CN104332648A - 异型叠片式锂离子电池及电芯 - Google Patents

异型叠片式锂离子电池及电芯 Download PDF

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刘吉云
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Abstract

本发明提供一种异型叠片式锂离子电池及其电芯，锂离子电池包括电芯及包覆在电芯外侧的包装膜，电芯包括呈叠片结构布置的正、负极片及隔膜，正、负极片及隔膜均为板片结构，所述的板片结构的正、负极片及隔膜的中部分别开设有对应贯通的中心孔以使得所述电芯呈环形，环形电芯的中部具有由所述正、负极片及隔膜的中心孔对接形成的散热孔。环形电芯的中部具有由正、负极片及隔膜的中心孔对接形成的散热孔，这样可以有效扩大电芯中部的散热空间，提高电芯中部的散热性能，有利于叠片式电池进行高倍率充放电，提高锂离子电池的功效。

Description

异型叠片式锂离子电池及电芯
技术领域
    本发明涉及一种异型叠片式锂离子电池及其电芯。
背景技术
锂离子电池具有电压高，能量密度高，充放电寿命长，无记忆效应，对环境污染小，自放电率低等诸多优点，已经广泛地应用于各类电子产品，如手机，笔记本电脑，数码相机和便捷式小型电器产品，同时市场上由于锂离子电池在高倍率（10C~30C）大电流条件下连续工作，其电池的极化现象比较严重，散热性能差，并因此影响到电池的循环寿命。同时市场对锂离子电池能量密度的要求提高，及其产品需要的多样化和个性化，导致能够提供给电池的空间有限及其越来越不规则，随之要求对锂离子电池的外形要求也较高。
而锂离子电池根据其电芯中正、负极片布置方式可分为叠片式和卷绕式，但卷绕式锂离子电池中电芯的极片较长，电池内阻较大，不利于大电流充放电，而叠片式锂离子电池中电芯的极片相对较短，电池内阻较小利于大电流充放电，因此，在对电流充放电要求较高的场所中的锂离子电池多采用叠片式电芯。在申请公布号为CN101847755A的中国发明专利申请中公开了一种异型高倍率锂离子电池，包括电芯和包覆在电芯外侧的铝塑包装膜，电芯由正、负极片及隔膜构成，其中，电芯中的正、负极片采用负-正-负的二负一正的叠片方式布置，任意两相邻的极片之间均设置有隔膜，在正、负极片上对应固设有正、负极耳，此处的电芯中的正、负极片及隔膜均为四边形结构，四边形结构的正、负极片及隔膜中包括两平行边及桥接在两平行边之间的圆弧边及垂直边，正、负极耳对应设置在相应极片的垂直边上。在将叠片式锂离子电池的电芯放置在铝塑包装膜中后，向内部注入电解液，然后封装电池。
但上述叠片式锂离子电池的电芯中的正、负极片及隔膜均为板片式结构，虽然使得电池片内电流密度分布均匀，但也使得电芯中部缺乏散热空间，电芯中部的散热性能较差，不利于电池的高倍率充放电，进而影响到整个电池的效能。
发明内容
本发明提供一种异型叠片式锂离子电池，以解决现有技术中叠片式锂离子电池的电芯的中部缺乏散热空间而导致电芯中部散热性能较差的技术问题；同时，本发明还提供一种上述异型叠片式锂离子电池的电芯。
本发明所提供的异型叠片式锂离子电池的技术方案是：异型叠片式锂离子电池，包括电芯及包覆在电芯外侧的包装膜，电芯包括呈叠片结构布置的正、负极片及隔膜，正、负极片及隔膜均为板片结构，所述的板片结构的正、负极片及隔膜的中部分别开设有对应贯通的中心孔以使得所述电芯呈环形，环形电芯的中部具有由所述正、负极片及隔膜的中心孔对接形成的散热孔。
所述的正、负极片及隔膜的外侧周面/和内侧周面均为平滑过渡曲面。
所述的平滑过渡曲面为圆柱面或椭圆柱面。
所述的正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，正、负极耳分别设在对应极片的外侧周面上并沿环形电芯的径向向外延伸，所述正、负极耳在所述环形电芯的周向上错开布置。
所述的正、负极耳的外周面呈圆弧形。
本发明所提供的异型叠片式锂离子电池的电芯的技术方案是：异型叠片式锂离子电池的电芯，包括呈叠片结构布置的正、负极片及隔膜，正、负极片及隔膜均为板片结构，所述的板片结构的正、负极片及隔膜的中部分别开设有对应贯通的中心孔以使得所述电芯呈环形，环形电芯的中部具有由所述正、负极片及隔膜的中心孔对接形成的散热孔。
所述的正、负极片及隔膜的外侧周面/和内侧周面均为平滑过渡曲面。
所述的平滑过渡曲面为圆柱面或椭圆柱面。
所述的正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，正、负极耳分别设在对应极片的外侧周面上并沿环形电芯的径向向外延伸，所述正、负极耳在所述环形电芯的周向上错开布置。
所述的正、负极耳的外周面呈圆弧形。
本发明的有益效果是：本发明所提供的异型叠片式锂离子电池中，电芯的正、负极片及隔膜的中部开设有中心孔，这样电芯整体呈环形，环形电芯的中部具有由正、负极片及隔膜的中心孔对接形成的散热孔，这样可以有效扩大电芯中部的散热空间，提高电芯中部的散热性能，有利于叠片式电池进行高倍率充放电，提高锂离子电池的功效。
进一步的，正、负极片及隔膜的外侧周面和/或内侧周面均为平滑过渡曲面，正、负极片及隔膜内侧周面和/或外侧周面上没有棱角，消除棱角处所存在的电流密封分布不均、能量密度小的问题，进而提高电池的电流密度分布的均匀性，提高锂离子电池的整体能量密度，从而改善电池的别率性能。
进一步的，平滑过渡曲面为圆柱面或椭圆柱面，不仅便于加工制作，外形也较为美观。
进一步的，正、负极耳分别设在对应极片的外侧周面上并沿环形电芯的径向向外延伸，这样便于对正、负极片上的极耳进行焊接，以方便包装膜对电芯进行封装。
进一步的，正、负极耳的外周面呈圆弧形，可以避免出现现有的方形吉尔在高倍率充放电条件下产生的电流分布不均、热量不易散发的问题，采用圆弧形设计，可以有效降低电池在高倍率条件下的极化，提高电池的倍率性能。
附图说明
图1是本发明所提供的异型叠片式锂离子电池的一种实施例的结构示意图；
图2是图1中电芯的结构示意图； 
图3是图2中正、负极片及隔膜叠放示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种异型叠片式锂离子电池的实施例，该实施例中的锂离子电池包电芯1及包覆在电芯外侧的包装膜，此处的包装膜为铝塑膜2，整个电池为软包装，电池的电芯1包括呈叠片结构布置的正极片14、负极片12及隔膜13，正极片14、负极片12及隔膜13均为板片结构，此处电芯1中的正极片14、负极片12采用负-正-负的二负一正的叠片方式布置，任意两相邻的极片之间均设置有所述的隔膜13，板片结构的正极片14、负极片12及隔膜13的中部分别开设有对应贯通的中心孔以使得所述电芯1呈环形，环形的电芯1的中部具有由所述正极片14、负极片12及隔膜13的中心孔对接形成的散热孔11。本实施例中，正极片14、负极片12及隔膜13的内、外侧周面均为平滑过渡曲面，此处的平滑过渡曲面为椭圆柱面，正极片14、负极片12及隔膜13同轴布置，而作为外部封装电芯的包装膜的铝塑膜2也呈环形的电芯1吻合对应的环形结构。
本实施例中，正极片14上设有正极耳141，负极片12上设有负极耳121，正、负极耳分别设在对应极片的外侧周面上并沿环形电芯的径向向外延伸，正、负极耳的外周面呈圆弧形，所述正极耳141、负极耳121在所述环形的电芯1的周向上错开布置，且正、负极耳关于环形的电芯1的中心对称布置。
本实施例中的异型叠片式锂离子电池在制作过程中，将正、负极材料在经过搅拌、涂布、冷压和分切工序制得的正极片和负极片后，之后采用模切机冲切出设定的内、外径尺寸的环形正极片、环形负极片及环形隔膜，之后采用叠片工艺，将正、负极片及隔膜按照负极片-隔膜-正极片-隔膜-负极片-隔膜-负极片-隔膜-正极片…-隔膜-负极片的二负一正的模式重叠放置，并对正、负极耳进行焊接，在其外部采用铝塑膜进行封装，之后对铝塑膜内的电芯进行干燥、注液、化成分容等过程制备出异型软包装叠片式锂离子电池。
本实施例中的锂离子电池整体呈环形，其空间利用率高，且内、外侧周面均为椭圆柱面，这样可以有效避免方形电池的棱角对电池能量密度的影响，提高了电池的电流密封分布的均匀性，有效改善电池的倍率性能。并且外形曲线优美，个性突出，设计新意，尤其适合于数码电子产品及其个性化产品。
上述实施例中，正极片、负极片及隔膜的内、外侧周面均为椭圆柱面，在其他实施例中，也可以使正极片、负极片及隔膜的内侧周面或外侧周面为椭圆柱面，同样可以起到改善电池能量密度的作用。
上述实施例中，正极片、负极片及隔膜的平滑过渡曲面为椭圆柱面，在其他实施例中，平滑过渡曲面也可以为圆柱面，此时，正极片、负极片及隔膜均为圆环形，正极片、负极片及隔膜、包装膜的径向尺寸比例如下：
正极片内、外径比例，内径：外径=100：（150~500）；
正极片、负极片及隔膜、铝塑膜的外径比例，正极片：负极片：隔膜：铝塑膜=100：(105~110)：(110~115):（115~125）；
正极片、负极片及隔膜、铝塑膜的内径比例，正极片：负极片：隔膜：铝塑膜=100：(90~95)：(85~90):（75~85）。
上述的平滑过渡曲面可以为圆柱面或者是椭圆柱面等较为规范的几何曲面，在其他实施例中，平滑过渡曲面也可以为不规范的几何曲面如内侧周面具有“几”字形弯折曲面，只要正极片、负极片及隔膜的内、外侧周面没有影响电池能量密度的棱角的曲面即可。
上述实施例中，正、负极片上的极耳外周面呈圆弧形，这样可以改善极耳的散热性，降低电池在高倍率条件下的极化程度。
上述实施例中，叠片式锂离子电池的正、负极片按照二负一正的结构进行叠放，在其他实施例中，也可以采用现有的叠放方式进行叠放如二正一负。
本发明还提供一种异型叠片式锂离子电池的电芯的实施例，该实施例中电芯的结构与上述锂离子电池的实施例中的电芯的结构相同，在此不再赘述。

Claims (10)

1.异型叠片式锂离子电池，包括电芯及包覆在电芯外侧的包装膜，电芯包括呈叠片结构布置的正、负极片及隔膜，正、负极片及隔膜均为板片结构，其特征在于：所述的板片结构的正、负极片及隔膜的中部分别开设有对应贯通的中心孔以使得所述电芯呈环形，环形电芯的中部具有由所述正、负极片及隔膜的中心孔对接形成的散热孔。
2.根据权利要求1所述的异型叠片式锂离子电池，其特征在于：所述的正、负极片及隔膜的外侧周面/和内侧周面均为平滑过渡曲面。
3.根据权利要求2所述的异型叠片式锂离子电池，其特征在于：所述的平滑过渡曲面为圆柱面或椭圆柱面。
4.根据权利要求1或2或3所述的异型叠片式锂离子电池，其特征在于：所述的正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，正、负极耳分别设在对应极片的外侧周面上并沿环形电芯的径向向外延伸，所述正、负极耳在所述环形电芯的周向上错开布置。
5.根据权利要求4所述的异型叠片式锂离子电池，其特征在于：所述的正、负极耳的外周面呈圆弧形。
6.异型叠片式锂离子电池的电芯，包括呈叠片结构布置的正、负极片及隔膜，正、负极片及隔膜均为板片结构，其特征在于：所述的板片结构的正、负极片及隔膜的中部分别开设有对应贯通的中心孔以使得所述电芯呈环形，环形电芯的中部具有由所述正、负极片及隔膜的中心孔对接形成的散热孔。
7.根据权利要求6所述的异型叠片式锂离子电池的电芯，其特征在于所述的正、负极片及隔膜的外侧周面/和内侧周面均为平滑过渡曲面。
8.根据权利要求7所述的异型叠片式锂离子电池的电芯，其特征在于：所述的平滑过渡曲面为圆柱面或椭圆柱面。
9.根据权利要求6或7或8所述的异型叠片式锂离子电池的电芯，其特征在于：所述的正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，正、负极耳分别设在对应极片的外侧周面上并沿环形电芯的径向向外延伸，所述正、负极耳在所述环形电芯的周向上错开布置。
10.根据权利要求9所述的异型叠片式锂离子电池的电芯，其特征在于：所述的正、负极耳的外周面呈圆弧形。
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