CN209217113U - 一种电池单元、电池单元组和电池模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够减少短路现象发生、保障电池安全性的电池单元、电池单元组和电池模块。该电池单元包括电芯，电芯包括正极组件和负极组件，正极组件包括正极片和正极绝缘框，负极组件包括负极片和负极绝缘框，正极片嵌合进正极绝缘框内，负极片嵌合进负极绝缘框内，电芯还包括隔离膜，隔离膜将正极片和负极片分隔开。正极绝缘框和负极绝缘框使得卷绕过程中正极和负极包覆良好，降低电池的正负极片发生错位或移位的概率，从而保证电池单元的安全性能和使用性能。

Description

一种电池单元、电池单元组和电池模块

技术领域

本实用新型涉及电池领域，特别涉及一种电池单元、电池单元组和电池模块。

背景技术

在当今社会中，随着移动设备行业的迅猛进步，各种相关需求日益增长，加之新能源汽车产业的大力推进，作为移动装置能源使用的电池行业也迎来了蓬勃的发展。以使用的电极材料划分，目前主流的电池是锂电池，它是一种以锂金属或锂合金等锂材料作为负极片的材料，以非水溶液为电解质的绿色能源电池。对电池组件的结构进行区分，有卷绕式结构和叠片式结构，卷绕结构是将连续的正极片和负极片通过隔离膜隔开进行卷绕；而在叠片型结构中，将特定的结构单元进行连续的堆叠，并通过分离膜隔开。锂电池材料的不断改进使得电池的体积能量密度和重量能量密度逐渐提高，其性能也有了一定程度的提升，但相应地产生了一些问题。

在电极的卷绕、堆叠和包覆过程中，由于卷绕或堆叠需要通过手工或设备将其组合，而组合过程中难免会存在人工的误差以及设备精度等方面的缺陷，这些缺陷会导致正负极片的包覆有较大的偏差。图1是常规情况下正负极片和隔离膜在卷绕或堆叠准备时的局部示意图，图1为侧视图。如图1所示，正极片3、负极片4和隔离膜10的宽度依次增加。负极片4的宽度比正极片3的宽度略宽，这样可以充分发挥正极片3的正极材料的电性能。理想状态下，负极片4上侧比正极片3上侧的上侧宽度差41和负极片4下侧比正极片3下侧的下侧宽度差42相同，将这两个差值定义为包覆值。负极片在不同层包覆时顶部边缘呈一条线，下方的正极片的顶部边缘同样呈一条线，这种情况是理想的包覆状态。实际包覆过程中的不良包覆状态，不同层的负极边缘高低不一，不同层的正极边缘同样高低不一，边缘呈现为波浪形。此时的正负极包覆有较大的偏差。另外，在电芯的搬运或作业过程中，正极或负极极片还可能发生移位。极片的包覆偏差和移位会使得电池发生短路现象，电池的安全性也就难以得到保障。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够减少短路现象发生、提高电池安全性的电池单元、电池单元组和电池模块。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种电池单元，包括电芯，电芯包括至少一个正极组件和至少一个负极组件，正极组件包括正极片和正极绝缘框，负极组件包括负极片和负极绝缘框，正极片嵌合进正极绝缘框内，负极片嵌合进负极绝缘框内，电芯还包括隔离膜，隔离膜将正极片和负极片分隔开。

优选的，隔离膜包括正极隔离膜和负极隔离膜，正极绝缘框与正极隔离膜相接触，正极隔离膜上与正极绝缘框相接触的接触面一还与正极片相接触，负极绝缘框与负极隔离膜相接触，负极隔离膜上与负极绝缘框相接触的接触面二还与负极片相接触。

进一步优选的，接触面一和接触面二为粘性面。

优选的，正极组件还包括正极极耳，负极组件还包括负极极耳，正极极耳连接在正极片上，负极极耳连接在负极片上。

进一步优选的，正极绝缘框上还具有第一凹陷部，第一凹陷部对正极极耳实现定位夹持，负极绝缘框上还具有第二凹陷部，第二凹陷部对负极极耳实现定位夹持。

优选的，正极绝缘框的外部宽度和负极绝缘框的外部宽度相同。

优选的，正极绝缘框的内部宽度小于负极绝缘框的内部宽度。

优选的，正极绝缘框的外部长度不大于隔离膜的长度，正极绝缘框的外部宽度不大于隔离膜的宽度，负极绝缘框的外部长度不大于隔离膜的长度，负极绝缘框的外部宽度不大于隔离膜的宽度。当隔离膜包括正极隔离膜和负极隔离膜时，正极绝缘框的外部长度不大于正极隔离膜的长度，正极绝缘框的外部宽度不大于正极隔离膜的宽度，负极绝缘框的外部长度不大于负极隔离膜的长度，负极绝缘框的外部宽度不大于负极隔离膜的宽度。

优选的，正极绝缘框和负极绝缘框为柔性绝缘框。

一种电池单元组，包括上述的电池单元。

一种电池模块，包括上述的电池单元组。

本实用新型的有益效果是：

正极绝缘框和负极绝缘框能够在很大程度上避免因包覆偏差而造成的短路现象，从而保证电池单元的安全性能和使用性能。同时，绝缘框的设置还可以隔离极片上的毛刺，避免刮伤电池单元的隔离膜或是外层包装的铝塑膜内层材料，使极片无法与铝塑膜的铝层接触，防止离子通道的产生，不至于因刮伤而造成电池短路、腐蚀进而使电芯出现破损甚至胀气或漏液等情况。

附图说明

图1是常规情况下正负极片和隔离膜卷绕或堆叠的局部示意图。

图2是本实用新型的一个实施例的电池单元的正极组件和正极隔离膜的***图。

图3是本实用新型的图2所示实施例的电池单元的正极组件和负极组件组成裸电芯的结构的局部示意图。

图4是本实用新型的图2所示实施例的正极组件和负极组件的一种卷绕方法示意图。

图5是本实用新型的另一个实施例的正极组件和正极隔离膜的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本实用新型的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。

实施例1：

图2是本实用新型的一个实施例的电池单元的正极组件和正极隔离膜的***图。如图2所示，主要由正极隔离膜11、正极绝缘框2和正极片3组成，正极隔离膜11的顶面为接触面111，接触面111为粘性面，接触面111与正极绝缘框2相互接触，由贴合机贴合到一起。正极绝缘框2由绝缘材料(例如，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET；厚度可以是20-100μm)经模切机冲切后形成，正极绝缘框2的内部长度23与正极片3的长度33相等，正极绝缘框2的内部宽度22与正极片3的宽度32相等，正极绝缘框2 的厚度不大于于正极片3的厚度，正极绝缘框2的上侧宽度24和下侧宽度25相等。正极绝缘框2上还具有第一凹陷部21，第一凹陷部21的凹陷部宽度211与正极极耳31 的极耳宽度311相等。当正极片3沿正极绝缘框2的内壁贴敷时，由于两者的长度和宽度相等，能够实现嵌合，此时，正极片3的底面与正极隔离膜11的接触面111相互接触并贴敷粘合在一起，可以防止因充放电过程中产热使隔离膜发生收缩而造成的电池短路现象，进一步提高电池的安全性能。在该实施例中，正极隔离膜11的长度等于正极绝缘框2的外部长度26，正极隔离膜11的宽度等于正极绝缘框2的外部宽度27，即两者大小相同。

在电池制作过程中的分条阶段，极片在分条切割时，边缘部位容易产生毛刺等不良品，在后续的制作过程中，这些毛刺很容易刺破隔离膜或者铝塑膜内的内层聚丙烯(PP)层，从而使极片与外部的铝层接触，导致电芯发生短路、腐蚀，进而出现胀气漏液等情况，本实施例中的正极极片3嵌合到正极绝缘框2内，隔离了正极极片3边缘的毛刺，防止上述刮伤、刺破的发生，避免电芯的短路，提高了电池单元的安全系数。同时，也能够在很大程度上避免因包覆偏差而造成的短路现象，从而保证电池单元的安全性能和使用性能。

另外，正极片3上还固定连接有正极极耳31，正极极耳31固定的方式可以是焊接、铆接或其它一些可用的固定方式。正极绝缘框2的第一凹陷部21作为正极极耳31的出口位置，由于凹陷部宽度211和极耳宽度311相同，可以对正极片3上的正极极耳31 起到定位夹持的作用，限定正极极耳31和正极片3的位移。

负极组件与正极组件类似，其结构设置与正极组件相同，负极绝缘框的外部长度等于负极隔离膜的长度，负极绝缘框的外部宽度等于负极隔离膜的宽度，两者大小相同。负极绝缘框的上侧宽度同样与下册宽度相同。另外，负极绝缘框与正极绝缘框的外部尺寸相同，但负极绝缘框的内部宽度要略大于正极绝缘框的内部宽度，即负极片的宽度略大于正极片的宽度。这样，相同大小的正极组件和负极组件能够对嵌合到绝缘框内的正极片和负极片起到定位作用，使其在未卷绕之前，对正极片和负极片的位移进行限定，不会使电池极片发生错位或移位，在卷绕过程中可以实现良好的包覆结果，不会偏离设计中心值，从而进一步提高电池单元的安全性能和使用性能。

图3是本实用新型的图2所示实施例的电池单元的正极组件和负极组件组成裸电芯的结构的局部示意图。如图3所示，正极组件的正极片3下方是正极隔离膜11，正极隔离膜11下方是负极片5，负极片5下方是负极隔离膜12。在该局部示意图中，正极绝缘框和负极绝缘框结构暂未示出。

正极组件和负极组件按照一定的设计要求卷绕成裸电芯，卷绕方式可以是很多种。例如，可以采取图4所示的卷绕方法。图4是本实用新型的图2所示实施例的正极组件和负极组件的一种卷绕方法示意图。该图为俯视图。如图4所示，正极组件6内部一侧是正极极耳31，一侧是正极隔离膜11，负极组件内部一侧是负极极耳51，一侧是负极隔离膜12。正极组件6靠近正极极耳31的一端以正极极耳31所在的一面和负极组件7 靠近负极极耳51的一端以负极极耳51所在的一面相对设置，中间有固定件8。固定件 8可以是隔离膜，或者在外侧四周特别是朝向正极极耳31和负极极耳7的两个面有设有隔离膜。以该固定件8为中心，正极组件6和负极组件7相互交错卷绕形成裸电芯。

裸电芯经过一定时间的烘烤后，进行电解液灌注，注液和注液后的相关生产工艺可以参照现有的软包电芯工艺，灌注后成为电池单元。

多个电池单元采用相互并联或串联的方式可以形成电池单元组。

实施例2：

一种电池单元，与实施例1的区别在于，正极绝缘框和负极绝缘框为闭合结构，不具有凹陷部来对极耳进行定位夹持。

实施例3：

一种电池单元，与实施例1的区别在于，正极隔离膜的长度大于正极绝缘框的外部长度，正极隔离膜的宽度大于正极绝缘框的外部宽度；负极隔离膜的长度大于负极绝缘框的外部长度，负极隔离膜的宽度大于负极绝缘框的外部宽度。

实施例4：

一种电池单元，与实施例1的区别在于，正极绝缘框的内部形状与正极极片的形状相对应、负极绝缘框的内部形状与负极极片的形状相对应，为其它非矩形的形状。

实施例5：

一种电池单元，与实施例1的区别在于，正极隔离膜的长度大于正极片的长度，小于正极绝缘框的外部长度；同时，负极隔离膜的长度大于负极片的长度，小于负极绝缘框的外部长度。图5是本实用新型的另一个实施例的正极组件和正极隔离膜的结构示意图。如图5所示，该示意图是沿正极隔离膜长度方向的剖视图，正极隔离膜11的长度小于正极绝缘框2的外部长度，但比嵌合到正极绝缘框2内部的正极片3的长度要长，图中暂未示出正极极耳。

实施例6

一种电池单元，与实施例1的区别在于，正(负)极隔离膜的长度略大于正(负) 极绝缘框的外部长度，正(负)极隔离膜的宽度略大于正(负)极绝缘框的外部宽度。

实施例7

一种电池单元，与实施例1的区别在于，正极片没有具有粘性的正极隔离膜来贴合，负极片也没有具有粘性的负极隔离膜来贴合。正极组件(正极绝缘框)和负极组件(负极绝缘框)的长度和宽度分别与隔离膜的长度和宽度相等，即具有相同的大小。卷绕时按照常规方法正极组件、隔离膜、负极组件叠放好来卷绕，由于这三者大小相同，也能够对正负极片进行定位，不会使电池极片发生错位或移位，在卷绕过程中可以实现良好的包覆结果，不会偏离设计中心值，从而进一步提高电池单元的安全性能和使用性能。

实施例8

一种电池单元，与实施例1的区别在于，电芯由若干个正极组件和负极组件相互堆叠而非卷绕的方式形成，每个正极组件贴合有大小相同的正极隔离膜，每个负极组件贴合有大小相同的负极隔离膜，正极隔离膜和负极隔离膜隔开正极片和负极片。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池单元，包括电芯，其特征在于，所述电芯包括至少一个正极组件和至少一个负极组件，所述正极组件包括正极片和正极绝缘框，所述负极组件包括负极片和负极绝缘框，所述正极片嵌合进所述正极绝缘框内，所述负极片嵌合进所述负极绝缘框内，所述电芯还包括隔离膜，所述隔离膜将所述正极片和所述负极片分隔开。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述隔离膜包括正极隔离膜和负极隔离膜，所述正极绝缘框与所述正极隔离膜相接触，所述正极隔离膜上与所述正极绝缘框相接触的接触面一还与所述正极片相接触，所述负极绝缘框与所述负极隔离膜相接触，所述负极隔离膜上与所述负极绝缘框相接触的接触面二还与所述负极片相接触。

3.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，所述接触面一和所述接触面二为粘性面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电池单元，其特征在于，所述正极组件还包括正极极耳，所述负极组件还包括负极极耳，所述正极极耳连接在所述正极片上，所述负极极耳连接在所述负极片上。

5.根据权利要求4所述的电池单元，其特征在于，所述正极绝缘框上还具有第一凹陷部，所述第一凹陷部对所述正极极耳实现定位夹持，所述负极绝缘框上还具有第二凹陷部，所述第二凹陷部对所述负极极耳实现定位夹持。

6.根据权利要求1-3任一项所述的电池单元，其特征在于，所述正极绝缘框的外部宽度和所述负极绝缘框的外部宽度相同。

7.根据权利要求1-3任一项所述的电池单元，其特征在于，所述正极绝缘框的内部宽度小于所述负极绝缘框的内部宽度。

8.根据权利要求1-3任一项所述的电池单元，其特征在于，所述正极绝缘框的外部长度不大于所述隔离膜的长度，所述正极绝缘框的外部宽度不大于所述隔离膜的宽度，所述负极绝缘框的外部长度不大于所述隔离膜的长度，所述负极绝缘框的外部宽度不大于所述隔离膜的宽度。

9.一种电池单元组，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电池单元。

10.一种电池模块，其特征在于，包括权利要求9所述的电池单元组。