CN112736369B - 一种锂离子电池及锂离子电池设计工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软包锂离子电池制造工艺技术领域，具体公开了一种锂离子电池及锂离子电池设计工艺，该锂离子电池包括封装壳和电芯组件，电芯组件包括多个复合极耳和多个电芯，多个电芯依次串联，相邻的两个电芯间设置有复合极耳，且复合极耳分别与相邻的一个电芯的正极和相邻的另一个电芯的负极连接，封装壳设置有封装仓，电芯组件设置于封装仓内，电芯组件两端的正极和负极分别伸出封装壳，封装仓内的气压不大于0。通过内部串联电芯制作超长电芯可降低技术难度和安全风险。

Description

一种锂离子电池及锂离子电池设计工艺

技术领域

本发明涉及软包锂离子电池制造工艺技术领域，尤其涉及一种锂离子电池及锂离子电池设计工艺。

背景技术

动力电池作为新能源汽车的重要组成部分，降低电池成本及提升能量密度一直是许多电池供应商和主机厂的目标。目前常规的电池包通常由三级组成：电芯(Cell)、模组(Module)、包(Pack)。在这样的多层级结构下，电芯通过串并联组成模组的空间利用率约为80％，模组组成电池包的空间利用率约为50％，因此电芯对于电池包的空间利用率大约仅有40％。针对上述问题，目前提出了Cell to Pack(CTP)的概念，即无模组动力电池包，这一设计思路的实现能大大提升电池包的能量密度，由于取消了模组，该设计也能提升生产效率，降低模组零部件所带来的成本。

开发长度满足要求的的软包锂离子电芯，是实现CTP的关键。随着单个电芯长度的增加，卷绕工艺难以满足生产要求，而叠片工艺的难度也大大增加，如叠片过程中隔膜的张力控制，极片的抓取、输送和精确放置都将更加困难，导致成品电芯优率显著降低。制得的成品电芯在后续的转运、装配过程也存在易弯折等风险，而电芯一旦发生弯折，极大可能引起短路起火。

因此，通过直接生产长极片来制作软包长电芯的方式存在较大的技术难度和风险，而通过内部串联电芯制作超长电芯可大大降低技术和安全风险。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种锂离子电池及锂离子电池设计工艺，以解决相关技术中直接生产长极片来制作软包长电芯的方式存在较大的技术难度和风险的问题。

一方面，本发明提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括封装壳和电芯组件，所述电芯组件包括多个复合极耳和多个电芯，多个所述电芯依次串联，相邻的两个所述电芯间设置有所述复合极耳，且所述复合极耳分别与相邻的一个所述电芯的正极和相邻的另一个所述电芯的负极连接，所述封装壳设置有封装仓，所述电芯组件设置于所述封装仓内，所述电芯组件两端的正极和负极分别伸出所述封装壳，所述封装仓内的气压不大于0。

作为锂离子电池的优选技术方案，所述复合极耳包括铝极耳、铜镀镍极耳和铜巴，所述铝极耳和所述铜镀镍极耳间隔设置，且均与所述铜巴固接；

所述复合极耳的所述铝极耳和所述铜镀镍极耳分别与相邻的一个所述电芯的正极和相邻的另一个所述电芯的负极连接。

作为锂离子电池的优选技术方案，所述封装壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体分别设置有第一沉槽和第二沉槽，所述第一沉槽和所述第二沉槽围设成所述封装仓。

作为锂离子电池的优选技术方案，所述复合极耳通过热封工艺设置于所述封装壳。

作为锂离子电池的优选技术方案，所述封装壳由铝塑膜材质制成。

作为锂离子电池的优选技术方案，所述锂离子电池还包括胶带，所述胶带将所述复合极耳固定于所述封装壳。

另一方面，本发明提供一种锂离子电池的设计工艺，包括上述任一方案中的锂离子电池，其特征在于，包括以下步骤：

制备具有所述封装仓的所述封装壳；

制备所述复合极耳；

相邻两个所述电芯通过所述复合极耳连接；

将所述电芯组件放入所述封装仓内；

所述电芯组件的两端分别与所述封装壳热封；

所述复合极耳与所述封装壳热封；

将所述封装壳沿所述电芯组件长度方向的一侧边热封；

向所述封装仓内注入电解液；

将所述封装壳沿所述电芯组件长度方向的另一侧边热封；

化成；

在所述封装壳设置排气孔；

将所述封装仓内气体排出；

密封所述排气孔；

整形。

作为锂离子电池的设计工艺的优选技术方案，所述封装壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体分别通过冲压工艺制得第一沉槽和第二沉槽，所述第一沉槽和所述第二沉槽围设成所述封装仓。

作为锂离子电池的设计工艺的优选技术方案，所述复合极耳包括铝极耳、铜镀镍极耳和铜巴，通过超声波焊接将所述铝极耳和所述铜镀镍极耳间隔焊接于所述铜巴。

作为锂离子电池的设计工艺的优选技术方案，所述复合极耳的所述铝极耳和所述铜镀镍极耳分别与相邻的一个所述电芯的正极和相邻的另一个所述电芯的负极通过超声波焊接工艺焊接。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括封装壳和电芯组件，电芯组件包括多个复合极耳和多个电芯，多个电芯依次串联，相邻的两个电芯间设置有复合极耳，且复合极耳分别与相邻的一个电芯的正极和相邻的另一个电芯的负极连接，封装壳设置有封装仓，电芯组件设置于封装仓内，电芯组件两端的正极和负极分别伸出封装壳，封装仓内的气压不大于0。通过直接生产长极片来制作软包长电芯的方式存在较大的技术难度和风险，该锂离子电池通过内部串联电芯制作超长电芯组件可降低技术难度和安全风险。

附图说明

图1为本发明实施例中锂离子电池的设计工艺的流程图；

图2为本发明实施例中锂离子电池的封装壳结构示意图；

图3为本发明实施例中锂离子电池的复合极耳结构示意图；

图4为本发明实施例中锂离子电池的电芯组件结构示意图；

图5为本发明实施例中锂离子电池设计工艺的排气孔分布示意图；

图6为本发明实施例中锂离子电池设计工艺的整形后的结构示意图。

图中：

1、封装壳；11、封装仓；12、排气孔；

2、电芯组件；21、复合极耳；211、铝极耳；212、铜镀镍极耳；213、铜巴；22、电芯；

3、胶带。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1～4所示，本实施例提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括封装壳1 和电芯组件2，电芯组件2包括多个复合极耳21和多个电芯22，多个电芯22 依次串联，相邻的两个电芯22间设置有复合极耳21，且复合极耳21分别与相邻的一个电芯22中的一个正极和相邻的另一个电芯22的负极连接，封装壳1 设置有封装仓11，电芯组件2设置于封装仓11内，电芯组件2两端的正极和负极分别伸出封装壳1，封装仓11内的气压不大于0。通过直接生产长极片来制作软包长电芯的方式存在较大的技术难度和风险，该锂离子电池通过内部串联电芯22制作超长电芯组件2可降低技术难度和安全风险。

可选地，复合极耳21包括铝极耳211、铜镀镍极耳212和铜巴213，铝极耳211和铜镀镍极耳212间隔设置，且均与铜巴213固接；复合极耳的铝极耳 211和铜镀镍极耳212分别与相邻的一个电芯的正极和相邻的另一个电芯的负极连接。

可选地，封装壳1包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体分别设置有第一沉槽和第二沉槽，第一沉槽和第二沉槽围设成封装仓11。在本实施例中，上壳体和下壳体均通过冲压工艺制得第一沉槽和第二沉槽，在冲压过程中，需控制一定的冲压压力、冲压速度及冲坑深度，避免铝塑膜破裂造成漏液。第一沉槽和第二沉槽围设成封装仓11，上壳体与下壳体的四个侧边通过热封使封装仓11 密封，在其他实施例中，上壳体和下壳体一侧边固接，所以只需热封其他三个侧边便可将封装仓11密封。热压封合工艺(热封)是用某种方式加热封口处材料，使其达到粘流状态后加压使之粘封，一般用热压封口装置或热压封口机完成，主要用于防水、防气的产品。

可选地，复合极耳21通过热封工艺设置于封装壳1。本实施例中，复合极耳21通过热封工艺与封装壳1热封，将封装仓11分割成多个容纳仓，相邻的两个电芯22所处的容纳仓相互密封，避免电解液相互流通。

可选地，封装壳1由铝塑膜材质制成。本实施例中，由于铝塑膜具备极高的阻隔性、具有良好的热封性能、材料耐电解液及强酸腐蚀、具有良好的延展性、柔韧性和机械强度，所以选用铝塑膜封装电芯组件2。

可选地，锂离子电池还包括胶带3，胶带3将复合极耳21固定于封装壳1。

另一方面，本发明提供一种锂离子电池的设计工艺，实施于上述锂离子电池，包括以下步骤：

S10：制备具有封装仓11的封装壳1。

封装壳1包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体分别通过冲压工艺制得第一沉槽和第二沉槽，第一沉槽和第二沉槽围设成封装仓11。本实施例中，上壳体和下壳体分开设置。

S20：制备复合极耳21。

复合极耳21包括铝极耳211、铜镀镍极耳212和铜巴213，通过超声波焊接将铝极耳211和铜镀镍极耳212间隔焊接于铜巴213。本步骤中，超声波焊接具有焊接材料不熔融，不脆弱金属特性，焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零，对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接等优点，不会破坏极耳表面的电镀层。

S30：相邻两个电芯22通过复合极耳21连接。

复合极耳的铝极耳211和铜镀镍极耳212分别与相邻的一个电芯的正极和相邻的另一个电芯的负极通过超声波焊接工艺焊接。

S40：将电芯组件2放入封装仓11内。

将电芯组件2设置于上壳体和下壳体之间，且位于第一沉槽和第二沉槽围设成的封装仓11内。

S50：电芯组件2的两端分别与封装壳1热封。

电芯组件2两端的一个正极与一个负极伸出封装壳1，且电芯组件2的两端与封装壳1热封。

S60：复合极耳21与封装壳1热封。

复合极耳21与封装壳1热封，将封装仓11分隔为多个独立的容纳仓，相邻的两个电芯22所在的容纳仓不连通，防止注入电解液后，电解液的互通。

S70：将所述封装壳1沿所述电芯组件2长度方向的一侧边热封。

S80：向所述封装仓内注入电解液。

上壳体和下壳体三周边密封，另一周边设置为预留开口。将电解液从开口处注入封装仓内。

S90：将所述封装壳1沿所述电芯组件2长度方向的另一侧边热封。

通过热封工艺将封装壳1预留开口封闭。

S100：化成。

对电芯组件进行小电流充电，最终会有气体产生。

S110：在封装壳1设置排气孔12。

多个排气孔12间隔设置于封装壳1，且排气孔12将封装仓11与外界连通。

S120：将封装仓11内气体排出。

如图5所示为排气孔12分布示意图，将产生的气体由排气孔12排出封装仓11。

S130：密封排气孔12。

通过热封工艺将排气孔12密封，以将封装仓11密封。

S130：整形。

将封装壳1多余的部分切掉，如图6所示为整形后的锂离子电池结构。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括封装壳(1)和电芯组件(2)，所述电芯组件(2)包括多个复合极耳(21)和多个电芯(22)，多个所述电芯(22)依次串联，相邻的两个所述电芯(22)间设置有所述复合极耳(21)，且所述复合极耳(21)分别与相邻的一个所述电芯(22)的正极和相邻的另一个所述电芯(22)的负极连接，所述封装壳(1)设置有封装仓(11)，所述电芯组件(2)设置于所述封装仓(11)内，所述电芯组件(2)两端的正极和负极分别伸出所述封装壳(1)，所述封装仓(11)内的气压不大于0；

所述复合极耳(21)包括铝极耳(211)、铜镀镍极耳(212)和铜巴(213)，所述铝极耳(211)和所述铜镀镍极耳(212)间隔设置且均与所述铜巴(213)固接；

所述复合极耳(21)的所述铝极耳(211)和所述铜镀镍极耳(212)分别与相邻的一个所述电芯(22)的正极和相邻的另一个所述电芯(22)的负极连接。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述封装壳(1)包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体分别设置有第一沉槽和第二沉槽，所述第一沉槽和所述第二沉槽围设成所述封装仓(11)。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述复合极耳(21)通过热封工艺设置于所述封装壳(1)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述封装壳(1)由铝塑膜材质制成。

5.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括胶带(3)，所述胶带(3)将所述复合极耳(21)固定于所述封装壳(1)。

6.一种锂离子电池的设计工艺，基于权利要求1-5任一项所述的锂离子电池，其特征在于，包括以下步骤：

制备具有所述封装仓(11)的所述封装壳(1)；

制备所述复合极耳(21)；

相邻两个所述电芯(22)通过所述复合极耳(21)连接；

将所述电芯组件(2)放入所述封装仓(11)内；

所述电芯组件(2)的两端分别与所述封装壳(1)热封；

所述复合极耳(21)与所述封装壳(1)热封；

将所述封装壳(1)沿所述电芯组件(2)长度方向的一侧边热封；

向所述封装仓(11)内注入电解液；

将所述封装壳(1)沿所述电芯组件(2)长度方向的另一侧边热封；

化成；

在所述封装壳(1)设置排气孔(12)；

将所述封装仓(11)内气体排出；

密封所述排气孔(12)；

整形。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池的设计工艺，其特征在于，所述封装壳(1)包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体分别通过冲压工艺制得第一沉槽和第二沉槽，所述第一沉槽和所述第二沉槽围设成所述封装仓(11)。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池的设计工艺，其特征在于，所述复合极耳(21)包括铝极耳(211)、铜镀镍极耳(212)和铜巴(213)，通过超声波焊接工艺将所述铝极耳(211)和所述铜镀镍极耳(212)间隔焊接于所述铜巴(213)。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池的设计工艺，其特征在于，所述复合极耳(21)的所述铝极耳(211)和所述铜镀镍极耳(212)分别与相邻的一个所述电芯(22)的正极和相邻的另一个所述电芯(22)的负极通过超声波焊接工艺焊接。

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