CN103456996B - 一种锂离子电池及联体锂离子电池组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，所要解决的技术问题是提供一种工艺简单，提高过电流能力和散热能力的锂离子电池，包括内芯和外壳，所述内芯设有正极和负极，所述正极和负极分别设于内芯对立的两端，所述正极和负极的外侧分别设有正极封口板和负极封口板，所述正极与正极封口板直接电连接，所述负极封口板的内侧设有第一负极汇流片，所述负极与第一负极汇流片直接电连接，所述负极封口板的外侧设有第二负极汇流片，所述第一负极汇流片与负极封口板之间以及第二负极汇流片与负极封口板之间均设有绝缘层，所述正极封口板与第二负极汇流片采用同一材料制成。本发明同时还提供一种联体锂离子电池组，其由至少两个上述的锂离子电池串联而成。

Description

一种锂离子电池及联体锂离子电池组

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体地，涉及一种锂离子电池及联体锂离子电池组。

背景技术

现有技术中，传统的锂离子电池的单体结构如图1、图2所示，锂离子电池的组合结构如图3、图4所示。其内、外电流关系简化公式为：I=I1+I2=I3+I4，I=I1’+I2’=I3’+I4’。锂离子电池在单体内部形成的电流I2、I2’、I4、I4’是弯道电路走向，而电流在外部也形成弯道电路走向，不利于电流汇集、电流走向与过电流。同时，电池内部的热量也不容易从内部沿极柱传递出来。

如图5所示，申请号为CN03124988.4的密封型蓄电池和电池模块相比传统的单体与模组略有改善，需要使用作为正极的凸起连接器与相邻的另外一个电池的负极进行连接。连接往往为局限在几个点的电连接，同时使用焊接技术，从而要求凸起的正极连接器的材料与另外一个电池的负极是同一种材料。而锂离子电池的正极连接器材料是铝，负极是铜，这种构件与环境的铜铝不能通过常规焊接来实现，因此无法在锂离子电池行业实现。此外，其封口方式是将外壳开口部向内侧进行弯曲加工，通过覆盖接合封口板的凸缘进行封口，不是电连续连接，也不利于热量传递到壳体表面。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的目的是提供一种工艺简单，提高过电流能力和散热能力的锂离子电池。

本发明的进一步目的是提供一种实现多个锂离子电池串联的联体锂离子电池组。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池，包括内芯和外壳，所述内芯设有正极和负极，所述正极和负极分别设于内芯对立的两端，所述正极和负极的外侧分别设有正极封口板和负极封口板，所述正极与正极封口板直接电连接，所述负极封口板的内侧设有第一负极汇流片，所述负极与第一负极汇流片直接电连接，所述负极封口板的外侧设有第二负极汇流片，所述第一负极汇流片与负极封口板之间以及第二负极汇流片与负极封口板之间均设有绝缘层，所述正极封口板与第二负极汇流片采用同一材料制成。

本发明在内芯对立的两端分别设有正极和负极，并采用正极封口板和负极封口板分别对正极和负极进行封口。多个锂离子电池组合时，电流分别从两端直接汇流出，电流在电池之间直接通过，不需要形成弯道电路走向，有利于过电流。正极与正极封口板直接电连接，负极与第一负极汇流片直接电连接，能够实现连续的热量传递以及电连接，有利于将电池内部的热量传递出来，同时也有利于过电流。

在一个实施方式中，所述正极与正极封口板的表面结合处形成结合线并通过焊接连接，所述负极与第一负极汇流片的表面结合处形成结合线并通过焊接连接，工艺简单，通过焊接实现连续的热量传递以及电连接，提高过电流能力和散热能力。

在一个实施方式中，所述正极封口板与外壳的结合处形成一条周结合线并通过焊接连接，所述负极封口板与外壳的结合处形成一条周结合线并通过焊接连接，工艺简单，整个外壳作为一个较大的散热体，进一步有利于将电池内部的热量传递出来，提高散热能力。

在一个优选实施方式中，所述焊接为激光焊接或电子束焊接。其中激光焊接为激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池，从而实现焊接连接。当然，在其他实施方式中，上述部件之间的连接也可采用其他焊接方式或连接方式连接。

在一个优选实施方式中，所述第一负极汇流片、负极封口板和第二负极汇流片均设有圆孔并通过铆钉铆接，所述铆钉依次穿过第一负极汇流片、负极封口板和第二负极汇流片的圆孔并扣入第二负极汇流片。更优选地，所述铆钉为铜柱。

在一个实施方式中，所述正极封口板、负极封口板和第二负极汇流片的材料为铝，所述第一负极汇流片的材料为铜，所述绝缘层的材料为塑料。当然，在其他实施方式中，上述部件也可采用其他具有类似导电或绝缘性能的材料。

本发明同时还提供一种联体锂离子电池组，其由至少两个上述的锂离子电池串联而成。

在一个优选实施方式中，一个锂离子电池的正极封口板与相邻另一个锂离子电池的第二负极汇流片面连接，在边缘结合处形成结合线并通过焊接连接。由于正极封口板与第二负极汇流片采用同一材料制成，因此可以使用常规的焊接技术（比如激光焊接）进行连接。

更优选地，所述锂离子电池的数量为2~12个。

本发明的有益效果是：

1、工艺简单，便于制造组装；

2、多个锂离子电池组合时，电流分别从两端直接汇流出，电流在电池之间直接通过，不需要形成弯道电路走向，有利于过电流；

3、正极与正极封口板直接电连接，负极与第一负极汇流片直接电连接，能够实现连续的热量传递以及电连接，有利于将电池内部的热量传递出来，同时也有利于过电流；

4、正极封口板与第二负极汇流片采用同一材料制成，因此可以使用常规的焊接技术（比如激光焊接）进行连接；

5、通过焊接实现连续的热量传递以及电连接，提高过电流能力和散热能力；

6、整个外壳作为一个较大的散热体，进一步有利于将电池内部的热量传递出来，提高散热能力。

附图说明

图1、图2是现有技术中锂离子电池的结构示意图。

图3、图4是现有技术中联体锂离子电池组的结构示意图。

图5是现有技术中另一种联体锂离子电池组的结构示意图。

图6是本发明一个实施例中正极封口板的结构示意图。

图7是本发明一个实施例中负极封口板的结构示意图。

图8是图7中A-A的剖面结构示意图。

图9至图11示意性显示了内芯的组装示意图。

图12是本发明一个实施例中外壳的结构示意图。

图13是本发明一个实施例中内芯与外壳的组装示意图。

图14是本发明一个实施例中联体锂离子电池组的结构示意图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图6至图13所示，本发明的一种锂离子电池，包括内芯1和外壳2，所述内芯1设有隔膜、电解质、正极11和负极12，所述正极11和负极12分别设于内芯对立的两端，所述正极11和负极12的外侧分别设有正极封口板13和负极封口板14，所述正极11与正极封口板13直接电连接，所述负极封口板14的内侧设有第一负极汇流片15，所述负极12与第一负极汇流片15直接电连接，所述负极封口板14的外侧设有第二负极汇流片16，所述第一负极汇流片15与负极封口板14之间以及第二负极汇流片16与负极封口板14之间均设有绝缘层17，所述正极封口板13与第二负极汇流片16采用同一材料制成。本实施例中，所述正极封口板13、负极封口板14和第二负极汇流片16的材料为铝，所述第一负极汇流片15的材料为铜，所述绝缘层17的材料为塑料。

如图9至图13所示，本实施例中，本发明的锂离子电池的工艺过程为：

1、用卷绕或层叠的常规方式制作电池内芯1，内芯的两端分别为正、负极极耳，正、负极极耳在宽度方向平行；

2、把内芯的多层正、负极极耳末端分别在厚度方向用普通超焊压贴合在一起，分别形成长条形状的电流汇流极耳各两条，总厚度分别为多层正、负极极耳厚度总和的95.0%~99.9%，把多层正、负极极耳压合，并分别沿垂直内芯宽面的截面方向把正、负极极耳末端切整齐，形成正极11和负极12；

3、把正极11贴在正极封口板（正极汇流片）13表面，正极11与正极封口板13的表面结合处形成两条结合线，然后通过常规激光焊接把两条结合线缝合起来；

4、在第一负极汇流片15、负极封口板14和第二负极汇流片16上均设有圆孔，用塑料（如PP或PFA）通过注塑成型在负极封口板14两侧均形成绝缘层17，然后用铜柱18依次穿过第一负极汇流片15、负极封口板14和第二负极汇流片16的圆孔并扣入第二负极汇流片16中，第二负极汇流片16与负极封口板14平行且使用绝缘层17绝缘；

5、把负极12贴在第一负极汇流片15表面，负极12与第一负极汇流片15的表面结合处形成两条结合线，然后通过常规激光焊接把两条结合线缝合起来，这样组装成内芯1，如图11所示；

6、把内芯1放入外壳2中，正极封口板13与外壳2的结合处形成一条周结合线b，负极封口板14与外壳2的结合处形成另一条周结合线a，然后用常规激光焊接分别把a、b两条结合线缝合起来。

如图14所示，本发明同时还提供一种联体锂离子电池组，其由至少两个上述的锂离子电池串联而成。本实施例中，一个锂离子电池的正极封口板13与相邻另一个锂离子电池的第二负极汇流片面16连接，在边缘结合处形成一条周结合线。由于正极封口板13与第二负极汇流片16采用同一材料制成，因此可以使用常规的焊接技术（比如激光焊接）把结合线缝合起来，从而实现了一个单体锂离子电池与另一个单体锂离子电池的串联连接，依次可以做多个单体锂离子电池的连续连接，形成联体锂离子电池组。

本实施例中，所述锂离子电池的数量为2~12个，例如3个。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池，包括内芯和外壳，所述内芯设有正极和负极，其特征在于，所述正极和负极分别设于内芯对立的两端，所述正极和负极的外侧分别设有正极封口板和负极封口板，所述正极与正极封口板直接电连接，所述负极封口板的内侧设有第一负极汇流片，所述负极与第一负极汇流片直接电连接，所述负极封口板的外侧设有第二负极汇流片，所述第一负极汇流片与负极封口板之间以及第二负极汇流片与负极封口板之间均设有绝缘层，所述正极封口板与第二负极汇流片采用同一材料制成；

所述第一负极汇流片、负极封口板和第二负极汇流片均设有圆孔并通过铆钉铆接，所述铆钉依次穿过第一负极汇流片、负极封口板和第二负极汇流片的圆孔并扣入第二负极汇流片。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极与正极封口板的表面结合处形成结合线并通过焊接连接，所述负极与第一负极汇流片的表面结合处形成结合线并通过焊接连接。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极封口板与外壳的结合处形成一条周结合线并通过焊接连接，所述负极封口板与外壳的结合处形成一条周结合线并通过焊接连接。

4.根据权利要求2或3所述的锂离子电池，其特征在于，所述焊接为激光焊接或电子束焊接。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述铆钉为铜柱。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极封口板、负极封口板和第二负极汇流片的材料为铝，所述第一负极汇流片的材料为铜，所述绝缘层的材料为塑料。

7.一种联体锂离子电池组，其特征在于，由至少两个权利要求1至6任一项所述的锂离子电池串联而成。

8.根据权利要求7所述的联体锂离子电池组，其特征在于，一个锂离子电池的正极封口板与相邻另一个锂离子电池的第二负极汇流片面连接，在边缘结合处形成结合线并通过焊接连接。

9.根据权利要求8所述的联体锂离子电池组，其特征在于，所述锂离子电池的数量为2~12个。