CN103441237A - 扣式锂离子电池以及链式锂离子电池组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池领域公开了一种扣式锂离子电池以及链式锂离子电池组。电池包括：叠片电芯体，以及壳体，叠片电芯体封装在壳体内，叠片电芯体包括至少两正极片、负极片以及隔膜，隔膜间隔在任意两正极片与负极片之间；各正极片、以及负极片的两纵向边缘分别为相对向外凸起的弧形边缘，各正极片以及负极片的两宽度边缘分别为水平边缘，在其中一水平边缘的端部还沿纵向延伸有一极片延伸部，在叠片电芯体上，各正极片、负极片的两宽度端部的水平边缘分别正对层叠，各正极片、负极片的极片延伸部分别相对地位于叠片电芯体的两宽度端部。采用该技术方案有利于提高体积狭小的扣式电池的电池容量以及放电倍率。

Description

扣式锂离子电池以及链式锂离子电池组

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种扣式锂离子电池以及链式锂离子电池组。

背景技术

纽扣式电池（Button Cell）又称扣式锂离子电池，其是指外形尺寸像一颗小纽扣一样大小的非矩形锂离子电池。目前的扣式锂离子电池一般为圆形，且厚度较薄。

现有技术的扣式锂离子电池的制作主要是，通过卷绕工艺得到圆柱状卷绕电芯，然后将该圆柱状卷绕电芯压制成方形的扁平状，装配到圆形的壳体中，得到外形圆形或者类似圆形的扣式电池，在将卷绕电芯体装配于壳体中后，将连接在该方形扁平状卷绕体的宽度端部的负极耳焊接到壳体的负极底盖上，负极底盖与壳体的外壳焊接连接，壳体作为电池的负极，将连接在该方形扁平状卷绕体的宽度端部的正极耳焊接在通过绝缘片与壳体间隔的正极上盖上，该正极上盖与壳体上的正极输出端子连接。

在研究本发明的过程中，本发明人发现现有技术至少存在以下缺陷：

1、现有技术中的扣式锂离子电池的容量较低，放电性能较差，限制了扣式锂离子电池的应用，也越来越无法满足人们对高容量和高倍率电池的需求。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种扣式锂离子电池，采用该技术方案有利于提高体积狭小的扣式电池的电池容量以及放电倍率。

本发明的第一目的在于提供一种链式锂离子电池组，采用该技术方案有利于提高电池容量以及放电倍率，且其应用更加方便。

本发明实施例提供的一种扣式锂离子电池，包括：叠片电芯体，以及壳体，所述叠片电芯体封装在所述壳体内，

所述叠片电芯体包括至少两正极片、负极片以及隔膜，所述隔膜间隔在任意两所述正极片与负极片之间；

各所述正极片、以及负极片的两纵向边缘分别为相对向外凸起的弧形边缘，各所述正极片以及负极片的两宽度边缘分别为水平边缘，在其中一水平边缘的端部还沿纵向延伸有一极片延伸部，

在所述叠片电芯体上，各所述正极片、负极片的两宽度端部的水平边缘分别正对层叠，各所述正极片、负极片的所述极片延伸部分别相对地位于所述叠片电芯体的两宽度端部。

可选地，位于所述叠片电芯体厚度方向的顶部以及底部的极片均为：单面涂覆的所述负极片，

各所述单面涂覆的所述负极片的集流体金属裸面露于所述叠片电芯体外层，且与所述壳体的负极面盖面对面焊接连接；

各所述负极片的极片延伸部相互焊接连接，且未与所述负极面盖焊接连接。

可选地，各所述正极片的极片延伸部相互焊接连接后焊接在所述壳体的正极端子上，所述正极端子与所述叠片电芯体之间间隔有绝缘层。

可选地，所述隔膜间隔在任意两所述正极片与负极片之间，具体是，

各所述正极片分别装在各隔膜袋中，各所述隔膜袋的两纵向边缘分别为相对向外凸起的弧形边缘，

各所述隔膜袋的两宽度边缘分别为水平边缘，

各所述正极片的所述极片延伸部分别从各所述隔膜袋的一宽度边缘伸出，

各所述装有所述正极片的所述隔膜袋分别与各所述负极片层叠。

可选地，在各所述隔膜的顶面以及底面分别涂覆有聚偏氟乙烯层，位于各所述隔膜顶面以及底面的各所述正极片、负极片分别与各所述聚偏氟乙烯层粘结连接。

可选地，所述壳体为圆形、椭圆形。

本发明实施例提供的一种链式锂离子电池组，包括上述任一所述的扣式锂离子电池，

各所述扣式锂离子电池的正负极端子之间分别连接有金属链条，各所述金属链条将各所述扣式锂离子电池串联或者并联连接。

可选地，各所述金属链条均为自熔断式保险丝，当所述金属链条的温度达到预定的温度时，所述金属链条自动熔断。

可选地，还包括电量显示装置，所述电量显示装置与各所述扣式锂离子电池的电路保护板连接，用于显示当前所述链式锂离子电池的电量。

由上可见，应用本发明技术方案，相对于现有技术，特别是相对于采用扁平状的卷绕电芯体制成的扣式锂离子电池，由于本实施例采用极片呈苹果形的极片叠片制成的叠片电芯体，且本实施例的叠片电芯体的左右边缘分别呈向外突出的弧形，其在装配在壳体后，本实施例叠片电芯体能充分利用壳体内的有效空间，尽量提高正极片、负极片的极片面积，有利于在有限尺寸的扣式电池的基础上提高锂离子电池的容量；

另外，本实施例叠片电芯体内上的正极片、负极片的两宽度端部分别为水平边缘，且正极片、负极片的极片延伸部分别从叠片电芯体的两宽度端部伸出，故在极片设计时可以有利于增大极片两纵向宽度的弧形边缘，缩短其宽度端部的水平边缘的长度以最大限度的提高极片的面积，还能确保在叠片时，通过各极片宽度端部的水平边缘的上下正对层叠而有利于叠片的定位，提高叠片的工艺准确性以及可控性，提高叠片工艺的工艺效率，提高叠片电芯体的批次一致性，减少不良率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明实施例1-5提供的正极片结构示意图；

图2为本发明实施例1-5提供的负极片结构示意图；

图3为本发明实施例3提供的装有正极片的隔膜袋的结构示意图；

图4为本发明实施例1-5提供的扣式锂离子电池的结构示意图；

图5为本发明实施例5提供的链式锂离子电池组的结构示意图。

附图标记：

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

参见图1-4所示。

本实施例提供了一种扣式锂离子电池100，该电池主要包括：壳体以及封装在壳体内的叠片电芯体。

本实施例扣式锂离子电池100的叠片电芯体主要由至少两正极片101、负极片102以及隔膜层叠组成。其中在每层正极片101、负极片102之间分别间隔有一层隔膜。本实施例的正极片101、负极片102分别呈苹果形而非现有技术的矩形。

具体是，各正极片101、负极片102的两纵向边缘分别为相对向外凸起的弧形边缘1011、1012，就好像苹果的两边向外凸起的凸弧一样，各所述正极片101以及负极片102的两宽度边缘分别为水平边缘1013、1014，并且在其中一水平边缘1013的端部还沿纵向延伸有一极片延伸部，该极片延伸部就好像苹果的果柄一样。

在进行叠片电芯体层叠时，使层叠的正极片101、负极片102的两宽度端部的水平边缘1012、1013相对上下正对层叠，并且使各正极片101的各极片延伸部1015从叠片电芯体的一宽度端部伸出，负极片102的各极片延伸部1016从叠片电芯体的另一宽度端部伸出，使在叠片电芯体上，正极片101、负极片102的极片延伸部1015、1016分别从叠片电芯体的前端以及后端分别相对伸出。

在得到叠片电芯体后，将该叠片电芯体封装在扣式电池的壳体内。

由上可见，应用本实施例结构，相对于现有技术，特别是相对于采用扁平状的卷绕电芯体制成的扣式锂离子电池100，由于本实施例采用极片呈苹果形的极片叠片制成的叠片电芯体，且本实施例的叠片电芯体的左右边缘分别呈向外突出的弧形，其在装配在壳体后，本实施例叠片电芯体能充分利用壳体内的有效空间，尽量提高正极片101、负极片102的极片面积，有利于在有限尺寸的扣式电池的基础上提高锂离子电池的容量；

另外，本实施例叠片电芯体内上的正极片101、负极片102的两宽度端部分别为水平边缘，且正极片101、负极片102的极片延伸部分别从叠片电芯体的两宽度端部伸出，故在极片设计时可以有利于增大极片两纵向宽度的弧形边缘1011、1012，缩短其宽度端部的水平边缘的长度以最大限度的提高极片的面积，还能确保在叠片时，通过各极片宽度端部的水平边缘的上下正对层叠而有利于叠片的定位，提高叠片的工艺准确性以及可控性，提高叠片工艺的工艺效率，提高叠片电芯体的批次一致性，减少不良率。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处主要在于：

作为本实施例的示意，在本实施例中还可以采用仅单面涂覆有负极材料的负极片102作为叠片在叠片电芯体的顶面以及底面的极片，并且使该单面涂覆的负极片102的集流体金属裸面位于叠片电芯体的顶面以及底面的最外层。在将叠片电芯体装在壳体内后，将靠近壳体作为负极面盖的端面的负极片102的集流体金属裸面对面地焊接到壳体的端面上，这时仅仅需要将负极片102的各极片延伸部相互焊接连接而无需将各负极片102的极片延伸部与壳体的端面焊接即可实现各负极片102与壳体的电性连接，壳子作为扣式锂离子电池100的负极输出端子。

在本实施例中，采用上述的示意结构，由于将位于叠片电芯体的最外层设置为负极片102，且使该最外层的负极片102的外露面未涂覆电极材料，即为负极片102的集流体金属裸面，在进行负极连接时，仅需要将各负极片102的极片延伸部相互焊接（各负极片102的极片延伸部无需通过负极连接件或者不通过负极连接件焊接到壳体上），然后负极片102的集流体金属裸面与壳体端面焊接的工艺即可实现负极与壳体的连接。

相对于现有技术中负极片102的极耳先焊接到与壳体连接的负极连接件上各负极片102通过该负极连接件实现与壳体的连接的技术方案，采用本实施例技术方案能在不使用负极连接件的基础上实现负极与壳体的直接连接从而能减少空间有限的壳体内的附件，有利于将该将节省的空间供叠片电芯体有效利用，有利于提高尺寸规格受限的扣式锂离子电池100的电池容量；并且减少负极片102的负极材料涂覆面积的基础上，反而进一步提高电池的容量，且应用本实施例技术方案，负极片102与壳体的连接接触面积更大，连接更为牢固，有利于减少该扣式锂离子电池100的内阻，提高放电效率。

在本实施例中，可以选用双面涂覆的正极片101，并且可以采用双面涂覆的负极片102作为层叠在叠片电芯体内部的负极片102，具体需要根据实际电池容量以及设计需要。

作为本实施的示意，本实施例叠片电芯体的正极片101与壳体的正极端子的连接可以采用以下的技术方案：

将各正极片101的极片延伸部相互焊接连接，然后将该相互焊接在一起的极片延伸部焊接在壳体的正极端子上，其中该正极端子与壳体之间间隔有绝缘层，从而将正极与壳体上的正极端子电性连接。

实施例3：

本实施例与实施例2的不同之处主要在于：在本实施例中采用正极片101隔膜装袋工艺，具体如下：

参见图3所示，在进行叠片前，首先将各正极片101分别装入各隔膜袋103中，其中，本实施例的隔膜袋103的结构如下：各隔膜袋103的两纵向边缘分别为与正极片101的两纵向边缘相匹配的相对向外凸起的弧形边缘1031、1032，两宽度边缘分别为水平边缘1033、1034。使在往每隔膜袋103装入正极片101后，各正极片101宽度端部的极片延伸部伸1015出在隔膜袋103的宽度边缘1034外。在将各正极片101装入隔膜袋103后，使各装有正极片101的隔膜袋103分别与各负极片102进行层叠即可得到本实施例的叠片电芯体。

采用本实施例的隔膜装袋工艺能够进一步提高叠片的工艺效率。

实施例4：

本实施例与实施例3的不同之处主要在于：

本实施例各隔膜的顶面以及底面分别涂覆有聚偏氟乙烯层（Polyvinylidene Fluoride，简称PVDF），位于各隔膜顶面以及底面的各正极片101、负极片102分别与各隔膜的各PVDF层粘结连接。

这样在电池化成的过程中，隔膜两面的PVDF层处于半熔融状态而与其两边的正极片101以及负极片102粘结在一起，有利于进一步提高叠片电芯体的结构稳定性。

需要说明的是，各实施例的扣式锂离子电池100可以为扁平状圆形或者椭圆形或者其他类似圆形的的扣式锂离子电池100。

实施例5：

本实施例提供了采用上述实施例1-4之任一的扣式锂离子电池100组组成的一种链式锂离子电池组。

具体是在各扣式锂离子的正极端子、负极端子之间分别连接金属链条601，通过金属链条601将各扣式锂离子电池100连接在一起组成弧形、环形或者圆形等任意形状，从而将各扣式锂离子电池100进行串联或者并联或者串并联组合连接得到本实施例的链式锂离子电池组。

其中，本实施例的金属链条601可以为刚性金属链条601，也可以为软性金属链条601。该金属链条601可以为裸金属，也可以在该金属链条601的外周包裹有绝缘层。

由上可见，相对于现有技术的锂离子电池组，采用本实施例的技术方案可以得到形状更加灵活的锂离子电池组，更加适应人们的用电需要，譬如可以将该电池组设置为可卡扣的环状，用户可以作为手链佩戴于手上，便于随时携带事先对便携式电子设备的随时充电。

作为本实施例的示意，可以选用自自熔断式保险丝作为本实施例的金属链条601，当金属链条601的温度达到预定的温度时，金属链条601自动熔断，从而断开该锂离子电池组的扣式电池连接，实现电池组的过温自动保护，有利于提高用电安全性。

作为本实施例的示意，还可以在该链式锂离子电池组上设置电量显示装置，使该电量显示装置与各扣式锂离子电池100的电路保护板的控制器连接，用于在该电量显示装置上进一步显示当前链式锂离子电池的电量。进一步方便人们随时了解当前电量，方便及时充电。

实验数据分析：

为了进一步说明本实施例的技术效果，以下进行制备直径为：30毫米，厚度为32毫米：的扣式锂离子电池100，并对这些扣式锂离子电池100进行实验数据比对分析：

对比例1：扣式电池采用扁平状卷绕电芯体，卷绕电芯体的角与壳体相抵触；

对比例2：扣式电池采用方形的叠片电芯体，叠片电芯体的角与壳体相抵触；

实施例1：扣式电池采用本发明实施例1的叠片电芯体；

实施例2：扣式电池采用本发明实施例2的叠片电芯体；

实施例3：扣式电池采用本发明实施例4的叠片电芯体；

分别抽样上述各扣式电池的采样十个，对抽样进行测试，得到以下表一所示的实验数据：

表一：实验数据比对分析表

项目	对比例1	对比例2	实施例1	实施例2	实施例4
						容量	160	180	220	230	240
放电倍率	1C	3C	5C	5C	5C

由上可见，采用本实施例技术方案，相对于现有技术在提高电池容量以及提高电池的放电倍率上都能取得显著的效果。相应的，将本实施例的扣式锂离子电池应用到实施例5的链式锂离子电池组中同理可以取得上述的技术效果。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种扣式锂离子电池，其特征是，包括：叠片电芯体，以及壳体，所述叠片电芯体封装在所述壳体内，

所述叠片电芯体包括至少两正极片、负极片以及隔膜，所述隔膜间隔在任意两所述正极片与负极片之间；

各所述正极片、以及负极片的两纵向边缘分别为相对向外凸起的弧形边缘，各所述正极片以及负极片的两宽度边缘分别为水平边缘，在其中一水平边缘的端部还沿纵向延伸有一极片延伸部，

在所述叠片电芯体上，各所述正极片、负极片的两宽度端部的水平边缘分别正对层叠，各所述正极片、负极片的所述极片延伸部分别相对地位于所述叠片电芯体的两宽度端部。

2.根据权利要求1所述的扣式锂离子电池，其特征是，

位于所述叠片电芯体厚度方向的顶部以及底部的极片均为：单面涂覆的所述负极片，

各所述单面涂覆的所述负极片的集流体金属裸面露于所述叠片电芯体外层，且与所述壳体的负极面盖面对面焊接连接；

各所述负极片的极片延伸部相互焊接连接，且未与所述负极面盖焊接连接。

3.根据权利要求1或2所述的扣式锂离子电池，其特征是，

各所述正极片的极片延伸部相互焊接连接后焊接在所述壳体的正极端子上，所述正极端子与所述叠片电芯体之间间隔有绝缘层。

4.根据权利要求1或2所述的扣式锂离子电池，其特征是，

所述隔膜间隔在任意两所述正极片与负极片之间，具体是，

各所述正极片分别装在各隔膜袋中，各所述隔膜袋的两纵向边缘分别为相对向外凸起的弧形边缘，

各所述隔膜袋的两宽度边缘分别为水平边缘，

各所述正极片的所述极片延伸部分别从各所述隔膜袋的一宽度边缘伸出，

各所述装有所述正极片的所述隔膜袋分别与各所述负极片层叠。

5.根据权利要求1或2所述的扣式锂离子电池，其特征是，

在各所述隔膜的顶面以及底面分别涂覆有聚偏氟乙烯层，位于各所述隔膜顶面以及底面的各所述正极片、负极片分别与各所述聚偏氟乙烯层粘结连接。

6.根据权利要求1或2所述的扣式锂离子电池，其特征是，

所述壳体为圆形、椭圆形。

7.一种链式锂离子电池组，其特征是，包括权利要求1至6之任一所述的扣式锂离子电池，

各所述扣式锂离子电池的正负极端子之间分别连接有金属链条，各所述金属链条将各所述扣式锂离子电池串联或者并联连接。

8.根据权利要求7所述的一种链式锂离子电池组，其特征是，

各所述金属链条均为自熔断式保险丝，当所述金属链条的温度达到预定的温度时，所述金属链条自动熔断。

9.根据权利要求7或8所述的一种链式锂离子电池组，其特征是，

还包括电量显示装置，所述电量显示装置与各所述扣式锂离子电池的电路保护板连接，用于显示当前所述链式锂离子电池的电量。

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