CN107346808A - 一种汽车启‑停***用锂离子电池 - Google Patents

一种汽车启‑停***用锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车启‑停***用锂离子电池,包括防爆盖帽、电流切断装置、外壳和电芯,所述外壳包覆整个电芯,并且外壳的上端内翻压紧防爆盖帽的外缘上端,所述电流切断装置由曲面板和平面板焊制而成,所述曲面板的外缘上端面与防爆盖帽的外缘下端面贴合,且曲面板的外边沿与防爆盖帽的外边沿满焊连接,所述平面板与曲面板的下端焊连,平面板与电芯的上端连接,所述电芯是由正极、隔离膜、负极螺旋绕制而成的结构,所述的负极是通过由软碳和中间相碳微球复配而成的负极材料涂布在铜箔上而成。本发明采用激光满焊的方式,降低了内阻,提高了电芯的快速充放电能力,负极材料采用中软碳和中间相碳微球复配而成,兼具快速充电能力和低温充电能力。

Description

一种汽车启-停***用锂离子电池
【技术领域】
本发明涉及锂离子电池的技术领域,特别涉及一种汽车启-停***用锂离子电池。
【背景技术】
随着中国政府对节能环保汽车持续鼓励,低油耗节能车型,将成为国内汽车市场主流。同时,法规对油耗要求的越来越严厉,为了达到这些要求,各种节能技术逐步被应用推广,如涡轮增压、缸内直喷、混合动力、启停***等等。
启停***,当车辆处于停止状态(非驻车状态)时,发动机将暂停工作(而非传统的怠速保持),暂停的同时,发动机内的润滑油会持续运转,使发动机内部保持润滑;当松开制动踏板后,发动机将再次启动,此时,因润滑油一直循环,即使频繁的停车和起步,也不会对发动机内部造成磨损据。相关报道,配有启停***汽车,能够节油4%~5%。而锂离子电池容量大、冲击放电能力强,用于启停电源最为合适。
但是锂离子动力电池作为汽车启停电源存在两大关键问题:1)锂离子动力电池在低温环境下的充放电问题:锂离子动力电池在低温环境下内阻增大,可用容量及倍率放电性能也明显降低,极易造成启动能力下降而无法正常启动车辆;2)严重的是低温充电性能,即锂离子动力电池低温充电易产生析锂现象,引起***。而传统的锂离子电池采用点焊的方式(参阅图1),通常只有4各焊接点,内阻大,影响了电芯的快速充放电能力,因此,有必要提出一种汽车启- 停***用锂离子电池,解决传统离子电池快速充放电能力较差、低温充电不佳低温的问题。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种汽车启-停***用锂离子电池,其旨在解决现有技术中传统离子电池的正极端组合件内阻较高,快速充放电能力较差,低温充电不佳低温的技术问题。
为实现上述目的,本发明提出了一种汽车启-停***用锂离子电池,包括防爆盖帽、电流切断装置、外壳和电芯,所述的电流切断装置与电芯的上端连接,所述的防爆盖帽设于电流切断装置的上方,且防爆盖帽与电流切断装置焊连,所述的外壳包覆整个电芯,并且外壳的上端内翻压紧防爆盖帽的外缘上端,所述的电流切断装置由曲面板和平面板焊制而成,所述的曲面板的中间部分向下凹陷呈球冠面状,所述的防爆盖帽的中间部分向上凸出呈帽状结构,所述的曲面板的外缘上端面与防爆盖帽的外缘下端面贴合,且曲面板的外边沿与防爆盖帽的外边沿满焊连接,所述的平面板与曲面板的下端焊连,所述的平面板下端面与电芯的上端面连接,所述的电芯是由正极、隔离膜、负极螺旋绕制而成的结构,所述的负极是通过由软碳和中间相碳微球复配而成的负极材料均匀涂布在铜箔上而成。
作为优选,述的曲面板的外径与防爆盖帽的外径相同,且曲面板与防爆盖帽贴合后,通过激光焊接机沿着曲面板与防爆盖帽连接处的外沿进行一圈激光点焊,实现曲面板与防爆盖帽满焊连接。
作为优选,所述的防爆盖帽在上凸部分的外圈等间距分布有若干排气孔。
作为优选,所述的电流切断装置还包括连接环,所述的连接环焊接在曲面板的下端面,所述的连接环的下端内口沿开设有限位槽,所述的平面板嵌装在所述的限位槽内,且平面板的中心开设有通孔,所述的通孔内沿通过激光焊接机与曲面板的下表面焊连。
作为优选,所述的电流切断装置由铝片制成。
作为优选,所述的外壳的上部内壁上设置有一圈台肩,所述的台肩的内径小于防爆盖帽及电流切断装置的外径,所述的电流切断装置的下端面外缘抵住台肩上端面。
作为优选,所述的隔离膜设置在正极和负极之间。
作为优选,所述的负极材料中软碳和中间相碳微球的复配比例为1:(2~5)。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明提供的一种汽车启-停***用锂离子电池,结构合理,防爆盖帽与电流切断装置采用激光满焊的方式,极大提高两者间的导通能力,较多的焊点可以增大防爆盖帽与电流切断装置的接触面积,以满焊代替传统的点焊,极大的降低了电芯的接触内阻,经过实测,内阻由原先0.12mOhm均值降低至0.08mOhm,提高了电芯的快速充放电能力,同时,通过一圈的满焊连接,大大提升了电芯的抗震动能力,有助于电芯保持更好的稳定性;负极材料采用中软碳和中间相碳微球复配而成,可以兼具快速充电能力和低温充电能力,电池循环能力得到了显著提升,支持10C以上快充,循环寿命800次保持80%。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明实施例一种汽车启-停***用锂离子电池的示意图;
图2是本发明实施例一种汽车启-停***用锂离子电池的半剖示图;
图3是本发明实施例一种汽车启-停***用锂离子电池的俯视图。
图中:1-防爆盖帽、2电流切断装置、21-曲面板、22-平面板、23-连接环、 24-限位槽、25-通孔、3-外壳、31-台肩、4-电芯。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
参阅图3,本发明实施例提供一种汽车启-停***用锂离子电池,包括防爆盖帽1、电流切断装置2、外壳3和电芯4,所述的电流切断装置2与电芯4的上端连接,所述的防爆盖帽1设于电流切断装置2的上方,且防爆盖帽1与电流切断装置2焊连,所述的外壳3包覆整个电芯4,并且外壳3的上端内翻压紧防爆盖帽1的外缘上端,所述的电流切断装置2由曲面板21和平面板22焊制而成,所述的曲面板21的中间部分向下凹陷呈球冠面状,所述的防爆盖帽1的中间部分向上凸出呈帽状结构,所述的曲面板21的外缘上端面与防爆盖帽1的外缘下端面贴合,且曲面板21的外边沿与防爆盖帽1的外边沿满焊连接,所述的平面板22与曲面板21的下端焊连,所述的平面板22下端面与电芯4的上端面连接,所述的电芯4是由正极、隔离膜、负极螺旋绕制而成的结构,所述的负极是通过由软碳和中间相碳微球复配而成的负极材料均匀涂布在铜箔上而成。
进一步地,述的曲面板21的外径与防爆盖帽1的外径相同,且曲面板21 与防爆盖帽1贴合后,通过激光焊接机沿着曲面板21与防爆盖帽1连接处的外沿进行一圈激光点焊,实现曲面板21与防爆盖帽1满焊连接。
常规的正极端组合件通常通过点焊的方式将铝片和盖板连接在一起,由于工艺限制,通常只有4个由上往下打入的焊点,如图1所示,此方式构成的组合件存在内阻高,而内阻较高的情况下,电池的充放电速度较低;此外,通过 W=I2R可知,产生的焦耳热多,影响了电池的安全性、使用寿命、工作效率及客户体验。而汽车启停时间以毫秒计,对内阻的要求非常高,本发明采用全新的工艺,在防爆盖帽1与电流切断装置2连接处进行一圈激光点焊,从而极大提高两者间的导通能力,较多的焊点可以增大防爆盖帽1与电流切断装置2的接触面积,减小电芯的接触内阻。组合件经实测表明:内阻由原先0.12mOhm 均值降低至0.08mOhm,直接降低组合件内阻30%以上,提高了电池的充放电速度,同时,更多的焊点也有助于电芯保持更好的抗振动能力,提高电芯的稳定性。
在本发明实施例中,所述的外壳3的上部内壁上设置有一圈台肩31,所述的台肩31的内径小于防爆盖帽1及电流切断装置2的外径,所述的电流切断装置2的下端面外缘抵住台肩31上端面,且外壳3在台肩31的外壁处设置成锥面,起加强支撑台肩31的作用,有助于提高台肩31的结构强度。
进一步地,所述的防爆盖帽1在上凸部分的外圈等间距分布有若干排气孔 11,当电池内部产生气体时,就会从排气孔11中及时排出。
进一步地,所述的电流切断装置2还包括连接环23,所述的连接环23焊接在曲面板21的下端面,所述的连接环23的下端内口沿开设有限位槽24,所述的平面板22嵌装在所述的限位槽24内,且平面板22的中心开设有通孔25,所述的通孔25内沿通过激光焊接机与曲面板21的下表面焊连,所述的电流切断装置2由铝片制成。
更进一步地,所述的隔离膜设置在正极和负极之间,所述的负极材料中软碳和中间相碳微球的复配比例为1:(2~5)。
传统的锂离子电池负极材料采用人造石墨,不适合低温充放电。软碳即易石墨化碳,是指在2500℃以上的高温下能石墨化的无定形碳。软碳的结晶度即石墨化度低,晶粒尺寸小,晶面间距较大,有利于锂的嵌入而不会引起结构的显著膨胀;同时与电解液的相容性好,充放电平台较高。相比普通石墨至多6-8C 的充电速率,软碳在快充方面具有明显优势。然而,软碳也存在诸如首次效率低、压实密度低,并且由于多孔结构的存在,容易吸水吸氧。因此,本发明通过向中间相碳微球中混合部分软碳作为负极材料,可以兼具快速充电能力和低温充电能力,支持10C以上快充,循环寿命800次保持80%。在快速充电初期,此时电化学极化较小,因而中间相碳微球可以承受大电流充电;到了充电末期, LiCx化合物已逐渐由二阶化合物LiC12向一阶化合物LiC6转化,极化急剧增加,此时具有较大层间距的软碳接力。经实验测试,在中间相碳微球内加入一定比例的软碳以后,电池循环能力得到了显著提升,10C充放电循环由掺杂前500 次提升至800次,解决了传统锂离子电池低温充电不佳的问题。
本发明一种汽车启-停***用锂离子电池,结构合理,防爆盖帽1与电流切断装置2采用激光满焊的方式,极大提高两者间的导通能力,较多的焊点可以增大防爆盖帽1与电流切断装置2的接触面积,以满焊代替传统的点焊,极大的降低了电芯的接触内阻,经过实测,内阻由原先0.12mOhm均值降低至 0.08mOhm,提高了电芯的快速充放电能力,同时,通过一圈的满焊连接,大大提升了电芯的抗震动能力,有助于电芯保持更好的稳定性;负极材料采用中软碳和中间相碳微球复配而成,可以兼具快速充电能力和低温充电能力,电池循环能力得到了显著提升,支持10C以上快充,循环寿命800次保持80%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车启-停***用锂离子电池,包括防爆盖帽(1)、电流切断装置(2)、外壳(3)和电芯(4),所述的电流切断装置(2)与电芯(4)的上端连接,所述的防爆盖帽(1)设于电流切断装置(2)的上方,且防爆盖帽(1)与电流切断装置(2)焊连,所述的外壳(3)包覆整个电芯(4),并且外壳(3)的上端内翻压紧防爆盖帽(1)的外缘上端,其特征在于:所述的电流切断装置(2)由曲面板(21)和平面板(22)焊制而成,所述的曲面板(21)的中间部分向下凹陷呈球冠面状,所述的防爆盖帽(1)的中间部分向上凸出呈帽状结构,所述的曲面板(21)的外缘上端面与防爆盖帽(1)的外缘下端面贴合,且曲面板(21)的外边沿与防爆盖帽(1)的外边沿满焊连接,所述的平面板(22)与曲面板(21)的下端焊连,所述的平面板(22)下端面与电芯(4)的上端面连接,所述的电芯(4)是由正极、隔离膜、负极螺旋绕制而成的结构,所述的负极是通过由软碳和中间相碳微球复配而成的负极材料均匀涂布在铜箔上而成。
2.如权利要求1所述的一种汽车启-停***用锂离子电池,其特征在于:所述的曲面板(21)的外径与防爆盖帽(1)的外径相同,且曲面板(21)与防爆盖帽(1)贴合后,通过激光焊接机沿着曲面板(21)与防爆盖帽(1)连接处的外沿进行一圈激光点焊,实现曲面板(21)与防爆盖帽(1)满焊连接。
3.如权利要求1所述的一种汽车启-停***用锂离子电池,其特征在于:所述的防爆盖帽(1)在上凸部分的外圈等间距分布有若干排气孔(11)。
4.如权利要求1所述的一种汽车启-停***用锂离子电池,其特征在于:所述的电流切断装置(2)还包括连接环(23),所述的连接环(23)焊接在曲面板(21)的下端面,所述的连接环(23)的下端内口沿开设有限位槽(24),所述的平面板(22)嵌装在所述的限位槽(24)内,且平面板(22)的中心开设有通孔(25),所述的通孔(25)内沿通过激光焊接机与曲面板(21)的下表面焊连。
5.如权利要求1和4任意一项所述的一种汽车启-停***用锂离子电池,其特征在于:所述的电流切断装置(2)由铝片制成。
6.如权利要求1所述的一种汽车启-停***用锂离子电池,其特征在于:所述的外壳(3)的上部内壁上设置有一圈台肩(31),所述的台肩(31)的内径小于防爆盖帽(1)及电流切断装置(2)的外径,所述的电流切断装置(2)的下端面外缘抵住台肩(31)上端面。
7.如权利要求1所述的一种汽车启-停***用锂离子电池,其特征在于:所述的正极和负极之间通过隔离膜间隔。
8.如权利要求1所述的一种汽车启-停***用锂离子电池,其特征在于:所述的负极材料中软碳和中间相碳微球的复配比例为1:(2~5)。
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