CN112599895A

CN112599895A - 软包锂离子电池

Info

Publication number: CN112599895A
Application number: CN202011473529.7A
Authority: CN
Inventors: 马新周; 邹浒
Original assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-04-02

Abstract

本发明提供一种软包锂离子电池，所述软包锂离子电池包括壳体和位于所述壳体内的电芯，所述电芯设有第一顶部，所述壳体设有与所述第一顶部对应的第二顶部，所述第二顶部为凹口朝向壳体内部的内圆弧部；所述内圆弧部和所述壳体的正面、与所述正面相对的反面、位于所述正面和反面之间的第一表面、位于所述正面和反面之间的第二表面相连，所述第一表面和第二表面的至少其中之一设有与所述内圆弧部相连的过渡弧部和与所述过渡弧部相连的直部，所述过渡弧部的凹口朝向所述壳体外部。本发明提供的软包锂离子电池，可有效缓解电芯与壳体之间的相互冲击、挤压以及由此导致的壳体顶部破损失效、电芯角位变形等问题。

Description

软包锂离子电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种软包锂离子电池。

背景技术

软包锂离子电池是常用电池类型之一，其主要是由电芯和包装电芯的壳体(一般是铝塑膜)组成，壳体的顶部通常是凹口朝向壳体内部的内圆弧，该内圆弧与其两端的部分相切，而电芯的顶部基本没有弧度，即其平面角基本是直角。软包电池的封装过程通常需要对铝塑膜等壳体进行冲型处理，即在壳体上形成冲坑，然后将电芯置于冲坑中，再对冲坑周边进行热封，从而实现对电池的封装。

现有软包电池普遍存在着壳体顶部易破损失效、电芯顶部易发生角位变形等问题，具体来说，一方面，壳体冲型后，由于受到冲型过程中的拉深作用影响等因素，使得壳体的顶部位置最为薄弱。在电芯跌落、震动时，壳体的顶部通常最先受到内部电芯的冲击，极易导致壳体顶部破损失效；另一方面，在电池的封装、使用等过程中，铝塑膜壳体易对电芯造成挤压，尤其是二者的顶部位置更易发生干涉，不仅存在易导致壳体顶部破损失效问题，还会造成电芯角位变形。

通过在壳体和电芯之间贴热熔胶，减少壳体与电芯的相对位移，或者在壳体顶部添加点胶、泡棉、隔套等缓冲结构，可以在一定程度上缓解上述壳体顶部易破损失效等问题，但前者热熔胶成本高，后者除成本因素外，不仅会增加电池的生产难度，也易降低电池整体能量密度，因此实际应用均较受限；此外，也有通过采用减小壳体顶部的弯曲弧度或增大电芯与壳体间的间隙等措施以缓解上述壳体与电芯之间的相互冲击、挤压以及由此导致的电芯角位变形、壳体顶部破损失效等问题，但前者会使得壳体顶部的厚度进一步减小，增加壳体顶部破损失效的风险，降低电池跌落时的可靠性，后者会使得电芯在壳体内可移动的空间增加，减少壳体内部空间利用率，降低电池整体的能量密度，亦不利于实际应用。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种软包锂离子电池，可有效缓解电芯与壳体之间的相互冲击、挤压以及由此导致的壳体顶部破损失效、电芯角位变形等问题，提高电池的抗震动性能，且不损失其内部空间，进而提高电池的安全性、稳定性和能量密度等品质。

本发明提供一种软包锂离子电池，包括：壳体和位于壳体内的电芯，电芯设有第一顶部，壳体设有与第一顶部对应的第二顶部，第二顶部为凹口朝向壳体内部的内圆弧部；内圆弧部和壳体的正面、与正面相对的反面、位于正面和反面之间的第一表面、位于正面和反面之间的第二表面相连，第一表面和第二表面的至少其中之一设有与内圆弧部相连的过渡弧部和与过渡弧部相连的直部，过渡弧部的凹口朝向壳体外部。

根据本发明的一实施方式，在上述壳体平行于其正面方向的正投影中，上述内圆弧部对应的第一圆弧与过渡弧部对应的第二圆弧相切，且上述第二圆弧与上述直部对应的直线相切。

根据本发明的一实施方式，上述电芯的直角角位位于上述内圆弧部之内。

根据本发明的一实施方式，上述内圆弧部至上述直部的垂直距离为0.1～0.4mm。

根据本发明的一实施方式，上述第一表面、第二表面均设有所述过渡弧部和直部。

根据本发明的一实施方式，上述第一圆弧的半径为1.0～2.25mm。

根据本发明的一实施方式，上述第一圆弧的圆心角为90～120°。

根据本发明的一实施方式，上述第二圆弧的半径为5～20mm。

根据本发明的一实施方式，上述第二圆弧的圆心角为0～45°。

根据本发明的一实施方式，上述第一顶部上最靠近第二顶部的部位至第二顶部内侧最远离第一顶部的部位之间的距离为0.05～0.6mm。

根据本发明的一实施方式，上述第二顶部的数量与第一顶部的数量相同，且第二顶部与第一顶部一一对应。

根据本发明的一实施方式，上述壳体为铝塑膜。

本发明的实施，至少具有如下有益效果：

本发明提供的软包电池，通过特殊结构设计，能够有效缓解电芯顶部和壳体顶部之间相互冲击、挤压以及由此导致的壳体顶部破损失效、电芯角位(顶部)变形等问题，从而降低电芯内部短路、漏液等风险，提高电池的安全性和稳定性等品质；此外，本发明不损失壳体的内部空间，能够兼顾保证电池的高能量密度等特性，在产业应用上具有重要意义。

附图说明

图1为本发明一实施方式的封装后的软包锂离子电池的示意图；

图2为本发明一实施方式的壳体的结构示意图；

图3为本发明一实施方式的壳体在平行于其正面方向上的正投影示意图；

附图标记说明：1：壳体；2：电芯；3：第一顶部；4：第二顶部；5：内圆弧部；6：壳体的正面；7：第一表面；8：第二表面；9：过渡弧部；10：与过渡弧部相连的直部；5’：第一圆弧；9’：第二圆弧；10’：与直部对应的直线；H1：第一表面上内圆弧部至直部的垂直距离；H2：第二表面上内圆弧部至直部的垂直距离；H3：第一顶部上最靠近第二顶部的部位至第二顶部内侧最远离第一顶部的部位之间的距离；H4：电芯至第一表面上的直部内侧的距离；H5：电芯至第二表面上直部内侧的距离。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明提供一种软包锂离子电池，如图1-图3所示，包括：壳体1和位于壳体内的电芯2，电芯设有第一顶部3，壳体1设有与第一顶部3对应的第二顶部4，第二顶部4包括凹口朝向壳体内部的内圆弧部5，内圆弧部5和壳体1的正面6、与正面相对的反面、位于正面6和反面之间的第一表面7、位于正面6和反面之间的第二表面8相连，第一表面7和第二表面8的至少其中之一设有与内圆弧部5相连的过渡弧部9和与过渡弧部9相连的直部(记为第一直部)10，过渡弧部9的凹口朝向壳体外部。

本发明提供的软包锂离子电池，通过上述特定的体顶部结构设计，使得电芯(或称卷芯)顶部(或称顶角)与壳体顶部之间处于避空状态，没有相互干涉，在电池震动、跌落等过程中，非顶部的壳体部分(如第一直部10等)会先受到非顶部的电芯部分的冲击，然后若还存在一定的冲击力，则第二顶部4才可能会受到第一顶部3的冲击，意即，本发明能够减少第一顶部3和第二顶部4相互冲击、挤压的几率，且即使二者发生相互冲击时，在经上述预先受到冲击的非顶部部分的缓冲后，第二顶部4和第一顶部3之间的相互冲击、挤压程度也会大大减小，由此，本发明能够有效缓解电芯顶部和壳体顶部之间相互冲击、挤压以及由此导致的壳体顶部破损失效、电芯角位(顶部)变形等问题，提高电池的抗震动特性，降低电芯内部短路、漏液等风险，提升电池的安全性和稳定性等品质。

进一步地，在上述壳体1平行于其正面方向的正投影中，内圆弧部5对应的第一圆弧5’与过渡弧部9对应的第二圆弧9’相切，且第二圆弧9’与第一直部10对应的直线10’相切。

在本发明中，电芯设有第一顶部3，第一顶部3包括位于顶部的直角角位，直角角位和电芯的正面、与正面相对的反面、位于正面和反面之间的第三表面、位于正面和反面之间的第四表面相连，该电芯1的直角角位位于上述内圆弧部5之内。

综合考虑壳体及电池的制备难易程度、对第一顶部3和第二顶部4间的冲击缓解效果等因素，在本发明的一实施方式中，上述内圆弧部5至第一直部10的垂直距离H1可以为0.1～0.4mm。

本发明中，可以在第一表面7和第二表面8的其中之一设置过渡弧部9，其中之一不设置过渡弧部9，即全部是直部(记为第二直部)，在壳体1平行于其正面方向的正投影中，内圆弧部5对应的第一圆弧5’与第二直部对应的直线相切；当然，也可以在第一表面7和第二表面8均设置过渡弧部9，即第一表面7设有过渡弧部9和第一直部10，第二表面8亦设有过渡弧部9和第一直部10，相对而言，在第一表面7和第二表面8均设置过渡弧部9能够进一步利于缓解第一顶部3和第二顶部4之间的相互冲击问题。

本发明的壳体、电芯、电池的形状、大小等参数均可以是本领域常规设置，一般情况下，壳体平行于其正面方向的正投影大致呈长方形，而第一表面7、第二表面8分别是与壳体1的宽度和长度方向平行的表面，具体地，如图1-图3所示，第一表面7与壳体1的宽度方向平行，第二表面8与壳体1的长度方向平行。

合理设计上述内圆弧部5的弧度，利于进一步缓解第一顶部3和第二顶部4之间的冲击以及由此导致的第一顶部3角位变形、第二顶部4破损失效等问题，根据本发明的研究，上述第一圆弧5’的半径R1可以为1.0～2.25mm，第一圆弧5’的圆心角可以为90～120°。

进一步地，上述第二圆弧9’的半径R2可以为5～20mm，第二圆弧9’的圆心角可以为0～45°。

具体地，如图1所示，上述第一顶部3上最靠近第二顶部4的部位至第二顶部4内侧最远离第一顶部3的部位之间的距离H3可以为0.05～0.6mm，一般情况下，上述第二顶部4的数量与第一顶部3的数量相同，且第二顶部4与第一顶部3一一对应，使得每个第一顶部和每个第二顶部之间均可有效避免二者的相互冲击导致的第一顶部角位变形、第二顶部破损失效等问题，进一步提高电池的安全性和稳定性等品质。

本发明可采用本领域常规壳体，如在一实施方式中，上述壳体具体可以是铝塑膜，可采用本领域常规方法将其制成上述壳体形状，本发明对此不做特别限制。

本发明中，软包锂离子电池封装过程中所涉及的顶侧封、注液、侧封等工序均可以是本领域的常规工序，不再赘述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1

本实施例提供的软包锂离子电池，包括：

如图1-图3所示，壳体1和位于壳体内的电芯2，电芯2设有第一顶部3，壳体1设有与第一顶部3对应的第二顶部4，第二顶部4为凹口朝向壳体内部的内圆弧部5，内圆弧部5和壳体的正面6、与正面相对的反面、位于正面6和反面之间的第一表面7、位于正面6和反面之间的第二表面8相连，第一表面7和第二表面8的至少其中之一设有与内圆弧5部相连的过渡弧部9和与过渡弧部9相连的第一直部10，过渡弧部9的凹口朝向壳体外部，其中，如图3所示，在壳体平行于其正面方向的正投影中，内圆弧部5对应的第一圆弧5’与过渡弧部9对应的第二圆弧9’相切，且第二圆弧9’与第一直部10对应的直线10’相切。第一表面7设有过渡弧部9’和第一直部10，第二表面8设有过渡弧部9和第一直部10。

其中，第一表面7上内圆弧部5至第一直部10的垂直距离H1为0.3mm，第二表面8上内圆弧部5至第一直部10的垂直距离H2为0.3mm，第一圆弧5’的半径R1为1.5mm，第一圆弧5’的圆心角为112°，第二圆弧9’的半径R2为15mm，第二圆弧9’的圆心角为11°，第一顶部3上最靠近第二顶部4的部位至第二顶部4内侧最远离第一顶部3的部位之间的距离H3为0.36mm，壳体为铝塑膜；电芯2至第一表面7上第一直部10内侧的距离H4为0.65mm，电芯2至第二表面8上第一直部10内侧的距离H5为0.05mm。

将上述软包锂离子电池进行顶侧封、注液、侧封等工序，得到封装后的软包锂离子电池，如图所示。

实施例2

该实施例与实施例1的区别在于，第一表面7上内圆弧部5至第一直部的垂直距离H1为0.2mm，第二表面8上内圆弧部5至第一直部的垂直距离H2为0.2mm，第一圆弧5’的圆心角为111°，第二圆弧9’的半径R2为10mm，第二圆弧9’的圆心角为11°，第一顶部3上最靠近第二顶部4的部位至第二顶部4内侧最远离第一顶部3的部位之间的距离H3为0.23mm，电芯2至第一表面7上第一直部10内侧的距离H4为0.65mm，电芯2至第二表面8上第一直部10内侧的距离H5为0.05mm。

实施例3

该实施例与实施例1的区别在于，第二表面8上未设置第二圆弧9’，即全部是直部(即第二直部)，第一表面7上内圆弧部5至第一直部的垂直距离H1为0.2mm，第二表面8上内圆弧部5至第二直部的垂直距离H2为0mm，第一圆弧5’的圆心角为111°，第一表面7上第二圆弧9’的半径R2为10mm，第二圆弧9’的圆心角为11°，第一顶部上3最靠近第二顶部4的部位至第二顶部4内侧最远离第一顶部3的部位之间的距离H3为0.14mm，电芯2至第一表面7上第一直部10内侧的距离H4为0.65mm，电芯2至第二表面8上第二直部内侧的距离H5为0.05mm。

对比例1

该对比例的电池是常规设置，其与实施例1的区别在于，第一表面7和第二表面8上均未设置第二圆弧，即全部是直部(第二直部)，内圆弧部5至第二直部的垂直距离H1和H2均为0，第一圆弧5’的圆心角为90°，电芯的第一顶部3嵌入至铝塑膜壳体第二顶部4的壳体内部，嵌入部分的长度为0.03mm，电芯2至第一表面7上第二直部的距离H4为0.65mm，电芯2至第二表面8上第二直部的距离H5为0.05mm。

对实施例1-3和对比例1的软包锂离子电池分别进行10次电池跌落测试，以铝塑膜未破裂、内装物完好为通过标准，测试结果如表1所示。

表1实施例1-3和对比例1的电池跌落测试结果

从表1的测试结果可以看到，实施例1-3均能通过电池跌落测试，而对比例1的电池跌落测试通过率远于实施例1-3，说明采用本发明的电池壳体的特殊设计，能够有效避免壳体顶部与电芯顶部发生挤压造成的变形问题，提高电池在跌落测试时的可靠性，进而提高电池的安全性和稳定性。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种软包锂离子电池，其特征在于，包括：壳体和位于所述壳体内的电芯，所述电芯设有第一顶部，所述壳体设有与所述第一顶部对应的第二顶部，所述第二顶部为凹口朝向壳体内部的内圆弧部；

所述内圆弧部和所述壳体的正面、与所述正面相对的反面、位于所述正面和反面之间的第一表面、位于所述正面和反面之间的第二表面相连，所述第一表面和第二表面的至少其中之一设有与所述内圆弧部相连的过渡弧部和与所述过渡弧部相连的直部，所述过渡弧部的凹口朝向所述壳体外部。

2.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征在于，在所述壳体平行于其正面方向的正投影中，所述内圆弧部对应的第一圆弧与过渡弧部对应的第二圆弧相切，且所述第二圆弧与所述直部对应的直线相切。

3.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征在于，所述电芯的直角角位位于所述内圆弧部之内。

4.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征在于，所述内圆弧部至所述直部的垂直距离为0.1～0.4mm。

5.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征在于，所述第一表面、第二表面均设有所述过渡弧部和直部。

6.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征在于，所述第一圆弧的半径为1.0～2.25mm，和/或，所述第一圆弧的圆心角为90～120°。

7.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征在于，所述第二圆弧的半径为5～20mm，和/或，所述第二圆弧的圆心角为0～45°。

8.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征在于，所述第一顶部上最靠近第二顶部的部位至第二顶部内侧最远离第一顶部的部位之间的距离为0.05～0.6mm。

9.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征在于，所述第二顶部的数量与所述第一顶部的数量相同，且所述第二顶部与所述第一顶部一一对应。

10.根据权利要求1-9任一项所述的软包锂离子电池，其特征在于，所述壳体为铝塑膜。