CN101635369A - 锂离子动力电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子动力电池，它包括叠层电芯(16)，叠层电芯(16)包括负极片(9)、正极片(10)和绝缘隔膜(7)，负极片(9)和正极片(10)依次相间排列，负极片(9)和正极片(10)之间由绝缘隔膜(7)隔开，负极片(9)均通过固定件(20)与负极极耳接头(21)相连，正极片(10)均通过固定件(20)与正极极耳接头(22)相连，正极片(10)与两侧相接的绝缘隔膜(7)之间均填加有纸夹膜(8)，最外侧绝缘隔膜(7)与最外层负极片(9)之间填加有纸夹膜(8)，最外侧绝缘隔膜(7)的外侧还填加有导热膜(6)。本发明内阻更低，放电倍率高，充电效率高，循环寿命长，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电池，特别涉及一种锂离子动力电池，属于动力电池领域，主要用于以锂离子动力电池为动力源的各种混合式动力汽车和纯电动汽车等。
背景技术
目前锂离子动力电池的主要结构有两种，一种是将卷制好的电芯封装在圆形或方形外壳中的卷制式锂离子动力电池，但这种电池工作过程中电芯的散热仅靠内部空间的气体对流交换及极小部分的介质导热，因此这种结构的始终不能有效地解决散热问题，这就导致这种结构不能做到大容量(只能在10Ah左右)锂离子动力电池。即使有些厂家能将容量做大，也会由于温升得不到解决而使电池容量很快衰减，大大缩短了电池的寿命，甚至发生炸裂，得不偿失。因此经过改进目前的第二种锂离子动力电池结构是将叠制好的叠层电芯封装在圆形或方形外壳中的叠层式锂离子动力电池，它具有导热散热效果好、可做大容量电池、安全性好，循环寿命长等优点，特别是它的内阻低、功率密度高、比能量高更使它优异性突出。这种叠层式锂离子动力电池的叠层电芯包括有负极片、正极片和绝缘隔膜，负极片和正极片依次相间排列，负极片和正极片之间由绝缘隔膜隔开，最外层极片的外侧也设置有绝缘隔膜，左右两端均以负极片做为最外层极片，这些负极片、正极片和绝缘隔膜按照上述所述排列次序一个个扁放而层层叠置在一起，而后一般用胶带将它们象整包打印纸一样包起来，但要露出上面的负极耳和正极耳，因此电芯也叫叠层电芯。绝缘隔膜具有隔离电子的绝缘性能以及吸液持液的能力，目前的这种叠层式锂离子动力电池存在着如下缺陷：(1)、电解液容易挥发，造成绝缘隔膜电解液持有率低，吸附在叠层电芯绝缘隔膜上的电解液量少，这使得锂离子动力电池产生活化电阻，造成内阻比较高，放电倍率低，使锂离子动力电池发热或损坏，充电效率下降，循环寿命下降；(2)、现有的叠层式锂离子动力电池温升发热问题一直解决的不理想，这也造成了电池循环寿命的缩短。由于上述缺陷缺陷使现有的叠层式锂离子动力电池循环寿命一般在1000次左右。因此要想进一步提高锂离子动力电池的质量，需要解决叠层电芯绝缘隔膜上电解液持有率低和电池散热的问题，但这一直是无法从根本上解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种叠层电芯绝缘隔膜上吸附电解液量多、内阻更低、放电倍率高、充电效率高、循环寿命长的锂离子动力电池。
实现上述目的的技术方案是：一种锂离子动力电池，包括外壳和叠层电芯，外壳封装在叠层电芯的外面，外壳上设置有缺口，缺口包括有安装口和注液口，负极极耳接头和正极极耳接头固定在外壳上，负极极耳接头上部为负极接线端子，正极极耳接头上部为正极接线端子，负极接线端子和正极接线端子通过缺口上的安装口伸出外壳外部，叠层电芯包括有负极片、正极片和绝缘隔膜，负极片和正极片依次相问排列，负极片和正极片之间由绝缘隔膜隔开，最外层极片的外侧也设置有绝缘隔膜，左右两端均以负极片做为最外层极片，所有的负极片均通过固定件与负极极耳接头相连接，所有的正极片均通过固定件与正极极耳接头相连接，正极片与两侧相接的绝缘隔膜之间均填加有纸夹膜，最外侧绝缘隔膜与最外层负极片之间填加有纸夹膜，最外侧绝缘隔膜的外侧还填加有导热膜。
进一步，所述的负极片由两片石墨材料制作的膜和一片铜箔组成，铜箔夹持在两片石墨材料制作的膜之间，铜箔上端作为负极耳，并在该负极耳上开有让固定件穿过的孔。
进一步，所述的正极片由两片磷酸铁锂材料制作的膜和一片铝箔组成，铝箔夹持在两片磷酸铁锂材料制作的膜之间，铝箔上端作为正极耳，并在该正极耳上开有让固定件穿过的孔。
进一步，所述的绝缘隔膜由两片PP材料制作的膜和一片PE材料制作的膜组成，PE材料制作的膜夹持在两片PP材料制作的膜之间。
进一步，所述的导热膜为高温铁氟龙膜。
进一步，所述的外壳为不锈钢材料制作
进一步，所述外壳的上下两端卡装有电池壳绝缘套。
进一步，所述外壳包括有箱体和盖板，缺口开在盖板上，缺口还包括有防爆口，防爆口上贴有安全防爆膜，盖板下面装有电子安装板，电子安装板上与缺口相对应的位置上开有下缺口，下缺口包括有定位安装口、注液通口和防爆通孔。
进一步，所述的安全防爆膜为铜膜。
采用上述技术方案后，具有很多好处：本发明采用的是正极片与两侧相接的绝缘隔膜之间均填加有纸夹膜，最外侧绝缘隔膜与最外层负极片之间填加有纸夹膜，最外侧绝缘隔膜的外侧还填加有导热膜。由于填加的纸夹膜能更进一步吸附电解液，吸附的电解液量大大增加，纸夹膜对电解液吸附率的提高，使绝缘隔膜上电解液的持有率增大，因此叠层电芯绝缘隔膜上吸附电解液量充足，这样在电池内部化学反应过程中电解液的参加量大，因此本发明的内阻更低，放电倍率高，充电效率高，循环寿命更长。而填加的导热膜作为叠层电芯两端结束的隔离，能增加叠层电芯与外壳导热系数和绝缘性能，起到更好的绝缘和导热散热作用，通过散热有效地解决了电池内部的温升问题，也使得本发明的充电效率更高，循环寿命更长，安全性更高。采用上述方案后的本发明循环寿命可达到2000次左右，比现有的叠层式锂离子动力电池循环寿命提高了一倍。本发明设计巧妙，靠增加纸夹膜和两端的导热膜收到了大大提高本发明循环寿命和安全性等多重功效，而成本却很低，因此本发明性价比非常高。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的左视图；
图4为图1的A-A剖面图；
图5为图1的B-B剖面图；
图6为去掉件1外壳和件4电子安装板等的内部结构示意图；
图7为件9负极片结构示意图；
图8为件10正极片结构示意图；
图9为件7绝缘隔膜结构示意图；
图10为图7的J-J剖视图；
图11为图8的K-K剖视图；
图12为图9的L-L剖面图；
图13为件6导热膜和件8纸夹膜的结构示意图；
图14为件21负极极耳接头和件22正极极耳接头的结构示意图；
图15为件26电池壳绝缘套的结构示意图；
图16为件1外壳上面部分件3盖板的结构示意图；
图17为件4电子安装板的结构示意图；
图18为件1外壳下面部分件2箱体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图18所示，一种锂离子动力电池，包括外壳1、电子安装板4和叠层电芯16，还包括有铜材制作的负极极耳接头21和铝材制作的正极极耳接头22。外壳1采用不锈钢材料制作，这样散热和耐腐蚀效果更好，外壳1封装在电子安装板4和叠层电芯16的外面，外壳1包括有箱体2和盖板3，盖板3下面装有电子安装板4，电子安装板4由绝缘材料制作。外壳1上设置有缺口17，缺口17开在盖板3上，缺口17包括有两个安装口17-1和一个注液口17-2以及一个防爆口17-3，防爆口17-3上贴有铜膜制作的安全防爆膜19，电子安装板4上与缺口17相对应的位置上开有下缺口18，下缺口18包括有两个定位安装口18-1和一个注液通口18-2以及一个防爆通孔18-3。注液口17-2开在盖板3的一侧，防爆口17-3开在盖板3中央，注液口17-2开在防爆口17-3两侧，注液口17-2与注液通口18-2位置正好相对应，外壳1内充好电解液后，将铆钉23铆入注液通口18-2上面的注液口17-2内密封。两个定位安装口18-1上面均具有凸台4-1，盖板3上的缺口17的两个安装口17-1套在凸台4-1外面。负极极耳接头21上部为负极接线端子21-1，正极极耳接头22上部为正极接线端子22-1，负极接线端子21-1和正极接线端子22-1上均具有外螺纹，负极极耳接头21下部开有连接负极耳9-1-1的连接孔21-2，正极极耳接头22下部开有连接正极耳10-1-1的连接孔22-2，负极接线端子21-1和正极接线端子22-1通过电子安装板4上的定位安装口18-1伸出外壳1的安装口17-1外部，在负极接线端子21-1和正极接线端子22-1上分别套上绝缘垫圈24，并旋上固定螺母25进行固定。负极极耳接头21和正极极耳接头22固定在外壳1的盖板3上。叠层电芯16包括有负极片9、正极片10和绝缘隔膜7，还包括有填加的纸夹膜8和导热膜6，负极片9和正极片10依次相间排列，负极片9和正极片10之间由绝缘隔膜7隔开，最外层极片的外侧也设置有绝缘隔膜7，左右两端均以负极片9做为最外层极片，所有的负极片9均通过固定件20与负极极耳接头21相连接，所有的正极片10均通过固定件20与正极极耳接头22相连接，正极片10与两侧相接的绝缘隔膜7之间均填加有纸夹膜8，最外侧绝缘隔膜7与最外层负极片9之间填加有纸夹膜8，最外侧绝缘隔膜7的外侧还填加有导热膜6，做为结束隔离。也就是从结束隔离至最外层极片的排列顺序依次为：导热膜6、绝缘隔膜7、纸夹膜8、负极片9；与中间的正极片10两侧从里到外相接的依次是纸夹膜8、绝缘隔膜7，而与中间的负极片9两侧相接的还是绝缘隔膜7，并不填加纸夹膜8。所述的导热膜6为高温铁氟龙膜。将导热膜6、绝缘隔膜7、纸夹膜8、负极片9和正极片10按上述顺序层层叠置好后，外面包上胶带5，包时要露出负极片9上面的负极耳9-1-1和正极片10上面的正极耳10-1-1。
如图4和图10所示，所述的负极片9由两片石墨材料制作的膜9-2和一片铜箔9-1组成，铜箔9-1夹持在两片石墨材料制作的膜9-2之间，铜箔9-1上端作为负极耳9-1-1，并在该负极耳9-1-1上开有让固定件20穿过的孔9-3。多个负极耳9-1-1叠在一起形成负极耳群，固定件20通过孔9-3和连接孔21-2将负极耳群与负极极耳接头21固接在一起。负极片9上的热量和电流通过负极耳群和固定件20固定螺栓直接传递给负极极耳接头21，热量通过负极极耳接头21及时地散发出去。
如图5和图11所示，所述的正极片10由两片磷酸铁锂材料制作的膜10-2和一片铝箔10-1组成，铝箔10-1夹持在两片磷酸铁锂材料制作的膜10-2之间，铝箔10-1上端作为正极耳10-1-1，并在该正极耳10-1-1上开有让固定件20穿过的孔10-3。多个正极耳10-1-1叠在一起形成正极耳群，固定件20通过孔10-3和连接孔22-2将正极耳群与正极极耳接头22固接在一起。正极片10上的热量和电流通过正极耳群和固定件20固定螺栓直接传递给正极极耳接头22，热量通过正极极耳接头22及时地散发出去。
如图12所示，所述的绝缘隔膜7由两片PP材料制作的膜7-2和一片PE材料制作的膜7-1组成，PE材料制作的膜7-1夹持在两片PP材料制作的膜7-2之间。
如图1、图2和图15所示，外壳1的上下两端卡装有电池壳绝缘套26，电池壳绝缘套26由绝缘材料制作。电池壳绝缘套26为可拆卸式。
本发明中电子安装板4除具有绝缘作用以外，还对外壳1具有支撑作用，使外壳1更加牢固，抗震抗压，使固定在盖板3上的负极极耳接头21和正极极耳接头22更加稳固。除上述实施例外，本发明的电子安装板4还可采用两个绝缘垫圈代替，一个绝缘垫圈垫在盖板3安装口17-1与负极极耳接头21之间，另一个绝缘垫圈垫在盖板3安装口17-1与正极极耳接头22之间。
可将多个本发明组合成锂离子动力电池组使用，以提高锂离子动力电池的功率。当多个本发明组合成锂离子动力电池组使用时，电池壳绝缘套26既能起到绝缘的作用，又可使多个本发明的外壳1之间始终保持有间隙，有利于散热，提高本发明的循环使用寿命。单个本发明使用时，电池壳绝缘套26可拆去或不装。
本发明不限于上述实施例，凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1、一种锂离子动力电池，包括外壳(1)和叠层电芯(16)，外壳(1)封装在叠层电芯(16)的外面，外壳(1)上设置有缺口(17)，缺口(17)包括有安装口(17-1)和注液口(17-2)，负极极耳接头(21)和正极极耳接头(22)固定在外壳(1)上，负极极耳接头(21)上部为负极接线端子(21-1)，正极极耳接头(22)上部为正极接线端子(22-1)，负极接线端子(21-1)和正极接线端子(22-1)通过缺口(17)上的安装口(17-1)伸出外壳(1)外部，叠层电芯(16)包括有负极片(9)、正极片(10)和绝缘隔膜(7)，负极片(9)和正极片(10)依次相间排列，负极片(9)和正极片(10)之间由绝缘隔膜(7)隔开，最外层极片的外侧也设置有绝缘隔膜(7)，左右两端均以负极片(9)做为最外层极片，所有的负极片(9)均通过固定件(20)与负极极耳接头(21)相连接，所有的正极片(10)均通过固定件(20)与正极极耳接头(22)相连接，其特征在于：正极片(10)与两侧相接的绝缘隔膜(7)之间均填加有纸夹膜(8)，最外侧绝缘隔膜(7)与最外层负极片(9)之间填加有纸夹膜(8)，最外侧绝缘隔膜(7)的外侧还填加有导热膜(6)。
2、根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述的负极片(9)由两片石墨材料制作的膜(9-2)和一片铜箔(9-1)组成，铜箔(9-1)夹持在两片石墨材料制作的膜(9-2)之间，铜箔(9-1)上端作为负极耳(9-1-1)，并在该负极耳(9-1-1)上开有让固定件(20)穿过的孔(9-3)。
3、根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述的正极片(10)由两片磷酸铁锂材料制作的膜(10-2)和一片铝箔(10-1)组成，铝箔(10-1)夹持在两片磷酸铁锂材料制作的膜(10-2)之间，铝箔(10-1)上端作为正极耳(10-1-1)，并在该正极耳(10-1-1)上开有让固定件(20)穿过的孔(10-3)。
4、根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述的绝缘隔膜(7)由两片PP材料制作的膜(7-2)和一片PE材料制作的膜(7-1)组成，PE材料制作的膜(7-1)夹持在两片PP材料制作的膜(7-2)之间。
5、根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述的导热膜(6)为高温铁氟龙膜。
6、根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述的外壳(1)为不锈钢材料制作。
7、根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述外壳(1)的上下两端卡装有电池壳绝缘套(26)。
8、根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述外壳(1)包括有箱体(2)和盖板(3)，缺口(17)开在盖板(3)上，缺口(17)还包括有防爆口(17-3)，防爆口(17-3)上贴有安全防爆膜(19)，盖板(3)下面装有电子安装板(4)，电子安装板(4)上与缺口(17)相对应的位置上开有下缺口(18)，下缺口(18)包括有定位安装口(18-1)、注液通口(18-2)和防爆通孔(18-3)。
9、根据权利要求8所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述的安全防爆膜(19)为铜膜。
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