CN107230801A - 一种安全大容量锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种安全大容量锂离子电池，采用小芯包，通过限流连接件把多个小芯包并联接成电池芯包，各个小芯包由导热隔板隔开；采用小芯包使芯包制造简单，导热隔板把电池内部热量导出并加固电池结构，限流连接件防止各个小芯包过电流充电或放电，影响电池安全性，从而使采用本发明制造的单体锂离子电池具有安全、大容量和高功率的电性能，使其组成的电池***结构简单、安全、可靠、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池制造领域，具体涉及一种安全大容量锂离子电池。
背景技术
锂离子电池广泛应用于电动汽车、储能等领域。这些应用领域需要锂离子电池具有安全、大能量和高功率性能，且电池结构简单。
通常采用多个小容量锂离子电池单体并联成大容量锂离子电池块的外并联，后串联的方法，或采用先锂离子电池单体串联成簇，后多簇并联的方法，来满足大能量电动汽车和储能等***的需要。多个锂离子电池外并联，由于各个锂离子电池性能不一致和只有一个电压测量位等问题，***使用时，容易引起其中锂离子电池的过充电或过放电，锂离子电池提前损坏；而多簇并联使电池***连接线路复杂，成本高。大容量的单体锂离子电池，可以减少或避免锂离子电池***中单体电池成组的并联。
大容量锂离子电池需要大容量、大尺寸的芯包。由于电池充、放电时产生热量，而电池愈厚电池散热愈难，因而电池芯包的厚度不能过大。制造大长度和/或宽度尺寸的芯包，需要复杂的大型芯包制造设备，且电池芯包容易损坏变形。另外，单一大尺寸大容量电池芯包做成的电池，由于电池容量高，外短路时电池可能发生燃烧等严重安全问题。
发明内容
针对上述问题，在本发明，希望提供采用多个小尺寸小容量的电池小芯包通过限流连接件并联成电池芯包，用导热隔板分隔每个电池小芯包，解决大容量锂离子电池单一大尺寸芯包难以制造、散热和安全问题。
根据本发明技术的实施方案，包括小芯包、芯包、导热隔板、正极端盖板、负极端盖板、限流连接件、电池壳盖板和凹形电池壳底板。所述锂离子电池是先由负极片、隔膜、正极片、隔膜4层卷绕或多层叠片制成小芯包，N个小芯包的正、负极耳分别与正、负极端的限流连接件连接，并联成芯包，而后把正、负极端的限流连接件分别连接到正、负极端盖板的正、负极极柱，N-1块导热隔板垂直电池端面焊接在凹形电池壳底板上，再把带限流连接件和正、负极端盖板的芯包放置在焊接导热隔板的凹形电池壳底板，而后把电池壳盖板、凹形电池壳底板和导热隔板与正、负极端盖板焊接在一起，注液，封注液孔而成，其特征在于：芯包含多个小芯包，各小芯包通过限流连接件并联成芯包，各小芯包间用导热隔板隔开。
进一步地，上述安全大容量锂离子电池的小芯包数量N是2个或2个以上。
进一步地，上述安全大容量锂离子电池的小芯包为叠片式长方体结构，或卷绕式长方体结构。
进一步地，上述安全大容量锂离子电池的限流连接件安装在电池壳体内部或外部。
进一步地，上述安全大容量锂离子电池的限流连接件材质选自铝、铝合金、铜、镍。
进一步地，上述安全大容量锂离子电池的导热隔板带有通孔，通孔数为1个或1个以上。
进一步地，上述安全大容量锂离子电池的导热隔板材质选自铝、铝合金、不锈钢。
本发明的特点是：采用小芯包，通过限流连接件把多个小芯包并联接成电池芯包，各个小芯包由导热隔板隔开；采用小芯包使芯包制造简单，导热隔板把电池内部热量导出并加固电池结构，限流连接件防止各个小芯包过电流充电或放电，影响电池安全性，从而使采用本发明制造的单体锂离子电池具有安全、大容量和高功率的电性能，使其组成的电池***结构简单、安全、可靠、成本低。
本发明的其它特征和优点在下述描述中更为充分呈现。
附图说明
图1安全大容量锂离子电池结构示意图
图2安全大容量锂离子电池俯视图
图3叠片式长方体结构小芯包
图4卷绕式长方体结构小芯包
图5导热隔板结构图
图6限流连接件安装在电池壳体外部的电池
具体实施方式
下面通过实例并结合附图对本发明进行详细说明，同时通过对比说明本发明的效果。下面的实施例只是符合本发明技术内容的实例，并不说明本发明仅限于下述实例所述的内容，依照该权利要求项制造的产品均属本发明内容。
图1描述安全大容量锂离子电池结构示意图，锂离子电池101示意图可见电池壳盖板102、凹形电池壳底板103、小芯包104、限流连接件105、装有正极柱107、注液孔109和密封件110的正极端盖板106、导热隔板108、由小芯包104通过限流连接件105并联成的芯包111，装有负极柱113的负极端盖板112。图2描述安全大容量锂离子电池俯视图，锂离子电池101外形可见电池壳盖板102、凹形电池壳底板103、小芯包104、限流连接件105、导热隔板108、注液孔密封件110、正极柱107。图3表述叠片式长方体结构小芯包，小芯包104由隔膜、外侧边带光边的负极片、隔膜、外侧边带光边的正极片顺序叠片而后。图4表述卷绕式长方体结构小芯包，小芯包104由隔膜、外侧边带光边的负极片、隔膜和外侧边带光边的正极片卷绕而成。图5描述导热隔板结构图，导热隔板108成片状，且含有通孔501，便于电解液在多个小芯包104间流动。图6描述限流连接件安装在电池壳体外部的电池，在锂离子电池101的电池壳体外安装限流连接件105，并把限流连接件连接到正极极柱107，负极柱113安装在对侧。
实施例1
为了说明本发明，本实施例制作450Ah锂离子电池，外形如图1所示。锂离子电池正极材料通常采用LiFePO4、LiNiCoMnO2、LiNiCoAlO2、LiMn2O4、LiCoO2、或其中两种混合物，负极材料采用C、Li4Ti5O12、Si或其化合物、Sn或其化合物，电解液采用1.2MLiPF6+EC+EMC，隔膜采用PE膜、PP膜、PP/PE膜、涂有SiO2或Ai2O3的PE复合膜。
预先制作带的注液孔109，装有铝正极柱107的铝正极端盖板106；装有铜负极柱113的铝负极端盖板112；用厚度2mm铝片和1mm铜片分别制作铝和铜质限流连接件105；用厚度2mm铝片制作48×405mm，带2个通孔501的导热隔板108；用厚度0.8mm铝片分别制作225×410mm电池壳盖板102和225×410mm深48mm的凹形电池壳底板103；把2块导热隔板108垂直电池端面焊接到凹形电池壳底板103，均分凹形电池壳底板103成三部分空间，备用。
采用LiFePO4和石墨C为正、负极材料。分别把LiFePO4和石墨C按照一定的比例配料，匀浆，涂覆在设定的铝箔和铜箔位置上，碾压，冲切，制成68×377mm、宽度方向留有一条作集流体的11mm宽的未涂LiFePO4的光边的正极片，70×378mm、宽度方向留有一条作集流体的10mm宽的未涂石墨的光边的负极极片，PE隔膜裁切成72×370mm隔膜片，而后按照隔膜片、负极极片、隔膜片和正极片顺序叠成厚度48mm小芯包；用超声波焊接，或激光焊接，或铆接方法分别把小芯包的正、负极片光边连为一体，完成叠片式长方体结构小芯包104的制作。
把3个小芯包104正极耳分别与铝质限流连接件105用超声波焊接，或激光焊接，或铆接方法连接，形成3个小芯包104并联的电池芯包111，而后用超声波焊接，或激光焊接，或铆接方法连接铝质限流连接件105和正极极柱107；同样地，把3个小芯包104负极耳分别用超声波焊接，或激光焊接，或铆接方法连接铜质限流连接件105，并连接到负极极柱113。
把带正极端盖板106和负极端盖板112的芯包111放置到已经焊接导热隔板108的凹形电池壳底板103里，盖上电池壳盖板102，用激光焊接把正极端盖板106、负极端盖板112、电池壳盖板102和凹形电池壳底板103焊接成一体，然后烘干，注入1.2MLiPF6+EC+EMC电解液，用注液孔密封件110封注液孔109，化成，制成锂离子电池101。以CC+CV(110A，3.65V)充电，400A恒流放电至2.5V测试电池容量，测得电池容量为452Ah。
实施例2
制作450Ah锂离子电池，外形如图1所示。除小芯包采用卷绕式长方体结构之外，其它与实施例1的制作电池材料、方法和尺寸相同。正、负极片涂敷宽度和光边宽带与实施例1相同；整卷的正、负极极片分别分切成377mm和378mm宽的正极片卷和负极极片卷，整卷隔膜切成368mm宽的隔膜片卷；用卷绕机卷成厚度8mm、长度388mm、宽度72mm的卷芯，把6个卷芯用超声波焊接，或激光焊接，或铆接方法分别把卷芯的正、负极片光边连为一体，制成卷绕式长方体结构小芯包104；用实施例1相同方法，把3个小芯包104通过限流连接件105并联成芯包111，组装电池101；以CC+CV(110A，3.65V)充电，400A恒流放电至2.5V测试电池容量，测得电池容量为451Ah。。
实施例3
采用实施例1制作的电池，电池充满电后，用导线进行电池外部短路实验，实验结果：电池安全。拆开电池后可见铝质限流连接件105熔断，表明限流连接件105起到限流作用。。
实施例4
采用实施例1的制作电池，电池充满电后，以1000A电流放电至2.5V，同时测量电池厚度和长度的中点位置温度，测得该处温度比室温高1℃。
对比例1
采用实施例1相同的小芯包104，把3个小芯包104叠层成电池的芯包，而后装入壁厚0.8mm、厚146mm、宽73mm和长410mm铝电池壳内，而后与实施例1相同方法把芯包集流体正、负极与正、负极端盖上的电池正、负极极柱焊接一起，而后把正、负极端盖分别与电池壳焊接一起，烘电芯，注入实施例1相同的电解液、用注液孔密封件封注液孔，化成，制成锂离子电池。电池充满电后，以1000A电流放电至2.5V，同时测量电池厚度和长度的中点位置温度，测得该处温度比室温高5℃。
Claims (7)
1.一种安全大容量锂离子电池，包括：小芯包、芯包、导热隔板、正极端盖板、负极端盖板、限流连接件、电池壳盖板和凹形电池壳底板；所述锂离子电池是先由负极片、隔膜、正极片、隔膜4层卷绕或多层叠片制成小芯包，N个小芯包的正、负极耳分别与正、负极端的限流连接件连接，并联成芯包，而后把正、负极端的限流连接件分别连接到正、负极端盖板上的正、负极极柱，N-1块导热隔板垂直电池端面焊接在凹形电池壳底板上，再把带限流连接件和正、负极端盖板的芯包放置在焊接导热隔板的凹形电池壳底板上，而后把电池壳盖板、凹形电池壳底板和导热隔板与正、负极端盖板焊接在一起，注液，封注液孔而成，其特征在于：芯包含多个小芯包，各小芯包通过限流连接件并联成芯包，各小芯包间用导热隔板隔开。
2.根据权利要求1所述的安全大容量锂离子电池，其特征在于：组成芯包的小芯包数量N是2个或2个以上。
3.根据权利要求1所述的安全大容量锂离子电池，其特征在于：小芯包是叠片式长方体结构，或卷绕式长方体结构。
4.根据权利要求1所述的安全大容量锂离子电池，其特征在于：限流连接件安装在电池壳体内部或外部。
5.根据权利要求1所述的安全大容量锂离子电池，其特征在于：限流连接件材质选自铝、铝合金、铜、镍。
6.根据权利要求1所述的安全大容量锂离子电池，其特征在于：导热隔板带有通孔，通孔数是1个或1个以上。
7.根据权利要求1所述的安全大容量锂离子电池，其特征在于：导热隔板材质选自铝、铝合金、不锈钢。
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