CN108933280B - 一种锂离子电池及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种锂离子电池及其装配方法，属于锂电池领域，针对现有技术解决电芯鼓胀造成电池成本升高的问题，采用技术方案如下：一种锂离子电池，包括支架，容纳支架的电池外壳，支架包括容纳腔以及上盖，多个板片状的电芯竖向放置在容纳腔中，并横向依次叠放，所述容纳腔的侧壁被压紧带压紧，使压紧方向与电芯叠放方向一致。这一结构有利于实现快速装配并节省制作成本；锂离子电池的装配方法为：步骤1，将电芯和组合板装配在容纳腔中；步骤2，装配压紧带；步骤3，装配上盖；步骤4，将支架装配在壳主体中；步骤5，将盖体固定在壳主体上。这一方法能够减弱电流密度分布不均造成快速损失电芯容量的影响，延长锂离子电池高温条件下的存储寿命。

Description

一种锂离子电池及其装配方法

技术领域

本发明属于锂电池领域，特别涉及一种锂离子电池及其装配方法。

背景技术

现有的锂离子电池中设有多个电芯组成的电芯组，电芯组被竖向装配在支架上，多个电芯在充放电过程中会产生较多热量，产生热量易积蓄，且支架对电芯的限制作用有限，电芯容易出现体积膨胀、鼓胀现象，电芯鼓胀后会导致电芯的极片接触不良，会加速电芯电容量的损失，这不仅影响了电芯的存储寿命，还会破坏锂离子电池结构的稳定性影响锂离子电池的使用，但通过改善电芯本身的结构或材料来改善电芯鼓胀时，需要较长的研发时间，这会导致锂离子电池的成本较高，制作周期也变长。

发明内容

针对现有技术解决电芯鼓胀造成电池成本升高的问题，本发明提供一种锂离子电池，通过改进电芯的装配结构来改善电芯鼓胀的情况，能够节省成本，并提供其装配方法，该装配方法具有省时省力的优点，还具有延长锂离子电池在高温条件下的存储寿命的作用。

本发明采用技术方案如下：一种锂离子电池，包括用于装配电芯的支架，用于容纳支架的电池外壳，所述支架包括用于容纳电芯的容纳腔，以及固定在容纳腔上部的上盖，多个板片状的电芯竖向放置在容纳腔中，并横向依次叠放，每个电芯上端部的极耳固定在上盖上，所述容纳腔的侧壁被至少一根封闭的压紧带压紧，使容纳腔的侧壁对电芯压紧的方向与电芯叠放的方向一致。

压紧带向内压紧容纳腔的侧壁，使叠放在一起的电芯被压紧，以降低电芯鼓胀带来的不良影响，压紧带有利于实现快速装配并节省制作成本。

进一步地，所述容纳腔为底部封闭的盒状腔体，其侧壁包括两个相对布置且具有可轻微变形部位的薄壁，薄壁与电芯之间设有组合板，所述组合板由与电芯紧贴的塑料板和与薄壁紧贴的金属板组成，所述压紧带与薄壁之间设有压紧板，所述压紧板被压紧带压紧，使薄壁的可轻微变形部位由外凸变为内凹后紧贴组合板，以压紧电芯。可轻微变形部位在装配电芯前为外凸结构，为电芯预留装配空间，可避免电芯之间相互干涉，装配电芯完，可轻微变形部位被压紧板压紧后由外凸变为内凹，使局部受力，组合板用于防护电芯，金属板防止电芯被压坏，塑料板与电芯绝缘。

进一步地，所述压紧板上设有凹腔和将凹腔围在中央的周向挡缘，所述凹腔底壁的外表面贴合可轻微变形部位，薄壁外侧设有两个横向布置的连接柱，所述周向挡缘上开有两个通孔，所述连接柱穿过通孔将周向挡缘上下方向和左右方向限位，所述压紧带为塑料件，且设有两个，分别位于连接柱上下两侧，使压紧板压紧薄壁。设置的凹腔能将压紧带的压紧力局部集中，有利于容纳腔侧壁局部变形，周向挡缘通过通孔套设在连接柱上，可实现初步定位，避免安装压紧带时产生位移。

进一步地，所述支架的容纳腔与上盖均为塑料件，以减轻支架重量，所述上盖被一支撑板一分为二，支撑板两侧分别设有串联连接板组成的串联区以及并联连接板和串联连接板组成的混联区，所述串联区内有至少两个并排布置的串联连接板，所述混联区内设有交替且并排布置的串联连接板和并联连接板，所述并联连接板位于混联区的端部。使用多个电芯保证电池的电流和电压达到要求，且串联区和并联区使电芯布局更合理且更紧凑。

进一步地，所述串联连接板和并联连接板上均设有用于限位极耳的通槽，所述串联连接板一端插接在支撑板上，另一端与上盖铆接；所述并联连接板的一端通过间隙布置的插件和连接部连接在支撑板上，另一端与上盖铆接。这一结构便于串联连接板与并联连接板快速安装在上盖上，间隙布置的插件和连接部使得并联连接板具有较好的弹性，在安装时可避免拉扯极耳。

进一步地，所述电池外壳包括用于容纳支架的壳主体以及盖体，所述容纳腔的下部设有多个插槽，所述壳主体内设有多个插板，所述插板与插槽插接，所述支架和壳主体通过密封胶实现固定连接。插板和插槽相互配合使壳主体与容纳腔的初步连接为可拆卸式连接，有助于调整彼此的位置，再通过密封胶实现固定连接以避免容纳腔在壳主体发生晃动。

进一步地，所述壳主体内设有多个筋板围成的槽体，所述槽体位于壳主体与支架的连接处，所述槽体用于容纳密封胶，所述插板间隔布置在槽体上，每两个插板之间还设有上小下大的凸块，所述插槽间隔布置在支架下部，每两个插槽之间设有上大下小的凸出件，凸块与凸出件相抵，使壳主体与支架间隙布置，以便于密封胶灌入以及支架散热。

进一步地，所述盖体上设有连接口，所述连接口处盖有橡胶阀帽，其具有弹性，在不受外力时具有防尘防水的作用，当壳主体内产生气体并达到一定压强时可被气体顶出，一开有通气孔的通气盖片位于橡胶阀帽上部，用于排出气体。

上述锂离子电池的装配方法，包括如下步骤：

步骤1，多个板片状的电芯和两个组合板放置在容纳腔中，其中，电芯的极耳朝上、板片状表面朝向容纳腔上具有可轻微变形部位的薄壁，并沿横向依次叠放，组合板置于薄壁与电芯之间；

步骤2，两个具有凹腔的压紧板分别套设在位于容纳腔外侧的支撑柱上，并靠近所述薄壁，支撑柱上下两侧分别设置一个自封闭的压紧带，压紧带与压紧板紧配合，使压紧板凹腔底壁的外表面紧贴可轻微变形部位，可轻微变形部位由外凸变为内凹后紧贴组合板，使组合板与电芯紧配；

步骤3，将上盖固定在容纳腔上部，电芯的极耳穿过通槽后弯折，以固定在上盖上，完成支架的装配；

步骤4，将装配好的支架放入壳主体中，使多个位于壳主体中的槽体上的插板与多个位于容纳腔下部的插槽一一插接，以及位于插板之间的凸块与位于插槽之间的凸出件彼此相抵；

步骤5，向壳主体中的槽体中灌入密封胶，使支架与壳主体固定连接，而后将盖体与壳主体固定连接，完成锂离子电池的装配。

仅通过压紧带将压紧板与容纳腔压紧即可起到压紧效果，装配时间短且装配方便，具有省时省力的特点；另外，当电池在高温（如60℃）条件下使用时，电流密度易分布不均，易加快电芯容量损失的速度，本方法采用压紧带压紧压紧板和薄壁，使得电芯彼此紧贴，可减弱电流密度分布不均造成快速损失电芯容量的影响，锂离子电池在高温条件下的存储寿命得到延长。

进一步地，所述压紧带对压紧板单位面积施加的压力优选20~300kPa。压力带的压力过大时容易将电芯挤压变形而影响存储寿命，若压力带的压力不够时起不到应有的压紧效果。

本发明具有的有益效果：锂离子电池采用压紧带向内压紧容纳腔的薄壁，使叠放在一起的电芯被压紧，以降低电芯鼓胀带来的不良影响，压紧带有利于实现快速装配并节省制作成本；采用的装配方法所用的装配时间短且装配方便，省时省力；另外，本方法中采用压紧带压紧压紧板和薄壁，使得电芯紧贴，可减弱电流密度分布不均造成快速损失电芯容量的影响，延长锂离子电池在高温条件下的存储寿命。

附图说明

图1为锂离子电池的装配结构示意图；

图2为支架装配结构示意图；

图3为上盖部分结构示意图；

图4为壳主体的结构示意图；

图5为电芯结构示意图；

图中，1-支架；11-容纳腔；111-薄壁；112-可轻微变形部位；113-连接柱；114-插槽；115-凸出件；12-压紧板；121-凹腔；122-周向挡缘；123-通孔；13-上盖；131-支撑板；132-串联连接板；133-并联连接板；1331-插件；1332-连接部；134-通槽；2-电芯；21-极耳；22-板片状表面；3-压紧带；4-壳主体；41-插板；42-槽体；43-凸块；5-盖体；51-连接口；52-橡胶阀帽；53-通气盖片；A-串联区；B-混联区；6-组合板。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本实施例的锂离子电池，如图1至图5所示，包括用于装配电芯2的支架1，用于容纳支架1的电池外壳，所述支架1包括用于容纳电芯2的容纳腔11，以及固定在容纳腔11上部的上盖13，多个板片状的电芯2竖向放置在容纳腔11中，并横向依次叠放，每个电芯2上端部的极耳21固定在上盖13上，所述容纳腔11的侧壁被两根封闭的压紧带3压紧，使容纳腔11的侧壁对电芯2压紧的方向与电芯2叠放的方向一致。

所述容纳腔11为底部封闭的盒状腔体，其侧壁包括两个相对布置且具有可轻微变形部位112的薄壁111，薄壁111与电芯2之间设有组合板6，所述组合板6由与电芯2紧贴的塑料板和与薄壁111紧贴的金属板组成，所述压紧带3与薄壁111之间设有压紧板12，所述压紧板12被压紧带3压紧，使薄壁111的可轻微变形部位112由外凸变为内凹后紧贴组合板6，以压紧电芯2。可轻微变形部位112在装配电芯2前为外凸结构，为电芯2预留装配空间，可避免电芯2之间相互干涉，装配电芯2完，可轻微变形部位112被压紧板12压紧后由外凸变为内凹，使局部受力，组合板6用于防护电芯2，金属板防止电芯2被压坏，塑料板与电芯2绝缘。

所述压紧板12上设有凹腔121和将凹腔121围在中央的周向挡缘122，所述凹腔121底壁的外表面贴合可轻微变形部位112，薄壁111外侧设有两个横向布置的连接柱113，所述周向挡缘122上开有两个通孔123，所述连接柱113穿过通孔123将周向挡缘122上下方向和左右方向限位，所述压紧带3为塑料件，且设有两个，分别位于连接柱113上下两侧，使压紧板12压紧薄壁111。设置的凹腔121能将压紧带3的压紧力局部集中，有利于容纳腔11侧壁局部变形，周向挡缘122通过通孔123套设在连接柱113上，可实现初步定位，避免安装压紧带3时产生位移。

所述支架1的容纳腔11与上盖13均为塑料件，以减轻支架1重量，所述上盖13被一支撑板131一分为二，支撑板131两侧分别设有串联连接板132组成的串联区A以及并联连接板133和串联连接板132组成的混联区B，所述串联区A内有至少两个并排布置的串联连接板132，所述混联区B内设有交替且并排布置的串联连接板132和并联连接板133，所述并联连接板133位于混联区B的端部。使用多个电芯2保证电池的电流和电压达到要求，且串联区A和并联区使电芯2布局更合理且更紧凑。

所述串联连接板132和并联连接板133上均设有用于限位极耳21的通槽134，所述串联连接板132一端插接在支撑板131上，另一端与上盖13铆接；所述并联连接板133的一端通过间隙布置的插件1331和连接部1332连接在支撑板131上，另一端与上盖13铆接。这一结构便于串联连接板132与并联连接板133快速安装在上盖13上，间隙布置的插件1331和连接部1332使得并联连接板133具有较好的弹性，在安装时可避免拉扯极耳21。

所述电池外壳包括用于容纳支架1的壳主体4以及盖体5，所述容纳腔11的下部设有多个插槽114，所述壳主体4内设有多个插板41，所述插板41与插槽114插接，所述支架1和壳主体4通过密封胶实现固定连接。插板41和插槽114相互配合使壳主体4与容纳腔11的初步连接为可拆卸式连接，有助于调整彼此的位置，再通过密封胶实现固定连接以避免容纳腔11在壳主体4发生晃动。

所述壳主体4内设有多个筋板围成的槽体42，所述槽体42位于壳主体4与支架1的连接处，所述槽体42用于容纳密封胶，所述插板41间隔布置在槽体42上，每两个插板41之间还设有上小下大的凸块43，所述插槽114间隔布置在支架1下部，每两个插槽114之间设有上大下小的凸出件115，凸块43与凸出件115相抵，使壳主体4与支架1间隙布置，以便于密封胶灌入以及支架1散热。

所述盖体5上设有连接口51，所述连接口51处盖有橡胶阀帽52，其具有弹性，在不受外力时具有防尘防水的作用，当壳主体4内产生气体并达到一定压强时可被气体顶出，一开有通气孔的通气盖片53位于橡胶阀帽52上部，用于排出气体。

上述锂离子电池的装配方法，包括如下步骤：

步骤1，多个板片状的电芯2和两个组合板6放置在容纳腔11中，其中，电芯2的极耳21朝上、板片状表面22朝向容纳腔11上具有可轻微变形部位112的薄壁111，并沿横向依次叠放，组合板6置于薄壁111与电芯2之间；

步骤2，两个具有凹腔121的压紧板12分别套设在位于容纳腔11外侧的支撑柱上，并靠近所述薄壁111，支撑柱上下两侧分别设置一个自封闭的压紧带3，压紧带3与压紧板12紧配合，使压紧板12凹腔121底壁的外表面紧贴可轻微变形部位112，可轻微变形部位112由外凸变为内凹后紧贴组合板6，使组合板6与电芯2紧配；

步骤3，将上盖13固定在容纳腔11上部，电芯2的极耳21穿过通槽134后弯折，以固定在上盖13上，完成支架1的装配；

步骤4，将装配好的支架1放入壳主体4中，使多个位于壳主体4中的槽体42上的插板41与多个位于容纳腔11下部的插槽114一一插接，以及位于插板41之间的凸块43与位于插槽114之间的凸出件115彼此相抵；

步骤5，向壳主体4中的槽体42中灌入密封胶，使支架1与壳主体4固定连接，而后将盖体5与壳主体4固定连接，完成锂离子电池的装配。

其中，所述压紧带3的宽度为19mm，长度为730mm，所述压紧带33对压紧板12施加的压力为1000N。压力带的压力过大时容易将电芯22挤压变形而影响存储寿命，若压力带的压力不够时起不到应有的压紧效果。

实施例2

本实施例与实施例1区别之处在于：压紧带3对压紧板12施加的压力为2000N。

对比例

本实施例不对锂离子电池施加压紧力。

容量保持率对比结果如表1所示。当锂离子电池的容量在60%以下时就不能使用了，从表中可以得知，在未施加压紧力时，对比例中的锂离子电池的存储寿命为1个月，实施例1和实施例2中的锂离子电池的存储寿命均有提高，其中实施例1中的锂离子电池的存储寿命延长至3个月，实施例2中的锂离子电池的存储寿命延长至3个月以上，由此可知本发明的装配方法能够延长锂离子电池在60℃的存储寿命。

表1为实施例与对比例中的锂离子电池在60℃条件下的容量保持率

时间	对比例	实施例1	实施例2
				1个月	60%	76%	90%
2个月	-	67%	85%
				3个月	-	60%	80%

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，包括用于装配电芯的支架，用于容纳支架的电池外壳，所述支架包括用于容纳电芯的容纳腔，以及固定在容纳腔上部的上盖，其特征在于，多个板片状的电芯竖向放置在容纳腔中，并横向依次叠放，每个电芯上端部的极耳固定在上盖上，所述容纳腔的侧壁被至少一根封闭的压紧带压紧，使容纳腔的侧壁对电芯压紧的方向与电芯叠放的方向一致，所述容纳腔为底部封闭的盒状腔体，其侧壁包括两个相对布置且具有可轻微变形部位的薄壁，薄壁与电芯之间设有组合板，所述压紧带与薄壁之间设有压紧板，所述压紧板被压紧带压紧，使薄壁的可轻微变形部位由外凸变为内凹后紧贴组合板，以压紧电芯。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述组合板由与电芯紧贴的塑料板和与薄壁紧贴的金属板组成。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述压紧板上设有凹腔和将凹腔围在中央的周向挡缘，所述凹腔底壁的外表面贴合可轻微变形部位，薄壁外侧设有两个横向布置的连接柱，所述周向挡缘上开有两个通孔，所述连接柱穿过通孔将周向挡缘上下方向和左右方向限位，所述压紧带为塑料件，且设有两个，分别位于连接柱上下两侧，使压紧板压紧薄壁。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述支架的容纳腔与上盖均为塑料件，所述上盖被一支撑板一分为二，支撑板两侧分别设有串联连接板组成的串联区以及并联连接板和串联连接板组成的混联区，所述串联区内有至少两个并排布置的串联连接板，所述混联区内设有交替且并排布置的串联连接板和并联连接板，所述并联连接板位于混联区的端部。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述串联连接板和并联连接板上均设有用于限位极耳的通槽，所述串联连接板一端插接在支撑板上，另一端与上盖铆接；所述并联连接板的一端通过间隙布置的插件和连接部连接在支撑板上，另一端与上盖铆接。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池外壳包括用于容纳支架的壳主体以及盖体，所述容纳腔的下部设有多个插槽，所述壳主体内设有多个插板，所述插板与插槽插接，所述支架和壳主体通过密封胶实现固定连接。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述壳主体内设有多个筋板围成的槽体，所述槽体位于壳主体与支架的连接处，所述槽体用于容纳密封胶，所述插板间隔布置在槽体上，每两个插板之间还设有上小下大的凸块，所述插槽间隔布置在支架下部，每两个插槽之间设有上大下小的凸出件，凸块与凸出件相抵，使壳主体与支架间隙布置。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述盖体上设有连接口，所述连接口处盖有橡胶阀帽，一开有通气孔的通气盖片位于橡胶阀帽上部，用于排出气体。

9.权利要求1至8任一项所述的锂离子电池的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，多个板片状的电芯和两个组合板放置在容纳腔中，其中，电芯的极耳朝上、板片状表面朝向容纳腔上具有可轻微变形部位的薄壁，并沿横向依次叠放，组合板置于薄壁与电芯之间；

步骤2，两个具有凹腔的压紧板分别套设在位于容纳腔外侧的支撑柱上，并靠近所述薄壁，支撑柱上下两侧分别设置一个自封闭的压紧带，压紧带与压紧板紧配合，使压紧板凹腔底壁的外表面紧贴可轻微变形部位，可轻微变形部位由外凸变为内凹后紧贴组合板，使组合板与电芯紧配；

步骤3，将上盖固定在容纳腔上部，电芯的极耳穿过通槽后弯折，以固定在上盖上，完成支架的装配；

步骤4，将装配好的支架放入壳主体中，使多个位于壳主体中的槽体上的插板与多个位于容纳腔下部的插槽一一插接，以及位于插板之间的凸块与位于插槽之间的凸出件彼此相抵；

步骤5，向壳主体中的槽体中灌入密封胶，使支架与壳主体固定连接，而后将盖体与壳主体固定连接，完成锂离子电池的装配。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池的装配方法，其特征在于，所述压紧带对压紧板单位面积施加的压力为20~300kPa。

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