CN112349950A - Hev软包电芯及电池包 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种HEV软包电芯及电池包，本发明的HEV软包电芯包括电芯主体和电芯极耳，所述电芯主体具有铝塑膜壳体，以及密封于所述铝塑膜壳体内的极组和电解液，所述电芯极耳具有正极极耳和负极极耳，且所述正极极耳与所述负极极耳的一端位于所述铝塑膜壳体内，并与所述极组相连，另一端伸出于所述铝塑膜壳体外，其特征在于：所述电芯主体为长方体结构，且所述电芯主体的长度L≤250mm，宽度W与厚度H满足：20％L≤W≤60％，1％L≤H≤5％L。本发明的HEV软包电芯能够保证电芯大倍率充放电能力，保证电芯的功率性能，且也可提升电芯的安全性能，而有着很好的实用性。

Description

HEV软包电芯及电池包

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种HEV软包电芯，同时，本发明也涉及具有上述HEV软包电芯的HEV电池包。

背景技术

HEV是Hybrid Electric Vehicle的缩写，即混合动力汽车，其是传统燃油汽车与纯电动汽车的折中方案。HEV同时利用传统汽车的内燃机与纯电动汽车的电机(PMSM或者异步电机)进行混合驱动，电机由HEV电池供电，HEV可减少对化石燃料的需求，能够提高燃油经济性，而可达到节能减排以及缓解温室效应的效果。

HEV电池在性能、可靠性和安全性等方面的要求和BEV(纯电动)有所不同，BEV电池一般带电量较高，HEV电池则带电量较少，但HEV电池需要高能量密度保证其更强的动力性能，同时，HEV电池也要求有非常高的功率性。此外，HEV电池也需要具有较长的循环寿命，比如达到10000次以上，而BEV电池一般在2000次左右，并且在电池的开发与产品质量管控上，HEV电池的难度也更大。另外，HEV电池的研发和制造成本也更具挑战性，而这也是大多数电池生产企业都在优先开发BEV电池的原因。

目前，动力电池的电芯主要分为方形、圆形及软包三大类，方形与圆形电芯的外壳主要采用铝合金、不锈钢等硬壳，软包电芯则采用铝塑膜，并且在能量密度、安全性、轻量化和循环性能等方面软包电芯均具有较为明显的优势，因而软包电芯已逐渐成为HEV电池的重要发展方向。

不过，现有的软包电芯尺寸均是依附VDA平台和MEB平台标准尺寸进行开发，且在结构设计上采用同侧出极耳、多极组，这不仅会影响电芯的散热，影响安全性和可靠性，也会影响功率性能，同时，其还会导致在进行电池包组装时空间利用率较低，致使成本上升。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种HEV软包电芯，以可提升电芯性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种HEV软包电芯，包括电芯主体和电芯极耳，所述电芯主体具有铝塑膜壳体，以及密封于所述铝塑膜壳体内的极组和电解液，所述电芯极耳具有正极极耳和负极极耳，且所述正极极耳与所述负极极耳的一端位于所述铝塑膜壳体内，并与所述极组相连，另一端伸出于所述铝塑膜壳体外，所述电芯主体为长方体结构，且所述电芯主体的长度L≤250mm，宽度W与厚度H满足：20％L≤W≤60％，1％L≤H≤5％L。。

进一步的，所述正极极耳和所述负极极耳的厚度t在0.3-0.4mm之间，宽度s满足1％L≤s≤3％L。

进一步的，所述正极极耳和所述负极极耳分别位于所述电芯主体长度方向的两端。

进一步的，所述极组为单极组。

进一步的，所述极组由正极片与负极片经Z型叠片工艺堆叠而成。

进一步的，所述正极片采用NCM111材料制成。

进一步的，所述铝塑膜壳体内经冲坑而形成有单个坑槽，所述极组位于所述坑槽内。

进一步的，所述电芯主体宽度方向的两端分别折边设置，且至少一端的折边为双折边，且因该双折边而形成有呈90°弯折的第一弯折部，以及具有夹角α的第二弯折部，所述第一弯折部贴靠于所述第二弯折部上，所述夹角α不大于90°。

进一步的，所述电芯主体的供所述电芯极耳伸出的一端因经顶封而至少部分区域呈阶梯状弯折。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明的HEV软包电芯通过对电芯主体尺寸的设置，利用对电芯主体宽度尺寸的限定，可保证电芯电流密度均匀分布，不会导致局部电流密度过大而产热，利用电芯主体厚度尺寸的限定，也能够利用厚度尺寸较薄的特点，保证电芯大倍率充放电能力，保证电芯的功率性能，从而由此能够克服采用现有VDA平台与MEB平台标准尺寸对电芯功率性能造成的影响，以可提升电芯性能。

此外，本发明对电芯极耳宽度及厚度的设置，相较于现有极耳尺寸，也可通过增大极耳宽度与厚度尺寸，保证电芯极耳具有足够的过流能力，而提升电芯整体的安装性。而极组采用单极组，并通过叠片工艺成型，且正、负极耳由电芯主体的两端伸出，也可有利于电芯的散热，使其温升更小，温度分布和电流分布更好，对电芯的安全性及可靠性更有利。

另外，本发明采用单坑，可保证工艺上的简便易实现，且封装容易，能够保障生产进度。采用双折边设计，可保证封印宽度进而保证封印强度，由此能够降低因产气撑破铝塑膜壳体的可能，保障电芯的安装性。而使得电芯顶封位置呈阶梯状弯折，可改善溢胶，保证电芯无短路和漏液，正极片采用NCM111，则也可在保证电芯倍率性能的同时，兼顾安全性，同时也能够使得电芯厚度较小，电芯散热更快，热失控风险小，安全性提高。

本发明的另一目的在于提出一种HEV电池包，所述HEV电池包内具有如上所述的HEV软包电芯。

本发明的HEV电池包采用上述的HEV软包电芯，能够保证电芯大倍率充放电能力，保证电芯的功率性能，且也可提升电池包内电芯的安全性能，而有着很好的实用性。

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例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为本发明实施例所述的HEV软包电芯的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的HEV软包电芯的侧视图；

图3为本发明实施例所述的双折边结构的示意图；

附图标记说明：

1、电芯主体；2、正极极耳；3、负极极耳；4、第一弯折部；5、第二弯折部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，除本实施例已说明之处，本实施例中所涉及的各术语及工艺依照现有软包锂电池的一般认知及常规制备方法进行理解即可。而关于软包电芯，本实施例未做说明的，亦参见现有软包锂电池的常规结构设计及制备工艺便可。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例首先涉及一种HEV软包电芯，由图1并结合图2中所示的，其整体结构上包括电芯主体1和电芯极耳，其中，电芯主体1具有铝塑膜壳体，以及密封于铝塑膜壳体内的极组和电解液，电芯极耳则具有正极极耳2和负极极耳3，并且正极极耳2与负极极耳3的一端均位于铝塑膜壳体内，并与极组相连，正极极耳2和负极极耳3的另一端则伸出于铝塑膜壳体外。

作为本实施例的软包电芯的主要设计之一，电芯主体1为长方体结构，且该电芯主体1的长度L≤250mm，而电芯主体1的宽度W与厚度H则满足：20％L≤W≤60％，1％L≤H≤5％L。此时，具体实施中，例如上述电芯主体1的长度L可为250mm，其宽度W与厚度H则可分别为40％L和2％L。

本实施例通过以上对电芯主体1尺寸的设置，可利用对电芯主体1宽度尺寸W的限定，可保证电芯电流密度均匀分布，不会导致局部电流密度过大而产热。与此同时，利用电芯主体1厚度尺寸H的限定，也能够利用厚度尺寸较薄的特点，保证电芯大倍率充放电能力，保证电芯的功率性能。因此，本实施例的软包电芯尺寸设计能够克服采用现有VDA平台与MEB平台标准尺寸对电芯功率性能造成的影响，进而能够提升软包电芯的性能。

此外，本实施例的正极极耳2和负极极耳3也分别位于电芯主体1长度方向的两端，且该正极极耳2与负极极耳3的厚度t在0.3-0.4mm之间，其宽度s则满足1％L≤s≤3％L。而具体实施时，上述厚度t例如可为0.35mm，宽度s则可为2％L，且此时电芯主体1的长度L仍例如为250mm。

此时，通过对电芯极耳宽度及厚度的设置，相较于现有极耳尺寸，本实施例能够通过增大正极极耳2和负极极耳3的宽度与厚度尺寸，进而保证电芯极耳具有足够的过流能力，以提升电芯整体的安装性。

与上述正极极耳2和负极极耳3分设于电芯主体1两端相对应的，本实施例中位于铝塑膜壳体内的极组具体也设置为单极组，且极组为由正极片与负极片经Z型叠片工艺堆叠而成。此时，利用软包电芯中的极组采用单极组，并且使其通过叠片工艺成型，由此再配合于上述正、负极耳为由电芯主体1的两端伸出，本实施例则可利于电芯的散热，使其温升更小，同时，电芯的温度分布和电流分布也会更好，而对电芯的安全性及可靠性更为有利。

本实施例，作为优选实施形式，极组中的正极片具体为采用NCM111材料制成，而负极片则可采用现有常用的负极材料，如石墨负极。此时，通过正极片采用NCM111，能够在保证电芯倍率性能的同时，亦可兼顾安全性，同时，其也能够使得电芯的厚度较小，电芯散热更快，热失控风险小，而可使电芯的安全性得到提高。

本实施例中，进一步的，在铝塑膜壳体内经冲坑形成单个坑槽，上述的极组即位于该坑槽内。由此，其也即本实施例的软包电芯采用单坑设计，而通过该设计能够保证工艺上的简便易实现，且封装容易，从而可保障生产进度。

再结合图3中所示的，本实施例的电芯主体1宽度方向的两端分别折边设置，并且该两端的折边也均为采用双折边设计。此时，通过该双折边设置，在电芯的该两端也便形成了呈90°弯折的第一弯折部4，以及具有夹角α的第二弯折部4。而且第一弯折部4为贴靠于第二弯折部5上，上述夹角α则具体为不大于90°。

在具体实施时，上述第一弯折部4与第二弯折部5的尺寸，以及夹角α等，其均视电芯整体设计进行选择便可。当然，除了两个相对端均采用双折边，本实施例仅使得一端为采用双折边，另一端则仍采用单折边，其也是可以的。不过，本实施例优选地仍为两端均采用双折边设计，且利用该双折边结构，能够保证电芯的封印宽度，保证封印强度，由此可降低因产气撑破铝塑膜壳体的可能，而能够保障电芯的安装性。

而本实施例的双折边设计，通常也为使用折边工装，先进行第一弯折部4的90°弯折，使第一弯折部4贴靠于第二弯折部5上，然后再依照图3所示的折边方向，进行附带有第一弯折部4的第二弯折部5的弯折即可。

另外，本实施例中，除了采用双折边结构的两侧，电芯主体1的供正、负极耳伸出的各端在进行顶封时，也具体为经由顶封而使得各端至少有部分区域为呈阶梯状弯折。而此时使得电芯顶封位置呈阶梯状弯折，其能够改善顶封时溢胶，以保证电芯使用时的无短路和漏液，同时，上述的阶梯状弯折一般为通过在顶封使用的封模头上设计相互匹配的阶梯开槽便可，且阶梯结构的尺寸根据电芯具体尺寸进行设计即可。

本实施例的HEV软包电芯在制备时，首先进行一侧铝塑膜壳体的冲坑与裁剪，然后将叠片制得的极组焊接极耳后放于坑槽内，接着，将另一侧铝塑膜盖上再进行两端的顶封和其中一端的侧封，其中，顶封端即具有极耳的两端，也即电芯主体1长度方向的两端，侧封端即电芯主体1宽度度方向的两端。

然后，在进行X-ray检测后，再进行干燥，接着便进行注液与电芯主体1宽度度方向另一端的预封。预封后，接着进行电芯的静置、化成工序，且在化成后视情形可能也需进行夹具整形工序。然后，在进行排气、二封及剪气袋之后，再进行裁边与双折边，并进行分容、容量测试及其它检查、检测工序后，即得到本实施例的软包电芯。

最后，本实施例也涉及一种HEV电池包，该HEV电池包内即具有上述的HEV软包电芯。

而且本实施例的HEV电池包采用上述的HEV软包电芯，能够保证电芯大倍率充放电能力，保证电芯的功率性能，且也可提升电池包内电芯的安全性能，而有着很好的实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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HEV软包电芯，包括电芯主体(1)和电芯极耳，所述电芯主体(1)具有铝塑膜壳体，以及密封于所述铝塑膜壳体内的极组和电解液，所述电芯极耳具有正极极耳(2)和负极极耳(3)，且所述正极极耳(2)与所述负极极耳(3)的一端位于所述铝塑膜壳体内，并与所述极组相连，另一端伸出于所述铝塑膜壳体外，其特征在于：所述电芯主体(1)为长方体结构，且所述电芯主体(1)的长度L≤250mm，宽度W与厚度H满足：20％L≤W≤60％，1％L≤H≤5％L。

2.根据权利要求1所述的HEV软包电芯，其特征在于：所述正极极耳(2)和所述负极极耳(3)的厚度t在0.3-0.4mm之间，宽度s满足1％L≤s≤3％L。

3.根据权利要求1所述的HEV软包电芯，其特征在于：所述正极极耳(2)和所述负极极耳(3)分别位于所述电芯主体(1)长度方向的两端。

4.根据权利要求1所述的HEV软包电芯，其特征在于：所述极组为单极组。

5.根据权利要求4所述的HEV软包电芯，其特征在于：所述极组由正极片与负极片经Z型叠片工艺堆叠而成。

6.根据权利要求5所述的HEV软包电芯，其特征在于：所述正极片采用NCM111材料制成。

7.根据权利要求1所述的HEV软包电芯，其特征在于：所述铝塑膜壳体内经冲坑而形成有单个坑槽，所述极组位于所述坑槽内。

8.根据权利要求1所述的HEV软包电芯，其特征在于：所述电芯主体(1)宽度方向的两端分别折边设置，且至少一端的折边为双折边，且因该双折边而形成有呈90°弯折的第一弯折部(4)，以及具有夹角α的第二弯折部(4)，所述第一弯折部(4)贴靠于所述第二弯折部(5)上，所述夹角α不大于90°。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的HEV软包电芯，其特征在于：所述电芯主体(1)的供所述电芯极耳伸出的一端因经顶封而至少部分区域呈阶梯状弯折。

10.一种HEV电池包，其特征在于：所述HEV电池包内具有权利要求1至9中任一项所述的HEV软包电芯。

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