CN109192917A - 一种大容量锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大容量锂离子电池及其制备方法。所述大容量锂离子电池包括壳体，还包括设置于所述壳体中的多个电芯，每个电芯均设置有正极引出结构和负极引出结构；正极引出结构和负极引出结构分别与所属电芯的正极和负极相连，并将所属电芯的正极和负极引出到壳体外，所有正极引出结构和所有负极引出结构之间没有电连接；多个电芯之间相互隔离，并且多个电芯之间没有电连接。本发明中的电芯的尺寸减小，方便生产操作，每个电芯的正负电极分别通过正负极引出结构单独引出到电池壳体外面，增加了大容量电池的电流导通通道，降低了电流密度，减小电池内阻，提高电池性能。

Description

一种大容量锂离子电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及具有多电芯结构的一种大容量锂离子电池及其制备方法。

背景技术

随着传统石油资源的日益枯竭，以全球变暖为主要特征的气候问题对人类威胁也越来越严重。因此，新型能源逐渐应用到人们的生活当中。节能环保的新能源电动汽车越来越成为人们出行的最佳选择之一。与传统的电池相比，作为新能源电动汽车的关键部件之一的动力电池需要更高的能量密度、更安全的性能和更长的使用寿命。把单体电池容量做大，是提高单体电池能量密度的有效办法。

但是目前在锂离子电池的制造上存在一些亟待解决的技术问题，传统锂离子电池制造方式是根据电池壳体尺寸设计相适应的极片尺寸，然后把正负极片用隔离膜隔离然后进行卷绕或者依次层叠制成适合壳体尺寸的电芯，然后放入壳体或包装膜内封装制成电池。当需要做成单体大容量的锂离子电池时，由于电池尺寸增大，电池芯尺寸也增大，电池极片也需要加大，这就给电池制造带来了困难。同时，由于电池单体容量大，电流汇聚到极耳处的电流密度大，温度高，从而影响电池的使用性能和安全性。

发明内容

为了解决现有技术中大容量锂离子电池制造上，由于电芯尺寸增大而带来制造困难的问题，以及电池容量大，导致的电流在极耳的连接处汇聚导致此处温升大，影响电池的使用性能以及安全性的问题。本发明公开一种大容量锂离子电池及其制备方法。

在本发明一个方面，提供一种大容量锂离子电池，包括壳体，还包括设置于所述壳体中的多个电芯，所述多个电芯之间相互隔离，每个电芯均设置有正极引出结构和负极引出结构；所述正极引出结构和负极引出结构分别与所属电芯的正极和负极相连，并将所属电芯的正极和负极引出到所述壳体外，所有所述正极引出结构和所有所述负极引出结构之间没有电连接；所述多个电芯之间相互隔离，并且所述多个电芯之间没有电连接。

在一些实施方式中，每个所述正极引出结构包括连接在所述电芯上的正极耳，每个所述负极引出结构包括连接在所述电芯上的负极耳，所有的正极耳和所有的负极耳均独立引出至壳体外。

在一些实施方式中，每个所述正极引出结构包括设置于所属电芯上的正极耳，和设置于所述壳体外并与所述正极耳连接的正极柱；每个所述负极引出结构包括设置于所属电芯上的负极耳，和设置于所述壳体外并与所述负极耳连接的负极柱。

在一些实施方式中，所述的大容量锂离子电池还包括电芯托盘，所述电芯托盘设置于所述壳体中，并将所述多个电芯间隔开，从而实现电芯之间的隔离。

在一些实施方式中，对其中的电芯托盘进行了改进，所述电芯托盘上间隔设置有多个凹槽，所述凹槽与电芯对应设置，所述多个电芯并列放置于所述多个凹槽中，从而实现电芯的固定。

在一些实施方式中，所述电芯托盘采用低压注塑工艺、热冲压成型的工艺或者吸塑成型工艺得到。

在一些实施方式中，所述多个电芯平铺放置或平行放置于所述壳体内，电芯之间留有间隙，所述间隙的局部填充有绝缘条，所述绝缘条固定所述多个电芯。

在一些实施方式中，所述正极耳和所述负极耳位于所属电芯的同侧或对侧。

在一些实施方式中，所述多个电芯的所有正极耳位于所述电池壳体的同一侧；所述多个电芯的所有负极耳位于所述电池壳体的同一侧。

本发明的另一方面，还公开了一种大容量锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备电芯；

步骤2、在电芯的正极上连接正极引出结构，在电芯的负极上连接负极引出结构；

步骤3、将多个所述电芯设置于壳体中，并使电芯之间相互隔离，将所有正极引出结构和所有负极引出结构引出到壳体外，所有所述正极引出结构和所有所述负极引出结构之间没有电连接，所述电芯之间没有电连接。

本发明中提供的大容量锂离子电池及其制造方法，得到的锂离子电池中设置有多个相互隔离的电芯，多个电芯的设置使得大容量锂离子电池可以根据需要设置电芯的个数，从而可以很好的控制单个电芯的尺寸，降低制造难度，使得电池的生产过程更简单方便，生产效率更高；同时由于每个电芯上均独立引出正极引出结构和负极引出结构，进一步的即在电芯上独立引出了正极耳和负极耳，并且极耳之间没有电连接，由于单体大容量电池的极耳数量的增加，从而加大了电流导通路径，电流密度分布更小更均匀，内阻小，温升小，提高了电池的电化学性能和安全性能；进一步的，极耳数量增加并且独立以后，在电池的后使用加工中，可以有更多的检测和保护方法供选择，提高电池使用的安全性，维修检测的方便性，延长使用寿命；从制造方法上来说，小电芯通过卷绕或者叠片工艺生产，可以是方形也可以是圆柱形，制造更加方便。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明实施例一中的大容量锂离子电池的主视图的剖视示意图；

图2是本发明实施例一中的大容量锂离子电池的左视图的局部剖视示意图；

图3是本发明实施例一中的电芯的分解结构示意图；

图4是本发明实施例二中的大容量锂离子电池的结构示意图；

图5是本发明实施例三中的大容量锂离子电池的俯视图的局部剖视示意图

图6是本发明实施例四中的大容量锂离子电池的制备方法的流程。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。本发明中所述的“多个电芯”指的是至少有两个，电芯个数的是根据实际的需要设置。本发明公开的一种大容量锂离子电池，包括壳体，还包括设置于所述壳体中的多个电芯，每个电芯均设置有正极引出结构和负极引出结构；所述正极引出结构和负极引出结构分别与所属电芯的正极和负极相连，并将所属电芯的正极和负极引出到所述壳体外，所有所述正极引出结构和所有所述负极引出结构之间没有电连接；所述多个电芯之间相互隔离，并且所述多个电芯之间没有电连接。下面结合附图对本发明中的结构进行具体的说明。

实施例一

图1和图2示意出了本实施例中的电池结构，本实施例中的大容量锂离子电池，包括壳体1，以及设置于壳体1中的三个电芯2，电芯2之间是隔离的，每个电芯2均设置有引出到壳体1之外的极耳，极耳包括如图1所示的正极耳3和负极耳4，所有正极耳3之间和所有负极耳4之间是相互独立，所有极耳之间是没有电连接，即本发明中的极耳相互之间不做连接。在本实施例中的正极引出结构包括正极耳3和连接到电池壳体外的正极柱6，负极引出结构包括负极耳4和连接到电池壳体外的负极柱7。

优选的，由图1和图2可以看出，本实施例中的电池还包括设置于壳体1中的电芯托盘5，其中电芯托盘5将三个电芯2间隔开，实现了电芯之间的隔离，同时也可以对电芯2进行固定，防止电芯2的晃动，保证了电池的稳定性。

优选的，如图2所示，本实施例中的电芯托盘5上间隔设置有凹槽51，凹槽51与电芯2对应设置，因此本实施例中的凹槽51的个数为三个，三个电芯51并列放置于三个凹槽51中，从而实现电芯的固定。

进一步的，在一些优选的实施例中，电芯托盘5可以设置多个，例如可以设置两个，实施例一的基础上，可以在与电芯托盘5相对的一侧再设置一个电芯托盘，此处的电芯托盘需要留有供正极耳和负极耳引出的通孔；两个电芯托盘的设置可以实现对于电芯的全面的固定。另外，以图1为例，图1中的引出极耳的一侧为电芯的上侧，相对的为电芯的下侧，电芯托盘5还可以设置在电芯的左右两侧，当设置在左右两侧时，在托盘的制造过程中无需设置供极耳引出的通孔，降低了电芯托盘的制造难度。

进一步的，如图1所示，本实施例中的正极耳3和负极耳4位于所属电芯2的同侧。并且由图2可以看出，本实施例中的电芯2是竖直并列放置于壳体中的。

图3为本实施例中的电芯的分解示意图，本实施例中，其中的电芯2包括正极片21、负极片22和隔膜23，其中的隔膜23设置于正极片21和负极片22之间，正极片21、负极片22和隔膜23通过叠片的方式组成电芯2。其中正极耳3焊接在正极片21上，负极耳4焊接在负极片22上。

综合图1至图3可知，本实施例中的电芯2为长方体结构。

实施例二

如图4所示，为本实施例中的电池的结构示意图，如图4所示，本实施例中的电池结构与实施例一中的结构有一定的区别，具体区别如下：

首先本实施例中的大容量锂离子电池，包括壳体1，以及设置于壳体1中的三个电芯2，电芯2之间是隔离的，每个电芯2均设置有极耳，极耳包括正极耳3和负极耳4，所有正极耳3之间和所有负极耳4之间是相互独立，所有极耳之间无电连接，即本发明中的极耳相互之间不做连接。在本实施例中，其中的电芯2的外部包覆有绝缘膜(图中未示出)，使三个电芯2之间相互隔离，其中的绝缘膜具有微观多孔结构，这样的设置，在实现了电芯隔离的同时保证的电解液在电芯之间的流动。

另外，由图4可以看出，本实施例中的电芯为圆柱状的，这样的电芯与实施例一种电芯相同点在于也包括正极片、负极片和隔膜，并且隔膜设置于正极片和负极片之间，不同之处在于正极片、负极片和隔膜是通过卷绕方式组成电芯2的。

在一些实施例中，其中的电芯2可以根据具体需要制作成不规则形状的结构。在此不再赘述。

另一方面，本实施例中，还包括与正极耳3连接的正极柱6，与负极耳4连接的负极柱7，即在本实施例中的，正极引出结构包括设置于所属电芯2上的正极耳3，和设置于壳体1外并与正极耳3连接的正极柱6；负极引出结构包括设置于所属电芯2上的负极耳4，和设置于壳体1外并与负极耳4连接的负极柱7。本实施例中的壳体1可以为铝塑复合膜壳体或硬质壳体，由于本实施例中的正极引出结构和负极引出结构的设置尤其适用于硬壳体包装的锂离子电池，因此本实施例中的壳体1优选的为硬质壳体。在图4中仅仅示意性对其中的一个电芯的极耳和极柱进行了标注，其他未标注的电芯与已经标注的电芯结构是相同的，在此不做赘述。

实施例三

如图5所示，为本实施例中的大容量锂离子电池的俯视图的局部剖视示意图。由图5可以看出，本实施例中结构与实施例一和实施例二均有不同，在本实施例中大容量锂离子电池，包括壳体1，以及设置于壳体1中的三个电芯2，电芯2之间是隔离的，每个电芯2均设置有极耳，极耳包括如图5所示的正极耳3和负极耳4，在本实施例中，正极耳3和负极耳4位于所属电芯2的对侧。所有正极耳3之间和所有负极耳4之间是相互独立，所有极耳之间是没有电连接，即本发明中的极耳相互之间不做连接。

本实施例中的正极引出结构包括正极耳3，和设置于壳体1外并与正极耳3连接的正极柱6；负极引出结构包括设置于所属电芯2上的负极耳4，和设置于壳体1外并与负极耳4连接的负极柱7。

进一步的，在本实施例中，其中的电芯2采用平铺并列的方式设置于壳体1中。

如图5所示，在本实施例中，本实施例中的壳体1可以为铝塑复合膜壳体或硬质壳体，当本实施例中的电池壳体为铝塑复合膜时，该大容量聚合物锂离子电池包含2层封装膜，在本实施例中，其中的电芯托盘5为本实施例中的电池的内层封装膜，其中的壳体1为本实施例中的外层封装膜。此时，本实施例的正极引出结构包括正极耳3和由正极耳3直接引出到壳体1外而形成的正极柱6，正极耳3和正极柱6实际上是一体的；负极引出结构包括负极耳4和由负极耳4直接引出到壳体1外而形成的负极柱7，负极耳4和正极柱7实际上是一体的。

实施例四

根据图6所示，为本实施例中的大容量锂离子电池的制备方法的流程图，包括以下步骤：

S1：制备电芯；

S2：在电芯的正极上连接正极引出结构，在电芯的负极上连接负极引出结构；

S3：将多个所述电芯设置于壳体中，并使电芯之间相互隔离，将所有正极引出结构和所有负极引出结构引出到壳体外，所有所述正极引出结构和所有所述负极引出结构之间没有电连接，所述电芯之间没有电连接。

在一些优选的实施例中，其中步骤S1中的电芯的通过如下步骤的方法制备：

S1.1：将正极、负极活性材料和导电剂、粘结剂、增稠剂、溶剂搅拌分散制得浆料，通过涂布、对辊、制片制得正极片和负极片，

S1.2：将制得的正极片、负极片和隔膜依次叠加后，通过叠片工艺制得方形电芯，或者通过卷绕工艺得到卷绕式芯。

进一步的，在步骤S3中，其中使得电芯之间相互隔离的方法，包括如实施例一中的采用电芯托盘进行隔离的方式，这种方式下的电芯托盘的可以采用低压注塑工艺、热冲压成型的工艺或者吸塑成型工艺得到；优选地，是采用热冲压成型的工艺来制作电芯托盘，具体的可以采用热封性的塑料薄膜通过热冲压成型工艺制得和电池形状尺寸相符合的具有多个凹槽的塑料薄膜电芯托盘。这样的制作方法操作方便，设备简单，另外得到的托盘体积小，对电池内部的空间浪费较小。

在一些优选的实施例中，电池的制备方法，在步骤S3后还包括以下步骤：把电芯以平铺的方式放入塑料薄膜电芯托盘的凹槽内，对折塑料薄膜，并进行两个顶边的热封，留出一个侧边作为气袋和注液口；然后进行电芯真空烘烤、注液预封、化成和抽气封口成型处理，得到大容量锂离子电芯成品。即在这样的实施例中，电池包含2层封装膜，内层封装膜也即是电芯托盘(如图5所示)，把以内层封装膜同为托盘的成品电芯折边整形后，放入经过冲壳制成坑壳的铝塑复合膜内，再用一张同样大小的铝塑复合膜，四边对齐后进行四边热封，最后一步热封为抽气封口，然后外观整形，制得方形聚合物软包装的大容量锂离子动力电池。

在另外一些实施例中，在步骤S3后还包括以下步骤：把电芯以平行的方式放入塑料薄膜电芯托盘的凹槽内，然后一起放入到铝合金电池壳内，把每个电芯的正负极耳分别用激光焊焊接到铝合金电池壳的上下盖板上对应的极柱上，再用激光焊把上下盖板和电池壳体焊接密封，上盖板上预留一个注液孔；然后进行电芯真空烘烤、注液预封、化成和抽气封口成型处理，得到方形铝壳的大容量锂离子电池成品。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种大容量锂离子电池，包括壳体，其特征在于，还包括设置于所述壳体中的多个电芯，每个电芯均设置有正极引出结构和负极引出结构；

所述正极引出结构和负极引出结构分别与所属电芯的正极和负极相连，并将所属电芯的正极和负极引出到所述壳体外，所有所述正极引出结构和所有所述负极引出结构之间没有电连接；

所述多个电芯之间相互隔离，并且所述多个电芯之间没有电连接。

2.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池，其特征在于，每个所述正极引出结构包括连接在所述电芯上的正极耳，每个所述负极引出结构包括连接在所述电芯上的负极耳，所有的正极耳和所有的负极耳均独立引出至壳体外。

3.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池，其特征在于，每个所述正极引出结构包括设置于所属电芯上的正极耳，和设置于所述壳体外并与所述正极耳连接的正极柱；每个所述负极引出结构包括设置于所属电芯上的负极耳，和设置于所述壳体外并与所述负极耳连接的负极柱。

4.根据权利要求1至3任一项所述的大容量锂离子电池，其特征在于，还包括电芯托盘，所述电芯托盘设置于所述壳体中，并将所述多个电芯间隔开，从而实现电芯之间的隔离。

5.根据权利要求4所述的大容量锂离子电池，其特征在于，所述电芯托盘上间隔设置有多个凹槽，所述凹槽与电芯对应设置，所述多个电芯并列放置于所述多个凹槽中，从而实现电芯的固定。

6.根据权利要求4所述的大容量锂离子电池，其特征在于，所述电芯托盘采用低压注塑工艺、热冲压成型的工艺或者吸塑成型工艺得到。

7.根据权利要求1至3任一项所述的大容量锂离子电池，其特征在于，所述多个电芯平铺放置或平行放置于所述壳体内，电芯之间留有间隙，所述间隙的局部填充有绝缘条，所述绝缘条固定所述多个电芯。

8.根据权利要求2或3所述的大容量锂离子电池，其特征在于，所述正极耳和所述负极耳位于所属电芯的同侧或对侧。

9.根据权利要求8所述的大容量锂离子电池，其特征在于，所述多个电芯的所有正极耳位于所述电池壳体的同一侧；所述多个电芯的所有负极耳位于所述电池壳体的同一侧。

10.一种大容量锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、制备电芯；

步骤2、在电芯的正极上连接正极引出结构，在电芯的负极上连接负极引出结构；

步骤3、将多个所述电芯设置于壳体中，并使电芯之间相互隔离，将所有正极引出结构和所有负极引出结构引出到壳体外，所有所述正极引出结构和所有所述负极引出结构之间没有电连接，所述电芯之间没有电连接。