CN102340036A - 大容量锂离子电池 - Google Patents

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崔立丰
高飞
管凤鑫
秦红莲
刁志中
张娜
邹玉峰
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Abstract

本发明公开了一种大容量锂离子电池，包括电池壳，所述电池壳内设置有电芯极组，电芯极组顶部设置有电池盖，所述电池盖上设置有注液孔，所述电池盖中间位置上焊接有安全阀，所述电芯极组包括正极片、隔膜、负极片以及弹性芯板，正、负极片缠绕在弹性芯板上，隔膜设置在正、负极片之间将二者隔开；正极耳和负极耳分别位于极组的左、右两侧顶端，并且分别通过设置在电池盖上左、右两侧的正极引线和负极引线与电池盖上的正极和负极对应相连。采用本发明结构的大容量锂离子电池，降低了电池极片的死区面积，提高了电池的电性能和安全性能，并且能够保证电池的高容量和大电流输出。

Description

大容量锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别是涉及一种大极组带弹性芯板卷绕结构的大容量锂离子电池。
背景技术
能源危机还未解决，日本大地震又给能源安全带来了新的问题。清洁高效的核能暴露出严重的安全问题，使其失去了在未来发展中的优势地位，而使风能、太阳能、水能等清洁能源的高效利用也越来越重要，这些清洁能源的高效储存、转换也成为人们关注的课题之一。
锂离子电池由于其具有高比能量、高容量、无记忆效应、清洁环境友好等优点，而已经在便携式电子产品领域得到了广泛的应用。而随着能源问题的日益严重，现在正在不断的在电动汽车以及储能领域中广泛的研究应用。电动汽车和储能领域所用电池一般都具有高的容量的要求，而小电池的组合在容量上也能达到要求，但是同时也带来了一致性水平要求高、附加体积重量增加等问题。因此大容量单体电池成为其最有潜力的选择之一。
大容量单体电池目前其极组的实现形式主要有卷绕结构和叠片结构两种。卷绕结构由于其结构稳定性好而成为大电池的主要选择。卷绕结构的电芯极组在完成的过程中需要极片以及隔膜围绕卷针卷绕完成。卷绕结束之后，卷针抽出，极组成型。而这样制得的极组，由于在卷针抽走之后空间较大，极组的变形也就较大。极组变形导致极组内部极片与隔膜的接触不均匀，在充放电过程中极片上会出现死区，从而影响电池的电性能和安全性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以消除极片变形造成的死区问题，有效的改善了电池的电性能和安全性能的大容量锂离子电池。
为解决上述问题，本发明的一种大容量锂离子电池，包括电池壳，所述电池壳内设置有电芯极组，电芯极组顶部设置有电池盖，所述电池盖上设置有注液孔，所述电池盖中间位置上焊接有安全阀，其特征在于：所述电芯极组包括正极片、隔膜、负极片以及弹性芯板，正、负极片缠绕在弹性芯板上，隔膜设置在正、负极片之间将二者隔开；正极耳和负极耳分别位于极组的左、右两侧顶端，并且分别通过设置在电池盖上左、右两侧的正极引线和负极引线与电池盖上的正极和负极对应相连。
所述弹性芯板为Fe基材料、Cu基材料、TiNi基合金材料、纤维碳基材料或者聚丙烯等塑料材料。
所述弹性芯板与隔膜紧密接触。
所述大容量锂离子电池内的电芯极组的数量为1到3个。
所述安全阀为金属膜材质，并且安全阀上设置有数个自安全阀中心位置延伸至安全阀周边的刻痕。
所述刻痕数为五个。
所述电芯极组与电池盖之间设置有绝缘垫片。
所述绝缘垫片为聚丙烯材质。
采用本发明结构的大容量锂离子电池，克服了传统动力电池的大卷绕极组在使用过程中存在大面积死区的缺点，对现有的动力电池极组结构模式进行改变，内部电芯采用卷绕结构并且电芯内部插有弹性芯板。芯板对极组中的极片起到支撑的作用，使极片变形减小，极片与隔膜的接触更加平坦紧密。使电池在充放电过程中，反应均匀，不会产生死区。此种设计一方面降低了电池极片的死区面积，提高了电池的电性能和安全性能，另一方面大极组能够保证电池的高容量和大电流输出。因此本发明提供了一种先进的动力电源系统用锂离子电池解决方案。
附图说明
图1为本发明大容量锂离子电池的主视图。
图2为本发明大容量锂离子电池的侧视图。
图3为本发明大容量锂离子电池中电芯极组的结构示意图。
图4为本发明大容量锂离子电池中电芯极组的俯视图。
图5为本发明大容量锂离子电池中安全阀的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1至5所示，本发明的大容量锂离子电池，包括电池壳1，所述电池壳1内并排设置有两个电芯极组2，电芯极组2顶部设置有电池盖3，所述电池盖3上设置有注液孔4，所述电池盖3中间位置上焊接有安全阀5。
所述安全阀5为金属膜材质，并且安全阀5为梅花形结构，即安全阀5上设置有5个自安全阀5中心位置延伸至安全阀5周边的刻痕，使其在电池失效的情况下能更好的泄压，以保证电池不发生爆喷。
所述电芯极组2包括正极片201、隔膜202、负极片203以及弹性芯板204，正、负极片201、203缠绕在弹性芯板204上，隔膜203设置在正、负极片201、203之间将二者隔开；电芯极组2展开后极片间的顺序依次为隔膜202、负极203、隔膜202、正极201以及弹性芯板204。
所述弹性芯板204为Fe基材料、Cu基材料、TiNi基合金材料、纤维碳基材料或者聚丙烯等塑料材料，不与电解液发生反应，并且在130℃环境中不发生变形、变质。
所述电芯极组2在生产过程中，先将卷针与弹性芯板204一并用隔膜202卷紧，使弹性芯板204与隔膜202紧密接触，然后再插入负极片203和正极片201，开始卷绕成极组，极组卷绕完成后，退出卷针，弹性芯板204留在极组内部并且位于电芯极组2的中心位置，且被隔膜202完全覆盖。弹性芯板204的长度为隔膜202宽度的70％～90％；弹性芯板204的宽度小于卷针宽度，大于0.6倍卷针宽度；弹性芯板204的厚度为0.25～1.0mm。
电芯极组2上的正极耳205和负极耳206分别位于电芯极组2的左、右两侧顶端，并且分别通过设置在电池盖3上左、右两侧的正极引线和负极引线与电池盖上的正极7和负极8对应相连。
所述电芯极组2与电池盖之3间插有聚丙烯材质的绝缘垫片6，该绝缘垫片6能够保护电芯极组2、电池盖3以及正、负极耳205、206不发生短路。

Claims (8)

1.一种大容量锂离子电池，包括电池壳，所述电池壳内设置有电芯极组，电芯极组顶部设置有电池盖，所述电池盖上设置有注液孔，所述电池盖中间位置上焊接有安全阀，其特征在于：所述电芯极组包括正极片、隔膜、负极片以及弹性芯板，正、负极片缠绕在弹性芯板上，隔膜设置在正、负极片之间将二者隔开；正极耳和负极耳分别位于极组的左、右两侧顶端，并且分别通过设置在电池盖上左、右两侧的正极引线和负极引线与电池盖上的正极和负极对应相连。
2.如权利要求1所述大容量锂离子电池，其特征在于：所述弹性芯板为Fe基材料、Cu基材料、TiNi基合金材料、纤维碳基材料或者聚丙烯等塑料材料。
3.如权利要求2所述大容量锂离子电池，其特征在于：所述弹性芯板与隔膜紧密接触。
4.如权利要求1至3任一项所述大容量锂离子电池，其特征在于：所述大容量锂离子电池内的电芯极组的数量为1到3个。
5.如权利要求4所述大容量锂离子电池，其特征在于：所述安全阀为金属膜材质，并且安全阀上设置有数个自安全阀中心位置延伸至安全阀周边的刻痕。
6.如权利要求5所述大容量锂离子电池，其特征在于：所述刻痕数为五个。
7.如权利要求6所述大容量锂离子电池，其特征在于：所述电芯极组与电池盖之间设置有绝缘垫片。
8.如权利要求7所述大容量锂离子电池，其特征在于：所述绝缘垫片为聚丙烯材质。
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