CN104659409A - 新颖的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新颖的锂离子电池，其具有复数个电池芯，这些电池芯在密封壳体内部串联、并联或两者均有。本发明亦提供一种具有经外部连接的电池芯的锂离子电池。

Description

新颖的锂离子电池
技术领域
本发明是涉及一种新颖的锂离子电池。 
背景技术
自从1991年第一个商业化的可充电锂电池上市后，锂离子电池芯(cell)变得相当普遍并大众化。锂离子电池芯的高能量密度使得它们相当适合用于便携设备，包括移动电话、可携式计算器及电动式/电动混合式交通工具。 
一个锂离子电池芯是由四个主要组件所构成：阴极、阳极、隔离件及电解质。当该电池芯充电时，该阴极系氧化以提供锂离子及电子至该阳极。在放电期间，该阴极系还原至其原始状态，同时该阳极系氧化以提供锂离子及电子。该隔离件避免阴极直接接触阳极而发生短路。同时，该隔离件让带电离子从阴极通往阳极，反之亦然。该电解质提供锂离子的信道，以在阴极与阳极之间通行。 
典型地，上述组件系装载在密封壳体内。该壳体包含安全通气孔以预防锂离子电池内部在放电、充电期间及短路期间积聚在壳体内的过量压力。锂离子电池芯的壳体有三种主要型式，即圆筒型、角柱型(prismatic)及袋型。 
锂离子电池芯典型地会产生3到4伏特的电压。要组构一个高电压电池，必须外部串联连接个别电池芯以形成具所欲电压的电池组(battery pack)。锂离子电池芯亦可并联以增加电池组所能提供的电流。 
典型的锂离子电池组包含电池管理系统。电池管理系统的目的在于避免电池组内个别电池芯的过充电及过放电。 
存在对锂离子电池的需求，其相较于现有电池在组装上更为简便且成本较低。 
发明内容
为克服现存锂离子电池的缺点，提供一种包含锂离子电池芯的电池，这些锂离子电池芯系于壳体内部相连接。 
该锂离子电池包含复数个彼此平行对剂排列的锂离子电池芯。各个锂离子电池芯包含阴极，其与正电流集电器电子接触；阳极，其与负电流收集器电子接触；隔离单元，其将阴极与阳极隔离；及电解质，其与该阴极、该阳极及该隔离单元相接触。该电池亦包含单头正端子，其与一或多个该正电流集电器直接接触，但未与任何负电流集电器接触；单头负端子，其与一或多个该负电流集电器直接接触，但未与任何正电流集电器接触；及一或多个跨接连接器，各与一或多个该正电流集电器及一或多个该负电流集电器电性连接。 
所有上述组件均含纳于壳体内，该壳体具有封闭该壳体的盖子。前述正端子延伸通过该盖的第一开口，而该负端子延伸通过第二开口。该壳体包含分隔件(divider)，将该壳体分成至少两个区块(compartments)，各区块容纳有一或多个锂离子电池芯。 
另外，各阴极包含锂阴极材料；各阳极包含阳极材料；各隔离单元包含微孔材料；该电解质是液体、胶体或聚合性单体；该正端子、该负端子、该正电流集电器及该负电流集电器各包含金属片(metal tab)；而该跨接连接器各包含金属条(metal bar)。 
本发明之一或多个实施方案之细节系于图式及下文中说明。本发明之其他特征、目的及优势是由该说明及申请专利范围而显明。本文所引用之所有文件的内容以参照方式将其整体内容纳入本文中。 
附图说明
图1A是12芯锂离子电池的视图，显示该壳体内的锂离子电池芯的内部视图； 
图1B是图1A所描绘的12芯锂离子电池的视图，显示该壳体内的电池芯的剖视图，显示电池芯之间的并联及串联连接； 
图1C是12芯锂离子电池的视图，显示具有外盖的另一实施方案； 
图1D是12芯锂离子电池的视图，显示另一实施方案的展开图； 
图1E是12芯锂离子电池的视图，显示图1D所示电池经部份组装的视 图； 
图2A是经配置成12芯并列的24芯锂离子电池的视图，显示电池芯间的并联及串联连接； 
图2B是图2A所描绘的24芯锂离子电池的视图，显示该壳体内容之电池芯及电池芯之间的外部连接； 
图3A是配置成12芯堆栈在12芯上的24芯锂离子电池的展开图，显示电池芯之间的并联及串联连接； 
图3B是图3A所描绘的锂离子电池的底部12电池芯的视图，显示在该下部壳体内的电池芯及该电池芯之间的外部连接； 
图3C是图3A所描绘的锂离子电池的上部12电池芯的视图，显示在该上部壳体内的电池芯及该电池芯之间的外部连接； 
图3D是图3A所示之24芯锂离子电池经完整组装的全视图； 
图4是4芯锂离子电池的组构的展开图，显示该电池芯之间的串联连接；而 
图5是8芯锂离子电池的组构的展开图，显示该电池芯之间的并联及串联连接。 
具体实施方式
如前所述，存在对锂离子电池的需求，其相较于既存电池在组装上更为简便且成本较低。 
为了满足该需求，提供一种包含复数个锂离子电池芯的锂离子电池，这些锂离子电池芯彼此平行对齐排列于单一密封壳体中。该锂离子电池芯可以串联、并联或两者均有的方式电性连接。有利地，该个别锂离子电池芯之间的连接，可在以壳体盖密封该壳体之前在壳体内部完成。于另一实施方案中，该锂离子电池芯是在该壳体外部串联、并联连接或两者均有。 
有利地，在该电池内的各锂离子电池芯并非个别包装在密封容器内。因此不需要先制作个别的密封电池芯然后再将它们连接以形成电池。再者，所欲电池之电压系于最早期的设计时间即纳入考虑。例如，可按照产生所欲电压及电流容量所需要的电池芯数量来选择壳体尺寸。相较于传统锂离子电池，此方案需要较少的材料并降低了制造成本。 
该阳极通过涂覆阳极材料于负电流集电器上而形成。该阳极材料可为例如锂钛氧化物(LiTi4O9)、硅、及硅/氧化硅/碳，或这些材料之混合物。附加的适当阳极材料详述于文献Materials，6：156-183。该负电流集电器可包括铜、镍、镀镍钢材、不锈钢、或钛。较佳地，该负电流集电器由铜所形成。 
与阳极相似，该阴极通过涂布阴极材料于正电流集电器上而形成。该阴极材料可为锂钴氧化物(LiCoO2；LCO)、锂镍氧化物(LiNiO2；LNO)、锂锰氧化物(LiMn2O4；LMO)、磷酸锂铁(LiFePO4；LFP)、及锂(镍，锰，钴)氧化物(Li(Ni，Mn，Co)O2；NMC)、或这些材料的混合物，但不限于此。可使用其它的阴极材料详述于文献Chemical Reviews104：4271-4301及Materials6：156-183。于一较佳实施方案中，该阴极材料是LFP。 
该正电流集电器可为镍、不锈钢或铝所形成。于一较佳实施方案中，该正电流集电器是铝所形成。 
至于该隔离件材料，此材料可为微孔聚合物膜、无纺布垫、或无机复合膜。微孔聚合物膜的实例包括但不限于：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、PE-PP掺混物、及高密度聚乙烯及超高分子量聚乙烯掺混物。该无纺布垫可为例如下列物质所形成：纤维素、化学改性纤维素、聚烯烃、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚氟偏乙烯、聚氯偏乙烯、聚氯乙烯及聚酯。该无机复合膜可为例如陶瓷粒子等超细无机粒子结合于用了少量黏结剂的介质而形成的孔状垫。例如，无机复合膜可为由以下所形成：结合至聚对苯二甲酸乙酯无纺支持介质的Al2O3/SiO2。附加的适当隔离件材料详述于文献J.Power Sources164：351-364。于一较佳实施方案中，该隔离件材料是微孔聚合物膜。 
该电解质可为液体、胶体、或聚合性固体。例如，液体电解质可为溶于有机溶剂的锂盐。锂盐的实例包括LiPF6、LiBF4及LiClO4。可使用的有机溶剂包含但不限于：碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、碳酸丙烯酯及碳酸二乙酯。该有机溶剂可相互结合以形成二元、三元、四元及五元混合物。附加的适当锂盐及有机溶剂详述于美国专利案US6,245,464。 
于另一实施方案中，可使用以聚氧乙烯(POE)为主的复合电解质。可使用高分子量POE以制作用于干式锂高分子电池芯的固态电解质。于另一 替代方案中，可使用低分子量POE于湿式锂离子电池芯用电解质。附加的适当电解质详述于文献Chemical Reviews104：4303-4417。 
各单位电池芯可由下述所构成：以隔离件材料彼此隔离的多重平面阳极板及多重平面阴极板。在此构形中，所有的阳极板彼此电性连接，而所有的阴极板亦同样彼此电性连接。极板数量可依所欲之电池电流容量作选择。 
为构成具有高载流量的电池，必须在不过度增加各电池芯尺寸之下，增加该阳极及阴极的活性表面积。这可以通过制作所谓包卷(jelly-roll)型式的电池芯而达成。在此型式中，该阳极、阴极及隔离件材料形成为连续带体。在将这些带体堆栈使得该隔离件带体介于阳极材料带体及阴极材料带体之间后，该经堆栈的带体以螺旋方式卷起以产生该包卷。于一较佳实施方案中，使用两种隔离件材料带体，与阳极及阴极而形成该包卷。例如，该连续带体的堆栈物依序包含：隔离件材料的第一带体、阳极、隔离件材料的第二带体、及阴极。随着该堆栈物的卷起，该隔离件材料的第一带体会形成该包卷的外表而。以此方式形成的包卷，可邻近另一包卷而放置，不会在两电池芯间发生短路。 
在该包卷实施方案中，该阳极系由涂覆有该阳极材料的薄箔型负电流集电器所构成，而该阴极系由涂覆有该阴极材料的薄箔型正电流集电器所形成。 
有利地，该包卷电池芯具有相当低的内电阻。另外，该包卷可适用于不同的形状因子，例如圆筒形或扁长形(flattened oblong)，取决于所欲电池设计。该包卷的尺寸亦可适用于装配特定壳体尺寸。于一特定实施方案中，该包卷是20cm x30cm。 
为了将各电池芯的阳极及阴极电性连接至该池的其他组件，提供一接片(connector tab)于各阳极和阴极上。该阳极包含负接片，其由附接至该负电流集电器的镍所形成。该阴极包含正接片，其由附接至该正电流集电器的铝所形成。该负接片及正接片可通过电阻熔接、超音波熔接、雷射熔接来附接至它们各自的集电器。例如，见于可在batterypoweronline.com全球信息网找到的2009年11月/12月发行之Battery Power Products&Technology。 
如前所述，个别锂离子电池芯可以串联、并联或两者并存的方式彼此电性连接。为了将其实现，提供跨接连接器(cross-over connector)，其可附接至负接片及正接片两者以串联连接电池芯。相同跨接连接器可附接至多于一个负接片及多于一个正接片以同时建立并联及串联连接。该跨接连接器可为导电金属所形成，如镍、铜及铝。经镀面或包层(clad)的金属亦可使用，例如经镀镍的铜、经镀镍的铝、镍-铜包层、及镍-铝包层。在一较佳实施方案中，该跨接连接器是镍-铝包层所形成。 
该跨接连接器可通过熔接方法而附接至该负接片及正接片，如电阻熔接、超音波熔接、或雷射熔接。在一些实施方案中，提供了并联连接器，其熔接至两个以上的负接片而未接至任何正接片。 
亦包含于锂离子电池中的有单头正端子，其与一或多个正端子直接接触；以及单头负端子，其与一或多个负接片直接接触。该正端子被熔接至该正接片；而该负端子被熔接至该负接片。这些端子担任电路接点之功用，该电路系该电池将供应电力的电路。 
壳体系包含在内，其容纳该锂离子电池芯、正端子、负端子及跨接连接器，并内含电解质。该壳体可为金属或塑料所形成。在一较佳实施方案中，该壳体由塑料所形成。 
该壳体包含内部分隔件，其将该壳体划分成区块。该内部分隔件物理性地将这些电池芯彼此隔开。该内部分隔件可在壳体内平均地作出间隔，藉此产生具有相同体积的区块。各区块可含有单个包卷电池芯或一组并联的包卷电池芯。例如，4个包卷电池芯可纳入一个具有三个分隔件而形成4个区块的壳体中，各区块有一个包卷。两者择一地，各3个包卷的4个群组可纳入一个具有三分隔件而形成4个区块的壳体中，各区块有3个包卷。该内部分隔件可由与壳体相同的材料所形成。 
该壳体通过壳体盖闭合，该盖系于电池制造期间密着至该壳体。该壳体盖包含安全通气孔，以预防电池充放电期间积聚在壳体内的过量压力。在一些实施方案中，该壳体盖可包含接片狭缝，该正接片及负接片经由该接片狭缝而伸出。这让这些连接得以在该经密封壳体外部完成。例如，可在该壳体盖外表面上制作该正接片及该跨接连接器之间的连接、或该负接片与该跨接连接器的连接。 
在一包含电池芯彼此间壳体外连接的实施方案中，包含有第二外盖，以保护这些连接免遭环境伤害。该外盖包含外正端子及外负端子，它们提供对外部负载或充电装置的接点。该位于外盖上的外正端子可经由正端子连接器连到在壳体盖外表面上的正端子。同理，该外盖上的负端子可经由负端子连接器连到在壳体盖外表面上的负端子。 
具有所欲电压及电流容量的电池，可使用在单一密封壳体内之多锂离子电池芯来构成。例如，为构成具有30Ah电流容量之12V电池，4个各具有30Ah电流容量的锂离子电池芯系安置于壳体中并且串联。二择一地，具同样电压及容量的电池，可藉由并联三个各具有10Ah容量的锂离子电池芯来获得。四个如此并联的电池芯系经串联以形成12V，30Ah电池。 
如前所述，这些附接至该电池集电器的接片可经由跨接连接器彼此相连。可使用跨接连接器以连接多个负接片、多个正接片、或将负接片连接至正接片。例如，为并联两电池芯，两个负接片通过一个跨接连接器连接、而两个正接片通过第二跨接连接器连接。相似地，两个电池芯可藉由下述而串联：经由跨接连接器将第一电池芯的负接片连接至第二电池芯的正接片。该跨接连接器可通过电阻熔接、超音波熔接或雷射熔接而附接至该接片。 
可使用标准化模块来使成本最小化并简化电池组的维护。例如，使用具有30Ah电池容量的3V锂离子电池芯，可轻易构组具下述电压/电池容量之组合的电池：(i)12V/30Ah(串联4x30Ah电池芯)；(ii)12V/60Ah(串联两组经并联之4x30Ah电池芯)；(iii)24V/30Ah(串联8x30Ah电池芯)；(iv)12V/90Ah(串联3组经并联之4x30Ah电池芯)；(v)36V/30Ah(串联12x30Ah电池芯)；及(vi)48V/30Ah(串联16x30Ah电池芯)。 
有利地，锂离子电池可经组构以替代常用电池型式。例如，前述包含4个串联电池芯的锂离子电池可替代12V铅酸电池，而包含8个串联电池芯的锂离子电池可替代24V铅酸电池。 
于一实施方案中，包含有电池管理系统。该电池管理系统可包含一或多个电池芯平衡装置，其系于充电期间使电池内个别锂离子电池芯间电压均等。例如，可使用一充电分流电池芯平衡法(charge-shunting cell balancing method)来选择性将充电电流分流，当各电池芯充饱电时绕过它们。另外， 可使用活性电池芯平衡法(active cell balancing method)，其中一活性电荷分流组件或者电压或电流转换器将能量由一电池芯移到另一个电池芯。电荷分流组件将电荷从选定的电池芯移走，将该电荷储存在电容器中，然后将它传送到另一个电池芯。能量转换装置包含电感器或变换器，它们将能量自一个电池芯或一组电池芯移到另一个电池芯或另一组电池芯。 
在一些实施方案中，未包含电池管理系统。有利地，这显著降低了电池制造成本。 
虽未进一步阐明，但是据信本领域技术人员基于上述说明能够利用本发明至其最完整的延伸范围。以下具体实施例仅供例示之用，并未以任何方式限制本公开内容的其他部份。 
实施例 
实施例1包含12个锂离子电池芯的锂离子电池 
参照图1A，其描绘了12芯锂离子电池的内视图。各电池芯(100)是角柱型包卷电池芯，配置成实质上平行于其他电池芯(100)，且该角柱型包卷电池芯(100)内部各包含正电流集电器及负电流集电器。该正电流集电器及负电流集电器被连接至正接片(102)及负接片(101，103)。在图1B所绘的实施方案中，该电池芯(100)系经由跨接连接器(106)交互连接，该跨接连接器(106)被附接至三个正接片(102)及三个负接片(101)。三个电池芯(100)经由该跨接连接器(106)彼此并联连接，而每三个并联连接的电池芯(100)各组经由跨接连接器(106)与另一组三个并联连接的电池芯(100)串联连接。负端子(104)被连接至三个负接片(103)，而正端子(105)被连接至三个正接片(102)。该电池芯(100)含纳在壳体(108)内，该壳体(108)包含具有一或多个安全通气孔(110)的壳体盖(109)。在图1B所描绘的实施方案中，电池芯(100)彼此间经由跨接连接器(106)的连接，系在该壳体盖(109)外部。可择地，可包含电池芯平衡装置(107)以在使用期间常态化(normalize)电池芯之电压。该电池芯平衡装置(107)被连接在跨接连接器(106)及该负端子(104)之间、在两个跨接连接器(106)之间、或在跨接连接器(106)及该正端子(105)之间。参照图1C，该电池可包含外盖(111)，其附接至该壳体盖(109)。该外盖(111)保护在该壳体盖(109)表面上的各种连接器。该外盖包含外负端子(114)及外 正端子(115)，用于将该电池连接至外部负载或充电装置。该外负端子(114)经由负端子连接器(112)连接至该负端子(104)。相似地，该外正端子(115)经由正端子连接器(113)连接至该正端子(105)。再参照图1D，该壳体(108)可藉由一或多个分隔件(117)分割成区块。该分隔件(117)物理性地将电池芯(100)或电池芯群组彼此分离，且亦将电解质留存于各区块内。该壳体盖(109)包含接片狭缝(118)。该正接片(102)及负接片(101，103)经由该接片狭缝延伸通过该壳体盖(109)，使得电池芯(100)之间的并联及串联连接得以在该壳体盖(109)外部完成。如图1C中，外盖(111)保护在该壳体盖(109)表面上的各种连接器。图1E显示这些正接片(102)及负接片(101，103)经由该接片狭缝(118)延伸通过该壳体盖(109)。亦显示在该壳体盖(109)表面上的该跨接连接器(106)、该负端子(104)及该正端子(105)。密封栓(116)系经提供以封住该接片狭缝(118)。这些正接片(102)及负接片(101，103)经由该插在接片狭缝(118)内的密封塞(116)延伸通过该壳体盖(109)。该密封塞(116)阻止该电解质漏出该壳体(108)，且亦避免该电解质与这些正接片(102)及负接片(101，103)直接接触。 
实施例2包含24个锂离子电池芯的锂离子电池 
在另一实施方案中，描绘于图2，是一配置成12电池芯(100)并列的24芯锂离子电池。参照图2A，其系描绘了2x12芯锂离子电池的内视图，包含该电池芯(100)间的交互连接。与前述实施例1相似，各电池芯(100)是角柱型包卷电池芯，包含连接至正接片(102，212)的正电流集电器，及连接至负接片(101，103，211)的负电流集电器。这些电池芯(100)系经由跨接连接器(106，213)交互连接，该跨接连接器(106，213)是附接至三个正接片(102，212)及三个负接片(101，211)。三个电池芯(100)经由该跨接连接器(106，213)彼此并联连接，且三个并联连接的电池芯(100)各组与另一组三个并联连接的电池芯(100)经由该跨接连接器(106，213)串联连接。负端子(104)连接至三个负接片(103)，而正端子(105)连接至三个正接片(102)。可择地，可包含电池芯平衡装置(107)以在使用期间常态化电池芯电压。该电池芯平衡装置(107)连接在两个跨接连接器(106，213)之间。再参照图2B，该电池芯(100)被含纳在壳体(200)内，其包含具有安全通气孔(110)的壳体盖(210)。 
实施例3包含24个锂离子电池芯的锂离子电池的另一个实施方案 
参照图3，24芯锂离子电池的另一个实施方案被描绘，配置成12电池芯(100)在12电池芯(100)之上。图3A显示了2x12芯锂离子电池的内视图，包含这些电池芯(100)间的交互连接。如同上述在实施例1及2的电池，各电池芯(100)是角柱型包卷电池芯，包含连接至正接片(212)的正电池集电器及连接至负接片(211)的负电流集电器。在各层中，该电池芯(100)经由跨接连接器(106)交互连接，该跨接连接器(106)附接至三个正接片(212)及三个负接片(211)。三个电池芯(100)可经由该跨接连接器(106)或经由并联连接器(304)而彼此并联连接，而在一层中三个并联连接的电池芯(100)各组系经由该跨接连接器(106)而与另一组三个并联连接的电池芯(100)串联连接。垂直跨接连接器(300)系经提供，以建立某些上层电池芯与下层电池芯之间的连接。负端子(104)连接至三个负接片(211)，而正端子(105)连接至三个正接片(212)。可择地，可包含电池芯平衡装置(107)以在使用期间常态化该电池芯电压。该电池芯平衡装置(107)连接于电池芯(100)之该正接片(212)与该负接片(211)之间，而该电池芯(100)可与另一电池芯(100)并联连接。图3B描绘在下部壳体(301)内的下部电池芯(100)组，其通过壳体盖(302)而被覆盖。该垂直跨接连接器(300)从该壳体盖(302)向上延伸。该壳体盖(302)包含安全通气孔(110)及对准针脚(305)。该对准针脚(305)可用于使该下部壳体(301)与图3C所示的上部壳体(303)对准。该对准针脚(305)插入上部壳体(303)底下的相对应凹痕。该图描绘该包封有电池芯(100)并经壳体盖(302)覆盖的上部壳体(303)该垂直跨接连接器(300)从该壳体盖(302)的上方向下延伸，使得它们可接触在下层的并联连接器(304)。该壳体盖(302)亦包含安全通气孔(110)及对准针脚(305)其可用于堆栈并连当对准外加的电池芯层。图3D描绘该经组装的电池全貌。 
实施例4具有串联构形之4个圆筒型电池芯的锂离子电池芯 
在图4所描绘的另一实施方案中，4芯锂离子电池包含4个圆筒型电池芯(400)，它们并列配置于壳体(408)内。各圆筒型电池芯包含连接至正接片(406)的正电流集电器、及连接至负接片(407)的负电流集电器。该正接片 (406)及负接片(407)延伸通过下盖(401)。可择地，可包含电池芯平衡装置(402)，其连接各电池芯(400)的正接片(406)及负接片(407)。跨接连接器(403)将电池芯(400)的负接片(407)与邻近电池芯的正接片(406)相连接，以建立串联连接。正端子(409)系连接至最右端电池芯(400)的正接片(406)，而负端子(404)系连接至最左端之负接片(407)。该正端子(409)及负端子(404)延伸通过上盖(405)。该圆筒型电池芯(400)通过分隔件(410)于该壳体(408)内物理性分隔，该分隔件(410)于该壳体(408)内形成区块。 
实施例5包含8个圆筒型锂离子电池芯的锂离子电池 
参照图5，另一实施方案包含8个圆筒型电池芯(400)，它们被配置为两组4电池芯，并列于壳体(500)内。与实施例4的电池相似，各圆筒型电池芯包含连接至正接片(406)的正电流集电器、以及连接至负接片(407)的负电流集电器。该正接片(406)及该负接片(407)延伸通过下盖(501)。可择地，可包含电池芯平衡装置(402)，其连接各电池芯(400)的正接片(406)及负接片(407)。跨接连接器(403)将电池芯(400)的该负接片(407)与邻近电池芯的正接片(406)相连接，以建立串联连接。再者，与该跨接连接器(403)呈直角的并联连接器(502)，并联连接该两组4电池芯。正端子(409)连接至该连接两个最右端的电池芯(400)的并联连接器(502)；而负端子(404)连接至该连接两个最左端电池芯(400)的并联连接器(502)。该正端子(409)及该负端子(404)延伸通过上盖(503)。该圆筒型电池芯(400)在该壳体(500)内通过分隔件(504)物理性隔开，该分隔件(504)在该壳体(500)内形成区块。 
实施例6具有串联构形之4电池芯的锂离子电池芯 
锂离子电池系以如前述实施例4的方式组构，其具有4个角柱型包卷电池芯，经置于单一壳体中并经串联，以形成12V、3Ah电池。未包含电压平衡装置。各个别电池芯的电压经量测，之后该电池经放电及再充电。各电池芯的电压在每一个27次放电/再充电周期之后量测。结果显示于下表1。 
表1.个别电池芯电压 
该结果非预期性地显示各电池芯的电压变动不超过10mV，即便在缺乏任何电压平衡装置之下。 
其它实施方案 
本说明书所揭示之所有特征可以任何结合方式加以结合。本说明书中揭示的各特征可替换成负有相同、等效或相似目的的替代特征。因此，除非另有明示，否则所揭示的各特征仅为通用的一系列等效或相似特征的实例。由上述说明，本领域普通技术人员可轻易确知本发明的必要技术特征，且在未背离其精神及范围下，能够作出本发明的各种变化及修正以将其适用于各种用途及情况。因此，其他实施方案亦落于下述申请专利范围中。 
附图标记说明 
100...电池芯 
101，103，211，407...负接片 
102，212，406...正接片 
104，404...负端子 
105，409...正端子 
106，213，403...跨接连接器 
107，402...电池芯平衡装置 
108，200，408，500...壳体 
109，210，302...壳体盖 
110...安全通气孔 
111...外盖 
112...负端子连接器 
113...正端子连接器 
114...外负端子 
115...外正端子 
116...密封塞 
117，410，504...分隔件 
118...接片狭缝 
300...垂直跨接连接器 
301...下部壳体 
303...上部壳体 
304，502...并联连接器 
305...对准针脚 
400...圆筒型电池芯 
401，501...下盖 
405，503...上盖 。

Claims (23)

1.一种锂离子电池，包含：
彼此平行对齐排列的复数个锂离子电池芯，各锂离子电池芯包含：阴极，其与正电流集电器电子接触；阳极，其与负电流集电器电子接触，隔离单元，其将阴极与阳极隔离；以及电解质，其与所述阴极、所述阳极及所述隔离单元相接触；
单头正端子，其与一或多个所述正电流集电器电性接触，但未与任何所述负电流集电器接触；
单头负端子，其与一或多个所述负电流集电器电性接触，但未与任何所述正电流集电器接触；
一或多个跨接连接器，其各与一或多个所述正电流集电器及一或多个所述负电流集电器电性连接；
壳体，其容纳所述锂离子电池芯、所述正端子、所述负端子及所述跨接连接器；以及
盖，其包封所述壳体，
其中各阴极包含锂阴极材料，各阳极包含阳极材料；各隔离单元包含微孔材料；所述电解质为液体、胶体或聚合性固体；所述正端子、所述负端子、所述正电流集电器及所述负电流集电器各包含金属片；所述跨接连接器各包含金属条；所述盖具有第一开口及第二开口；所述正端子延伸通过所述第一开口；且所述负端子延伸通过所述第二开口；而所述壳体包含分隔件，其将所述壳体分成至少两个区块，各区块容纳一或多个所述锂离子电池芯。
2.权利要求1所述的锂离子电池，其中所述单头正端子是与二或更多个所述正电流集电器电性连接，但未与任何所述负电流集电器连接，所述单头负端子与二或更多个所述负电流集电器电性连接，但未与任何所述正电流集电器连接，且所述一或多个跨接连接器各与二或更多个所述正电流集电器及二或更多个所述负电流集电器电性连接。
3.权利要求2所述的锂离子电池，其中各个所述正电流集电器被熔接至所述正端子或它们所连接的所述跨接连接器之一，而各个所述负电流集电器被熔接至所述负端子或它们所连接的所述跨接连接器之一。
4.权利要求3所述的锂离子电池，其中各锂离子电池芯是角柱型包卷，其具有电池芯体，所述电池芯体由顶侧、底侧、第一端部、第二端部、前表面及背表面所界定；所述正电流集电器，紧邻于所述第一端部，从所述顶侧沿着平行于所述第一端部的方向延伸而远离所述电池芯体；而所述负电流集电器，紧邻于所述第二端部，亦从所述顶侧沿着平行于所述第二端部的方向延伸而远离所述电池芯体。
5.权利要求4所述的锂离子电池，还包含多重平衡装置，所述多重平衡装置各连接所述正端子与一个所述跨接连接器、连接两个所述跨接连接器、或连接所述负端子与一个所述跨接连接器，藉此各锂离子电池芯的正电流集电器及负电流集电器通过至少一个所述平衡装置连接，所述平衡装置能够将施加给各锂离子电池芯的充电电压限制在预定范围。
6.权利要求5所述的锂离子电池，其中所述锂阴极材料是锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸锂铁、锂镍锰钴氧化物或它们的组合；所述阳极材料是碳、锂钛氧化物、硅、氧化硅或它们的组合；所述隔离单元由微孔膜、纸、纤维或无纺聚合物所形成；而所述电解质是LiPF6、LiBF4、或LiClO4或它们的组合。
7.权利要求3所述的锂离子电池，其中各锂离子电池芯是具有电池芯体的圆筒型包卷，所述电池芯体包含顶侧及底侧而界定出两者之间的中央轴、以及外表面；所述正电流集电器沿着平行于所述轴的方向从所述顶侧中心延伸而远离所述电池芯体；而所述负电流集电器，紧邻于所述外表面，亦沿着平行于所述轴的方向从所述顶侧延伸而远离所述电池芯体。
8.权利要求7所述的锂离子电池，还包含复数个平衡装置，所述平衡装置各连接所述正端子与一个所述跨接连接器、连接两个所述跨接连接器、或连接所述负端子与一个所述跨接连接器，藉此各锂离子电池芯的所述正电流集电器及所述负电流集电器通过至少一个所述平衡装置连接，所述平衡装置能够将施加给各锂离子电池芯的充电电压限制在预定范围。
9.权利要求8所述的锂离子电池，其中所述锂阴极材料是锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸锂铁、锂镍锰钴氧化物或它们的组合；所述阳极材料是碳、锂钛氧化物、硅、氧化硅或它们的组合；所述隔离单元由微孔膜、纸、纤维或无纺聚合物所形成。
10.权利要求1所述的锂电池，其中各正电流集电器被熔接至所述正端子或它们所连接的所述跨接连接器之一，而各负电流集电器被熔接至所述负端子或它们所连接的所述跨接连接器之一。
11.权利要求10所述的锂离子电池，其中各所述锂离子电池芯是具有电池芯体的角柱型包卷，所述电池芯体由顶侧、底侧、第一端部、第二端部、前表面、及背表面所界定；所述正电流集电器，紧邻于所述第一端部，从所述顶侧沿着平行于所述第一端部的方向延伸而远离所述电池芯体；而所述负电流集电器，紧邻于所述第二端部，亦从所述顶侧沿着平行于所述第二端部的方向延伸而远离所述电池芯体。
12.权利要求11所述的锂离子电池，还包含复数个平衡装置，所述平衡装置各连接所述正端子与一个所述跨接连接器、连接两个所述跨接连接器、或连接所述负端子与一个所述跨接连接器，藉此各锂离子电池芯的所述正电流集电器及所述负电流集电器通过至少一个所述平衡装置连接，所述平衡装置能够将施加给各锂离子电池芯的充电电压限制在预定范围。
13.权利要求12所述的锂离子电池，其中所述锂阴极材料是锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸锂铁、锂(镍、锰、钴)氧化物或它们的组合；所述阳极材料是碳、锂钛氧化物、硅、氧化硅或它们的组合；而所述隔离单元由微孔膜、纸、纤维或无纺聚合物所形成。
14.权利要求10所述的锂离子电池，其中各锂离子电池芯是具有电池芯体的圆筒型包卷，所述电池芯体包含顶侧及底侧而界定出两者之间的中央轴、以及外表面；所述正电流集电器沿着平行于所述轴的方向从所述顶侧中心延伸而远离所述电池芯体；而所述负电流集电器，紧邻于所述外表面，亦沿着平行于所述轴的方向从所述顶侧延伸而远离所述电池芯体。
15.权利要求14所述的锂离子电池，还包含复数个平衡装置，所述平衡装置各连接所述正端子与一个所述跨接连接器、连接两个所述跨接连接器、或连接所述负端子与一个所述跨接连接器，藉此各锂离子电池芯的所述正电流集电器及所述负电流集电器通过至少一个所述平衡装置连接，所述平衡装置能够将施加给各锂离子电池芯的充电电压限制在预定范围。
16.权利要求15所述的锂离子电池，其中所述锂阴极材料是锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸锂铁、锂(镍、锰、钴)氧化物或它们的组合；所述阳极材料是碳、锂钛氧化物、硅、氧化硅或它们的组合；而所述隔离单元由微孔膜、纸、纤维或无纺聚合物所形成。
17.权利要求1所述的锂离子电池，其中各所述锂离子电池芯是具有电池芯体的角柱型包卷，所述电池芯体由顶侧、底侧、第一端部、第二端部、前表面、及背表面所界定；所述正电流集电器，紧邻于所述第一端部，从所述顶侧沿着平行于所述第一端部的方向延伸而远离所述电池芯体；而所述负电流集电器，紧邻于所述第二端部，亦从所述顶侧沿着平行于所述第二端部的方向延伸而远离所述电池芯体。
18.权利要求17所述的锂离子电池，还包含复数个平衡装置，所述平衡装置各连接所述正端子与一个所述跨接连接器、连接两个所述跨接连接器、或连接所述负端子与一个所述跨接连接器，藉此各锂离子电池芯的所述正电流集电器及所述负电流集电器通过至少一个所述平衡装置连接，所述平衡装置能够将施加给各锂离子电池芯的充电电压限制在预定范围。
19.权利要求1所述的锂离子电池，其中各锂离子电池芯是具有电池芯体的圆筒型包卷，所述电池芯体包含顶侧及底侧而界定出两者之间的中央轴、以及外表面；所述正电流集电器沿着平行于所述轴的方向从所述顶侧中心延伸而远离所述电池芯体；而所述负电流集电器，紧邻于所述外表面，亦沿着平行于所述轴的方向从所述顶侧延伸而远离所述电池芯体。
20.权利要求19所述的锂离子电池，还包含复数个平衡装置，所述平衡装置各连接所述正端子与一个所述跨接连接器、连接两个所述跨接连接器、或连接所述负端子与一个所述跨接连接器，藉此各锂离子电池芯的所述正电流集电器及所述负电流集电器通过至少一个所述平衡装置连接，所述平衡装置能够将施加给各锂离子电池芯的充电电压限制在预定范围。
21.权利要求1所述的锂离子电池，还包含复数个平衡装置，所述平衡装置各连接所述正端子与一个所述跨接连接器、连接两个所述跨接连接器、或连接所述负端子与一个所述跨接连接器，藉此各锂离子电池芯的所述正电流集电器及所述负电流集电器通过至少一个所述平衡装置连接，所述平衡装置能够将施加给各锂离子电池芯的充电电压限制在预定范围。
22.权利要求21所述的锂离子电池，其中所述单头正端子与二或更多个所述正电流集电器直接接触，但未与任何所述负电流集电器接触，所述单头负端子与二或更多个所述负电流集电器直接接触，但未与任何所述正电流集电器接触，且所述一或多个跨接连接器各与二或更多个所述正电流集电器及二或更多个所述负电流集电器电性连接。
23.权利要求21所述的锂离子电池，其中各个所述正电流集电器被熔接至所述正端子或它们所连接的所述跨接连接器之一，而各个负电流集电器被熔接至所述负端子或它们所连接的所述跨接连接器之一。
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