CN114709569A - 一种多电芯锂电池结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多电芯锂电池结构，包括容纳多个电芯的壳体和与壳体配合的盖板，所述电芯的两个极耳均设置于电极端，所述盖板的内表面固定连接有至少一个电芯组，所述电芯组包括两个电极端相对贴合的电芯，所述盖板连接的至少一个电芯组被壳体包裹，所述盖板固定设置于壳体表面的中间位置，盖板表面与电极端表面垂直，所述盖板外表面设置有与电芯的两个极耳分别电连接的极柱。本发明在壳体内同时封装至少一个电芯组，即至少两个电芯，相对于传统的锂电池结构能够提高能量密度；另外，本实施例通过壳体的盖板直接与电芯的极耳连接，相对于现有技术省去了大量的中间结构，简化了锂电池的组装过程，能够显著的提升锂电池的装配效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种多电芯锂电池结构。
背景技术
目前传统的锂电池装配方法如下：①采用“蝴蝶焊接”工艺将两个单卷芯连接在一起，即通过连接片将相同极性的两极耳，利用超声波焊接在一起；②将上述连接片通过激光与盖板上对应相同极性的极柱焊接在一起，并在焊印处扣合止动架；③将上述两个单卷芯合并，通过捆绑胶带固定；④将电芯塞入铝壳，通过激光完成盖板与铝壳的封口焊接。
但本方案存在如下缺陷：1、连接片与盖板的激光焊接工序中，会产生大量的金属粉尘，而焊接位置均靠近卷芯的开口处，极易使金属粉尘进入卷芯内部，从而造成锂电池因短路而报废；2、加工制造工序复杂，需要涉及极耳超声波焊接、连接片激光焊接、扣合止动架、合芯等诸多工序，且连接片激光焊接工序中，不易实现卷芯及连接片的定位，从而降低了制造的合格率、稼动率；3、合芯工序中，两个单卷芯的对齐度不易控制，且正、负极耳弯折时易出现断裂、反插入卷芯内部等风险，当单个锂电池的卷芯数量增加时，极耳弯折的缺陷更加明显，大大限制了工艺应用；4、由于采用一套铝壳配置一套盖板的方式，该方案已无法有效提升锂电池的能量密度、降低制造成本，从而使得制造陷入瓶颈。
公开号为CN113300055A的发明专利申请公开了一种电芯的连接组件、锂电池及装配方法，通过连接组件连接多个电芯，将多个电芯的极耳引导到连接组件的极片上；连接后的多个电芯折叠排列后放入铝壳内，通过盖板的极柱与连接组件的极片连接从而将多个电芯的正负极分别与铝壳盖板上的正负极柱连接，整体作为电池使用。该方案虽然能够提高锂电池的能量密度，但是电芯需要先通过连接组件并联，再通过盖板并联，装配过程步骤较多，组装不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够提高能量密度，简化装配流程的多电芯锂电池结构。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种多电芯锂电池结构，包括容纳多个电芯的壳体和与壳体配合的盖板，所述电芯的两个极耳均设置于电极端，所述盖板的内表面固定连接有至少一个电芯组，所述电芯组包括两个电极端相对贴合的电芯，所述盖板连接的至少一个电芯组被壳体包裹，所述盖板固定设置于壳体表面的中间位置，盖板表面与电极端表面垂直，所述盖板外表面设置有与电芯的两个极耳分别电连接的极柱。
本发明在壳体内同时封装至少一个电芯组，即至少两个电芯，相对于传统的锂电池结构能够提高能量密度；另外，本实施例通过壳体的盖板直接与电芯的极耳连接，相对于现有技术省去了大量的中间结构，简化了锂电池的组装过程，能够显著的提升锂电池的装配效率。
优选的，同一个电芯组内的两个所述电芯极性相同的极耳分别叠放在一起。
优选的，所述盖板包括基板和分别设置于基板内表面和外表面的两个极片和两个极柱，所述极柱与极片分别穿过基板电连接并与基板绝缘固定，所述极片能够分别与电芯组内的两个正极耳连接作为正极片或与两个负极耳电连接作为负极片。
优选的，所述基板两个表面分别贴附有绝缘层，基板上设置有两个连接孔，两个表面的绝缘层包覆连接孔的边缘后连接，两个所述极片上分别设置有穿过连接孔连接所述极柱的凸台。
优选的，所述极柱通过绝缘层固定在基板上，凸台与极柱固定连接，所述极片沿基板宽度方向的两端分别与电芯组内的两个极性相同的极耳连接。
优选的，所述极片的中间位置沿宽度方向设置有两排应力孔，所述极片的两端沿应力孔弯折。
优选的，所述基板表面还设置有防爆阀和注液孔。
优选的，所述电芯上的极耳固定位置与盖板之间具有间隔，所述极片两端分别与两侧电芯极性相同的极耳贴合，所述极耳另一侧设置有保护片，所述保护片、极耳和极片通过超声波焊接固定，所述保护片和极片的外侧分别贴附有绝缘胶带；两个电芯的极耳朝向盖板内表面一侧折叠与电极端贴合，所述极片的两端相对折叠到大致平行状态，所述盖板表面与其中一个电芯组的表面贴合。
优选的，所述壳体为包括两个铝壳，两个所述铝壳的敞口侧能够相对拼接在一起，所述铝壳敞口侧的其中一侧分别设置有凹口，两个所述铝壳拼合时，所述盖板分别与两侧的凹口拼合固定。
优选的，所述盖板的边缘与凹口的边缘分别设置有能够拼接配合的台阶槽，所述盖板固定连接的至少一个电芯组通过绝缘膜包裹后分别插入到所述铝壳内。
本发明提供的多电芯锂电池结构的优点在于：在壳体内同时封装至少一个电芯组，即至少两个电芯，相对于传统的锂电池结构能够提高能量密度；另外，本实施例通过壳体的盖板直接与电芯的极耳连接，相对于现有技术省去了大量的中间结构，简化了锂电池的组装过程，能够显著的提升锂电池的装配效率。将连接片与盖板的激光焊接工序转移到凸台与极柱的激光焊接工序上，焊接位置远离卷芯，能够有效规避焊接粉尘进入到卷芯内部，降低电池短路的风险；相较于传统的锂电池结构，取消连接片激光焊接、扣合止动架、合芯等诸多工序，更易于实现卷芯定位，提高合格率和稼动率；在卷芯固定封装时，正、负极耳均处于拉伸状态，能够规避正、负极耳弯折时易断裂、反插的风险。
附图说明
图1为本发明的实施例1提供的锂电池的示意图；
图2为本发明的实施例1提供的盖板与电芯组的配合状态剖视图；
图3为本发明的实施例1提供的电芯的示意图；
图4为本发明的实施例1提供的盖板的示意图一；
图5为本发明的实施例1提供的盖板的示意图二；
图6为本发明的实施例1提供的极片与极柱的配合状态示意图；
图7为本发明的实施例1提供的盖板与电芯组的装配过程示意图一；
图8为本发明的实施例1提供的盖板与电芯组的装配过程示意图二；
图9为本发明的实施例1提供的盖板与电芯组的装配过程示意图三；
图10为本发明的实施例1提供的盖板与电芯组的装配过程示意图四；
图11为本发明的实施例1提供的盖板与电芯组的装配过程示意图五；
图12为本发明的实施例1提供的铝壳的示意图；
图13为本发明的实施例1提供的盖板与铝壳配合状态剖视图；
图14为图13中A部分的局部放大图；
图15为本发明的实施例2提供的盖板与两个电芯组的配合状态示意图；
图16为图15中A-A方向的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，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作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
如图1所示，本实施例提供了一种具有多电芯的锂电池结构，以提高锂电池的能量密度，具体的，包括壳体30和与壳体30配合的盖板20；结合图2，所述盖板20上连接有一个电芯组(图未示)，一个所述电芯组包括两个电极端101相对贴合的电芯10；结合图3，所述电芯10的两个极耳102均设置在电极端101上，所述盖板20连接的至少一个电芯组被壳体30包裹，所述盖板20固定设置于壳体30表面的中间位置，盖板20表面与电极端101表面垂直，所述盖板20外表面设置有与电芯10的两个极耳分别电连接的极柱203。
本实施例在壳体30内同时封装至少一个电芯组，即至少两个电芯10，相对于传统的锂电池结构能够提高能量密度；另外，本实施例通过壳体的盖板20直接与电芯10的极耳102连接，相对于现有技术省去了大量的中间结构，简化了锂电池的组装过程，能够显著的提升锂电池的装配效率。
所述电芯10的极耳102分别包括正极耳和负极耳，其中正极耳由多层铝箔材堆叠而成，负极耳是由多层铜箔材堆叠而成；本实施例中电芯10为卷绕型电芯，但本实施例的方案同样适用于叠片型卷芯、卷绕-叠片型等其他型式的电芯结构。
同一个电芯组内的连个所述电芯10极性相同的极耳102分别叠放在一起，以方便与盖板20电连接。参考图4，所述盖板20包括基板201和分别设置于基板201内表面和外表面的两个极片204和两个极柱203，所述极柱203与极片204分别穿过基板201电连接并与基板201绝缘固定，所述极片204能够分别与电芯组内的两个正极耳连接作为正极片或与两个负极耳电连接作为负极片。
结合图5和图6，所述基板201的两个表面分别贴附有绝缘层202，所述基板201上设置有两个连接孔(图未示)，两个表面的绝缘层202包覆连接孔的边缘后连接，两个所述极片204上分别设置有穿过连接孔连接所述极柱203的凸台205，所述极柱203与凸台205通过激光焊接固定；从而实现极片204与极柱203的电连接，并与基板201绝缘，所述绝缘层202沿极柱203的边缘贴附在极柱203的侧面上，确保极柱203不会与基板201接触导通。
所述基板201上还设置有防爆阀206和注液孔207，所述绝缘层202双开设有通气孔，一方面是为了减轻绝缘层202的重量，提升电池的能量密度，另一方面是为了电池内部产生的气体可以顺利排向防爆阀206。
所述极柱203通过绝缘层202固定在基板201上，凸台205与极柱203固定连接，从而将极片204固定在基板201的下表面上，所述极片204沿基板201宽度方向的两端分别与电芯组内的了两个极性相同的极耳102连接，从而将电芯组内的两个电芯10并联连接到盖板20上。
参考图7，在使用时，将两个电芯10的电极端101间隔相对放置，两个电芯10极性相同的极耳102分别对准，极片204的两端分别与两个极耳102焊接固定，然后将两个极耳102分别向与电极端101贴合的方向折叠，两个电芯10相互靠近，极片204的两端分别跟随极耳102折叠与电极端101贴合，最终两个电芯10的电极端101基本贴合在一起，所述盖板20处于两个电芯10拼合位置中间并与电极端101垂直，即图2所示状态。
在具体连接时，可以先将极片204与极柱203连接后再与两个电芯10配合进行装配，也可以先将极片204与两个电芯10的极耳102焊接固定后，将两个电芯10的极耳102向内侧翻转，使极片204的凸台205相对电芯10伸出，然后将两个凸台205插入到盖板20上，通过激光焊接连接凸台205和极柱203。
再参考图5，所述极片204的中间位置沿宽度方向设置有两排应力孔208，所述极片204的两端沿应力孔弯折以方便操作。
由于极耳102需要折叠后贴合在电极端101上然后与处于电芯10侧面的盖板20连接，因此极耳102的固定位置与靠近盖板20的电芯10侧面具有一定的间距，本实施例中，所述极耳102设置于电芯10厚度方向的一侧，盖板20贴合在电芯10的另一侧。
结合图7和图8，所述极耳102一侧与极片204贴合，另一侧设置有一保护片209，所述保护片、极耳102和极片204贴合在一起后通过超声波焊接固定。结合图9和图10，在焊印两侧分别贴附有绝缘胶带103，即在保护片209和极片204的外侧贴上所述的绝缘胶带103，从而防止凸台205与极柱203焊接产生的粉尘进入卷芯10内，降低电池短路的风险。
参考图11，对于通过盖板20连接拼合后的电芯10，通过绝缘膜104包裹在一起，并将盖板20位置漏出来。再参考图1和图12，所述壳体30包括两个铝壳301，两个所述铝壳301的敞口侧能够相对拼接在一起，所述铝壳301敞口侧的其中一侧分别设置有凹口302，两个铝壳301拼接在一起时，所述盖板20分别与两侧的凹口302拼合固定。
参考图13和图14，所述铝壳301和盖板20的边缘分别设置有能够拼合在一起的台阶槽，两侧的铝壳301分别套在两侧的电芯10外侧然后向中间挤压拼合在一起，并与盖板20拼接固定，然后通过激光或超声波焊接在一起，将两个电芯10并联封装在壳体30内，以盖板20上的两个极柱203作为整个电池的电极，完成多电芯锂电池的封装。
实施例2
参考图15和图16，本实施例中所述盖板20连接有两个电芯组，第二个电芯组的极耳102与第一个电芯组的极耳102贴合，盖板20的极片204与第一个电芯组的极耳102贴合，保护片209与第二个电芯组的极耳102贴合在一起，通过超声波焊接后再一起向盖板20的内侧折叠与电极端101贴合，盖板20同样处于第一个电芯组的侧面；铝壳301的尺寸适应性设置以容纳两个电芯10即可。
进一步的，本领域技术人员可根据本实施例提供的方案，通过一个盖板20连接更多个电芯组，在需要连接多个电芯组的情况下，只需要适应性调整下层电芯组的极耳102的长度，使其能够与极片204连接到一起即可，在具体固定时，可先将下层的极耳102折叠与电极端101贴合，然后使其极耳102的端部与上层的极耳102贴合到一起，再与极片204和保护片209焊接固定。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种多电芯锂电池结构，其特征在于：包括容纳多个电芯的壳体和与壳体配合的盖板，所述电芯的两个极耳均设置于电极端，所述盖板的内表面固定连接有至少一个电芯组，所述电芯组包括两个电极端相对贴合的电芯，所述盖板连接的至少一个电芯组被壳体包裹，所述盖板固定设置于壳体表面的中间位置，盖板表面与电极端表面垂直，所述盖板外表面设置有与电芯的两个极耳分别电连接的极柱。
2.根据权利要求1所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：同一个电芯组内的两个所述电芯极性相同的极耳分别叠放在一起。
3.根据权利要求2所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：所述盖板包括基板和分别设置于基板内表面和外表面的两个极片和两个极柱，所述极柱与极片分别穿过基板电连接并与基板绝缘固定，所述极片能够分别与电芯组内的两个正极耳连接作为正极片或与两个负极耳电连接作为负极片。
4.根据权利要求3所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：所述基板两个表面分别贴附有绝缘层，基板上设置有两个连接孔，两个表面的绝缘层包覆连接孔的边缘后连接，两个所述极片上分别设置有穿过连接孔连接所述极柱的凸台。
5.根据权利要求4所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：所述极柱通过绝缘层固定在基板上，凸台与极柱固定连接，所述极片沿基板宽度方向的两端分别与电芯组内的两个极性相同的极耳连接。
6.根据权利要求5所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：所述极片的中间位置沿宽度方向设置有两排应力孔，所述极片的两端沿应力孔弯折。
7.根据权利要求3所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：所述基板表面还设置有防爆阀和注液孔。
8.根据权利要求5所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：所述电芯上的极耳固定位置与盖板之间具有间隔，所述极片两端分别与两侧电芯极性相同的极耳贴合，所述极耳另一侧设置有保护片，所述保护片、极耳和极片通过超声波焊接固定，所述保护片和极片的外侧分别贴附有绝缘胶带；两个电芯的极耳朝向盖板内表面一侧折叠与电极端贴合，所述极片的两端相对折叠到大致平行状态，所述盖板表面与其中一个电芯组的表面贴合。
9.根据权利要求1所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：所述壳体为包括两个铝壳，两个所述铝壳的敞口侧能够相对拼接在一起，所述铝壳敞口侧的其中一侧分别设置有凹口，两个所述铝壳拼合时，所述盖板分别与两侧的凹口拼合固定。
10.根据权利要求9所述的一种多电芯锂电池结构，其特征在于：所述盖板的边缘与凹口的边缘分别设置有能够拼接配合的台阶槽，所述盖板固定连接的至少一个电芯组通过绝缘膜包裹后分别插入到所述铝壳内。
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2022
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