，该电池具有良好的倍率放电性能，且安全可靠。
该电池能够实现30C倍率放电，放电曲线平滑，且电池表面温度没有明显的升高；经过300次循环后20C倍率放电容量仍能保持初始容量的80%；经过200次循环后25C倍率放电容量也能保持初始容量的78%，这表明该电池倍率循环性能良好。
参考文献：[1] BIENSAN P, SIMON B, PERES J P, et al. On safety of lithium-ion cells[J]. Journal of Power Sources, 1999, 81-82: 906-912.[2] SAITO Y. Thermal behaviors of lithium-ion batteries during high-rate pulse cycling [J]. Journal of Power Sources, 2005, 146(1-2): 770-774.[3] SATO T, SHAKO M, TAKUYA N. High rate performance of a lithium polymer battery using a novel ionic liquid polymer composite[J]. Journal of Power Sources, 2007, 164(1): 390-396.[4] 周显茂.高功率铝塑膜软包装锂离子电池[P]. CN:101162777A, 200710163888.0, 2008.[5] 胡广侠, 解晶莹, 李春香,et al. 锂离子蓄电池高倍率放电研究[J]. 电源技术, 2003, 27(sl): 201-204.[6] 何安轩, 文其能. 高功率锂离子电池[P]. CN:200965898Y, 200620015660.8, 2006.[7] 唐致远, 谭才渊, 陈玉红,et al. 锂离子电池高倍率放电性能研究[J]. 电源技术, 2006, 30(5): 383-386.[8] 程建聪, 陈性保, 董全峰. 聚合物锂离子电池的高倍率放电性能研究[J]. 电池, 2007, 37(5): 329-332.。
