CN108123179B - 电动汽车动力电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车动力电池，其包括外壳、上盖板、下盖板和电芯，外壳的两端分别与上盖板和下盖板密封固定连接，上盖板设有与上盖板绝缘的正极导电端子，下盖板设有与下盖板绝缘的负极导电端子，外壳内填充有电解液，电芯浸泡在电解液中，电芯包括第一绝缘隔膜、第二绝缘隔膜、第三绝缘隔膜和卷绕片，第一绝缘隔膜、第二绝缘隔膜、第三绝缘隔膜依次层叠，并通过卷绕片卷绕为一体，第二绝缘隔膜与第一绝缘隔膜之间设有多个横向排列的正极片，第二绝缘隔膜与第三绝缘隔膜之间设有多个横向排列的负极片，负极片与正极片正对设置，正极导电端子与正极片电连接，负极导电端子与负极片电连接。本发明能够加强动力电池安全性。

Description

电动汽车动力电池
技术领域
本发明涉及锂电池领域，特别是涉及一种电动汽车动力电池。
背景技术
由于锂离子电池具有体积小、重量轻、电量强、无记忆、绿色环保等特点，而广泛应用于电动汽车。现有的锂离子动力电池大多采用层叠电芯，它具有散热效果好、电池容量大、安全性好、循环使用寿命长等优点。
层叠电芯通常由正极片、绝缘隔膜和负极片层叠而成，层叠电芯在制造过程中，一般采用模切方式对正极片、负极片进行制片，由于工艺问题，制片时在正极片、负极片边缘将产生毛刺，极易刺破绝缘隔膜，影响动力电池的安全性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种电动汽车动力电池，能够加强动力电池安全性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电动汽车动力电池，包括外壳、上盖板、下盖板和电芯，所述外壳的两端分别与上盖板和下盖板密封固定连接，所述上盖板设有与上盖板绝缘的正极导电端子，所述下盖板设有与下盖板绝缘的负极导电端子，所述外壳内填充有电解液，所述电芯浸泡在电解液中，所述电芯包括第一绝缘隔膜、第二绝缘隔膜、第三绝缘隔膜和卷绕片，所述第一绝缘隔膜、第二绝缘隔膜、第三绝缘隔膜依次层叠，并通过所述卷绕片卷绕为一体，所述第二绝缘隔膜与第一绝缘隔膜之间设有多个横向排列的正极片，所述第二绝缘隔膜与第三绝缘隔膜之间设有多个横向排列的负极片，所述负极片与正极片正对设置，所述正极导电端子与正极片电连接，所述负极导电端子与负极片电连接。
其中，所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体从第二绝缘隔膜的一侧延伸出，所述正极集流体除延伸出的部分涂覆有正极材料，所述负极片包括负极集流体，所述负极集流体从第二绝缘隔膜的另一侧延伸出，所述负极集流体除延伸出的部分涂覆有负极材料，所述多个正极片延伸出的正极集流体压合形成正极极耳，所述多个负极片延伸出的负极集流体压合形成负极极耳。
其中，所述正极集流体和负极集流体均采用金属骨架，所述金属骨架的表面设有多个镂空的通孔，所述正极材料和负极材料均涂覆在金属骨架的表面以及通孔内。
其中，所述电动汽车动力电池还包括防爆组件，所述上盖板或下盖板设有沉台，所述沉台底部开设有防爆孔，所述防爆组件包括安装座、密封塞、弹簧、防爆膜片和密封压台，所述安装座设有上下贯通的排气通道，在所述排气通道中部的安装座上开设有安装槽，所述安装座固定在沉台上且所述排气通道对准防爆孔，所述密封塞压紧防爆孔边缘，所述弹簧抵接在密封塞和安装座之间，所述密封压台将防爆膜片压紧在所述安装槽内。
其中，所述防爆组件还包括橡胶膜，所述密封压台将橡胶膜和防爆膜片压紧在所述安装槽内，且所述橡胶膜位于密封压台上表面，防爆膜片位于密封压台下表面。
其中，所述安装座与沉台的固定连接处设有密封圈。
其中，所述电动汽车动力电池还包括过流熔断装置，所述过流熔断装置的一端与负极导电端子电连接，另一端与下盖板电连接。
其中，所述过流熔断装置为保险丝。
其中，所述下盖板上设有保护盖，所述保护盖与下盖板的形状相匹配，所述过流熔断装置封装在保护盖内。
其中，所述上盖板和下盖板均设有供正极导电端子和负极导电端子穿过的安装孔，所述正极导电端子和负极导电端子与安装孔之间设有绝缘密封体。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明电动汽车动力电池的电芯通过采用卷绕式结构，在卷绕拐角处为正极片、负极片的间隔，克服了层叠电芯正极片、负极片毛刺极易刺破绝缘隔膜的缺陷，杜绝了层叠电芯的正极片、负极片毛刺对动力电池安全性的影响，从而能够加强动力电池的安全性。
附图说明
图1是本发明电动汽车动力电池第一实施例的结构示意图。
图2是图1所示的电动汽车动力电池的电芯的结构示意图。
图3是图2所示的电芯中正极集流体和负极集流体所采用的金属骨架的结构示意图。
图4是本发明电动汽车动力电池第二实施例的结构示意图。
图5是图4所示的电动汽车动力电池的防爆组件的放大示意图。
图6是本发明电动汽车动力电池第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
一并参阅图1和图2。本发明实施例的电动汽车动力电池包括外壳1、上盖板2、下盖板3和电芯4。
外壳1的两端分别与上盖板2和下盖板3密封固定连接，上盖板2设有与上盖板2绝缘的正极导电端子21，下盖板3设有与下盖板3绝缘的负极导电端子31。正极导电端子21和负极导电端子31可以相对外壳1上下对称分布，并且位于外壳1的竖向轴线上。上盖板2和下盖板3均可以设置供正极导电端子21和负极导电端子31穿过的安装孔100，正极导电端子21和负极导电端子31与安装孔100之间设有绝缘密封体101。
外壳1内填充有电解液(图未示)，电芯4浸泡在电解液中，电芯4包括第一绝缘隔膜41、第二绝缘隔膜42、第三绝缘隔膜43和卷绕片44，第一绝缘隔膜41、第二绝缘隔膜42、第三绝缘隔膜43依次层叠，并通过卷绕片44卷绕为一体，第二绝缘隔膜42与第一绝缘隔膜41之间设有多个横向排列的正极片45，第二绝缘隔膜42与第三绝缘隔膜43之间设有多个横向排列的负极片46，负极片46与正极片45正对设置，正极导电端子21与正极片45电连接，负极导电端子31与负极片46电连接。
由于电芯4采用卷绕式结构，不论是正极片45还是负极片46，都被绝缘隔膜包裹，而且，由于正极片45和负极片46都是横向排列后被卷绕，卷绕后，正极片45和负极片46是正对设置的，而且是与卷绕片44正对设置的，也就是说，卷绕片44每卷绕一次，都与正极片45和负极片46正对层叠，所以在卷绕片44卷绕的拐角处为正极片45、负极片46的间隔区域，即使正极片45、负极片46边缘有毛刺，也不会刺穿第一绝缘隔膜41、第二绝缘隔膜42和第三绝缘隔膜43这三层绝缘隔膜。
在本实施例中，正极片45包括正极集流体，正极集流体从第二绝缘隔膜42的一侧延伸出，正极集流体45除延伸出的部分涂覆有正极材料，负极片46包括负极集流体，负极集流体从第二绝缘隔膜42的另一侧延伸出，负极集流体除延伸出的部分涂覆有负极材料，多个正极片45延伸出的正极集流体压合形成正极极耳，多个负极片46延伸出的负极集流体压合形成负极极耳。由于正极片45和负极片46均为多个，所以为了方便正极片45与正极导电端子21电连接、负极片46与负极导电端子31电连接，将所有正极片45的正极集流体从第二绝缘隔膜42的一侧延伸出并压合形成正极极耳，将所有负极片46的负极集流体从第二绝缘隔膜42的另一侧延伸出并压合形成负极极耳，这样，就在电芯4的上下两端分别形成正负极耳。正极极耳与正极导电端子21之间以及负极片46与负极导电端子31之间可以采用具有弹性的连接线电连接，以避免电芯4出现抖动时扯断连接线。
进一步地，由于正极片45和负极片46数量多，而电芯4的体积大小有限，所以每个正极片45和负极片46的面积较小，导电性能和抗拉强度也就有所不足。为了增强导电性能和抗拉强度，正极集流体和负极集流体均采用金属骨架400。如图3所示，金属骨架400的表面设有多个镂空的通孔401，正极材料和负极材料均涂覆在金属骨架400的表面以及每个通孔401内。通孔401的形状可以为圆形、椭圆形、方形、菱形等形状，本实施例优选为菱形。
由于在金属骨架400内形成有多个通孔401，因此，这种结构的集流体具有良好的导电性能和抗拉强度，且厚度相对较薄，不会降低锂离子动力电池的能量密度，并且制作工艺简单，利于加工，因此生产成本较低，适于大规模的工业化生产，此外，采用该金属骨架400的电极片可以分散、减轻负极活性物质在嵌/脱锂过程中由于体积膨胀而产生的应力，防止正极/负极材料粉化、脱落等，因此可降低动力电池的容量损失，提高电池的循环性能，延长电池的使用寿命。
参阅图4，是本发明电动汽车动力电池第二实施例的结构示意图。本实施例的电动汽车动力电池与第一实施例的电动汽车动力电池的区别在于：本实施例的电动汽车动力电池还包括防爆组件5。上盖板2设有沉台22，沉台22底部开设有防爆孔221，防爆组件5包括安装座51、密封塞52、弹簧53、防爆膜片54和密封压台55。
如图5所示，安装座51设有上下贯通的排气通道511，在排气通道511中部的安装座51上开设有安装槽512，安装座51固定在沉台22上且排气通道511对准防爆孔221。排气通道511与防爆孔221相对准，安装座51至少部分覆盖沉台22。
密封塞52压紧防爆孔221边缘，弹簧52抵接在密封塞53和安装座51之间。密封塞52选用不与电解液发生任何反应的材料制作。弹簧52处于被压缩的状态，对密封塞52有一个向下的压力，以保证密封塞52密封防爆孔221边缘，该压力设定为在外壳1内的气压过大时能保证密封塞52被向上顶起与防爆孔221边缘脱离接触。
密封压台55将防爆膜片54压紧在安装槽512内。具体而言，密封压台55位于安装槽512内，防爆膜片54被压紧在密封压台55下表面，防止防爆膜片54松动，同时，密封压台55将安装槽512密封。防爆膜片54本身的压力设定为在气压达到规定值时能够正常爆开。
需要说明的是，本实施例中，沉台22设于上盖板2，在其他一些实施例中，沉台22还可设于下盖板3，防爆组件5对应设在下盖板3上。
作为防爆组件5的一种改进，防爆组件5还包括橡胶膜56，密封压台55将橡胶膜56和防爆膜片54压紧在安装槽512内，且橡胶膜56位于密封压台55上表面，防爆膜片54位于密封压台55下表面。橡胶膜56可以起到对防爆膜片54的防尘、防异物触伤及防腐蚀性液体与空气侵蚀的安全保护作用，橡胶膜56本身在额定气压下也可破裂，且橡胶膜56破裂时的气压值要低于防爆膜片54破裂时的气压值，这样既可以保证防爆膜片54的正常爆开。又可以暂缓气体冲出排气通道511的速度。
作为防爆组件5的另一种改进，安装座51与沉台22的固定连接处设有密封圈57，密封圈57可以防止电解液外溢。
由于电池是使用较长时间后，电芯容易吸收电解液产生膨胀以及充电化成产生的气体，使电池产生膨胀进而鼓包，鼓包会使电池内阻增高而产生发热，从而严重损坏电池，甚至严重时还有爆炸的可能。本实施例在采用卷绕式电芯的基础上进一步设置防爆组件，可以对电池进行防爆保护，进一步加强了动力电池安全性。
参阅图6，是本发明电动汽车动力电池第三实施例的结构示意图。本实施例的电动汽车动力电池与第一实施例的电动汽车动力电池的区别在于：电动汽车动力电池还包括过流熔断装置6，过流熔断装置6的一端与负极导电端子31电连接，另一端与下盖板3电连接。过流熔断装置6可以选用保险丝。
为了避免过流熔断装置6裸露，下盖板3上设有保护盖32，保护盖32与下盖板31的形状相匹配，过流熔断装置6封装在保护盖32内。
下盖板3通过过流熔断装置6与负极导电端子31相连，负极导电端子31聚集了大量的电子，电子通过过流熔断装置6转移到下盖板3上，进而转移到外壳1上。因此，当电池受到外力的大力冲击后造成正极导电端子21与外壳1接触，但是在负极导电端子31与下盖板3之间设有过流熔断装置6，从而避免了电池短路的危险，加强了电池的安全性能。
应当注意的是，本发明的其他实施例中，电动汽车动力电池可以同时包含第二实施例所公开的防爆组件5以及第三实施例所公开的过流熔断装置6，进而进一步加强电池的安全性能。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种电动汽车动力电池，其特征在于，包括外壳、上盖板、下盖板、防爆组件和电芯，所述外壳的两端分别与上盖板和下盖板密封固定连接，所述上盖板设有与上盖板绝缘的正极导电端子，所述下盖板设有与下盖板绝缘的负极导电端子，所述外壳内填充有电解液，所述电芯浸泡在电解液中，所述电芯包括第一绝缘隔膜、第二绝缘隔膜、第三绝缘隔膜和卷绕片，所述第一绝缘隔膜、第二绝缘隔膜、第三绝缘隔膜依次层叠，并通过所述卷绕片卷绕为一体，所述第二绝缘隔膜与第一绝缘隔膜之间设有多个横向排列的正极片，所述第二绝缘隔膜与第三绝缘隔膜之间设有多个横向排列的负极片，所述负极片与正极片正对设置，所述正极导电端子与正极片电连接，所述负极导电端子与负极片电连接；
其中，卷绕片每卷绕一次，都与正极片和负极片正对层叠，在卷绕片卷绕的拐角处为正极片、负极片的间隔区域；所述正极片包括正极集流体，所述正极集流体从第二绝缘隔膜的一侧延伸出，所述正极集流体除延伸出的部分涂覆有正极材料，所述负极片包括负极集流体，所述负极集流体从第二绝缘隔膜的另一侧延伸出，所述负极集流体除延伸出的部分涂覆有负极材料，所述多个正极片延伸出的正极集流体压合形成正极极耳，所述多个负极片延伸出的负极集流体压合形成负极极耳；
所述上盖板或下盖板设有沉台，所述沉台底部开设有防爆孔，所述防爆组件包括安装座、密封塞、弹簧、防爆膜片和密封压台，所述安装座设有上下贯通的排气通道，在所述排气通道中部的安装座上开设有安装槽，所述安装座固定在沉台上且所述排气通道对准防爆孔，所述密封塞压紧防爆孔边缘，所述弹簧抵接在密封塞和安装座之间，所述密封压台将防爆膜片压紧在所述安装槽内。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池，其特征在于，所述正极集流体和负极集流体均采用金属骨架，所述金属骨架的表面设有多个镂空的通孔，所述正极材料和负极材料均涂覆在金属骨架的表面以及通孔内。
3.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池，其特征在于，所述防爆组件还包括橡胶膜，所述密封压台将橡胶膜和防爆膜片压紧在所述安装槽内，且所述橡胶膜位于密封压台上表面，防爆膜片位于密封压台下表面。
4.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池，其特征在于，所述安装座与沉台的固定连接处设有密封圈。
5.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力电池，其特征在于，所述电动汽车动力电池还包括过流熔断装置，所述过流熔断装置的一端与负极导电端子电连接，另一端与下盖板电连接。
6.根据权利要求5所述的电动汽车动力电池，其特征在于，所述过流熔断装置为保险丝。
7.根据权利要求5所述的电动汽车动力电池，其特征在于，所述下盖板上设有保护盖，所述保护盖与下盖板的形状相匹配，所述过流熔断装置封装在保护盖内。
8.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池，其特征在于，所述上盖板和下盖板均设有供正极导电端子和负极导电端子穿过的安装孔，所述正极导电端子和负极导电端子与安装孔之间设有绝缘密封体。
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