CN113904036A - 一种大容量单体电池及组装方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种大容量单体电池及组装方法，包括电芯组、电芯箱体、集流柱和热量控制装置，该电池的电芯组为叠片式或者卷绕式，所述电芯组的正极和负极分别位于电芯组相对的两个面，所述集流柱设置于电芯箱体外部，并通过连接件与电芯的正负极连接，所述集流柱不与电池的电解液接触，集流柱上设置热量控制装置。本申请的集流柱设置于电芯箱体的外部，不接触电芯箱体中的电解液，可有效控制电芯箱体的体积从而可以减少电解液的加注量和利用效率，避免了电解液过多以及集流柱过热使电解液失效引起的各种危险，同时将集流柱设置于电芯箱体外部可以很方便的对集流柱进行热量控制，同时电芯箱体还设置了运行保护装置以解决大容量电池运行过程中内部压力的变化引起的壳体鼓胀，材料疲劳等不利影响，从而可以提高大容量电池的安全性和使用寿命。

Description

一种大容量单体电池及组装方法
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种大容量锂离子单体电池及组装方法。
背景技术
大容量锂电池是锂电池发展的方向之一，它可以被应用于储能领域、动力电池领域。大容量与小容量电池相比省去了给每个电池或者电池组都配备一套控制装置，实际上大容量电池虽然单个单体电池的成本增加，但是其它配套的相关设备则大为减少，总得说来其成本是降低的，有利于在市场竞争。
我国在大容量储能电池上的应用目前处于起步阶段，大容量单体电池的生产受很多因素的制约，这些因素包括，对生产设备的要求高，产品一致性要求高，产品废品率高、应用过程中产热集中，放热量大等。
CN202020455079.8提供了一种锂离子电池、电池模组及电池包。所述电芯组包括沿所述锂离子电池长度方向并列设置的多个电芯，每个所述电芯均具有正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和所述负极极耳分别位于所述电芯的两侧，多个电芯的多个正极极耳通过第一连接片相连，多个电芯的多个负极极耳通过第二连接片相连，所述壳体上设有正极极柱和负极极柱，所述第一连接片与正极极柱相连，所述第二连接片与负极极柱相连。本实用新型的锂离子电池解决了多个电芯并联时的多层极耳焊接问题，减少单体电池厚度，增大电池比表面积，但该专利为电池pack组方案，并没有公开单体大电池。
CN201711469261.8提供一种超大容量单体电池及其制备方法，电池包括电池壳体和若干个电池极组，电池极组的正极之间通过第一导电材料并联，负极之间通过第二导电材料并联，若干个电池极组设于电池壳体中，电池壳体外侧设有若干个正极柱和负极柱，正极柱与负极柱穿过电池壳体，正极柱的底部与第一导电材料连接，负极柱的底部与第二导电材料连接，电池壳体中填充有电解液。该专利公开了以连接件作为限流连接件。但真正将电池容量提高以后其极柱的截面积要较对比专利公开的极柱截面积要大得多，且还面临极柱散热，电解液鼓胀，电芯受力不均等更多问题。
发明内容
为了解决大容量单体电池的上述问题，本申请提供了一种大容量锂离子单体电池及组装方法，本申请采用的技术方案如下：
一种大容量单体电池，包括电芯组、电芯箱体、集流柱和热量控制装置，其特征在于：该电池的电芯组为叠片式或者卷绕式，所述电芯组的正极和负极分别位于电芯组相对的两个面，所述集流柱设置于电芯箱体外部，并通过连接件与电芯的正负极连接，所述集流柱不与电池的电解液接触。
进一步地，所述电芯箱体内设有分容包，所述分容包上设有便于拉开的薄弱部。
进一步地，所述薄弱部设有可拉开的细丝，所述细丝设置于分容包上，当分容包装入电芯箱体后，可通过提拉细丝撕裂分容包的两个薄边侧面，使大容量电池形成电解液的共享体系。
进一步地，所述分容包在装入电芯箱体之前，先经过预先注液、封口、化成工艺，将若干个分容包组成的电芯组按照内阻、容量、电压等参数进行分容和分组，并将参数接近的分容包并联放入同一电芯箱体。
进一步地，所述电芯箱体由上盖板、下盖板、正负极盖板、前侧盖板、后侧盖板组成，所述正负极盖板上靠近电芯一侧设有多个第一连接件，所述正负极盖板上远离电芯一侧设有多个第二连接件。
现有的技术多是将电芯内部以及集流柱等都焊接好之后，再放入一个只开上盖的电池外壳之中再焊接上盖。这种方式只适用于小容量电池，因为大容量电池的集流柱尺寸很大，直径可达10cm，放入电池壳体中，加注的电解液也要淹没极柱，容易造成电解液的加注量增大，电解液的量大了会影响安全性；极柱发热量大，密封问题也不好解决，且热管在极柱上伸出之后要弯折90度再制冷，会大大影响制冷效率。
进一步地，所述第一连接件和第二连接件穿过正负极盖板并通过绝缘密封材料与正负极盖板进行绝缘密封，所述第二连接件的材质为铝材质。
进一步地，所述绝缘密封材料为陶瓷材料和/或高分子材料。
进一步地，所述正负极盖板内侧的第一连接件和外侧的第二连接件，分别于上、下盖板上的中间连接件相连接，所述中间连接件与正负极盖板进行绝缘处理密封。
进一步地，所述负极盖板上的中间连接件为铜铝复合板，其中铜铝复合板的铜面与内侧第二连接件连接，铜铝复合板的外侧与外侧第二连接件连接。
进一步地，所述内侧的第一连接件为铜材质，所述外侧的第二连接件为铝材质。
通过铜铝复合板进行焊接过渡，将铜铝复合板与负极盖板作为一体设计，内部焊接铜材质的第二连接件，外部焊接铝材质的第二连接件。以达到将集流柱放置在电池壳体外部的目的。
进一步地，所述分容包两端正、负极集流片上可分别设置正极连接件和负极连接件，所述正极连接件和负极连接件分别与正负极盖板上的第一连接件焊接；所述正极连接件为铝材质，所述负极连接件为铜材质或者镍材质。
进一步地，所述正负极盖板内侧的第一连接件和集流片上的正、负极连接件之间设有内绝缘隔膜。为了不让内侧正负极与电芯的壳体接触，实际上现有电池内部都有隔膜，而本申请通过正负极盖板连接，需要多设一层隔膜。
进一步地，所述分容包为柔性软包壳体，所述壳体的材质为铝塑复合膜或者塑料膜。
进一步地，所述细丝在分容包两端封口前埋入壳体薄边两侧，细丝的两端和电芯组正、负极连接片一同伸出分容包的两端。
进一步地，所述细丝两头设置拉环，在前、后盖板装配之前通过拉环撕扯细丝使分容包的两侧撕开，并去掉细丝。通过细丝将分容包的两个侧边全部打开，等于将分容包的外壳撕裂成了两片隔膜，对电芯完全没有阻挡，实现大容量电池绝对的共享电解液体系。
进一步地，所述细丝为绝缘性高强度纤维材料，或者为被高分子绝缘层包裹的高强度金属丝。
进一步地，所述电芯箱体的上盖板或正负极盖板的上部设有泄爆口及注液口。
进一步地，所述电芯箱体的下盖板或正负极盖板的下部设有排液口。
进一步地，所述泄爆口上设有突出部。
进一步地，所述泄爆口上设有泄压膜，所述泄爆膜上可设置薄弱点。
进一步地，所述注液口和排液口可以二次打开或者封闭。以实现二次换液，可提高电池寿命。
进一步地，所述前侧盖板和后侧盖板，与相邻盖板连接处设置有隔热密封圈；所述前侧盖板和后侧盖板与相邻盖板之间的缝隙通过激光焊接进行密封处理。
进一步地，所述集流柱的侧面设置多个通槽，设置通槽部分的厚度小于集流柱的厚度。
进一步地，所述正负极盖板外侧的第二连接件穿过所述通槽，并在所述通槽的穿过面直角折叠；所述的第二连接片与集流柱通过通槽面进行焊接。
进一步地，所述集流柱与正负极盖板之间设有绝缘隔膜。为了防止集流柱与正负极盖板短路，需要设隔膜。
进一步地，所述集流柱为直线型，且没有弯折。由于集流柱没有弯折，那么设置在集流柱上的热管也无需弯折，可大幅提高导热效率。
进一步地，所述集流柱上设有凹槽，所述凹槽中镶嵌有均热管。所述均热管为铜热管和/或铝热排。进一步地，所述凹槽中也可设置加热管，所述加热管为电加热管。
进一步地，所述集流柱上开设有多个接线孔。
进一步优选地，所述集流柱上部设有总接线孔，所述总接线孔的数量为至少2个，优选为3个。
进一步优选地，所述集流柱上开设有至少2个分流接线孔，所述各个分流接线孔的间距相等。进一步优选地，所述分流接线孔为6个。
进一步地，所述电芯箱体上设有运行保护装置，所述运行保护装置设置于电池注液口处。
进一步地，所述运行保护装置为中空腔体结构，分为上腔室和下腔室，其中下腔室与电芯箱体内部相通，上腔室与下腔室通过密封活塞隔离。
进一步地，所述上腔室为真空状态，所述上腔室内还设有弹簧，以保证密封活塞处于相对固定的状态，并且使其能够沿着运行保护装置的轴向往复运动。对于大电池单体电池，由于电解液加注量大，在使用过程中电池正常发热，电解液很可能会发生鼓胀，上述运行保护装置可有效解决该问题。
进一步地，所述集流柱的立面上紧贴设有至少一个热量控制装置。进一步地，所述热量控制装置为半导体制冷片或者水冷板。
进一步地，所述集流柱外部可以设置绝缘保护罩；所述电芯箱体外部设置绝缘隔膜。
本申请的另一目的在于，提供一种大容量单体电池的组装方法，包括以下步骤：
S100：制作电芯组：将叠片电芯堆叠成一定厚度或将卷绕电池电芯卷绕至一定直径并压成一定厚度，将正、负极连接件与上述电芯组的正极和负极集流体焊接为一体；
S200：制作分容包：将上述电芯组装入分容包中，同时将2根细丝一同装入分容包，注电解液，封装，分容，将分容后的分容包按照电压、内阻、容量参数，使参数值相近的若干分容包装入同一电芯箱体，组成大容量单体电池的电芯；
S300：焊接正负极盖板的内侧第一连接件：按照由下往上的顺序，依次将分容包的正、负极连接件与正负极盖板的内侧第一连接件焊接；
S400：焊接上、下盖板：将上盖板、下盖板分别与正负极盖板进行焊接；
S500：焊接前、后侧盖板：依次撕扯分容包的细丝拉环，并将细丝去掉，使分容包的两个侧面打开，盖上前侧盖板和后侧盖板，并焊接前、后侧盖板与相邻盖板之间的缝隙，完成电芯箱体的制作；
S600：焊接汇流集流柱：将正极盖板外侧的多个第二连接件一一穿过正极集流柱的通槽部分，并将第二连接件直角折叠使其与通槽上表面贴合，然后焊接正极汇流集流柱；负极集流柱同样方法焊接；
S700：装配热量控制装置与热管；
S800：装配外壳保护罩，电芯箱体外部贴绝缘保护膜；
S900：二次注液；
S1000：安装运行保护装置。
进一步地，所述步骤S200中，分容包装入电芯箱体时，可在若干分容包之间设置受力支架，以便使各个分容包受力均衡。
进一步地，所述步骤S300中，当正负极盖板的第二连接件与正、负极连接件焊接完成后，将正负极盖板向电芯方向挤压使焊接部分弯曲，从而使电芯箱体的空间紧凑。
进一步地，所述步骤S400中，在上、下盖板焊接前，可以在分容包的各个棱角处放置隔热垫片。
进一步地，所述步骤S400中，在焊接上、下盖板前，将泄爆口上的必要组件预先装配好，并对注液口及排液口进行封堵。
进一步地，所述步骤S500中，拉开细丝前需对电芯箱体内侧及分容包进行除尘、干燥处理。
进一步地，所述步骤S500中，可在电芯箱体的壳体部分设置凹槽并放置隔热密封圈。
进一步地，所述步骤S600中，在焊接集流柱前，可以将盖体外侧的第二连接件直角折叠，之后与通槽切合面用压螺栓或者压条等机械方式预先贴合紧密。
进一步地，所述步骤S700中，热量控制装置与集流柱装配时，需要在集流柱与热量控制装置的结合面涂覆绝缘导热胶或者设置绝缘导热垫片。
进一步地，所述步骤S700中，当热管与集流柱装配时，需要在集流柱上的装配凹槽中与热管的结合面涂覆导热胶。
相对于现有技术，本申请的有益效果在于：
1.对分容包进行预先注液，分容，在将性能相近的分容包放入同一电池箱体，组成共享电解液体系，保证了大容量电池内部各个电芯组的性能一致性，提高了大容量电池的性能。
2.对分容包预先埋入细丝，且该细丝容易去掉，使得大容量电池在前期焊接，搬运、处理时不需要严格的环境，提高了安全性及生产效率和成品率。
3.设置注液口和排液口，当大容量电池运行一段时间之后可以通过注液口及排液口对电池内部的电解液进行更新以提高大容量电池的使用寿命。
4.将集流柱设置于电芯箱体的外部，不接触电芯箱体中的电解液。并在集流柱上设置均热热管及热量控制装置，使得集流柱这一大容量单体电池的主要发热部位与电芯及电解液隔离开来。一方面使得集流柱上的热量半导体制冷片等方式容易控制，另一方面避免了集流柱过热时引起电解液分解等不安全因素，同样提高了大容量电池的稳定性和安全性。
5.设置了运行保护装置，运行保护保护装置能有效保护电芯箱体的结构安全，防止了大容量电池在正常运行时，由于电解液正常的热胀冷缩引起的鼓胀与收缩等可能导致的不良结果，保证了大容量电池的正常使用。
6.在集流体上设有多个接线口，多个大容量单体电池连接后同时使用，可在集流体上开设两个或两个上的分流接线孔，可以使集流柱承受的电流等比缩小，进而使大容量单体电池的发热量减少。
本申请的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本申请的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的叠片式电芯组结构示意图。
图2为本申请实施例的卷绕式电芯组结构示意图。
图3为本申请实施例的分容包结构示意图。
图4为本申请实施例的上盖板结构示意图。
图5为本申请实施例的下盖板结构示意图。
图6为本申请实施例的正负极盖板结构示意图。
图7为本申请实施例的电芯箱体结构爆炸图。
图8为本申请实施例的分容包焊接结构示意图。
图9为本申请实施例的分容包撕开后结构示意图。
图10为本申请实施例的电芯箱体焊接完成后结构示意图。
图11为本申请实施例的集流柱结构示意图。
图12为本申请实施例集流柱与正负极盖板外侧第二连接件配合示意图。
图13为本申请实施例集流柱与电芯箱体焊接完成结构示意图。
图14为本申请实施例大容量单体电池整体结构示意图。
图15为本申请实施例大容量单体负极盖板结构示意图。
图16为本申请实施例大容量单体负极盖板结构爆炸图。
图17为本申请实施例大容量单体负极盖板剖面结构示意图。
图18为本申请实施例运行保护装置安装位置示意图。
图19为本申请实施例运行保护装置结构剖面图。
图20为本申请实施例大容量单体电池结构示意图。
图21为本申请实施例多个单电池连接的结构示意图。
1-正极集流柱；2-电芯箱体；3-负极集流柱；4-保护罩；5-热量控制装置。
33-叠片式电芯组；31-正极连接件；32-负极连接件。
36-卷绕式电芯组；34-正极连接件；35-负极连接件。
51-分容包；52-分容包封边；53、55、58--细丝；54-正极连接件；59-负极连接件；56-分容包撕开面；57-细丝拉环。
61-上盖板；62-泄爆口；63-泄爆口突出连接头；64-注液口；65-隔热密封圈凹槽；66-下盖板；67-隔热密封圈凹槽。
614-正负极盖板；610-隔热密封圈凹槽；611、613-盖板外侧第二连接件；612-密封件；615-盖板内侧第一连接件；616-负极盖板；617-槽形密封圈；618-铜铝复合板；619- 焊接密封板；620-盖板内侧第一连接件；621、622-盖板外侧第二连接件；623-铜铝复合板铜面；624-铜铝复合板铝面。
71-前侧盖板；72-前隔热密封圈；73-正极盖板；74-上盖板；75-后隔热密封圈；76-后侧盖板；77-密封件；78、79-外侧第二连接件；710-负极盖板；711-排液口；715-下盖板。
81-正、负极内绝缘隔膜；82-正、负极焊接面。
91-集流柱；92-集流柱焊接面；93、94-通槽；95-外部接线口；96-集流柱均热管凹槽。
10-安全运行装置；101-上腔室；102-密封活塞；103-下腔室；104-连接头。
211-1#大容量电池正极集流柱；221-2#大容量电池正极集流柱；
231-3#大容量电池正极集流柱；212-1#大容量电池负极集流柱；
222-2#大容量电池负极集流柱；232-3#大容量电池负极集流柱；
2120-1#大容量电池负极总接线孔；2220-2#大容量电池负极总接线孔；
2320-3#大容量电池负极总接线孔；
2121-1#大容量电池负极分流接线孔1；2122-1#大容量电池负极分流接线孔2；2123-1#大容量电池负极分流接线孔3；2124-1#大容量电池负极分流接线孔4；2125-1#大容量电池负极分流接线孔5；2126-1#大容量电池负极分流接线孔6；
2221-2#大容量电池负极分流接线孔1；2222-2#大容量电池负极分流接线孔2；2223-2#大容量电池负极分流接线孔3；2224-2#大容量电池负极分流接线孔4；2225-2#大容量电池负极分流接线孔5；2226-2#大容量电池负极分流接线孔6；
2321-3#大容量电池负极分流接线孔1；2322-3#大容量电池负极分流接线孔2；2323-3#大容量电池负极分流接线孔3；2324-3#大容量电池负极分流接线孔4；2325-3#大容量电池负极分流接线孔5；2326-3#大容量电池负极分流接线孔6；
具体实施方式
下面结合附图对本申请做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
应当理解，本文所使用的诸如“上”“下”等方向名词，是根据说明书附图进行说明的，以便于更好地理解本申请的技术方案。
下面结合附图和具体的实施例对本申请的技术方案进行详细的说明。
如图1至14所示，本申请公开了一种大容量单体电池，包括电芯组33、分容包51、电芯箱体2、集流柱91、热量控制装置5、安全运行装置10、外部保护罩4等。
在本实施例中提供了叠片式电芯组33的结构，叠片式电芯组的正极和负极位于电芯相对的两个侧面，正极及负极上焊接有正极连接件31及负极连接件32；
在本申请实施例中，正极连接件材质为铝材质，负极连接件的材质为镍材质，其伸出分容包的长度均为12mm、宽度均为60mm、厚度为均0.5mm。
同时，在本实施例中提供了卷绕式电芯组36的结构，卷绕式电芯组的正极和负极位于卷绕两端的两个侧面，卷绕式电芯经过压平，正极及负极上焊接有正极连接件34及负极连接件35；
以上所述的电芯组预先装入分容包51，分容包结构为四周封闭，两端开口的柔性软包，所述分容包材质可以为铝塑材质或者塑料材质，当分容包为塑料材质是可选择的塑料材质有：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜、聚氨酯膜、聚丙烯酸酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜等。
所述的一组电芯组连同1根细丝55一同放入两端开口的柔性软包中，细丝的材质为高强度柔性玻璃纤维，纤维材质的直径为0.3mm，细丝两端均带拉环57。
进一步的，所述的柔性软包的一端预先连同正极连接件59或者负极连接件54及柔性玻璃纤维细丝55一同由塑封机密封，另一封口端52注入电解液后用真空塑封机抽掉内部空气后将正负极连接件及柔性玻璃纤维丝一同密封。
在一些实施例中，细丝由直径0.2mm的钢丝外部塑封一层厚度在0.1mm以下的绝缘层组成，同样在细丝的两端带有拉环。
进一步的，将上述电池分容包预先进行化成、分容等步骤按照内阻等的不同，将内阻数值接近的分容包按组设置于同一电芯箱体之中，放入同一电芯箱体之中的分容包内阻差别在5％以内；
在一些实施例中，放入同一电芯箱体之中的分容包则是按照容量不同的标准进行分类，同一电芯箱体之中的分容包容量差别在1％以内。
进一步的，将上述分容包的正极连接件54与正极盖板614的内侧第二连接件615及负、极连接件59与负极盖板内侧的第二连接件，由下往上采用超声焊进行逐次焊接，并将大容量单体电池的所有分容包全部焊接至正负极盖板内侧第一连接件上，然后将两侧的正负极盖板向内进行按压，并将上述焊接件压弯从而使电芯箱体结构紧凑。并将上盖板 74及下盖板712与正负极盖板采用激光焊焊接为一体。
本申请实施例的正负极盖板614上的内侧第二连接件615与外侧第二连接件613、611 为分体设置，并与正负极盖板上的陶瓷绝缘层中密封的铝制中间层焊接为一体结构，而正极盖板的内侧第二连接件为0.5mm厚、60mm宽、10mm长的铝制连接件，其与分容包的铝制正极连接件进行焊接连接；负极盖板的内侧第二连接件为0.5mm厚、60mm宽、10mm长的铜质连接件，其与分容包的镍质正极连接件进行焊接连接；
进一步的，在正、负极连接件与正负极盖板内侧第一连接件焊接前，在正负极盖板第二连接件与正负极盖板之间均放入内绝缘隔膜81。
在一些实施例中，在正、负极连接件与分容包之间同样放入绝缘隔膜，以保证电芯不与电芯箱体短路。
在一些实施例中，在正负极盖板向内进行按压前，在分容包所有棱角上放入L型隔热绝缘垫。
进一步的，在正负极盖板分别与上盖板74及下盖板712焊接完成后，将前侧盖板71，后侧盖板76与上述焊接完成的盖板进行焊接，在焊接前将前盖板隔热密封圈与后隔热密封圈放入正负极盖板与上盖板及下盖板组成的方形隔热密封圈凹槽之中。
进一步的，在前侧盖板71，及后侧盖板与上述盖板焊接前，先撕掉分容包上所有的细丝53、55，并将前侧盖板与后侧盖板在焊接前预先与上述盖板采用机械方式装配好，以防止电解液渗漏，如图9所示。
在本申请实施例中，大容量电池的上盖板上设置有泄爆口62，泄爆口上焊接有泄爆膜及突出泄爆口的连接件63，上述的突出泄爆口的连接件设置有外螺纹可以通过系统性的管路将多个大容量单体电池的泄爆口并入一个处理系统，当此大容量电池发生热失控时，泄爆口喷出的气体通过管路进入处理系统进行处理，从而可以避免二次损害的发生。
在上盖板上同样设置有注液口，对大容量电池进行二次注液，此注液口同时兼有抽真空，排气等作用。
本申请实施例中，负极盖板的下部设置有排液口711，当大容量电池使用一段时间以后或者在排液口可以在注液口的配合下对大容量电池中的电解液进行更新，并提高大容量电池的寿命。
本申请实施例涉及的正、负极集流柱91的厚度为40mm，宽度为60mm，在集流柱的两个侧面均设置有通槽焊接面92，通槽焊接面的厚度较集流柱的厚度小为8mm，在通槽焊接面上设置有多个通槽93、94，通槽的长度为10mm，宽度为2mm，间隙为12mm。
本申请实施例在正负极盖板外侧设置有两个外侧第二连接件78、79，第二连接件的宽度为10mm，长度为12mm，厚度为1mm，各组外侧第二连接件的间距为12mm，
上述正负极盖板的外侧第二连接件可以穿过集流柱通槽焊接面92上的通槽79，如图图12所示，并将外侧第二连接件垂直折叠使第二连接件与通槽焊接面紧密重合，然后将两者用激光焊接的方式焊接为一体，如图13所示。
在一些实施例中，正负极盖板外侧第二连接件与装配并集流柱焊接前，先在集流柱与正负极盖板之间放置绝缘垫片，以防止集流柱与电芯箱体之间短路。
进一步的，在所述的集流柱上设置一个或者多个凹槽，所述凹槽之中可以镶嵌均热管或者加热管。
进一步的，所述均热管可以为铜热管或者铝热排。
进一步的，所述加热管可以为电加热管。
进一步的，本申请对大容量电池设置了一种运行保护装置，运行保护装置可安装于注液口之上，当电池二次注液完成后，再将运行保护装置装配至注液口上，运行保护装置分为上腔室和下腔室，上腔室和下腔室直接由活塞密封隔离，为了保证密封，活塞与上、下腔室的断面上可以设置密封圈。
本申请实施例将上腔室抽真空处理，并且上腔室放置弹簧，弹簧的一端与活塞固定，另一端与上腔室的顶端固定。正常状态下，活塞与下腔室底端接触，这时上腔室的体积处于最大状态，且弹簧处于自由伸缩状态。
当大容量电池运行时，电芯箱体内部温度会上升，这时电芯箱体内部的电解液会受热膨胀，电解液碰到导致电芯内部压力增大，这时电解液会压缩安全运行装置的活塞导致上腔室空间减少，下腔室空间增大，下腔室会容纳电解液由于热胀冷缩导致的体积增大，这时弹簧收给活塞压力。当电解液膨胀至最大体积时，弹簧收到的压力最大，并且上腔室的空间被压缩至最小，这时弹簧收到的压力应小于泄爆口打开的压力。
当电池没有运行或者放置时，电芯箱体内部的电解液温度下降，电解液体积收缩，弹簧则会在压力的作用下推动活塞将电解液压入电芯箱体，运行保护保护装置因此可以有效保护电芯箱体的结构安全，防止了大容量电池在正常运行时，由于电解液正常的热胀冷缩引起的鼓胀与收缩等可能导致的不良结果，保证了大容量电池的正常使用。
进一步的，所述集流柱上设置一个或者多个热量控制装置，所述热量控制装置可以为半导体制冷片或者水冷板。
在本申请的实施例中，将热量控制装置设定为半导体制冷装置，并且在两个集流柱外侧表面分别设置了四个半导体制冷装置。
进一步的，在所述集流柱外部设置绝缘保护罩。
进一步的，在所述电芯箱体外部设置绝缘隔膜。
作为本申请的一部分，本申请实施例同样公开了一种负极盖板616的结构，其结构包括负极盖板616，槽形密封圈617，铜铝复合板618，密封板619.负极盖板的结构为中部空心，并设置多个台阶。槽形密封圈卡在铜铝复合板的四周起到绝缘与密封的作用，卡有槽形密封圈的铜铝复合板放入负极盖板的台阶中，如图16所示，并将密封盖板盖在铜铝复合板上，将密封盖板与负极盖板四周焊接为一体结构。
在本申请实施例中，在铜铝复合板与负极盖板焊接为一体之前可以将盖板内侧第一连接件与铜铝复合板的铜面焊接在一起，所述的盖板内侧第一连接件为铜材质。并将盖板外侧第二连接件与铜铝复合板的铝面焊接在一起，所述的盖板外侧第二连接件为铝材质。
尽管本实施例公开的是一种负极盖板的结构，但是如果将本实施例中的铜铝复合板替换为铝质板，当用这种铝制的板替换铜铝复合板，并将盖板内侧第一连接件替换为铝制连接件时，其他结构不变，则这种结构的板，可以作为正极盖板使用。
作为本申请的一部分，本实施例公开了一种大容量单体电池的对外连线方式，如图 20所示，当1#大容量电池单独使用时，对外接线方式有两种：
一种连线方式为正极集流柱211上部的三个总接线孔并联且同时对外接正极线，负极集流柱212上部的三个总接线孔2120并联且同时对外接负极线；
另一种连线方式为负极集流柱212下部的6个分流接线孔2121、2122、2123、2124、2125、2126优选为等距孔，其中的两个或者两个以上的分流接线孔同时对外接负极线，正极集流柱211下部的6个分流接线孔也为等距孔，其中的两个或者两个以上的分流接线孔同时对外接正极线，这样接法可以使正负极集流柱承受的电流比第一种小，使电池的发热量减少。
实际上集流柱上的接线孔不一定是6个，可以是两个或者两个以上。
同样当大容量电池成组使用时，如图21提供了三组大容量单体电池同时使用的情形，图21中1#大容量单体电池、2#大容量单体电池、3#大容量单体电池成组使用时，连线方式有两种：
一种连线方式为1#大容量电池负极集流柱212上部的三个总接线孔2120、2#大容量电池负极集流柱15上部的三个总接线孔2220、3#大容量电池负极集流柱16上部的三个总接线孔2320与1#大容量电池正极集流柱211上部的三个总接线孔、2#大容量电池正极集流柱221上部的三个总接线孔、3#大容量电池正极集流柱231上部的三个总接线孔，同时并联或者相互串联之后再对外分别接正负极连接线。
另一种连线方式为1#大容量电池负极集流柱212下部的6个分流接线孔2121、2122、 2123、2124、2125、2126中的两个同时分别与2#大容量电池负极集流柱222下部的6个分流接线孔2221、2222、2223、2224、2225、2226中的两个并联连接再与3#大容量电池负极集流柱232下部的6个分流接线孔2321、2322、2323、2324、2325、2326中的两个并联连接，然后统一对外连接组成大容量电池组的负极连接线，正极同理连接，这样使大容量单体电池组通过分流接线孔组成并联结构；而当大容量单体电池组串联连接时，还是如图21所示其连接方式为：1#大容量电池负极集流柱212下部的6个分流接线孔2121、 2122、2123、2124、2125、2126中的两个同时分别与2#大容量电池正极集流柱221下部的6个分流接线孔中的两个连接，同时2#大容量电池负极集流柱222下部的6个分流接线孔2221、2222、2223、2224、2225、2226中的两个同时分别与3#大容量电池正极集流柱 231下部的6个分流接线孔中的两个连接，而1#大容量电池正极集流柱211下部的6个接线孔中的两个对外并联连接，并作为该大容量电池组的正极对外连接线，3#大容量电池负极集流柱232下部的6个分流接线孔2321、2322、2323、2324、2325、2326中的两个对外并联，并作为该大容量电池组的负极对外连接线。本实施例中，集流柱下部的若干分流接线孔优选为等距排列，而且本实施例只说明了6个接线孔中的两个同时连接，实际上接线孔可以不一定是6个，而相互连接口也不一定两个，在不违背该专利主体本意的情况下，接线孔和连接线可以有若干多个，这样接法同样可以使集流柱承受的电流比第一种小，使大容量单体电池的发热量减少。
尽管本申请的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本申请的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本申请并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (49)

1.一种大容量单体电池，包括电芯组、电芯箱体、集流柱和热量控制装置，其特征在于：该电池的电芯组为叠片式或者卷绕式，所述电芯组的正极和负极分别位于电芯组相对的两个面，所述集流柱设置于电芯箱体外部，并通过连接件与电芯的正负极连接，所述集流柱不与电池的电解液接触。
2.如权利要求1所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述电芯箱体内设有分容包，所述分容包上设有便于拉开的薄弱部。
3.如权利要求2所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述薄弱部为可拉开的细丝，所述细丝设置于分容包上，当分容包装入电芯箱体后，可通过提拉细丝撕裂分容包的两个薄边侧面，使大容量电池形成电解液的共享体系。
4.如权利要求2所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述分容包在装入电芯箱体之前，先经过预先注液、封口、化成工艺，将若干个分容包组成的电芯组按照内阻、容量、电压等参数进行分容和分组，并将参数接近的分容包并联放入同一电芯箱体。
5.如权利要求1或2所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述电芯箱体由上盖板、下盖板、正负极盖板、前侧盖板、后侧盖板组成，所述正负极盖板上靠近电芯一侧设有多个第一连接件，所述正负极盖板上远离电芯一侧设有多个第二连接件。
6.如权利要求5所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述第一连接件和第二连接件穿过正负极盖板并通过绝缘密封材料与正负极盖板进行绝缘密封，所述第二连接件的材质为铝材质。
7.如权利要求6所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述绝缘密封材料为陶瓷材料和/或高分子材料。
8.如权利要求5所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述正负极盖板内侧的第一连接件和外侧的第二连接件，分别于上、下盖板上的中间连接件相连接，所述中间连接件与正负极盖板进行绝缘处理密封。
9.如权利要求8所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述负极盖板上的中间连接件为铜铝复合板，其中铜铝复合板的铜面与内侧第二连接件连接，铜铝复合板的外侧与外侧第二连接件连接。
10.如权利要求8所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述内侧的第一连接件为铜材质，所述外侧的第二连接件为铝材质。
11.如权利要求5所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述分容包两端正、负极集流片上可分别设置正极连接件和负极连接件，所述正极连接件和负极连接件分别与正负极盖板上的第一连接件焊接；
所述正极连接件为铝材质，所述负极连接件为铜材质或者镍材质。
12.如权利要求11所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述正负极盖板内侧的第一连接件和集流片上的正、负极连接件之间设有内绝缘隔膜。
13.如权利要求2所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述分容包为柔性软包壳体，所述壳体的材质为铝塑复合膜或者塑料膜。
14.如权利要求3所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述细丝在分容包两端封口前埋入壳体薄边两侧，细丝的两端和电芯组正、负极连接片一同伸出分容包的两端。
15.如权利要求14所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述细丝两头设置拉环，在前、后盖板装配之前通过拉环撕扯细丝使分容包的两侧撕开，并去掉细丝。
16.如权利要求3所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述细丝为绝缘性高强度纤维材料，或者为被高分子绝缘层包裹的高强度金属丝。
17.如权利要求5所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述电芯箱体的上盖板或正负极盖板的上部设有泄爆口及注液口。
18.如权利要求5所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述电芯箱体的下盖板或正负极盖板的下部设有排液口。
19.如权利要求17所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述泄爆口上设有突出部。
20.如权利要求17所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述泄爆口上设有泄压膜，所述泄爆膜上可设置薄弱点。
21.如权利要求17、18所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述注液口和排液口可以二次打开或者封闭。
22.如权利要求5所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述前侧盖板和后侧盖板，与相邻盖板连接处设置有隔热密封圈。
23.如权利要求22所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述前侧盖板和后侧盖板与相邻盖板之间的缝隙通过激光焊接进行密封处理。
24.如权利要求1所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱的侧面设置多个通槽，设置通槽部分的厚度小于集流柱的厚度。
25.如权利要求24所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述正负极盖板外侧的第二连接件穿过所述通槽，并在所述通槽的穿过面直角折叠；所述的第二连接片与集流柱通过通槽面进行焊接。
26.如权利要求24所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱与正负极盖板之间设有绝缘隔膜。
27.如权利要求1所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱为直线型，且没有弯折。
28.如权利要求27所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱上设有凹槽，所述凹槽中镶嵌有均热管。
29.如权利要求27所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述均热管为铜热管和/或铝热排。
30.如权利要求27所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述凹槽中也可设置加热管。
31.如权利要求1所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱上开设有多个接线孔。
32.如权利要求31所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱上部开设有总接线孔，所述总接线孔的数量为至少2个。
33.如权利要求31所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱上开设有至少2个分流接线孔，所述各个分流接线孔的间距相等。
34.如权利要求1所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述电芯箱体上设有运行保护装置，所述运行保护装置设置于电池注液口处。
35.如权利要求34所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述运行保护装置为中空腔体结构，分为上腔室和下腔室，其中下腔室与电芯箱体内部相通，上腔室与下腔室通过密封活塞隔离。
36.如权利要求35所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述上腔室为真空状态，所述上腔室内还设有弹簧，以保证密封活塞处于相对固定的状态，并且使其能够沿着运行保护装置的轴向往复运动。
37.如权利要求1所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱的立面上紧贴设有至少一个热量控制装置。
38.如权利要求37所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述热量控制装置为半导体制冷片或者水冷板。
39.如权利要求1所述的一种大容量单体电池，其特征在于：所述集流柱外部可以设置绝缘保护罩；所述电芯箱体外部设置绝缘隔膜。
40.一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：制作电芯组：将叠片电芯堆叠成一定厚度或将卷绕电池电芯卷绕至一定直径并压成一定厚度，将正、负极连接件与上述电芯组的正极和负极集流体焊接为一体；
S200：制作分容包：将上述电芯组装入分容包中，同时将2根细丝一同装入分容包，注电解液，封装，分容，将分容后的分容包按照电压、内阻、容量参数，使参数值相近的若干分容包装入同一电芯箱体，组成大容量单体电池的电芯；
S300：焊接正负极盖板的内侧第一连接件：按照由下往上的顺序，依次将分容包的正、负极连接件与正负极盖板的内侧第一连接件焊接；
S400：焊接上、下盖板：将上盖板、下盖板分别与正负极盖板进行焊接；
S500：焊接前、后侧盖板：依次撕扯分容包的细丝拉环，并将细丝去掉，使分容包的两个侧面打开，盖上前侧盖板和后侧盖板，并焊接前、后侧盖板与相邻盖板之间的缝隙，完成电芯箱体的制作；
S600：焊接汇流集流柱：将正极盖板外侧的多个第二连接件一一穿过正极集流柱的通槽部分，并将第二连接件直角折叠使其与通槽上表面贴合，然后焊接正极汇流集流柱；负极集流柱同样方法焊接；
S700：装配热量控制装置与热管；
S800：装配外壳保护罩，电芯箱体外部贴绝缘保护膜；
S900：二次注液；
S1000：安装运行保护装置。
41.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S200中，分容包装入电芯箱体时，可在若干分容包之间设置受力支架，以便使各个分容包受力均衡。
42.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S300中，当正负极盖板的第二连接件与正、负极连接件焊接完成后，将正负极盖板向电芯方向挤压使焊接部分弯曲，从而使电芯箱体的空间紧凑。
43.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S400中，在上、下盖板焊接前，可以在分容包的各个棱角处放置隔热垫片。
44.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S400中，在焊接上、下盖板前，将泄爆口上的必要组件预先装配好，并对注液口及排液口进行封堵。
45.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S500中，拉开细丝前需对电芯箱体内侧及分容包进行除尘、干燥处理。
46.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S500中，可在电芯箱体的壳体部分设置凹槽并放置隔热密封圈。
47.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S600中，在焊接集流柱前，可以将盖体外侧的第二连接件直角折叠，之后与通槽切合面用压螺栓或者压条等机械方式预先贴合紧密。
48.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S700中，热量控制装置与集流柱装配时，需要在集流柱与热量控制装置的结合面涂覆绝缘导热胶或者设置绝缘导热垫片。
49.如权利要求40所述的一种大容量单体电池的组装方法，其特征在于，所述步骤S700中，当热管与集流柱装配时，需要在集流柱上的装配凹槽中与热管的结合面涂覆导热胶。
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