CN112234244A - 锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力电池包技术领域，提供一种锂离子电池。本发明所述的锂离子电池包括壳体以及设置在所述壳体两端的盖板，所述壳体内设有沿所述壳体的长度方向延伸的极片，所述盖板上设有极柱，所述极片上设有与所述极柱相连接的极耳，所述壳体内设有位于所述极片与所述盖板之间以用于限制所述极片位置的结构件，所述结构件上形成有供所述极耳和所述极柱相连接的通道。本发明的锂离子电池能够提升电池组装时的空间利用率，从而有效提高模组能量密度，降低模组成本，此外，由于极片与壳体延伸方向相同，为避免极片在壳体中出现晃动，壳体内设有位于极片和盖板之间的结构件，以提升极片设置的稳定性，进而有效提升锂离子电池使用过程中的安全性。

Description

锂离子电池
技术领域
本发明涉及动力电池包技术领域，特别涉及一种锂离子电池。
背景技术
目前市场上的电池中，锂离子电池的性能最好，同质量的锂离子电池的能量是铅酸电池的4～6倍，是镍氢电池的2～3倍。实际上，国内外越来越多的汽车厂家选择锂离子电池作为电动汽车的动力电池，锂离子电池技术方面的研究也在不断地取得突破。
锂离子电池目前主要分为三大类，分别是方形、圆柱、软包；其中方形和圆柱的外壳主要采用的是铝合金，不锈钢等硬壳，软包的外壳则采用的是铝塑膜。相对于圆柱和软包，方形电芯具有以下优势：1)方形的空间利用率更高，所以方形的能量密度更高；2)方形散热性相对更好；3)方形循环性能更好；4)方形电池的制造设备投入门槛低，目前电动车用动力锂离子电池多采用方形电池来提高电池性能，降低成本，提高电池安全性。
但是，目前方形电芯尺寸绝大部分依附VDA平台和MEB平台的标准尺寸开发电芯，结构设计为同侧出极耳、多极组，由此将影响电芯散热，进而影响安全性和可靠性，同时多极组设计将导致电池包在组装时空间利用率较低，导致降低模组能量密度，提升模组成本。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种能够有效提高模组能量密度，提升极片设置的稳定性的锂离子电池。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种锂离子电池，所述锂离子电池包括壳体以及设置在所述壳体两端的盖板，所述壳体内设有沿所述壳体的长度方向延伸的极片，所述盖板上设有极柱，所述极片上设有与所述极柱相连接的极耳，所述壳体内设有位于所述极片与所述盖板之间以用于限制所述极片位置的结构件，所述结构件上形成有供所述极耳和所述极柱相连接的通道。
可选地，所述锂离子电池的长度为W，所述锂离子电池的宽度T满足2％W≤T≤10％W，所述锂离子电池的高度H满足10％W≤H≤30％W，其中，W≤600mm。
可选地，所述极片包括交替设置在所述壳体内的正极片和负极片，所述正极片和所述负极片的极耳分别位于沿所述壳体的长度方向延伸的两端。
可选地，所述锂离子电池包括连接所述极耳和所述极柱的连接件，所述连接件设置为能够穿过所述通道。
可选地，所述连接件设置为能够在所述通道沿所述长度方向的两侧中的至少一侧形成弯折。
可选地，所述连接件包括与所述极耳相连的第一连接部以及与所述极柱相连的第二连接部，所述第一连接部的高度设置为大于所述第二连接部的高度。
可选地，所述结构件的一侧设有能够供所述连接件穿过并形成所述通道的缺口。
可选地，所述结构件包括平行设置的两个支撑杆以及用于连接两个所述支撑杆的连接杆，两个所述支撑杆设置为分别抵接于沿所述壳体的高度方向的两个端面，所述连接杆的厚度设置为小于所述支撑杆的厚度，所述支撑杆与所述壳体间形成所述缺口。
可选地，所述盖板上沿所述高度方向由上至下依次设置有防爆阀和所述极柱。
可选地，所述盖板包括依次设置在所述壳体端部的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板上设有透气孔和极柱，所述第二盖板上设有与所述透气孔位置相对应的所述防爆阀。
相对于现有技术，本发明所述的锂离子电池具有以下优势：
本发明的锂离子电池中的极片沿壳体内长度方向延伸，采用单极组设计，由此将提升电池组装时的空间利用率，从而有效提高模组能量密度，降低模组成本，此外，由于极片与壳体延伸方向相同，为避免极片在壳体中出现晃动，壳体内设有位于极片和盖板之间的结构件，以提升极片设置的稳定性，同时，结构件的设置不仅不影响极柱和极耳的正常连接，还能够避免极柱和极耳连接过程中产生的毛刺对极片造成影响，有效提升锂离子电池使用过程中的安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明一种实施方式所述的锂离子电池的结构示意图；
图2为图1的锂离子电池的侧视图；
图3为图1的锂离子电池的端部连接结构爆炸图；
图4为图1的锂离子电池的剖视图；
图5为图1的锂离子电池中结构件的结构示意图。
附图标记说明：
1—壳体、2—盖板、3—极片、4—极柱、5—结构件、6—连接件、7—缺口、8—支撑杆、9—连接杆、10—防爆阀、11—第一盖板、12—第二盖板、13—透气孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
结合图1-图4，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括壳体1以及设置在所述壳体1两端的盖板2，所述壳体1内设有沿所述壳体1的长度方向延伸的极片3，所述盖板2上设有极柱4，所述极片3上设有与所述极柱4相连接的极耳，所述壳体1内设有位于所述极片3与所述盖板2之间以用于限制所述极片3位置的结构件5，所述结构件5上形成有供所述极耳和所述极柱4相连接的通道。
可以看出，本发明提出了一种沿长度方向延伸且相对于现有技术中的电芯来说长度较长的锂离子电池，由于本发明中极片堆叠并沿壳体内长度方向延伸，进而实现单极组设计，由此将提升电池组装时的空间利用率，从而有效提高模组能量密度，降低模组成本。此外，由于极片是沿壳体长度方向延伸设置在壳体内，为了给极耳的设置预留空间，极片3与盖板2之间间隔设置，由此将导致极片3在壳体1中出现晃动的问题，为克服上述问题，壳体1内设有位于极片3和盖板2之间的结构件5，以通过结构件5的限制提升极片3设置的稳定性。
可以理解地，由于壳体1两端均设有盖板2，相应地，壳体1的两端将分别设有上述结构件5，以从极片3的两端对极片3的位置进行限定，保证盖板2安装在壳体1上后，极片3不会发生晃动，以提升锂离子电池性能。当然，为实现上述目的，结构件5需设置为具有沿所述壳体1长度方向延伸的厚度，以在极片3和盖板2间起到支撑定位的作用。
同时，结构件5上通过设置有通道进而不会对极柱4和极耳的正常连接造成影响，而且由于极柱4和极耳连接过程将产生毛刺，结构件5的设置还将对上述毛刺进行隔挡以避免损伤极片3或极片3间的隔膜，有效提升锂离子电池使用过程中的安全性。
在本实施方式中，进一步提出了一种方便后续模组装配的尺寸，具体地，所述锂离子电池的长度为W，所述锂离子电池的宽度T满足2％W≤T≤10％W，所述锂离子电池的高度H满足10％W≤H≤30％W，其中，W≤600mm。可以看出，以锂离子电池的长度作为参考，锂离子电池的宽度和高度将分别满足上述比例关系，由此，多个锂离子电池装配连接过程中，将适于达到后续模组的尺寸需求，以实现充分利用模组内部空间、提高模组能量密度的效果，进而达到提高后续电池包组装时的空间利用率的目的，有效提升电池性能。
需要说明的是，所述极片3包括交替设置在所述壳体1内的正极片和负极片，所述正极片和所述负极片的极耳分别位于沿所述壳体1的长度方向延伸的两端。由此，正极片和负极片将通过Z型叠片的方式堆叠成单极组，极组采用一体式结构双向出极耳，从而有利于散热，使锂离子电池的温度分布电流分布更好，并且通过散热仿真对比分析，采用本发明尺寸的锂离子电池相比较MEB尺寸、VDA尺寸来说温升小，散热更快，对循环有利，有效保证锂离子电池的安全性和可靠性。
为了在设置结构件5的基础上便于实现极耳和极柱4之间的连接，所述锂离子电池包括连接所述极耳和所述极柱4的连接件6，所述连接件6设置为能够穿过所述通道。其中，连接件6需采用导电材质，连接件6能够穿过结构件5的通道，分别与极柱4和极耳相连接。
进一步地，所述连接件6设置为能够在所述通道沿所述长度方向的两侧中的至少一侧形成弯折，以通过弯折使得连接件6在连接后便于限定在壳体1的位于极片3和盖板2之间的空间内。装配过程中，极耳从极片3的一端伸出形成极耳面，将盖板2和连接件6沿极耳面所在平面平放，将连接件6分别与极耳和盖板2上的极柱4连接，随后从连接件6靠近极耳和/或靠近极柱4的一侧弯折，使盖板2恰好安装在壳体1的端部。上述装配过程中，可将连接件6预先穿过结构件5的通道后再放置在极片3和盖板2之间，从而同步实现结构件5的安装。可以理解地，由于连接件6用于连接极耳和极柱4，而结构件5同样位于极片3和盖板2之间，因此，连接件6将半围绕结构件5进行弯折。通过连接件6和结构件5的配合设计，既实现极耳的连接，又能够在不影响极耳设置的基础上解决极片3安装过程中的晃动问题。
当然，连接件6可采用任意适宜的结构形式，只要能够实现对极耳和极柱4的连接即可，在本实施方式中，连接件6为片状结构。进一步地，片状结构的所述连接件6包括与所述极耳相连的第一连接部以及与所述极柱4相连的第二连接部，所述第一连接部的高度设置为大于所述第二连接部的高度。上述高度指的是沿所述壳体1高度方向延伸的高度。通过将第二连接部设置为小于第一连接部的高度从而为盖板2上其他部件的设置预留空间。
值得注意的是，为提供一种较为简捷且便于安装的结构件5，在本实施方式中，所述结构件5的一侧设有能够供所述连接件6穿过并形成所述通道的缺口7。这样，装配过程中，无需预先将连接件6穿过结构件5，而是可以先完成连接件6与极柱4和极耳之间的连接后，再放置结构件5，放置过程中，利用结构件5的缺口7容纳连接件6即可。需要说明的是，结构件5的一侧指的是垂直于所述长度方向的一侧，即沿锂离子电池宽度方向的一侧，从而更好地与极耳伸出位置相对应，便于连接件6的连接。进一步地，极耳将与结构件5超声焊接在一起，而连接件6分别与极耳和极柱4超声焊接在一起。
具体而言，结合图5，所述结构件5包括平行设置的两个支撑杆8以及用于连接两个所述支撑杆8的连接杆9，两个所述支撑杆8设置为分别抵接于沿所述壳体1的高度方向的两个端面，所述连接杆9的厚度设置为小于所述支撑杆8的厚度，所述支撑杆8与所述壳体1间形成所述缺口7。通过两个支撑杆8与壳体1高度方向两个端面的抵接，从而实现结构件5的定位效果，避免结构件5安装过程中出现窜位，同时由于结构件5具有沿所述长度方向的厚度，因此利用结构件5将弥补极片3与盖板2之间的空间，从而有效防止极片3出现晃动等问题，提高锂离子电池的使用安全性。而支撑杆8与壳体1间形成的缺口7将用于连接件6的穿入，从而便于连接件6实现弯折。其中，所述连接杆9的厚度设置为小于所述支撑杆8的厚度的目的是为了在连接杆9处提供容纳弯折后的连接件6的空间。
另外，结构件5采用上述结构形式，还能够在解决晃动问题基础上，尽可能减小对壳体1内的占用的空间，以提高锂离子电池的注液量。
为了不影响盖板2上其他部件的设置，极柱4设置在盖板2沿高度方向偏一侧的位置，具体而言，所述盖板2上沿所述高度方向由上至下依次设置有防爆阀10和所述极柱4。通过将极柱4偏离中心设置，以能够为防爆阀10的设置预留充足的空间，提升锂离子电池的安全性。
进一步地，所述盖板2包括依次设置在所述壳体2端部的第一盖板11和第二盖板12，所述第一盖板11上设有透气孔13和极柱4，所述第二盖板12上设有与所述透气孔13位置相对应的所述防爆阀10。在本实施方式中，防爆阀10和透气孔13设置在盖板2的上方，而极柱4则设置在盖板2的下方。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括壳体(1)以及设置在所述壳体(1)两端的盖板(2)，所述壳体(1)内设有沿所述壳体(1)的长度方向延伸的极片(3)，所述盖板(2)上设有极柱(4)，所述极片(3)上设有与所述极柱(4)相连接的极耳，所述壳体(1)内设有位于所述极片(3)与所述盖板(2)之间以用于限制所述极片(3)位置的结构件(5)，所述结构件(5)上形成有供所述极耳和所述极柱(4)相连接的通道。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的长度为W，所述锂离子电池的宽度T满足2％W≤T≤10％W，所述锂离子电池的高度H满足10％W≤H≤30％W，其中，W≤600mm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述极片(3)包括交替设置在所述壳体(1)内的正极片和负极片，所述正极片和所述负极片的极耳分别位于沿所述壳体(1)的长度方向延伸的两端。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括连接所述极耳和所述极柱(4)的连接件(6)，所述连接件(6)设置为能够穿过所述通道。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述连接件(6)设置为能够在所述通道沿所述长度方向的两侧中的至少一侧形成弯折。
6.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述连接件包括与所述极耳相连的第一连接部以及与所述极柱(4)相连的第二连接部，所述第一连接部的高度设置为大于所述第二连接部的高度。
7.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述结构件(5)的一侧设有能够供所述连接件(6)穿过并形成所述通道的缺口(7)。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述结构件(5)包括平行设置的两个支撑杆(8)以及用于连接两个所述支撑杆(8)的连接杆(9)，两个所述支撑杆(8)设置为分别抵接于沿所述壳体(1)的高度方向的两个端面，所述连接杆(9)的厚度设置为小于所述支撑杆(8)的厚度，所述支撑杆(8)与所述壳体(1)间形成所述缺口(7)。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述盖板(2)上沿所述高度方向由上至下依次设置有防爆阀(10)和所述极柱(4)。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述盖板(2)包括依次设置在所述壳体(2)端部的第一盖板(11)和第二盖板(12)，所述第一盖板(11)上设有透气孔(13)和极柱(4)，所述第二盖板(12)上设有与所述透气孔(13)位置相对应的所述防爆阀(10)。
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