CN204243090U - 一种高性能动力锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于动力锂离子电池技术领域，具体涉及高性能动力锂离子电池，包括顶盖、铝壳和若干聚合物软包电芯，顶盖包括正极极柱和负极极柱，聚合物软包电芯引出正极耳和负极耳，若干聚合物软包电芯并联成电芯组，电芯组置于铝壳腔内，正极耳与正极极柱电连接，负极耳与负极极柱电连接。本实用新型采用聚合物软包电芯入铝壳，使铝壳电池具有类似软包聚合物电池的高性能，且聚合物软包电芯的封装袋对电芯有保护作用，降低对铝壳机械强度和密封焊接的要求，以降低铝壳厚度和焊接加工成本，提高单位体积能量密度。安全性高，结构和性能优势明显，利于回收，聚合物软包电芯并联成电芯组还能降低内阻,实现电池大电流输出特性，可提高电池功率密度。

Description

一种高性能动力锂离子电池

技术领域

本实用新型属于动力锂离子电池技术领域，具体涉及一种高性能动力锂离子电池。

背景技术

能源危机及环境恶化问题日趋严重，全球石油危机尤为突出，按照目前世界石油消耗速度看，全球石油储藏量大约在50-100年内将消耗殆尽，传统汽车对石油的依赖不仅加快了石油的消耗速度，而且排放的CO、NO_x等有害气体严重地污染了人类的生活环境。降低汽车行业对石油的依赖已经成为人类解决能源危机、防止环境进一步恶化的有效办法。其中使用动力电池作为动力源已成为汽车行业一大发展方向。

现今的动力汽车使用的动力电池一般由多个单体锂离子电池集成，使用大容量的单体锂离子电池可以减少小容量锂离子电池在动力汽车中因数量巨大而带来的集成难度，同时可以极大地提高整车的安全性能。早期的动力型大容量单体锂离子电池采用的是钢壳外结构，但大重量的钢壳在整个单体电池中所占比重很大，严重降低了单个电池的质量能量密度。现在广泛采用的是密度较小的铝壳，优点是铝壳较轻，提升了单个电池的质量能量密度。

但由于铝材的机械强度逊于钢材，故安全性相对降低，一旦铝壳破损，会出现漏液等一系列安全问题；同时为了确保有足够的强度，铝壳的厚度相对会较厚，导致体积能量密度的提升受限。此外，集流体与集电板直接焊接的结构设计，导致工艺实现困难，加大制作成本；同时该结构内部裸电芯不能进行类似于聚合物软包电池夹具烘烤等紧密优化工艺、实现正负极片之间紧密的接触，从而导致电芯电化学性能不能得到最大化的发挥。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种易于加工优化的高性能动力锂离子电池，提高了动力锂离子电池的质量能量密度和体积能量密度。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种高性能动力锂离子电池，包括顶盖、铝壳和若干个聚合物软包电芯，所述顶盖包括正极极柱和负极极柱，所述聚合物软包电芯引出正极耳和负极耳，若干个所述聚合物软包电芯并联成电芯组，且所述电芯组置于所述铝壳腔内，所述正极耳与所述正极极柱电连接，所述负极耳与所述负极极柱电连接。所述铝壳里放置封装好的聚合物软包电芯以代替传统铝壳电池内部的裸电芯，因此降低对铝壳机械强度的要求，使得铝壳可以做得更薄，减小铝壳的厚度和质量，提高了动力电池的质量能量密度和体积能量密度，若干个聚合物软包电芯并联成电芯组，提高了动力锂离子电池的集成度，降低了动力锂离子电池的内阻，实现电池大电流输出特性，提高电池功率密度。

作为本实用新型所述的高性能动力锂离子电池的一种改进，包括设置于所述铝壳腔内的正极连接片和负极连接片，所述正极耳与所述正极极柱之间通过所述正极连接片连接，所述负极耳与所述负极极柱之间通过所述负极连接片连接。相比于集流体与电极连接片的直接连接，通过极耳与电极连接片连接的连接方式利于加工，为了进一步降低加工难度，所述负极耳居中连接于所述负极连接片上，所述正极耳居中连接于所述正极连接片上，连接方式可以为激光焊接。

作为本实用新型所述的高性能动力锂离子电池的一种改进，置于所述铝壳腔内的聚合物软包电芯的数量为2个。所述正极耳和所述负极耳均为“Z”型结构，2个所述聚合物软包电芯的正极耳分别连接在所述正极连接片的上下两侧，2个所述聚合物软包电芯的负极耳分别连接在所述负极连接片的上下两侧。“Z”型结构的正极耳和负极耳能够紧贴所述正极连接片和所述负极连接片，易于分别与所述正极连接片和所述负极连接片连接，使得极耳与电极连接片的连接更加牢固，且优化了空间，降低了对铝壳腔内空间的占用率，减少铝壳的体积，提高了动力锂离子电池的体积能量密度。

作为本实用新型所述的高性能动力锂离子电池的一种改进，所述电芯组与所述铝壳之间设有内衬绝缘层提高动力电池的使用安全性。

作为本实用新型所述的高性能动力锂离子电池的一种改进，所述负极耳表面镀有镍层。

作为本实用新型所述的高性能动力锂离子电池的一种改进，所述铝壳为直四棱柱结构。直四棱柱结构利于多个高性能动力锂离子电池集成在一起，提高空间的利用率。

 作为本实用新型所述的高性能动力锂离子电池的一种改进，所述聚合物软包电芯包括软包裸电芯和铝塑封装袋，所述软包裸电芯热压塑封于所述铝塑封装袋内，所述软包裸电芯由包括隔离膜、负极极片及正极极片的电芯叠层卷绕而成，所述负极极片包括负极集流体，所述正极极片包括正极集流体，所述负极集流体与所述负极耳连接，所述正极集流体与所述正极耳连接，所述负极集流体和所述正极集流体分别设置于所述电芯叠层卷绕方向的两侧。

作为本实用新型所述的高性能动力锂离子电池的一种改进，所述电芯叠层的叠放顺序依次为所述隔离膜、所述负极极片、所述隔离膜、所述正极极片，所述负极极片包括铜箔片及涂敷于所述铜箔片上的电极活性物质，所述铜箔片长度方向留有一侧未涂敷所述电极活性物质的空白铜箔区作为负极集流体，涂敷所述电极活性物质的铜箔区作为负极活性物质涂敷区，所述正极极片包括铝箔片及涂敷于所述铝箔片上的电极活性物质，所述铝箔片长度方向留有一侧未涂敷所述电极活性物质的空白铝箔区作为正极集流体，涂敷所述电极活性物质的铝箔区作为正极活性物质涂敷区，所述正极集流体与所述正极活性物质涂敷区之间的交界处涂有陶瓷涂层。

作为本实用新型所述的高性能动力锂离子电池的一种改进，所述电芯叠层展开后，在长度方向上所述负极极片的头尾均超过所述正极极片，所述负极活性物质涂敷区面积能完全覆盖所述正极活性物质涂敷区，所述负极极片与所述正极极片之间的所述隔离膜能完全覆盖所述负极活性物质涂敷区。

本实用新型的有益效果在于：

1，高安全性。本实用新型使用的是聚合物软包电芯直接入铝壳，铝壳内腔没有电解液，故有效的避免外界的机械破坏或内部电解液对铝壳的腐蚀所导致的电池的漏液和因漏液所引起的一系列安全问题。同时，内部的聚合物软包电芯的封装也具有保护内部电芯的功能，起到双重保护的作用；

 2，高能量密度。本实用新型中，由于采用聚合物软包电芯直接入铝壳，降低了对铝壳机械强度的要求，因而铝壳的厚度可以适当降低，提高单位体积的能量密度和比能量；

 3，结构和性能发挥优势明显。采用聚合物软包电芯，便于进行夹具烘烤、抽气等紧密优化工艺，实现电芯内部正负极片之间紧密接触，有利于电芯内部正负极电化学反应，提升电芯电化学性能；同时聚合物软包电芯极耳与电极连接片连接工艺实现简单，节约生产成本；

4，利于回收，降低使用成本。本实用新型中，核心的部件是聚合物软包电芯，而且铝壳内腔没有电解液。所以，假若由于外部因素导致铝壳的破损，只要内部聚合物软包电芯不被破坏，这种受损的电池可以返回制造厂家迅速修复破损铝壳再使用，节约风险成本。而现有技术的铝壳电池，一旦铝壳破坏，一方面会有安全隐患，同时几乎不能进行修复再利用，只能报废；

 5，降低内阻。聚合物软包电芯并联成电芯组装入铝壳，降低动力锂离子电池的内阻，实现电池大电流输出特性，可提高电池功率密度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的分解示意图。

图3为本实用新型中电芯叠层展开示意图。

图4为本实用新型中具有“Z”型极耳的聚合物软包电芯示意图。

图5为本实用新型中具有“Z”型极耳的电芯组与正极连接片和负极连片连接示意图。

图6为本实用新型中软包裸电芯结构示意图。

其中，1.顶盖，2.铝壳，3.聚合物软包电芯，4.正极极柱，5.负极极柱，6.正极耳，7.负极耳，8.电芯组，9.内衬绝缘层，10.正极连接片，11.负极连接片，12.软包裸电芯，13.铝塑封装袋，14.隔离膜，15.电芯叠层，16.正极集流体，17.负极集流体，18.负极活性物质涂敷区，19.正极活性物质涂敷区，20.陶瓷涂层。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型及其有益效果作进一步详细说明，但是，本实用新型的具体实施方式并不局限于此。

如图1至5所示，一种高性能动力锂离子电池，包括铝合金顶盖1、长方体结构的铝合金铝壳2和2个聚合物软包电芯3，顶盖1包括铝材质的正极极柱4和铜材质的负极极柱5，聚合物软包电芯3引出铝材质的正极耳6和表面镀有镍层的铜材质的负极耳7，2个聚合物软包电芯3并联成电芯组8，且电芯组8置于铝壳2腔内，电芯组8与铝壳2之间设有PET材质的内衬绝缘层9，铝壳2腔内设有正极连接片10和负极连接片11，正极连接片10与正极极柱4焊接，负极连接片11与负极极柱5连接，正极耳6居中焊接到正极连接片10上，负极耳7居中连接到负极连接片11上，使得正极耳6通过正极连接片10与正极极柱4电连接，负极耳7通过负极连接片11与负极极柱5电连接。

 其中，聚合物软包电芯3包括软包裸电芯12和铝塑封装袋13，铝塑封装袋13由上下两封装片分别冲坑热压封装而成，软包裸电芯12热压塑封于铝塑封装袋13内，软包裸电芯12由包括隔离膜14、负极极片及正极极片的电芯叠层15卷绕而成，负极极片包括负极集流体17，正极极片包括正极集流体16，负极集流体17与负极耳7连接，正极集流体16与正极耳6连接，负极集流体17和正极集流体16分别设置于电芯叠层15卷绕方向的两侧。电芯叠层15的叠放顺序依次为隔离膜14—负极极片—隔离膜14—正极极片，负极极片包括铜箔片及涂敷于铜箔片上的电极活性物质，铜箔片留有一侧未涂敷电极活性物质的空白铜箔区作为负极集流体17，涂敷电极活性物质的铜箔区作为负极活性物质涂敷区18，正极极片包括铝箔片及涂敷于铝箔片上的电极活性物质，铝箔片留有一侧未涂敷电极活性物质的空白铝箔区作为正极集流体16，涂敷电极活性物质的铝箔区作为正极活性物质涂敷区19，正极集流体16与正极活性物质涂敷区19之间的交界处涂有陶瓷涂层20。电芯叠层15展开后，在长度方向上负极极片的头尾均超过正极极片，即在长度方向上负极极片能覆盖正极极片，负极活性物质涂敷区18面积能完全覆盖正极活性物质涂敷区19，负极极片与正极极片之间的隔离膜14能完全覆盖负极活性物质涂敷区18。

作为优选，正极耳6和负极耳7均为“Z”型结构。2个聚合物软包电芯3的正极耳6分别连接在正极连接片10的上下两侧，2个聚合物软包电芯3的负极耳7分别连接在负极连接片11的上下两侧。“Z”型结构的正极耳6和负极耳7能紧贴正极连接片10和负极连接片11，易于分别与正极连接片10和负极连接片11连接，使得极耳与电极连接片的连接更加牢固。

本实施方式中，采用了聚合物软包电芯3直接装入铝壳2，聚合物软包电芯3的铝塑封装袋13对电芯有一定的保护作用，因此降低了对铝壳2机械强度的要求，所以铝壳2的厚度可以适当降低，以提高单位体积的能量密度。同时，聚合物软包电芯3，便于进行夹具烘烤、抽气等紧密优化工艺，实现电芯内部正负极片之间紧密接触，有利于电芯内部正负极电化学反应，提升电芯电化学性能；聚合物软包电芯3通过极耳与电极连接片的连接工艺实现简单，节约生产成本；2个聚合物软包电芯3并联成电芯组8降低了动力锂离子电池的内阻。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种高性能动力锂离子电池，其特征在于：包括顶盖、铝壳和若干个聚合物软包电芯，所述顶盖包括正极极柱和负极极柱，所述聚合物软包电芯引出正极耳和负极耳，若干个所述聚合物软包电芯并联成电芯组，且所述电芯组置于所述铝壳腔内，所述正极耳与所述正极极柱电连接，所述负极耳与所述负极极柱电连接。

2.根据权利要求1所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：还包括设置于所述铝壳腔内的正极连接片和负极连接片，所述正极耳与所述正极极柱之间通过所述正极连接片连接，所述负极耳与所述负极极柱之间通过所述负极连接片连接。

3.根据权利要求2所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：所述聚合物软包电芯的数量为2个。

4.根据权利要求3所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：所述正极耳和所述负极耳均为“Z”型结构，2个所述聚合物软包电芯的正极耳分别连接在所述正极连接片的上下两侧，2个所述聚合物软包电芯的负极耳分别连接在所述负极连接片的上下两侧。

5.根据权利要求1所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：所述电芯组与所述铝壳之间设有内衬绝缘层。

6.根据权利要求1所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：所述负极耳表面镀有镍层。

7.根据权利要求1所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：所述铝壳为直四棱柱结构。

8.根据权利要求1所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：所述聚合物软包电芯包括软包裸电芯和铝塑封装袋，所述软包裸电芯热压塑封于所述铝塑封装袋内，所述软包裸电芯由包括隔离膜、负极极片及正极极片的电芯叠层卷绕而成，所述负极极片包括负极集流体，所述正极极片包括正极集流体，所述负极集流体与所述负极耳连接，所述正极集流体与所述正极耳连接，所述负极集流体和所述正极集流体分别设置于所述电芯叠层卷绕方向的两侧。

9.根据权利要求8所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：所述电芯叠层的叠放顺序依次为所述隔离膜、所述负极极片、所述隔离膜、所述正极极片，所述负极极片包括铜箔片及涂敷于所述铜箔片上的电极活性物质，所述铜箔片留有一侧未涂敷所述电极活性物质的空白铜箔区作为负极集流体，-涂敷所述电极活性物质的铜箔区作为负极活性物质-涂敷区，所述正极极片包括铝箔片及-涂敷于所述铝箔片上的电极活性物质，所述铝箔片留有一侧未涂敷所述电极活性物质的空白铝箔区作为正极集流体，涂敷所述电极活性物质的铝箔区作为正极活性物质涂敷区，所述正极集流体与所述正极活性物质涂敷区之间的交界处涂有陶瓷涂层。

10.根据权利要求9所述的高性能动力锂离子电池，其特征在于：所述电芯叠层展开后，在长度方向上所述负极极片的头尾均超过所述正极极片，所述负极活性物质涂敷区面积能完全覆盖所述正极活性物质涂敷区，所述负极极片与所述正极极片之间的所述隔离膜能完全覆盖所述负极活性物质涂敷区。