CN107482156B - 一种大单体锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大单体锂离子电池，包括电池壳体(4)、大电池芯(3)、下极耳板5、上极耳板1、绝缘密封垫2、下盖板6；其特征在于由多个单体卷绕式小电池芯合并成大电池芯，大电池芯的上极耳、下极耳分别与上极耳板、下极耳板焊接，装进电池壳体，用下盖板与电池壳体焊接密封，电池上下部均设有导电螺丝和安全阀。本发明用单体卷绕式小电池芯合并大电池芯，可制作多种外形结构的锂离子电池，且结构严密，提高生产效率；用上极耳板、下极耳板替代了传统的铝条镍条做导流电极，增大了导体间接触面积，有效降低电池内阻，加快内部散热。

Description

一种大单体锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种大单体锂离子电池及其制作方法。
背景技术
锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、重量轻、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点，已在电子电器产品上得到了广泛应用，随着电动汽车、风能、太阳能等新能源行业的大力发展，大单体大容量锂离子电池的研发得到了广泛关注。
目前大单体大容量的锂离子电池，就其外形结构主要有方形体和圆柱形体，结构种类比较单一，很难满足应用空间的需求，而现有技术做其它形状的大型锂电池也比较困难。大型的方形锂离子电池大多数采用极片层叠式制作电池芯，这种方式生产慢，棱角多而易刺穿隔膜短路，正、负极片结构松动，内阻大且性能极不稳定，从而带来极大的安全隐患。大型的圆柱形锂电池采用卷绕式制作大电池芯，卷绕大型的电池芯比较困难，而且圆柱大电池芯内部温度不易散发，电池中心温度过高是一个极大的安全隐患。传统上用铝条镍条做导流电极，这种方法电流分布慢，不均衡，电阻大。
发明内容
针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种大单体锂离子电池，其电池芯是由一个以上的卷绕式小电池芯组合而成，能组合成多种外形结构的大单体锂离子电池，能满足应用空间的需求。用卷绕式小电池芯组合替代极片层叠式制作大电池芯，解决极片层叠式锂电池的生产慢，易短路，结构松动，内阻大等问题。用上极耳板、下极耳板与大电池芯两头极耳连接，替代了传统的铝条镍条做导流电极，增大了导体间接触面积，解决电流分布慢，不均衡，电阻大等问题。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种大单体锂离子电池，其特征在于，包括大电池芯、下极耳板、上极耳板、绝缘密封垫、电池壳体、下盖板；所述的大电池芯的上极耳、下极耳分别与所述的上极耳板、下极耳板焊接，上极耳板套上绝缘密封垫，装进电池壳体，上极耳板的电极螺丝穿过电池壳体的螺丝孔，套上绝缘垫片用螺母锁紧密封，下极耳板套上绝缘密封垫，其电极螺丝穿过下盖板的螺丝孔，套上绝缘垫片用螺母锁紧密封，下盖板周边与电池壳体周边焊接密封，电池上下部均设有导电螺丝和单向压力阀。
所述的大电池芯是由一个以上的单体卷绕式小电池芯合并而成，上部留有上极耳，下部留有下极耳，所述的单体卷绕式小电池芯，分为两种：一是方形卷绕式小电池芯，二是圆柱形卷绕式小电池芯，其制作方法一样，是由正极片、电池隔膜、负极片经卷绕而成，其中负极片涂有负极活性材料，在一侧边留有小部份未涂空白集流体，卷绕时在一头外露作为上极耳，正极片涂有正极活性材料，在一侧边也留有小部份未涂空白集流体，卷绕时在另一头外露作为下极耳，合并大电池芯时上极耳统一向上，下极耳统一向下。
所述的下极耳板和上极耳板是一块平面集流电极板，根据电池容量大小在外部平均布有一个以上电极螺丝，极耳板上开有多个导流孔，布有外凹槽和内凹槽，极耳板周边向内收边5-20毫米，所述的导流孔、外凹槽、内凹槽所布位置均能与每一个合并的卷绕式小电池芯上极耳、下极耳连接。所布导流孔和内凹槽用于内部气体排出和引导电解液进入到每一个合并的卷绕式小电池芯，外凹槽用于压平极耳焊接。
所述的电池壳体下面直通，上面封闭而且开有一个以上的螺丝孔和一个以上的螺牙孔，所述的螺牙孔上置有螺丝式的单向压力阀，所述的单向压力阀像螺丝可方便拆装，能调节大小压力，注液时扭出，内压高时自动排气。
所述的绝缘密封垫是一种有良好导热、绝缘、密封性能的绝缘材料，上面开有多个导流孔，布有一个以上的螺丝孔，周边向内收边10-25毫米。套在极耳板上阻止与电池壳体接触，而且有密封和导热作用。
所述的下盖板，上面布有一个以上的螺丝孔和一个以上的螺牙孔，下盖板周边向外收边5-20毫米；所述的螺牙孔上置有螺丝式的单向压力阀，所述的单向压力阀调节的开启压力要比电池壳体上的单向压力阀大，而上部单向压力阀优先启动排出电池内压气体。
区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：通过用多个卷绕式小电池芯合并成大电池芯的方法，可做出多种外形结构的大单体锂离子电池，如：方形体、圆柱形体、三角形体、环形体和各种异形体结构，满足各种应用空间的需求；卷绕式小电池芯制作工艺成熟，结构严密，一致性好，可机械化生产，用卷绕式小电池芯组合的方式替代极片层叠式制作大电池芯，能高效快速的制作大单体大容量锂电池，且结构严密，安全稳定。用上极耳板、下极耳板与大电池芯两头极耳连接，替代了传统的铝条镍条做导流电极，增大了导体间接触面积，有效降低电池内阻，内部热量通过集流体流到极耳板更易散走流出，加快内部散热，电流通过极耳板快速均衡分布到各极片，缩短导电距离，降低电池内阻，提高充放电速度；电池的上下部设有多个导电螺丝和单向压力阀，正负极可上下调换方便电池组串并联，上部的多个单向压力阀调为优先开启，在第一时间泄掉内部的压力，防止内压过高爆炸，提高了电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明的侧面剖切示意图；
图2为本发明的俯视面剖切示意图；
图3为本发明的卷绕式小电池芯的正面剖切示意图；
图4为本发明的上极耳板和下极耳板侧面剖切示意图；
图5为本发明的电池壳体正面剖切示意图；
图6为本发明的下盖板俯视面示意图；
图中说明：3-大电池芯、5-下极耳板、1-上极耳板、2-绝缘密封垫、4-电池壳体、6-下盖板、12-下极耳、14-上极耳、15-绝缘垫片、7-卷绕式小电池芯、8-单向压力阀、9-电极螺丝、10-外凹槽、11-内凹槽、13-螺丝孔、16-螺牙孔。
具体实施方式
下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明可根据应用空间的需求灵活设计，应用最广泛的实施例是制作方形体锂离子电池，方形体大电池芯可用圆柱形卷绕式小电池芯或方形卷绕式小电池芯组合，其它实施例的圆柱形体、三角形体、环形体和各种异形体结构的大电池芯，用圆柱形卷绕式小电池芯组合。
制作：如图1-6所示，本发明实施例的一种大单体锂离子电池；包括大电池芯3、下极耳板5、上极耳板1、绝缘密封垫2、电池壳体4、下盖板6；
如图3所示的卷绕式小电池芯7，是由正极片、电池隔膜、负极片经卷绕而成，其中负极片涂有负极活性材料，在一侧边留有小部份未涂空白集流体，卷绕时在一头外露作为上极耳，正极片涂有正极活性材料，在一侧边也留有小部份未涂空白集流体，卷绕时在另一头外露作为下极耳；
如图1所示的大电池芯3根据所需设计的外形结构，由一个以上图3中的卷绕式小电池芯7合并而成，合并时上极耳统一向上作为大电池芯上极耳14，下极耳统一向下作为大电池芯下极耳12；
如图1所示的大电池芯3上极耳14、下极耳12分别与图4中的上极耳板1、下极耳板5压紧焊接；上极耳板1套上图1中的绝缘密封垫2，装进图5中的电池壳体4，上极耳板1的电极螺丝9，穿过电池壳体4的螺丝孔13，套上绝缘垫片15用螺母锁紧密封；图4中下极耳板5套上图1中的绝缘密封垫2，其电极螺丝9穿过图6中下盖板6的螺丝孔13，套上绝缘垫片15，用螺母锁紧密封，下盖板6周边与电池壳体4周边焊接密封。
注液：如图1中所示的上部单向压力阀8扭开，电池电解液由螺牙孔16注入，经由上、下极耳板的导流孔和内凹槽11引导电解液进入到每一个卷绕式小电池芯7，注液完成装回单向压力阀8锁紧密封。

Claims (4)

1.一种大单体锂离子电池，其特征在于，包括大电池芯(3)、下极耳板(5)、上极耳板(1)、绝缘密封垫(2)、电池壳体(4)、下盖板(6)；所述大电池芯的上极耳(14)、下极耳(12)分别与所述的上极耳板、下极耳板压紧焊接，上极耳板套上绝缘密封垫(2)，装进所述的电池壳体，上极耳板的电极螺丝(9)，穿过电池壳体的螺丝孔(13)，套上绝缘垫片(15)用螺母锁紧密封，下极耳板套上绝缘密封垫(2)，其电极螺丝(9)穿过下盖板(6)的螺丝孔(13)，套上绝缘垫片(15)用螺母锁紧密封，下盖板周边与电池壳体周边焊接密封，电池上下部均设有导电螺丝和单向压力阀；
所述的大电池芯(3)是由一个以上的单体卷绕式小电池芯(7)合并而成，上部留有上极耳(14)，下部留有下极耳(12)，所述的单体卷绕式小电池芯(7)，分为两种：一是方形卷绕式小电池芯，二是圆柱形卷绕式小电池芯，其制作方法一样，是由正极片、电池隔膜、负极片经卷绕而成，其中负极片涂有负极活性材料，在一侧边留有小部份未涂空白集流体，卷绕时在一头外露作为上极耳，正极片涂有正极活性材料，在一侧边也留有小部份未涂空白集流体，卷绕时在另一头外露作为下极耳，合并大电池芯时上极耳统一向上，下极耳统一向下；
所述的下极耳板(5)和上极耳板(1)是一块平面集流电极板，根据电池容量大小在其外部平均布有一个以上的电极螺丝(9)，上面开有多个导流孔，布有外凹槽(10)和内凹槽(11)，周边向内收边5-20毫米，所述的导流孔、外凹槽和内凹槽所布位置均能与每一个合并的卷绕式小电池芯(7)上极耳、下极耳连接。
2.根据权利要求1所述的一种大单体锂离子电池，其特征在于，所述的电池壳体(4)下面直通，上面封闭而且布有一个以上的螺丝孔(13)和一个以上的螺牙孔(16)，所述的螺牙孔上置有螺丝式的单向压力阀(8)，所述的单向压力阀像螺丝可方便拆装，能调节压力大小。
3.根据权利要求1所述的一种大单体锂离子电池，其特征在于，所述的绝缘密封垫(2)是一种有良好导热、绝缘、密封性能的绝缘材料，上面开有多个导流孔，布有一个以上的螺丝孔，周边向内收边10-25毫米。
4.根据权利要求1所述的一种大单体锂离子电池，其特征在于，所述的下盖板(6)，上面布有一个以上的螺丝孔(13)和一个以上的螺牙孔(16)，下盖板周边向外收边5-20毫米，所述的螺牙孔上置有螺丝式的单向压力阀(8)。
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