CN102956853B - 一种锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池领域，具体涉及一种锂离子电池。本发明包括电解液、集流体以及电池盒，锂离子电池还包括由内而外贯穿电池盒盒壁设置的用于引出电流的正、负极柱，正、负极柱包括位于电池盒内腔及壁厚区域的内极柱以及顺延探出电池盒外部的外极柱,集流体上顺延凸设布置有极耳，极耳与内极柱间固接设置，所述极耳、内极柱以及两者连接处的至少与电解液接触部分覆设有密封绝缘层。本发明结构简单，可有效减缓电镀现象，提高锂电池的充放电效能，也有效抑制了电池的接触欧姆内阻的变动，提高了电池的使用一致性；不但极大的提高了电池的循环寿命，又有效的降低了目前锂离子电池的高昂生产成本，最终为厂家迅速开拓市场提供了保证。

Description

一种锂离子电池

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高，循环性能好，自放电小等优点，广泛用于消费类电子领域。随着能源消耗的日夜加剧，全球气候变暖问题突出，如今PM2.5成为了热门话题，越来越多的人们开始关注空气中的污染物对健康的危害，“绿色交通”再次受到瞩目。电动汽车是解除中国脖子上石油枷锁的最优策略，大容量动力电池更是电动汽车的关键。目前的锂离子电池在实际使用时，一方面常常发现其实际工作效能远低于理想意义上的工作效能，这在长期使用后更是明显，除了正常的充放电损耗外，是否还有其他原因导致上述情况，技术人员往往百思不得其解；另一方面，锂电池成本的居高不下，如何在保证其工作效能乃至降低其工作效能的前提下进一步缩减其生产成本，则是困扰现有的本领域的技术人员的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单的锂离子电池，其在确保低生产成本的同时可有效提升其工作效能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种锂离子电池，包括电解液、浸泡于电解液内的用于汇集电流的集流体以及用于容纳电解液和集流体的电池盒，所述锂离子电池还包括由内而外贯穿电池盒盒壁设置的用于引出电流的正、负极柱，正、负极柱包括位于电池盒内腔及壁厚区域的内极柱以及顺延探出电池盒外部的外极柱,所述集流体上顺延凸设布置有极耳，极耳与内极柱间固接设置，所述极耳、内极柱以及两者连接处的至少与电解液接触部分覆设有密封绝缘层。

实际上，锂离子电池的基本结构上面已经有所描述，也即如图1-2所示，是由承载正负极活性材料的集流体、电解液、电池盒及正负极柱等组成。集流体即是其内正负极活性材料的载体，又是外电路电子通道，而极柱又称正负极引出端，从而由极柱和集流体上的极耳相连接后，形成电芯内部电化学反应和外部电子充放电回路。图示中，a为隔膜，b为负极活性物质，c为铜箔，d为正极活性物质，e为铝箔，上述各部分与极耳21均为构成集流体20的一部分。

其实际使用时，申请人逐渐发现，锂离子电池不但可由电极、电解液、正负极活性材料和外加电动势完成充放电流程，其化学反应的过程构成氧化还原反应；同时，电极、电解液和外加电动势还可以形成电镀流程，其化学反应的过程同样是氧化还原反应。也就是说，在锂离子电池的工作状态，严格意义上讲，是有两种工作状态：除了锂离子脱嵌所形成的充放电化学反应状态外，还有一种电镀状态往往被技术人员所忽视，也即阳极的金属会氧化（失去电子），溶液中的正离子则在阴极还原（得到电子）成原子并积聚在阴极表层形成电镀层，行业内常讲的析锂，锂晶枝其实就是电镀现象造成的。这样，前述的电池效能缺失的原因也就有了解释，电镀现象除了析锂而造成不安全因素外，还会造成额外的能量消耗，从而影响锂离子电池实际充放的效能。

此外，申请人还发现：由于电解液是由碳酸溶剂和电解质组成，电解液对金属有一定的溶解性和腐蚀性；在组装的锂电池中间，电解液会使电池内部裸露的金属析出金属离子，影响电解液的纯度，使电池的自放电倾向加大。而之所以使用时间越长的电池其效能越差，则是因为介于电解液的溶解性、腐蚀性和渗透型，电解液会使极柱和极耳连接部分的接触欧姆内阻不断加大的趋势，使电池在使用的过程中内阻不断变化加大，一致性逐渐恶化。同时，动力电池往往工作在电动汽车等设备上，工作环境颠簸恶劣，电池内部极柱和极耳在震动的状态下，会产生松动，这也是其内阻产生变化倾向的部分原因。

究其上述，本发明通过将其极耳、内极柱以及两者连接处的至少与电解液接触部分覆设有密封绝缘层，也就是说，在现有极耳、内极柱乃至其连接处的裸露基础上进行包覆密封，从而隔绝电解液与上述部件的直接接触，其一是在锂电池在充放电时，由于浸泡于电解液内的金属裸露部分被绝缘隔离，从而可有效减缓电镀现象，提高锂电池的充放电效能，也有效抑制了电池的接触欧姆内阻的变动，提高了电池的使用一致性；其二，由于电镀现象的消除，电解液内不在含有其他电子杂质，从而纯化了电解液，减少了电解液微短路现象，延缓了电解液的老化时间，也就极大的提高了电池的循环寿命；其三，由于负极柱处被密封绝缘层密封，铝在低电位下嵌锂的属性被消除，原负极柱为防止负极嵌锂而必须必须采用的电解铜可部分乃至全部用铝替代，而铝的密度是2.77，铜的密度是8.9，同时铝的重量和价格只有铜的三分之一不到，从而在提高了电池的能量密度比的同时，有效的降低了目前锂离子电池的高昂生产成本，最终为厂家迅速开拓市场提供了保证。

附图说明

图1为现有锂离子电池的结构示意图；

图2为现有锂离子电池的电池盒内部各部件的简示图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为图3的I部分局部放大图。

具体实施方式

一种锂离子电池，包括电解液10、浸泡于电解液10内的用于汇集电流的集流体20以及用于容纳电解液10和集流体20的电池盒30，所述锂离子电池还包括由内而外贯穿电池盒30盒壁设置的用于引出电流的正、负极柱40，正、负极柱40包括位于电池盒30内腔及壁厚区域的内极柱41以及顺延探出电池盒30外部的外极柱42,所述集流体20上顺延凸设布置有极耳21，极耳21与内极柱41间固接设置，所述极耳21、内极柱41以及两者连接处的至少与电解液接触部分均覆设有密封绝缘层50，其实际结构如图3-4所示。

简而言之，本发明将电池内极柱41和极耳21以及其相连接的金属裸露部分，用密封材料绝缘密封起来，从而用以防止正、负极柱和极耳21及其连接处的金属裸露部分侵泡在电解液10中。其密封绝缘层50的典型特征应当为不溶于电解液10，化学性能持久稳定。具体为所述密封绝缘层50为绝缘胶脂层或绝缘涂层，所述密封绝缘层50完全包裹极耳21、内极柱41以及两者连接处设置，也即由于本身整段的极柱40被人为划分成内外两段区域，此时密封绝缘层50整个的包覆极耳21、内极柱41以及两者连接处的金属裸露区域设置；图4中为便于观察，剥离了朝向纸面一侧的密封绝缘层，实际以图3处左侧极耳所示的包覆结构为准。更进一步则为：所述密封隔离层50所用材质为硅溶胶、有机硅树脂、绝缘漆、环氧树脂及聚酰胺树脂中的其中一种或多种。

纵观中国和日本及发达国家的差距，其实就是精细方面的差异，采用申请人发明的锂电制造方案，是锂电池向精细化生产最具体的表现，是低成本提高锂电池性能最理性的选择。本发明基于前述电镀理论，通过将其极耳21、内极柱41以及两者连接处的与电解液10接触部分紧密包覆有密封绝缘层50，从而隔绝电解液10与上述部件的直接接触。这样，其一是在锂电池在充放电时，由于浸泡于电解液10内的金属裸露部分被绝缘隔离，从而可有效减缓电镀现象，提高锂电池的充放电效能，也有效抑制了电池的接触欧姆内阻的变动，提高了电池的使用一致性；其二，由于因其前述密封绝缘效果而导致的电镀现象的消除，电解液10内不在含有其他电子杂质，从而起到纯化电解液10的效果，减少了电解液微短路现象，延缓了电解液10的老化时间，也就变相的极大的提高了电池的循环寿命；其三，通常情况下动力电池的正极极柱为铝材料，因为铝在低电位下会嵌锂，不宜做负极集流体和负极极柱，而铜在高电位会氧化，所以锂离子电池负极集流体、极柱为电解铜；本发明处由于负极柱处亦被密封绝缘层50密封，从而使铝在低电位下嵌锂的属性被消除，而由于负极极柱的电化学不良反应消除，原负极柱处为防止负极嵌锂而必须必须采用的电解铜可部分乃至全部用铝替代；负极极柱部分不用电解铜，而用和正极材料相同的材料，铝极柱而铝的密度是2.77，铜的密度是8.9，同时铝的重量和价格只有铜的三分之一不到，从而在提高了电池的能量密度比的同时，有效的降低了目前锂离子电池的高昂生产成本，最终为厂家迅速开拓市场提供了保证。

Claims (2)

1.一种锂离子电池，包括电解液（10）、浸泡于电解液（10）内的用于汇集电流的集流体（20）以及用于容纳电解液（10）和集流体（20）的电池盒（30），所述锂离子电池还包括由内而外贯穿电池盒（30）盒壁设置的用于引出电流的正、负极柱，正、负极柱包括位于电池盒（30）内腔及壁厚区域的内极柱（41）以及顺延探出电池盒（30）外部的外极柱（42）,所述集流体（20）上顺延凸设布置有极耳（21），极耳（21）与内极柱（41）间固接设置，其特征在于：所述极耳（21）、内极柱（41）以及两者连接处的至少与电解液接触部分均覆设有密封绝缘层（50）；所述密封绝缘层（50）所用材质为硅溶胶、有机硅树脂、绝缘漆、环氧树脂及聚酰胺树脂中的其中一种或多种。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述密封绝缘层（50）为绝缘胶脂层或绝缘涂层，所述密封绝缘层（50）完全包裹极耳（21）、内极柱（41）以及两者连接处设置。