CN103390731B - 一种动力锂离子电池的内部结构 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提出一种动力锂离子电池的内部结构，以解决电池气胀、隔膜褶皱问题，提高电池的比容量、比功率、比能量，从而提高动力锂离子电池的功率、容量、寿命和安全性。本发明的动力锂离子电池的内部结构中，包括卷绕式电芯、固定在电芯极片上的极耳，关键在于所述电芯放置于一个设有漏液孔的包裹壳内。本发明的动力锂离子电池的内部结构利用特殊设计的包裹壳对电芯进行收紧和固定，保证了电芯各个部位受力均匀，增大了电池的放电效率，大大提高了电池比容量和比功率，可得到性能优异的电池，具有很好的实用性。

Description

一种动力锂离子电池的内部结构
技术领域
本发明属于动力锂电池技术领域，特别涉及到一种动力锂离子电池的内部结构。
背景技术
近年来，随着混合动力汽车等技术的发展，人们对电池的高功率性能要求越来越高，因此提升二次电池的高功率性能成为研究的主要方向。
在影响二次电池高功率性能的诸多因素中，电池结构，特别是内部集流结构，始终是研究的重点之一。以圆柱形电池为例，电池的内部集流结构主要经历了两个阶段，第一、在电极极片上焊接一个或数个极耳，再将极耳焊接在电池盖上，这种方式简称直接焊接极耳方式；第二、先在电极极组断面上焊接带有极耳的汇流片，再将极耳焊接在电池盖上，这种方式简称端面焊结构。
这两种方式相比较，采用端面焊结构的电池其高功率性能比焊极耳方式提高很多。人们在端面焊汇流片的结构、样式、材质等方面进行了很多研究，比如，在中国专利03224363.4和中国专利03224364.2中分别介绍了两种端面焊汇流片结构，这些端面焊结构的一个共同特点是所有汇流片必须带有极耳，并且电流必须通过极耳传导到电池盖。
当电池以极高倍率充放电时，不论采取直接焊极耳方式还是端面焊结构，极耳都会成为制约电池性能的瓶颈。因为极耳往往较窄，并且为便于极耳在电池有限的空间内与电池盖焊接，极耳不能太厚。这就造成极耳部位的导电截面很小，极耳自身电阻非常大，当电池高倍率放电时极耳会产生大量的热，使电池温度升高，从而使电池性能恶化。
为了解决上述问题，CN101420045A提供了一种高倍率充放电二次电池结构，其采用了一种新型汇流片，极大地降低了电池的欧姆内阻，减少了电池在高倍率放电时产生的热量，避免了因高倍率充放电造成电池高温对电池的损伤，同时减少电池内部短路的可能性。
然而，这种结构虽然提高了倍率放电性能，但是存在下述问题：
1.电池的重量和体积比能量偏低；
2.动力电池的隔膜褶皱问题和气胀问题得不到有效的解决；
3.两端开口的电池壳增加了电池的成本，使电池使用范围缩小，不利于配成电池组使用；
4.电池的寿命和安全性能不高。
发明内容
本发明的目的是提出一种动力锂离子电池的内部结构，以解决电池气胀、隔膜褶皱问题，提高电池的比容量、比功率、比能量，从而提高动力锂离子电池的功率、容量、寿命和安全性。
本发明的动力锂离子电池的内部结构中，包括卷绕式电芯、固定在电芯极片上的极耳，关键在于所述电芯放置于一个设有漏液孔的包裹壳内。包裹壳可以保证电芯各个部位受力均匀，避免了因受力不均而造成电芯中极片有间隙，使电芯内部气体残留量增大，电池出现鼓胀的问题。同时电芯经过包裹壳的收紧作用，其电化学反应界面增大，反应距离减小，减少了电化学极化和浓差极化，从而增大了电池的放电效率，大大提高了电池比容量和比功率。漏液孔的直径以1-1.2mm为宜，其数量可依据内部空间大小来确定，在保证强度和可造性的前提下越多越好，以便电解液的渗透和浸润电芯，结构简单，牢固，使用效果明显。
进一步地，为方便生产和装配，所述包裹壳由上壳和下壳通过卡扣结构扣合而成，所述上壳、下壳均设有漏液孔。
进一步地，为提高强度，所述上壳、下壳的漏液孔之间设有加强筋。
进一步地，所述上壳和下壳由PFA树脂制成，PFA树脂（全氟烷氧基树脂）耐腐性能比较好，可保证较长的使用寿命。
进一步地，所述极耳有多个，且同一极性的极耳位于同一直线上，同一极性的极耳焊接成一体，并通过过渡极耳带与对应的电池极柱焊接。这样可以保证电芯和极柱接触良好，减少电池中部件的接触内阻，避免内阻高产生高热造成安全隐患，同时保证电池的高倍率性能，得到高的比功率。
进一步地，所述电芯通过25-30mm宽度的胶带收尾包胶，而不使用传统的两侧包胶加底部包胶工艺，避免了两侧包胶加底部包胶传统工艺造成电芯受力不均，从而解决电池隔膜打皱的问题。
本发明的动力锂离子电池的内部结构利用特殊设计的包裹壳对电芯进行收紧和固定，保证了电芯各个部位受力均匀，增大了电池的放电效率，大大提高了电池比容量和比功率，可得到性能优异的电池，具有很好的实用性。
附图说明
图1是包裹壳的结构示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例的动力锂离子电池的内部结构中，包括卷绕式电芯、固定在电芯极片上的极耳，其中极耳有多个，且同一极性的极耳位于同一直线上，同一极性的极耳焊接成一体，并通过过渡极耳带与对应的电池极柱焊接，以保证电芯和极柱接触良好。电芯通过25-30mm宽度的胶带收尾包胶，而不使用传统的两侧包胶加底部包胶工艺，避免了两侧包胶加底部包胶传统工艺造成电芯受力不均，从而解决电池隔膜打皱的问题。
如图1所示，电芯放置于一个由PFA树脂制成的包裹壳内，该包裹壳由上壳1和下壳2通过卡扣结构5扣合而成，上壳、下壳均设有漏液孔3，上壳1、下壳2的漏液孔3之间设有加强筋4。
包裹壳可以保证电芯各个部位受力均匀，避免了因受力不均而造成电芯中极片有间隙，使电芯内部气体残留量增大，电池出现鼓胀的问题。同时电芯经过包裹壳的收紧作用，其电化学反应界面增大，反应距离减小，减少了电化学极化和浓差极化，从而增大了电池的放电效率，大大提高了电池比容量和比功率。漏液孔的直径以1-1.2mm为宜，其数量可依据内部空间大小来确定，在保证强度和可造性的前提下越多越好，以便电解液的渗透和浸润电芯，结构简单，牢固，使用效果明显。
具有上述内部结构电池性能优异，其电池比容量可以做到165mAh/g，重量比能量可以做到130Wh/kg，单体电池循环寿命超过3500次。

Claims (5)

1.一种动力锂离子电池的内部结构，包括卷绕式电芯、固定在电芯极片上的极耳，其特征在于所述电芯放置于一个设有漏液孔的包裹壳内，所述包裹壳对电芯进行收紧和固定；所述包裹壳由上壳和下壳通过卡扣结构扣合而成，所述上壳、下壳均设有漏液孔。
2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池的内部结构，其特征在于所述上壳、下壳的漏液孔之间设有加强筋。
3.根据权利要求2所述的动力锂离子电池的内部结构，其特征在于所述上壳和下壳由PFA树脂制成。
4.根据权利要求1或2或3所述的动力锂离子电池的内部结构，其特征在于所述极耳有多个，且同一极性的极耳位于同一直线上，同一极性的极耳焊接成一体，并通过过渡极耳带与对应的电池极柱焊接。
5.根据权利要求1或2或3所述的动力锂离子电池的内部结构，其特征在于所述电芯通过25-30mm宽度的胶带收尾包胶。
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