CN109755632B - 一种锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池，包括壳体、电芯和电解液；其中，壳体内具有电芯腔体，电芯和电解液密封封装于电芯腔体内；壳体上设置有注液结构，注液结构连通所述电芯腔体，用于向电芯腔体内补充电解液。通过以上方式，本发明在锂离子电池壳体上设置注液结构，能够在电池循环过程中进行补液，可在不增加体积的前提下，极大提高电池的使用寿命。

Description

一种锂离子电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其高能量密度、高输出平台、无记忆特性等特点已广泛在数码、手持设备、穿戴和动力领域广泛使用。随着人们环保意识的提高，锂离子电池在未来能源行业中依旧会占据很大的份额。按照GB18287国家标准，电池在使用过程中如果0.2C放电时间＜3h则认为电池寿命终止。目前，我国市场上达到报废标准的锂离子数量众多，如何提升锂离子电池使用寿命，减小废旧电池的年产生量，对于个人消费者和国家能源产业意义重大。

锂离子电池通常采用软包装材料，电池密封成型后会持续到其生命末期，最终因电解液的干涸而寿命殆尽。目前，人们主要企图通过提高电池容量以延长电池使用寿命，但这往往需通过增加电池的体积，难以满足电池的轻薄化发展需求。因而，在现有技术的条件下，在不增加体积的前提下，如何提升电池的使用寿命，是目前急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池，可在不增加体积的前提下，提高电池的使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：一种锂离子电池，包括壳体、电芯和电解液；所述壳体内具有电芯腔体，所述电芯和所述电解液密封封装于所述电芯腔体内；所述壳体上设有注液结构，所述注液结构连通所述电芯腔体，用于向所述电芯腔体内补充电解液。

根据本发明一具体实施例，所述壳体上还设有排气口，所述排气口连通所述电芯腔体。

根据本发明一具体实施例，所述注液结构包括中空支撑件和中空封装件；所述中空封装件密封套设于所述中空支撑件的外部，所述中空封装件上对应所述中空支撑件套设处的外壁与所述壳体密封连接；所述中空封装件的一端密封，另一端连通所述电芯腔体；

或者，所述注液结构包括中空支撑件和中空封装件；所述中空封装件与所述中空支撑件密封连接，所述中空支撑件的外壁与所述壳体密封连接；所述中空封装件的一端密封，另一端通过所述中空支撑件连通所述电芯腔体。

根据本发明一具体实施例，所述注液结构还包括连接件，所述连接件用于所述注液结构与所述壳体之间的密封连接。

根据本发明一具体实施例，所述中空支撑件和所述中空封装件上分别设有至少两个的通道，所述通道包含注液通道和排气通道；所述中空封装件上的通道与所述中空支撑件的通道对应设置，且所述中空封装件上的通道通过所述中空支撑件的通道与所述电芯腔体连通。

根据本发明一具体实施例，所述中空支撑件和所述中空封装件上分别设有两个并列的通道，其中一个通道为注液通道，另一个通道为排气通道。

根据本发明一具体实施例，所述中空封装件为中空柔性封装件。

根据本发明一具体实施例，所述中空封装件的材料为PP材料。

根据本发明一具体实施例，所述中空支撑件为中空金属支撑件。

根据本发明一具体实施例，所述注液结构为方形、圆形或椭圆形。

本发明的有益技术效果是：本发明提供一种锂离子电池，通过注液结构的设置，能够在电池循环过程中进行补液，在不增加体积的前提下，极大地提高电池的使用寿命，减小每年产生的废旧电池数量，降低消费者使用成本、有利于实现资源利用的最大化。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。

图1是本发明锂离子电池一实施例的局部剖视结构示意图；

图2是图1所示锂离子电池中注液结构一视角的整体结构示意图；

图3是图2沿Ⅲ-Ⅲ线的截面图；

图4是图2所示注液结构的爆炸图；

图5是图1所示锂离子电池中注液结构另一视角的整体结构示意图；

图6是本发明锂离子电池一实施例在补液前后的循环曲线图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本发明的目的、方案和效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对图中本发明各组成部分相互位置关系来说的，而术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1至图5，图1是本发明锂离子电池一实施例的局部剖视结构示意图；图2是图1所示锂离子电池中注液结构一视角的整体结构示意图；图3是图2沿Ⅲ-Ⅲ线的截面图；图4是图2所示注液结构的爆炸图；图5是图1所示锂离子电池中注液结构另一视角的整体结构示意图。

如图1所示，本实施例锂离子电池包括壳体1、电芯(图中未示出)、电解液(图中未示出)、正极耳2和负极耳3。

壳体1具体为铝塑膜壳体，整体呈矩形，当然，也可以为其他形状。铝塑膜壳体主要由尼龙层/铝层/PP层依次叠置组成。壳体1内具有电芯腔体12，电芯和电解液密封封装于电芯腔体12内。

电芯可以为主要由正极片、负极片以及隔膜层叠组成的叠片式电芯；也可以是主要由正极片、负极片以及隔膜卷绕而成的卷绕式电芯。正极耳2、负极耳3分别于电芯中的正极片、负极片电连接。

壳体1上设有注液结构4，注液结构4连通电芯腔体12，用于向电芯腔体12内补充电解液。通过设置注液结构4，形成注液口，能够在电池循环过程中进行补液，极大地提高电池的适用寿命。由于电芯腔体12内部为密封体系，为避免注液过程中因内压导致电解液下液困难，影响生产效率和补液后的浸润效果，在其他实施例中，也可在壳体上设置排气口，排气口与电芯腔体连通，以用于补液过程的排气泄压，便于电解液下液。

请一并参阅图1至图5，在本实施例中，注液结构4包括中空封装件41、中空支撑件42和连接件43。中空封装件41连接电芯腔体12和电池外部，作为补液通道，中空封装件41具体可采用PP或其他柔性材料制成的柔性中空封装件，可弯折、不占用空间；中空支撑件42作为注液结构4的骨架层，具体可采用中空金属支撑件；连接件43用于注液结构4与壳体1之间的密封连接，其材质可采用PP材料。中空封装件41密封贴合套设于中空支撑件42的外部，连接件43密封套设于中空封装件41的外壁上，且设置位置对应中空支撑件42套设处；中空封装件41通过连接件43与壳体1密封连接，中空封装件41的一端密封且外露于壳体1外部，另一端连通电芯腔体12。中空封装件41具体可与中空支撑件42通过热熔结合在一起；封顶时，连接件43再与铝塑膜壳体热熔形成一体，以充分保证封装的密封性。中空封装件41外露于壳体1外部的一端可通过密封夹具注入密封胶以使电芯腔体12内形成封闭的空间体系。

为了便于补液过程电解液下液，在本实施例中，中空支撑件42和中空封装件41上分别设有两个并列的通道，其中一个通道为注液通道44，另一个通道作为排气通道45。中空支撑件42上的注液通道、排气通道分别与中空封装件上41的注液通道、排气通道对应设置，且中空封装件41上的两通道通过中空支撑件42上的两通道与电芯腔体12连通。通过同时设置注液通道44和排气通道45，可避免补液过程在电芯腔体12这一密封体系内压导致电解液下液困难的问题。

在使用过程中，当锂离子电池循环到容量有明显衰减时，在干燥间内，将中空封装件41上外露于壳体1外部一端的密封胶段去除，使用注液&真空二合一装置对注液结构4进行补液+抽真空+补液交替操作，分别通过两个相邻注液通道44和排气通道45进行作补液和抽真空，利于补液的快速完成。完成电池补液后，再通过密封夹具向中空封装件41外露端的通道内注入密封胶以使电芯腔体12内形成封闭的空间体系。

本实施例中，中空封装件41和中空支撑件42上分别设有两个并列的通道，一个注液通道44，一个排气通道45。在其他实施例中，中空封装件41和中空支撑件42上可以分别对应设置其他多个通道，各通道中包含注液通道44和排气通道45；当然，某些实施例中，也可只设置单个的注液通道44。在本实施例中，中空封装件41通过连接件43与壳体1密封连接，当然，也可设置为中空封装件41直接与壳体1密封连接。另外，在本实施例中，中空封装件41密封贴合套设于中空支撑件42的外部，而在其他实施例中，也可设置为中空封装件41一端密封，另一端与中空支撑件42密封连接，且中空封装件41通过中空支撑件42连通电芯腔体12；中空支撑件42的外壁可直接与壳体1密封连接，也可通过连接件43与壳体1密封连接。

在本实施例中，注液结构4与极耳同侧设置，具体位于顶封位置处。热封时，中空支撑件42形成骨架层，保证注液结构4与铝塑膜壳体热熔密封的同时形成注液口。将注液结构4设于顶封位置处，不占用电池主体空间，对电池能量密度几乎无影响。注液结构4具体设为扁平方形结构，以便于注液的同时不占用空间。在其他实施例中，注液结构也可设于其他位置，也可设置为其他形状结构，如圆形、椭圆形等。

以上实施例锂离子电池通过设置注液结构4，能够在电池循环过程中进行补液，极大地提高电池的适用寿命。

发明人在研究过程中还进行了电池循环测试对比分析实验，其中一实施例锂离子电池循环测试对比分析实验具体如下：

采用528074型号，正极为4.35V钴酸锂，loading 98.7％，负极为石墨，loading96.3％，使用12um陶瓷与胶混涂隔膜，容量4950mAh，并在电池壳体上设置注液结构。在常温下，对该锂离子电池进行0.7C充/0.5C放循环测试，所得结果如图6所示。由图6中补液前的循环曲线可知，预估1020周左右，电池剩余容量基本达到国标规定的终止寿命60％；由图6中补液后的循环曲线可知，通过补液后，电池循环到1420周后剩余容量为82.86％，循环寿命得到大幅度提升。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括壳体、电芯和电解液；所述壳体内具有电芯腔体，所述电芯和所述电解液密封封装于所述电芯腔体内；所述壳体上设有注液结构，所述注液结构连通所述电芯腔体，用于向所述电芯腔体内补充电解液；所述注液结构包括中空支撑件和中空封装件，所述中空封装件为柔性中空封装件；

所述中空封装件密封套设于所述中空支撑件的外部，所述中空封装件上对应所述中空支撑件套设处的外壁与所述壳体密封连接；所述中空封装件的一端密封，另一端连通所述电芯腔体；

或者，所述中空封装件与所述中空支撑件密封连接，所述中空支撑件的外壁与所述壳体密封连接；所述中空封装件的一端密封，另一端通过所述中空支撑件连通所述电芯腔体。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述壳体上还设有排气口，所述排气口连通所述电芯腔体。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述注液结构还包括连接件，所述连接件用于所述注液结构与所述壳体之间的密封连接。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述中空支撑件和所述中空封装件上分别设有至少两个的通道，所述通道包含注液通道和排气通道；所述中空封装件上的通道与所述中空支撑件的通道对应设置，且所述中空封装件上的通道通过所述中空支撑件的通道与所述电芯腔体连通。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述中空支撑件和所述中空封装件上分别设有两个并列的通道，其中一个通道为注液通道，另一个通道为排气通道。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述中空封装件的材料为PP材料。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述中空支撑件为中空金属支撑件。

8.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述注液结构为方形、圆形或椭圆形。

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