CN101635373B - 锂离子电容电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电容电池，包括叠层电芯(16)、电容(13)和线路板(14)，叠层电芯(16)包括有负极片(9)、正极片(10)和绝缘隔膜(7)，负极片(9)均通过固定件(20)与负极极耳接头(21)相连接，正极片(10)均通过固定件(20)与正极极耳接头(22)相连接，还包括有设置在外壳(1)内的电子安装板(4)，所述的电容(13)和线路板(14)设置于电子安装板(4)内，两组电容(13)通过线路板14串联后负极连接于负极极耳接头(21)上，正极连接于正极极耳接头(22)上。本发明内阻更低、比功率更高、循环寿命长、性能稳定、成本低。循环寿命比现有锂离子电容电池提高500次以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电池，特别涉及一种锂离子电容电池，属于动力电池领域，主要用于以锂离子电容电池为动力源的各种混合式动力汽车和纯电动汽车等。
背景技术
目前锂离子电容电池的主要结构有两种，一种是将卷制好的电芯封装在圆形或方形外壳中的卷制式锂离子电容电池，但这种电池工作过程中电芯的散热仅靠内部空间的气体对流交换及极小部分的介质导热，因此这种结构的始终不能有效地解决散热问题，这就导致这种结构不能做到大容量(只能在10Ah左右)锂离子电容电池。即使有些厂家能将容量做大，也会由于温升得不到解决而使电池容量很快衰减，大大缩短了电池的寿命，甚至发生炸裂，得不偿失。因此经过改进目前的第二种锂离子电容电池结构是将叠制好的叠层电芯封装在圆形或方形外壳中的叠层式锂离子电容电池，它具有导热散热效果好、可做大容量电池、安全性好，循环寿命长等优点，特别是它的内阻低、功率密度高、比能量高更使它优异性突出。这种叠层式锂离子电容电池的叠层电芯包括有负极片、正极片和绝缘隔膜，负极片和正极片依次相间排列，负极片和正极片之间由绝缘隔膜隔开，最外层负极片的外侧设置有绝缘隔膜，这些负极片、正极片和绝缘隔膜按照上述所述排列次序一个个扁放而层层叠置在一起，而后一般用胶带将它们象整包打印纸一样包起来，但要露出上面的负极耳和正极耳，因此电芯也叫叠层电芯。目前的这种叠层式锂离子电容电池存在着如下缺陷：(1)、(2)、稳定性差。现有技术中的锂离子电容电池的电容和线路板外置于外壳外部，不但影响锂离子电容电池的外形美观，而且电容容易因受到撞击震动而受损，因而稳定性差；(3)、成本高。现有技术中的锂离子电容电池必须装有均衡装置，以控制电池输出瞬间大电流对电池循环寿命的影响，但现有的均衡装置不但成本高，而且控制电池输出瞬间大电流的效果很不理想，电池的循环寿命短。
发明内容
本发明的目的是提供一种内阻更低、比功率更高、循环寿命长、性能稳定、成本低的锂离子电容电池。
实现上述目的的技术方案是：一种锂离子电容电池，包括外壳、叠层电芯、电容和线路板，外壳封装在叠层电芯的外面，外壳上设置有缺口，缺口包括有安装口和注液口，负极极耳接头和正极极耳接头固定在外壳上，负极极耳接头上部为负极接线端子，正极极耳接头上部为正极接线端子，负极接线端子和正极接线端子通过缺口上的安装口伸出外壳外部，叠层电芯包括有负极片、正极片和绝缘隔膜，负极片和正极片依次相间排列，负极片和正极片之间由绝缘隔膜隔开，最外层极片的外侧也设置有绝缘隔膜，左右两端均以负极片做为最外层极片，所有的负极片均通过固定件与负极极耳接头相连接，所有的正极片均通过固定件与正极极耳接头相连接，还包括有设置在外壳内的电子安装板，电子安装板上与缺口相对应的位置上开有下缺口，所述的电容和线路板设置于电子安装板内，两组电容通过线路板串联后负极连接于负极极耳接头上，正极连接于正极极耳接头上。
进一步，所述的电子安装板内设置有装卡电容的两组卡槽，在两组卡槽之间还设置有装卡线路板的窝槽。
进一步，所述的每组电容由两只电容并联而成。
进一步，所述的负极片由两片石墨材料制作的膜和一片铜箔组成，铜箔夹持在两片石墨材料制作的膜之间，铜箔上端作为负极耳，并在该负极耳上开有让固定件穿过的孔。
进一步，所述的正极片由两片磷酸铁锂材料制作的膜和一片铝箔组成，铝箔夹持在两片磷酸铁锂材料制作的膜之间，铝箔上端作为正极耳，并在该正极耳上开有让固定件穿过的孔。
进一步，所述的绝缘隔膜由两片PP材料制作的膜和一片PE材料制作的膜组成，PE材料制作的膜夹持在两片PP材料制作的膜之间。
进一步，所述的外壳为不锈钢材料制作。
进一步，所述外壳的上下两端卡装有电池壳绝缘套。
进一步，所述外壳包括有箱体和盖板，缺口开在盖板上，缺口还包括有防爆口，防爆口上贴有安全防爆膜，电子安装板装在盖板下面，电子安装板上的下缺口包括有定位安装口、注液通口和防爆通孔。
进一步，所述的安全防爆膜为铜膜。
采用上述技术方案后，具有很多好处：(1)、内阻更低、比功率更高、循环寿命长。本发明采用两组电容通过线路板串联后负极连接于负极极耳接头上，正极连接于正极极耳接头上的结构，使内阻更低，提高了本发明的比功率，提高了叠层电芯的输出倍率放电，避免了电池输出瞬间大电流对电池循环寿命的影响，循环寿命比现有的锂离子电容电池提高500次以上；(2)、外形美观，稳定性更高。本发明将现有锂离子电容电池电容和线路板外置于外壳外部，改进为电容和线路板内置于外壳内部的电子安装板内，使本实新型外形美观大方，而且内置后电容不易因受到撞击震动而受损，因而稳定性更高；(3)性价比高，成本低。采用本发明后省去了现有技术中的均衡装置，大大地节约了成本，但本发明的性能却采用现有技术中的锂离子电容电池性能更加优异，因而本发明不但成本低，而且性价比高。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的左视图；
图4为图1的A-A剖面图；
图5为图1的B-B剖面图；
图6为图2的F-F剖视图；
图7为去掉件1外壳的内部结构示意图；
图8为去掉件1外壳和件4电子安装板等的内部结构示意图；
图9为图7的I-I剖视图；
图10为件9负极片结构示意图；
图11为件10正极片结构示意图；
图12为件7绝缘隔膜结构示意图；
图13为图10的J-J剖视图；
图14为图11的K-K剖视图；
图15为图12的L-L剖面图；
图16为件21负极极耳接头和件22正极极耳接头的结构示意图；
图17为件26电池壳绝缘套的结构示意图；
图18为件1外壳上面部分件3盖板的结构示意图；
图19为件4电子安装板的结构示意图；
图20为件1外壳下面部分件2箱体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图20所示，一种锂离子电容电池，包括外壳1、电子安装板4和叠层电芯16以及两组电容13和线路板14，还包括有铜材制作的负极极耳接头21和铝材制作的正极极耳接头22，外壳1由不锈钢材料制作，使用不锈钢材料的外壳1更有利于散热，而且耐腐蚀效果更好。外壳1封装在电子安装板4和叠层电芯16的外面，外壳1包括有箱体2和盖板3，盖板3下面装有电子安装板4，电子安装板4由绝缘材料制作，所述的电容13和线路板14设置于电子安装板4内，电子安装板4内设置有装卡电容13的两组卡槽29，在两组卡槽29之间还设置有装卡线路板14的窝槽30，每组卡槽29内装卡有一组电容13，每组电容13由两只电容并联而成，窝槽30内装卡有一块线路板14，两组电容13通过线路板14串联后负极连接于负极极耳接头21上，正极连接于正极极耳接头22上。外壳1上设置有缺口17，缺口17开在盖板3上，缺口17包括有两个安装口17-1和一个注液口17-2以及一个防爆口17-3，防爆口17-3上贴有铜膜制作的安全防爆膜19，电子安装板4上与缺口17相对应的位置上开有下缺口18，下缺口18包括有两个定位安装口18-1和一个注液通口18-2以及一个防爆通孔18-3。注液口17-2开在盖板3的一侧，防爆口17-3开在盖板3中央，注液口17-2开在防爆口17-3两侧，注液口17-2与注液通口18-2位置正好相对应，外壳1内充好电解液后，将铆钉23铆入注液通口18-2上面的注液口17-2内密封。两个定位安装口18-1上面均具有凸台4-1，盖板3上的缺口17的两个安装口17-1套在凸台4-1外面。负极极耳接头21上部为负极接线端子21-1，正极极耳接头22上部为正极接线端子22-1，负极接线端子21-1和正极接线端子22-1上均具有外螺纹，负极极耳接头21下部开有连接负极耳9-1-1的连接孔21-2，正极极耳接头22下部开有连接正极耳10-1-1的连接孔22-2，负极接线端子21-1和正极接线端子22-1通过电子安装板4上的定位安装口18-1伸出外壳1的安装口17-1外部，在负极接线端子21-1和正极接线端子22-1上分别套上绝缘垫圈24，并旋上固定螺母25进行固定。负极极耳接头21和正极极耳接头22固定在电子安装板4上。叠层电芯16包括有负极片9、正极片10和绝缘隔膜7。负极片9和正极片10依次相间排列，负极片9和正极片10之间由绝缘隔膜7隔开，最外层极片的外侧也设置有绝缘隔膜7，左右两端均以负极片9做为最外层极片，即按照绝缘隔膜7、负极片9、绝缘隔膜7、正极片10、绝缘隔膜7、负极片9、绝缘隔膜7、正极片10、绝缘隔膜7......绝缘隔膜7、负极片9、绝缘隔膜7排列，将绝缘隔膜7、负极片9和正极片10按上述顺序层层叠置好后，外面包上胶带5，包时要露出负极片9上面的负极耳9-1-1和正极片10上面的正极耳10-1-1。所有的负极片9均通过固定件20与负极极耳接头21相固接，所有的正极片10均通过固定件20与正极极耳接头22相固接，所述的固定件20为固定螺栓。
如图4和图13所示，所述的负极片9由两片石墨材料制作的膜9-2和一片铜箔9-1组成，铜箔9-1夹持在两片石墨材料制作的膜9-2之间，铜箔9-1上端作为负极耳9-1-1，并在该负极耳9-1-1上开有让固定件20穿过的孔9-3。多个负极耳9-1-1叠在一起形成负极耳群，固定件20通过孔9-3和连接孔21-2将负极耳群与负极极耳接头21固接在一起。负极片9上的热量和电流通过负极耳群和固定件20固定螺栓直接传递给负极极耳接头21，热量通过负极极耳接头21及时地散发出去。
如图5和图14所示，所述的正极片10由两片磷酸铁锂材料制作的膜10-2和一片铝箔10-1组成，铝箔10-1夹持在两片磷酸铁锂材料制作的膜10-2之间，铝箔10-1上端作为正极耳10-1-1，并在该正极耳10-1-1上开有让固定件20穿过的孔10-3。多个正极耳10-1-1叠在一起形成正极耳群，固定件20通过孔10-3和连接孔22-2将正极耳群与正极极耳接头22固接在一起。正极片10上的热量和电流通过正极耳群和固定件20固定螺栓直接传递给正极极耳接头22，热量通过正极极耳接头22及时地散发出去。
如图15所示，所述的绝缘隔膜7由两片PP材料制作的膜7-2和一片PE材料制作的膜7-1组成，PE材料制作的膜7-1夹持在两片PP材料制作的膜7-2之间。
如图1、图2和图17所示，外壳1的上下两端卡装有电池壳绝缘套26，电池壳绝缘套26由绝缘材料制作。电池壳绝缘套26为可拆卸式。
本发明中电子安装板4除具有绝缘作用以外，还对外壳1具有支撑作用，使外壳1更加牢固，抗震抗压，使固定在盖板3上的负极极耳接头21和正极极耳接头22更加稳固。除上述实施例外，本发明的电子安装板4还可采用两个绝缘垫圈代替，一个绝缘垫圈垫在盖板3安装口17-1与负极极耳接头21之间，另一个绝缘垫圈垫在盖板3安装口17-1与正极极耳接头22之间。
可将多个本发明组合成锂离子电容电池组使用，以提高锂离子电容电池的功率。当多个本发明组合成锂离子电容电池组使用时，电池壳绝缘套26既能起到绝缘的作用，又可使多个本发明的外壳1之间始终保持有间隙，有利于散热，提高本发明的循环使用寿命。单个本发明使用时，电池壳绝缘套26可拆去或不装。
本发明不限于上述实施例，凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种锂离子电容电池，包括外壳(1)、叠层电芯(16)、电容(13)和线路板(14)，外壳(1)封装在叠层电芯(16)的外面，外壳(1)上设置有缺口(17)，缺口(17)包括有安装口(17-1)和注液口(17-2)，负极极耳接头(21)和正极极耳接头(22)固定在外壳(1)上，负极极耳接头(21)上部为负极接线端子(21-1)，正极极耳接头(22)上部为正极接线端子(22-1)，负极接线端子(21-1)和正极接线端子(22-1)通过缺口(17)上的安装口(17-1)伸出外壳(1)外部，叠层电芯(16)包括有负极片(9)、正极片(10)和绝缘隔膜(7)，负极片(9)和正极片(10)依次相间排列，负极片(9)和正极片(10)之间由绝缘隔膜(7)隔开，最外层极片的外侧也设置有绝缘隔膜(7)，左右两端均以负极片(9)做为最外层极片，所有的负极片(9)均通过固定件(20)与负极极耳接头(21)相连接，所有的正极片(10)均通过固定件(20)与正极极耳接头(22)相连接，其特征在于：还包括有设置在外壳(1)内的电子安装板(4)，电子安装板(4)上与缺口(17)相对应的位置上开有下缺口(18)，所述的电容(13)和线路板(14)设置于电子安装板(4)内，两组电容(13)通过线路板(14)串联后负极连接于负极极耳接头(21)上，正极连接于正极极耳接头(22)上。
2.根据权利要求1所述的锂离子电容电池，其特征在于：所述的电子安装板(4)内设置有装卡电容(13)的两组卡槽(29)，在两组卡槽(29)之间还设置有装卡线路板(14)的窝槽(30)。
3.根据权利要求1所述的锂离子电容电池，其特征在于：所述的每组电容(13)由两只电容并联而成。
4.根据权利要求1所述的锂离子电容电池，其特征在于：所述的负极片(9)由两片石墨材料制作的膜(9-2)和一片铜箔(9-1)组成，铜箔(9-1)夹持在两片石墨材料制作的膜(9-2)之间，铜箔(9-1)上端作为负极耳(9-1-1)，并在该负极耳(9-1-1)上开有让固定件(20)穿过的孔(9-3)。
5.根据权利要求1所述的锂离子电容电池，其特征在于：所述的正极片(10)由两片磷酸铁锂材料制作的膜(10-2)和一片铝箔(10-1)组成，铝箔(10-1)夹持在两片磷酸铁锂材料制作的膜(10-2)之间，铝箔(10-1)上端作为正极耳(10-1-1)，并在该正极耳(10-1-1)上开有让固定件(20)穿过的孔(10-3)。
6.根据权利要求1所述的锂离子电容电池，其特征在于：所述的绝缘隔膜(7)由两片PP材料制作的膜(7-2)和一片PE材料制作的膜(7-1)组成，PE材料制作的膜(7-1)夹持在两片PP材料制作的膜(7-2)之间。
7.根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述的外壳(1)为不锈钢材料制作。
8.根据权利要求1所述的锂离子电容电池，其特征在于：所述外壳(1)的上下两端卡装有电池壳绝缘套(26)。
9.根据权利要求1所述的锂离子电容电池，其特征在于：所述外壳(1)包括有箱体(2)和盖板(3)，缺口(17)开在盖板(3)上，缺口(17)还包括有防爆口(17-3)，防爆口(17-3)上贴有安全防爆膜(19)，电子安装板(4)装在盖板(3)下面，电子安装板(4)上的下缺口(18)包括有定位安装口(18-1)、注液通口(18-2)和防爆通孔(18-3)。
10.根据权利要求9所述的锂离子电容电池，其特征在于：所述的安全防爆膜(19)为铜膜。
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