CN103296313A - 锂离子动力电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电电池，特别涉及一种锂离子动力电池。本发明还设置有纤维纸（101），纤维纸（101）设置在叠层电芯（16）的上侧、下侧、左侧或右侧中的任意一侧的端表面上，或者纤维纸（101）设置在叠层电芯（16）的上侧、下侧、左侧和右侧四侧中的任意两侧或三侧的端表面上，或者纤维纸（101）设置在叠层电芯（16）的上侧、下侧、左侧和右侧的四侧的端表面上，外壳（1）封装在覆有纤维纸（101）的叠层电芯（16）外面。本发明通过纤维纸调节电池中电解液的量，使本发明的锂离子动力电池使用寿命长且安全可靠，结构设计巧妙简单，用简单的结构解决了锂离子电池领域一直无法解决的技术问题。

Description

锂离子动力电池

技术领域

 本发明涉及一种充电电池，特别涉及一种锂离子动力电池。本发明属于动力电池领域，主要用于以锂离子动力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

目前锂离子动力电池的主要结构有两种，第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动力电池。第二种锂离子动力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动力电池，这种叠层式锂离子动力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。

如中国专利公布号101635370A公开了一种锂电池动力电池，它包括外壳和叠层电芯，外壳封装在叠层电芯的外面，叠层电芯包括有负极片、正极片和绝缘隔膜，负极极耳接头的下部的两侧设置有极耳夹板，负极片通过穿在极耳夹板上的固定件与负极极耳接头相连接，正极极耳接头下部的两侧也设置有极耳夹板，正极片通过穿在极耳夹板上的固定件与正极极耳接头相连接。

上述现有叠层电芯结构的叠层式锂离子动力电池注入电解液量的多少严重影响着电池的循环寿命和安全性。电解液过少，锂离子不能顺利通过，电池不能发挥额定的容量，而且电池会严重发热，一旦过流或短路电池会发生爆炸但不会着火。电解液注入过多，电池安全性差，一旦过流或短路电池既会爆炸而且还会着火。按理论值如磷酸亚铁锂5～6（g/Ah）计算，生产操作过程中当电池注入电解液后陈化3～7（天）电解液全部浸润电芯后，以在电解液注液口倒置不能流出电解液为适量。在实际操作和使用中，电解液的注入量要求适当过量一定比例2～3%，但又不能留在壳体内成液态状或点滴状；如此才能在延长锂离子动力电池使用循环寿命的同时保障其安全性。

现有叠层电芯结构的叠层式锂离子动力电池无法有效解决上述问题，而且这一问题一直是一个无法解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种通过调节电池中电解液的量，使电池使用寿命长且安全可靠的锂离子动力电池。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：一种锂离子动力电池，包括外壳和叠层电芯，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中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。本发明还设置有纤维纸，纤维纸设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧或右侧中的任意一侧的端表面上，或者纤维纸设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧和右侧四侧中的任意两侧或三侧的端表面上，或者纤维纸设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧和右侧的四侧的端表面上，所述外壳封装在覆有纤维纸的叠层电芯外面。

进一步，所述纤维纸是木浆纤维纸。

更进一步，所述木浆纤维纸的规格是≥30g/m²，所述覆在叠层电芯外侧的木浆纤维纸是2～3层。

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，盖板下面装有电子安装板，电子安装板上与缺口相对应的位置上开有下缺口，下缺口包括有定位安装口、注液通口和防爆通孔。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明由于设置了纤维纸，纤维纸设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧或右侧中的任意一侧的端表面上，或者纤维纸设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧和右侧四侧中的任意两侧或三侧的端表面上，或者纤维纸设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧和右侧的四侧的端表面上。本发明的这种结构使纤维纸与封装在外壳内的电解液接触，将有效吸附一定比例的电解液，使电解液的注入量要求符合适当过量2～3%的要求。

（2）优选木浆纤维纸，虹吸效果好且能紧贴叠层电芯，当电解液损耗时补充效果佳。

（3）进一步优选30g/m²的木浆纤维纸并采用2～3层，能有效精确控制电解液的适当过量的注入量，使锂离子动力电池性能最佳。

因此，本发明通过纤维纸调节电池中电解液的量，使本发明的锂离子动力电池使用寿命长且安全可靠，本发明结构设计巧妙简单，用简单的结构解决了锂离子电池领域一直无法解决的技术问题，且性价比非常高。

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为拆除件1外壳、件26电池壳绝缘套及件4电子安装板等的本发明内部结构示意图；

图7为图6的分解图；

图8为件9负极片结构示意图；

图9为件10正极片结构示意图；

图10为件7绝缘隔膜结构示意图；

图11为图8的J—J剖视图；

图12为图9的K—K剖视图；

图13为图10的L—L剖面图；

图14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15为件27极耳夹板的结构示意图；

图16为件26电池壳绝缘套的结构示意图；

图17为件1外壳上面部分件3盖板的结构示意图；

图18为件4电子安装板的结构示意图；

图19为件1外壳下面部分件2箱体的结构示意图。

图中：1、外壳，2、箱体， 3、盖板，4、电子安装板，4-1、凸台，5、胶带，7、绝缘隔膜，7-1、PE材料制作的膜，7-2、PP材料制作的膜，9-1、铜箔，9-1-1、负极耳，9-2、石墨材料制作的膜，9-3、负极耳上开的孔， 10、正极片，10-1、铝箔，10-1-1、正极耳， 10-2、磷酸铁锂材料制作的膜，10-3、正极耳上开的孔，16、叠层电芯，17、缺口，17-1、安装口，17-2、注液口，17-3、防爆口，8、下缺口，18-1、定位安装口，18-2、注液通口，18-3、防爆通孔，19、安全防爆膜，20、固定件，21、负极极耳接头，21-1、负极接线端子，21-2、负极极耳接头上的连接孔，22、正极极耳接头， 22-1、正极接线端子，22-2、正极极耳接头上的连接孔，23、铆钉，24、绝缘垫圈，25、固定螺母，26、电池壳绝缘套，27、极耳夹板，27-1、极耳夹板上的通孔，101、纤维纸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例

如图1至图19所示，一种锂离子动力电池，包括外壳1、电子安装板4和叠层电芯16，还设置有纤维纸101，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，还包括有长方形的极耳夹板27。外壳1采用不锈钢材料制作，这样散热和耐腐蚀效果更好，外壳1封装在电子安装板4和覆有纤维纸101的叠层电芯16外面。所述外壳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。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固定在外壳1的盖板3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，胶带5也可用其它固定物代替，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。负极极耳接头21下部的两侧设置有极耳夹板27，极耳夹板27上开有让固定件20穿过的通孔27-1，负极片9夹在极耳夹板27之间，正极片10夹在极耳夹板27之间，所有的负极片9均通过穿在极耳夹板27上的固定件20与负极极耳接头21相固接，正极极耳接头22下部的两侧也设置有极耳夹板27，所有的正极片10均通过穿在极耳夹板27上的固定件20与正极极耳接头22相固接，所有的负极片9形状相同，所有的正极片10形状相同，这样便于加工制作，节省极片制作成本。所述的固定件20为固定螺栓螺母，当然所述的固定件20也可为其它可拆卸式的固定连接件。

如图4和图11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及通孔27-1，将极耳夹板27、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、极耳夹板27和固定件20直接传递给负极极耳接头21，热量通过极耳夹板27和负极极耳接头21及时地散发出去。

如图5和图12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及通孔27-1，将极耳夹板27、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、极耳夹板27和固定件20直接传递给正极极耳接头22，热量通过极耳夹板27和正极极耳接头22及时地散发出去。

如图13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16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。

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。

为保证电解液适当过量，纤维纸101设置的方案一是采用在叠层电芯16的上侧的端表面上设纤维纸101；纤维纸101设置的方案二是采用在叠层电芯16的下侧的端表面上设纤维纸101；纤维纸101设置的方案三是采用在叠层电芯16的左侧的端表面上设纤维纸101；纤维纸101设置的方案四是采用在叠层电芯16的右侧的端表面上设纤维纸101。所述叠层电芯16的端表面是指叠层电芯16的厚度方向的上下左右四个侧面所在的表面。

除上述四个方案外在叠层电芯16上设纤维纸101的位置还可依据需要任意组合形成其它多种实施例，即可采用在叠层电芯16的上侧、下侧、左侧和右侧四侧中的任意两侧或三侧的端表面上设纤维纸101，或者采用在叠层电芯16的上侧、下侧、左侧和右侧的四侧的端表面上均设纤维纸101。

为详细说明本发明，如图6和图7所示，在此选用的纤维纸101是同时位于叠层电芯16上下左右四个侧面的端表面上的实施例。即：纤维纸101同时位于叠层电芯16的上侧即a侧、下侧即b侧、左侧即c侧和右侧即d侧的四个侧面的端表面上。

叠层电芯的上下左右四侧的端表面上覆有纤维纸时，纤维纸将吸附一定比例的电解液，同时在充放电循环中受热气化的电解液也会被纤维纸包围和吸附。当叠层电芯中的电解液减少时，由于纤维纸的虹吸原理，纤维纸中的电解液会逐渐渗透到叠层电芯中，提高锂离子动力电池的寿命。而适当过量的电解液因为被纤维纸吸附，其不会留在叠层电芯内成液态状或点滴状，安全性也得到保障。

上述实施例中的纤维纸101可以采用棉浆纤维纸、木浆纤维纸或草浆纤维纸。在此优选木浆纤维纸，其虹吸效果好且能紧贴叠层电芯，当电解液损耗时补充效果佳。

当木浆纤维纸的规格是≥30g/m²，所述覆在叠层电芯16外侧的木浆纤维纸采用2～3层。此时能有效精确控制电解液的适当过量的注入量，使电解液的注入量要求严格控制在适当过量2～3%的要求内，此时锂离子动力电池性能最佳。

本发明各实施例中的纤维纸可选用杭州特坦纸业公司生产的袋泡茶滤纸30g/m²。当然也可以选用其它木浆纤维纸。

在本发明纤维纸101设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧或右侧中的任意一侧的端表面上的各种技术方案中，以纤维纸101设置在叠层电芯的下侧的端表面上效果更佳；在本发明纤维纸101设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧和右侧四侧中的任意两侧的端表面上的各种技术方案中，以纤维纸101设置在叠层电芯的上侧和下侧这两侧的端表面上效果更佳；在本发明纤维纸101设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧和右侧四侧中的任意三侧的端表面上的各种技术方案中，以纤维纸101设置在叠层电芯的左侧、右侧和下侧这三侧的端表面上效果更佳；而本发明以纤维纸101设置在叠层电芯的上侧、下侧、左侧和右侧的四侧的端表面上这一技术方案为最优最佳。

本发明不限于上述实施例，凡采用等同或等效替换形成的技术方案均落入本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种锂离子动力电池，包括外壳（1）和叠层电芯（16），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）中的安装口（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：还设置有纤维纸（101），纤维纸（101）设置在叠层电芯（16）的上侧、下侧、左侧或右侧中的任意一侧的端表面上，或者纤维纸（101）设置在叠层电芯（16）的上侧、下侧、左侧和右侧四侧中的任意两侧或三侧的端表面上，或者纤维纸（101）设置在叠层电芯（16）的上侧、下侧、左侧和右侧的四侧的端表面上，所述外壳（1）封装在覆有纤维纸（101）的叠层电芯（16）外面。

2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述纤维纸（101）是木浆纤维纸。

3.根据权利要求2所述的锂离子动力电池，其特征在于：所述木浆纤维纸的规格是≥30g/m²，所述覆在叠层电芯（16）外侧的木浆纤维纸是2～3层。

4.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所述的锂离子动力电池，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所述的锂离子动力电池，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：所述外壳（1）的上下两端卡装有电池壳绝缘套（26）。

8.根据权利要求1所述的锂离子动力电池，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），盖板（3）下面装有电子安装板（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），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）。

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