CN102569866B - 一种电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池，包括盖板、壳体、电芯和电解液。电芯和电解液密封于电池壳体内，盖板与壳体密封连接。电芯包括正极片、负极片以及设置于正极片与负极片之间的隔膜。正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳。其中，电芯中还设有正极导流导热件和负极导流导热件，正极导流导热件和负极导流导热件件间相互绝缘。正极导流导热件与正极耳导通；负极导流导热件与负极耳导通；正极导流导热件和/或负极导流导热件贯穿盖板用于引出电流。能迅速降低电芯内部热量，阻止极片上物质的进一步热反应，提高电池的安全性能。同时保证电芯内部温度的稳定，提高电池的循环性能等。而且能保证电芯内部各处温度一致，消除温度差，使极片各处反应温度一致。同时导流导热件能起骨干和支架作用，支撑电芯，不仅易于装配，而且有利于电芯的卷绕。

Description

一种电池

技术领域

本发明涉及一种电池。

背景技术

在石油等不可再生资源日渐枯竭，环境污染越发严重的背景下，人们对新能源汽车所寄予很大的期望。而动力电池则是新能源汽车的心脏，要求其具有优良的功率表现、循环寿命和环境耐受性等。

动力电池工作时基本处于移动状态，其工作环境多样化。动力电池为了提供大功率放电、大能量供给，一般将大量电池串并联成电池组使用，而且为了汽车美观等基本存放在密封空间，在使用的过程中产生的热会不断积聚，而壳体散热效果较慢且有限，不能保证电芯内部温度的及时散发，电池组的温度会不断上升，高温会降低电池的循环性能，同时热量的积聚也为电池的安全性能带来隐患，特别是汽车动力电池的使用环境可能是严酷的热环境，而汽车又为长时间工作的人的运载工具，对其安全性能要求更甚。而且动力电池内部在充放电工作时本身各部位的温度不均一，电芯端部的极耳由于是电流集结区，热量大，而电芯内部温度较低，给电池的充放电性能带来一定的影响，特别是电池处于严酷的冷环境时，工作状态不佳，随着使用时间的增长，其内部温差增大，恶化电池的使用性能。电池在复杂的实际使用条件下，性能受到制约，因此寻求一种能保持电芯内部温度均一、可控的电池，提高电池的性能，成为现在迫切解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有电池工作时内部温度不均一、不可控，电芯在复杂的工作条件下性能较差、不稳定等缺点，提供一种内部温度均一、可控，同时能使电芯一直处于较优工作状态的电池。

电池包括盖板、壳体、电芯和电解液。电芯和电解液密封于电池壳体内，盖板与壳体密封连接。电芯包括正极片、负极片以及设置于正极片与负极片之间的隔膜。正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳。其中，电芯中还设有正极导流导热件和负极导流导热件，正极导流导热件和负极导流导热件件间相互绝缘。正极导流导热件与正极耳导通；负极导流导热件与负极耳导通；正极导流导热件和/或负极导流导热件贯穿盖板用于引出电流。

正极导流导热件和/或负极导流导热件贯穿盖板用于引出电流，是指可以是正极导流导热件与盖板连接也可以是负极导流导热件与盖板连接导出电流，根据壳体的材料进行选择，当正极导流导热件与盖板连接时，负极导流导热棒可以与壳体连接。也可以是正极导流导热件和负极导流导热件同时贯穿盖板引出电流，此时极性相反的导流导热件中至少一个极性的导流导热件与盖板绝缘。当正极导流导热件与盖板连接导出电流时，负极导流导热件可以与壳体连接，也可以贯穿盖板导出电流，需与盖板绝缘。当负极导流导热件与盖板连接导出电流时，正极导流导热件可以与壳体连接，也可以贯穿盖板导出电流，需与盖板绝缘。也可以正极导流导热件和负极导流导热件同时贯穿盖板引出电流，作为电池的正、负电极端子或正、负极柱，正极导流导热件和负极导流导热件与盖板件均设有绝缘件。

正极导流导热件和负极导流导热件本发明没有特别限制，可以为棒状，也可以为片状。

盖板本发明可以为一个，位于壳体的一端，也可以为两个，分别位于壳体的两端。

优选壳体两端均设置有盖板，正极导流导热件与盖板间绝缘密封和/或负极导流导热件与盖板间绝缘密封；正极导流导热件的两端分别贯穿壳体两端的盖板，即正极导流导热件的一端从壳体的一端盖板穿出，正极导流导热件的另一端从壳体的另一端盖板穿出，分别作为电池的正电极端子或正极柱；负极导流导热件的两端分别贯穿壳体两端的盖板，即正极导流导热件的一端从壳体的一端盖板穿出，正极导流导热件的另一端从壳体的另一端盖板穿出，分别作为电池的负电极端子或负极柱，引出电流。即电池的同一端引出不同极性的电流。正极导流导热件与盖板间绝缘密封和/或负极导流导热件与盖板间绝缘密封是指正极导流导热件和负极导流导热件至少有一个与盖板绝缘密封，也可以是两个同时与盖板绝缘密封。

或优选壳体两端均设置有盖板，正极导流导热件与盖板间绝缘密封和/或负极导流导热件与盖板间绝缘密封；正极导流导热件的两端贯穿壳体一端的盖板，即正极导流导热件的两端均从壳体一端的盖板穿出，作为电池的正电极端子或正极柱；负极导流导热件的两端贯穿壳体另一端的盖板，即负极导流导热件的两端均从壳体另一端的盖板穿出，作为电池的负电极端子或负极柱，引出电流。即电池的同一端引出同一极性的电流。

本发明的电池的电芯中设有导流导热件，当电池内部温度迅速升高时，导流导热件能迅速带走电芯内部热量，迅速给电池降温，阻止极片上物质的进一步热反应，防止热量的进一步积聚及不能迅速散发带来爆炸等安全隐患，提高电池的安全性能。同时导流导热件能保证电池内部温度的散发，保证电芯内部温度的稳定，电池内部热量不积聚，电池一直处于较优的工作状态，提高电池的循环性能等。特别是导流导热件处于电芯中，能保证电芯内部热量的迅速传递，保证电芯内部各处温度一致，消除温度差，使极片上的活性物质一直处于较佳反应活性，且各处反应温度一致，降低内阻，保证电池的性能，而且当电池处于极端热环境时，能有利于电芯内部热量散发，降低电芯内部温度，保证电池的工作状态；正极导流导热件和负极导流导热件分别与正极耳和负极耳连接，当电池处于极端冷环境时，能将热量集中部位极耳连接区的热量迅速传递到电芯内部的集流体上，保证电池内部的温度均衡，不仅极耳连接区不会聚集大量的热量，发生安全隐患，而且使电池处于较佳的工作温度，保证电池正、负极端的温度均衡，而且能迅速传递热量，迅速使电池恢复到指定温度，达到工作状态，保证电池的工作性能，使电池能适应各种复杂环境。同时正极导流导热件和负极导流导热件作为电池的正负极端子或正负极柱引出电流，也加快了传热。而且正、负极导流导热件处于电芯中，能起骨干和支架作用，支撑电芯，不仅易于装配，而且有利于电芯的卷绕，有利于电芯的紧固和严密，防止电池移动过程中的颠簸、震动等造成电芯的松动和变形等，损坏电池和电池组，以致串并大量电池的电池组的失效，带来巨大的损失。

优选正极导流导热件与盖板间设置绝缘件；负极导流导热件与盖板间设置绝缘件。绝缘件可以为具有喇叭空心结构的锥形塞等，有利于正极导流导热件和负极导流导热件的穿入和穿出，同时有利于正极导流导热件和负极导流导热件和盖板间的绝缘密封。

本发明进一步优选正极导流导热件与正极耳之间设有正极耳连接件；和/或负极导流导热件与负极耳之间设有负极耳连接件。通过连接件保证正、负极导流导热件与正、负极耳的连接，不仅操作方便，易于连接，而且能保证连接性能，避免极耳的断裂、脱落、虚接等连接不良的问题。

优选正极片包括正极覆料区和正极未覆料区，负极片包括负极覆料区和负极未覆料区，正极未覆料区和负极未覆料区分别位于电芯两端作为正极耳和负极耳；正极耳连接件与正极未敷料区电连接，负极耳连接件与负极未敷料区电连接。

优选正极耳连接件为环状，与卷绕形成的处于电芯端部的正极耳形状相适应，与正极未覆料区套接，可以将卷绕后的多层极耳间压合，压合后再与形状相适应的正极极耳连接件连接，连接方式可以采用但不限于焊接、粘接、铆接等；和/或负极耳连接件为环状，与处于电芯另一端部的负极耳形状相适应，与负极未覆料区套接，方式可以采用与正极极耳连接件相同的方法。正极耳连接件和负极极耳连接件上部可以含有弯折部分，通过弯折部分实现与正极导流导热件、负极导流导热件的简单连接。防止极耳的折损。

进一步优选正极耳连接件与正极导流导热件之间焊接有若干导电连接体；和/或负极耳连接件与负极导流导热件之间焊接有若干导电连接体。通过导电连接体灵活实现导流导热件与封闭环状的极耳连接件的连接，不仅操作简单，易于焊接等。

通过此种方式能增大电流的导流面积，降低电阻，提高电池的倍率放电性能，同时能进一步有助于导热，增加电池内部的导热速度。

优选正极导流导热件和负极导流导热件表面包覆有绝缘层，通过绝缘层实现正、负极导流导热件间的绝热以及正极导流导热件和负极片、负极导流导热件和正极片的绝缘。

本发明进一步优选正极导流导热件、负极导流导热件及绝缘层一体成型为绝缘芯体，正极导流导热件和负极导流导热件的两端延伸出绝缘芯体外，电芯卷绕于绝缘芯体外。绝缘芯体能通过一体注塑简单实现本发明，同时能根据电池电芯的形状简单的实现导热管组成的支持体的形状，更好的装配电芯，而且能固定正极导流导热件和负极导流导热件，防止其晃动等损坏电芯。优选绝缘芯件为方形，位于电芯的中心，此时电芯可由正极片、负极片和间隔于正极片与负极片之间隔膜卷绕于绝缘芯件的外，将绝缘芯件作为电芯的支持体和骨架，易于卷绕，不仅能提高电芯的卷绕密实度，而且降低工艺难道。

优选正极导流导热件和/或负极导流导热件为空心管，进一步加强热量的传导，当电池内部温度迅速升高时，能迅速带走电池内部热量，迅速给电池降温，防止热量不能迅速散发带来爆炸等安全隐患，提高电池的安全性能。同时能时刻保证电池内部温度的控制，保证电池内部温度的稳定。

优选正极导流导热件和/或负极导流导热件表面布有散热突起，例如突刺，增大导流、导热面积，加快热量的传递速度。

优选正极导流导热件为铝棒，负极导流导热件为铜棒，降低内部，易于焊接。

附图说明

图1为本发明的一种实施方式的正极导流导热件的剖面结构示意图；

图2为本发明的一种实施方式的绝缘芯件的剖面结构示意图；

图3为本发明的一种实施方式的电芯的结构示意图；

图4为本发明的一种实施方式的含有正极极耳连接件和负极极耳连接件的电芯的结构示意图；

图5为本发明的一种实施方式的电池的结构示意图；

图6为本发明的另一种实施方式的绝缘芯件的剖面结构示意图；

图7为本发明的另一种实施方式的电芯的结构示意图；

图8为本发明的另一种实施方式的含有正极极耳连接件和负极极耳连接件的电芯的结构示意图；

图9为本发明的一种另一种实施方式的电池的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明做进一步详述。

实施例1

如附图1-5为本发明的一种电芯的结构示意图。

将平行的片状正极导流导热件1和负极导流导热件2平行间隔放置后，在其表面注塑，得正极导流导热件1和负极导流导热件2的端部均露出的绝缘芯件3。正极导流导热件1和负极导流导热件2间同时填充了绝缘物5，且正极导流导热件1和负极导流导热件2位于绝缘芯件3内，即正极导流导热件1和负极导流导热件2表面覆盖有绝缘层。

正极导流导热件1和负极导流导热件2的数量本发明没有特别限制，可根据正极导流导热件1和负极导流导热件2的大小和电芯6的大小等进行设计。片状正极导流导热件1的形状本发明也没有特别限制，可以为空心，也可以为实心片，片状正极导流导热件1或负极导流导热件2的厚度和宽度也可以根据具体的设计要求进行调整。正极导流导热件1和负极导流导热件2的材质可以选用金属，本发明优选为正极导流导热件1为铝片，负极导流导热件2为铜片。优选在正极导流导热件1和负极导流导热件2的表面布有突刺4，当正极导流导热件1和负极导流导热件2为空心时，正极导流导热件1和负极导流导热件2的表面包括外表面和内表面，即管的内壁也可以布有突刺4，刺突4的形状4的形状本发明也没有特别限制，可以为针形、锥状、片状、柱状等，加快热量传导的速度。

注塑的绝缘芯件3的形状本发明也没有特别限制，根据电芯6的形状进行调整，其可以为卷绕时的卷芯进行卷绕，其材料可以为工程塑胶，如PPS等。

将上述注塑好的绝缘芯件3作为卷针在其外表面卷绕正极片、负极片和间隔于正极片和负极片之间的隔膜，正极片包括正极覆料区和正极未覆料区，负极片包括负极覆料区和负极未覆料区，将正极未覆料区延伸出隔膜，负极未覆料区在另一端延伸出隔膜，卷绕制成电芯6，使正极未覆料区和负极未覆料区分别位于电芯两端，将其作为正极耳61和负极耳62；电芯6的形状本发明没有特别限制，可以为方形、圆形等。其中，正极耳连接件71套在正极未敷料区上，负极耳连接件72套在负极未敷料区上。也可以将卷绕形成的多层正极未敷料区及多层负极未敷料区分别热压，在电芯6的端部形成封闭的环状压合的正极耳61和环状压合的负极耳62。

正极导流导热件1和负极导流导热件2的端部均穿出电芯6，可以在电芯6的端部设置与封闭的环状压合的正极耳61和环状压合的负极耳62相适应的环状正极耳连接件71和环状负极耳连接件72，即分别环绕电芯6的两端部，其形状根据电芯6的端部形状进行设计，有利于与正极极耳61和负极极耳62的连接和缩短传导路径，其厚度可以为1mm～10mm，优先为3mm～5mm，可以根据具体情况进行设计。其材质可以是金属，优先正极耳连接件71与正极耳61材质相同，为铝材；负极耳连接件72与负极耳61材质相同，为铜材。正极极耳连接件71与正极耳61和负极耳连接件72与负极耳62的连接方式可以采用但不限于焊接、粘接、铆接等，连接方便，易于实现，防止断裂、脱落、虚接等不良连接。设计此环状正极耳连接件71和环状负极耳连接件72面积较大，增大了电流和热量的传导面积，不仅降低内阻，而且加快传导速度。

通过在正极耳连接件71与正极导流导热件1之间设有若干导电连接体8；负极耳连接件72与负极导流导热件2之间也设有若干导电连接体8来灵活实现导流导热件与封闭环状的极耳连接件的连接，不仅操作简单，易于焊接，而且增大传导面积。导电连接体8的形状和数量本发明没有特别限制，可根据电池进行设计。导电连接体8可以最后与正极耳连接件71、负极耳连接件72及正极导流导热件1、负极导流导热件2焊接，也可以先于正极耳连接件71、负极耳连接件72做成一体结构，后再与正极导流导热件1、负极导流导热件2焊接等。导电连接体8的材料也可以为金属，材质的选择也可以与与其导通的极耳相匹配。

电芯6放入电池壳体中，正极导流导热件1的两端部分别穿出电池壳体两端的电池盖板9，并与电池盖板9之间设有绝缘件绝缘密封，引出正极电流。绝缘件的设置可以是穿出后注塑，例如先将正极导流导热件1穿入绝缘垫片后穿出电池盖板9，再高温注塑填充绝缘件，防止高温液态高分子物质对电池内部的影响。也可以是设置制作好的挤压型绝缘件等，例如具有良好导入性能的具有喇叭空心结构的锥形橡胶塞等。负极导流导热件2的两端部分别穿出电池壳体两端的电池盖板9，并与电池盖板9之间设有绝缘件绝缘密封，引出负极电流。两端的电池盖板9与电池壳体密封连接，连接方式包括但不限于激光或者电子束等焊接、粘接、铆接、热熔焊接、超声焊接等。后注入电解液，密封，化成。

导流导热件不仅贯穿盖板9引出电流，作为电池的电极端子或电极极柱，同样也作为电池内部热传导的路径，能将电池内部的热量迅速导出，提高电池的安全性能，同时热量在电池内部的传导，也有利于保持电池内部温度的均匀，有利于电池在极端温度条件下的正常工作。

实施例2

如图6-9所示，采用与实施例1相同的方式制备电池，不同的是将正极导流导热件1和负极导流导热件2均做成U型实心棒，将U型实心棒的U型底部对置间隔放置，在其表面注塑，得正极导流导热件1和负极导流导热件2的端部均露出的绝缘芯件3。正极导流导热件1和负极导流导热件2间同时填充了绝缘物5，且正极导流导热件1和负极导流导热件2位于绝缘芯件3内，即正极导流导热件1和负极导流导热件2表面覆盖有绝缘层。

在绝缘芯件3的外表面卷绕电芯6，正极导流导热件1的两端部均从电芯6的一端延伸出，负极导流导热件2的两端部均从电芯6的另一端延伸出，即同极性的电流均从电池的一端引出，避免电池正、负极的短路，此时正极导流导热件1的两端部均能通过导电连接体8与正极极耳连接件71连接，负极导流导热件2的两端部也均能通过导电连接体8与负极极耳连接件72连接，增加了电流流通和热量传递的横截面积。

电芯6放入电池壳体中，正极导流导热件1的两端部分别穿出电池壳体一端的电池盖板9，并与电池盖板9之间设有绝缘件绝缘密封，引出正极电流。负极导流导热件2的两端部分别穿出电池壳体另一端的电池盖板9，并与电池盖板9之间设有绝缘件绝缘密封，引出负极电流。两端的电池盖板9与电池壳体密封连接，连接方式包括但不限于激光或者电子束等焊接、粘接、铆接、热熔焊接、超声焊接等。后注入电解液，密封，化成。

此种结构采用同端引出同极性电流，不仅避免电池正、负极的短路，而且正极导流导热件1的两端部均能与正极极耳连接件71导通，负极导流导热件2的两端部均能与负极极耳连接件72导通，简单易焊接，防止短路，此种结构的本发明的正极导流导热件和负极导流导热件的形状包括但不限于U型棒、蛇形棒、回形棒等，只需导流导热件的两端部从电芯一端延伸出即可。

本发明的电池内部温度均一、可控，且能保证一直处于较优工作状态。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池，其特征在于，包括盖板、壳体、电芯和电解液，

所述电芯和电解液密封于电池壳体内，所述盖板与壳体密封连接；

所述电芯包括正极片、负极片以及设置于正极片与负极片之间的隔膜；

所述正极片上设有正极耳，所述负极片上设有负极耳；

所述电芯中还设有正极导流导热件和负极导流导热件，所述正极导流导热件和负极导流导热件件间相互绝缘；

所述正极导流导热件与正极耳导通；

所述负极导流导热件与负极耳导通；

所述正极导流导热件和/或负极导流导热件贯穿盖板用于引出电流；

所述正极导流导热件和负极导流导热件表面包覆有绝缘层，所述正极导流导热件、负极导流导热件及绝缘层一体成型为绝缘芯体，电芯卷绕于所述绝缘芯体外。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体两端均设置有盖板，所述正极导流导热件与盖板间绝缘密封和/或负极导流导热件与盖板间绝缘密封；

正极导流导热件的两端分别贯穿壳体两端的盖板；

负极导流导热件的两端分别贯穿壳体两端的盖板。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体两端均设置有盖板，所述正极导流导热件与盖板间绝缘密封和/或负极导流导热件与盖板间绝缘密封；

正极导流导热件的两端贯穿壳体一端的盖板；

负极导流导热件的两端贯穿壳体另一端的盖板。

4.根据权利要求2或3所述的电池，其特征在于，所述正极导流导热件与盖板间设置绝缘密封件；所述负极导流导热件与盖板间设置绝缘密封件。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极导流导热件与正极耳之间设有正极耳连接件；

和/或所述负极导流导热件与负极耳之间设有负极耳连接件。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述正极片包括正极覆料区和正极未覆料区，所述负极片包括负极覆料区和负极未覆料区，所述正极未覆料区和负极未覆料区分别位于电芯两端作为正极耳和负极耳； 

所述正极耳连接件与正极未敷料区电连接，所述负极耳连接件与负极未敷料区电连接。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述正极耳连接件为环状，套设在正极未敷料区上；

和/或所述负极耳连接件为环状，套设在负极未敷料区上。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，环状的正极耳连接件与正极导流导热件之间焊接有若干导电连接体；

和/或环状的负极耳连接件与负极导流导热件之间焊接有若干导电连接体。

9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极导流导热件和/或负极导流导热件为空心管。

10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极导流导热件和/或负极导流导热件表面布有散热突起。

11.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极导流导热件为铝棒；

所述负极导流导热件为铜棒。

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