CN115275322A - 一种软包电池、软包电池组及大容量电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种软包电池、软包电池组及大容量电池，主要解决现有软包电池的补液装置结构复杂、密封性较差且无法实现电解液共享的问题。该软包电池包括软包电芯和注液装置；软包电芯包括封装膜和设置在封装膜内的电极组件；注液装置包括密封膜和注液管，密封膜与封装膜连接；注液管全部嵌入密封膜内，或者，注液管部分嵌入密封膜内。该注液装置结构简单，只需设置密封膜和注液管即可。同时，该注液装置密封性较好。此外，该注液装置可实现多个软包电池的电解液共享，使得多个软包电池并联后的一致性较好。

Description

一种软包电池、软包电池组及大容量电池
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种软包电池、软包电池组及大容量电池。
背景技术
锂离子电池主要分为方形、圆柱、软包等三大类；其中，方形锂离子电池和圆柱锂离子电池主要采用铝合金、不锈钢等外壳，软包锂离子电池主要采用铝塑膜包覆形成外壳。软包电芯的包装材料和结构使其拥有一系列优点。例如，安全性能好，由于软包电芯在结构上采用铝塑膜包装，发生安全问题时，软包电芯鼓气裂开，避免了发生爆炸的问题；重量轻，软包电芯重量较同等容量的方形电池少20％～40％；内阻小，软包电芯的内阻较锂电池小，可以很好的降低电池的自耗电；循环性能好，软包电芯的循环寿命更长，100次循环衰减比铝壳少4％～7％。
软包电芯在制作过程中通常会真空注入电解液进行预充，然后封装软包电芯，使得软包电芯的腔室内具有一定量的电解液。但是，软包电芯的尺寸一般较方形电池的尺寸更小，软包电芯无法存储大量的电解液，而且软包电芯中的电解液会与正负极片充放电而发生气化，使得电解液在循环过程中逐渐消耗，这就导致软包电芯在循环后期会因电解液减少出现循环性能衰减异常，例如，直流电阻异常增大等情况，从而影响了软包电芯的循环等性能。
中国专利CN211350866U公开了一种软包电芯和注液系统。该软包电芯包括电芯主体以及具有腔室的壳体，电芯主体容纳并且封装于所述腔室中，所述壳体具有连通所述腔室和外界的注液孔，所述注液孔中设置有封门结构，所述封门结构设置为能够在外力作用下打开所述注液孔并且能够在撤销所述外力作用后封堵所述注液孔。所述软包电芯通过设置封门结构，使得注液孔能够在外力作用下打开，有利于注液机在软包电芯的循环过程中及时补充电解液，并且封门结构能够在撤销所述外力作用后封堵，保证了软包电芯的气液密封性良好。该软包电芯的注液孔虽能够进行二次补液，但是，无法实现多个软包电芯之间的电解液共享。同时，该封门结构的结构比较复杂，存在泄漏点，无法保证软包电芯的完全密封，空气中的水或其他杂质还是可能通过该装置进入软包电芯的内腔内。
中国专利CN213752785U公开了一种富液态软包电芯，所述富液态软包电芯包括外壳以及位于所述外壳内部的电芯，所述电芯的至少一侧设置有电解液存储腔，能够提升软包电芯的电解液注液量与保液量。该软包电芯虽能够进行电解液补充，但是其补充的电解液是定量的，同时也无法实现多个软包电芯之间的电解液共享。
发明内容
为解决现有软包电池的补液装置结构复杂、密封性较差且无法实现电解液共享的问题，本发明提供一种软包电池、软包电池组及大容量电池。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种软包电池，包括软包电芯和注液装置，所述软包电芯包括封装膜和设置在封装膜内的电极组件；所述注液装置包括密封膜和注液管，所述密封膜与封装膜连接；所述注液管全部嵌入密封膜内，其一端与软包电芯的内腔连通，另一端通过密封膜密封，或者，所述注液管部分嵌入密封膜内，其一端与软包电芯的内腔连通，另一端延伸至密封膜外侧，通过密封盖密封。
进一步地，所述注液装置设置在远离软包电芯极耳的一侧。
进一步地，所述软包电芯的正极耳和负极耳位于软包电芯的同一侧，所述注液管的中心线与正极耳、负极耳的所在的平面平行。
进一步地，所述密封膜与封装膜材质相同，且为一体结构。
进一步地，所述密封膜与封装膜热熔为一体，所述注液管与密封膜热熔为一体，所述密封盖与注液管热熔为一体。
进一步地，所述注液管部分嵌入密封膜内，所述注液管上设置有凸台，所述凸台的外表面为弧形光滑曲面，所述注液管在凸台处实现与密封膜的热封。
进一步地，所述注液管全部嵌入密封膜内，所述注液管包括相连接的第一连接管、第二连接管和第三连接管，所述第二连接管的直径小于第一连接管、第三连接管的直径，所述密封膜完全热缩包覆在第一连接管、第二连接管和第三连接管形成的凹陷区域内，实现密封膜与注液管的稳固连接。
同时，本发明提供一种软包电池组，包括共享管和多个上述的软包电池，多个软包电池的注液管均与共享管连通，使得多个软包电池的电解液通过共享管实现互通。
进一步地，所述注液管与共享管通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接实现连接。
此外，本发明还提供一种大容量电池，包括电池箱体和多个上述软包电池，所述软包电池设置在电池箱体内，且电池箱体内设置有电解液，所述电池箱体内的电解液与软包电芯内的电解液通过注液装置实现互通。
和现有技术相比，本发明技术方案具有如下优点：
本发明软包电池设置有注液装置，注液装置包括密封膜和注液管，密封膜与封装膜连接；注液管全部嵌入密封膜内，其一端与软包电芯的内腔连通，另一端通过密封膜密封，或者，注液管部分嵌入密封膜内，其一端与软包电芯的内腔连通，另一端延伸至密封膜外侧，通过密封盖密封。该注液装置结构简单，只需设置密封膜和注液管即可。同时，该注液装置密封性较好，能够在二次补液或电解液互通时有效防止与空气中的水气接触，避免外部环境对电解液的影响，隔绝水气良好。此外，该注液装置可以实现多个软包电芯的电解液共享，使得多个软包电芯并联后的一致性提高，使整个并联软包电芯内部的电解液性能均匀一致，也便于软包电芯进行预充分容后的补液，提高了软包电芯的使用寿命、生产效率以及成品率，进而提高了多个软包电芯并联后的质量管控效率和电池质量。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明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发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例1中软包电池的结构示意图；
图2为本发明实施例1中软包电池的局部结构示意图；
图3为本发明实施例1中注液管的结构示意图；
图4为本发明实施例2中软包电池的结构示意图；
图5为本发明实施例2中软包电池的局部结构示意图；
图6为本发明实施例2中注液管的结构示意图；
图7为本发明实施例3中软包电池组的结构示意图。
附图标记：1-软包电芯，2-注液装置，3-共享管，11-封装膜，12-极耳，21-密封膜，22-注液管，23-密封盖，221-第一连接管，222-第二连接管，223-凸台，224-第三连接管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种软包电池,该软包电池包括软包电芯和注液装置；软包电芯包括封装膜和设置在封装膜内的电极组件，电极组件主要由正极、负极、隔膜、绝缘材料、极耳组成。注液装置包括密封膜和注液管，密封膜与封装膜连接；注液管全部嵌入密封膜内，其一端与软包电芯的内腔连通，另一端通过密封膜密封，或者，注液管部分嵌入密封膜内，其一端与软包电芯的内腔连通，另一端延伸至密封膜外侧，通过密封盖密封。现有软包电芯采用铝塑膜作为封装膜，铝塑膜一般使用热封装保证软包电芯的气密性，而软包电芯的气密性是较为关键的，其是软包电芯性能是否优异的关键，在软包电芯一次注液还是二次补液时，均须防止电解液与空气中水气的接触。
基于此，本发明在软包电芯上设置有注液装置，即在普通软包电芯上增加一个可以加注电解液的装置(即注液装置)，这个装置一端可以与加液管道或共享管相连，另一端确切地与软包电芯的内部连通，形成一个确切的注液通道，方便给软包电芯加注电解液或实现电解液共享，该加注电解液的接口结构位于极耳的对面，与极耳的延伸方向处于垂直，即软包电芯的正极耳和负极耳位于软包电芯的同一侧，注液管的中心线与正极耳、负极耳的所在的平面平行。此加注电解液的装置可以与软包电芯的铝塑膜通过热熔粘为一体，当加液口与外接加液管道连接时，此接口依然与铝塑膜牢靠地热熔为一体，此加注电解液的结构可以全部预埋进铝塑膜中，也可以一部分外露于铝塑膜之外。使用时切掉密封膜，全部预埋的接口就可以露出，并与外接加液管道相连；在注液管外露端也可有一个可承压的密封盖，密封盖卸掉后就可以与外接加液管道相连，实现电解液二次补液或电解液共享。
由上述描述可知，本发明注液装置结构简单，只需设置密封膜和注液管即可。同时，该注液装置密封性较好，能够在二次补液或电解液互通时有效防止与空气中的水气接触，避免外部环境对电解液的影响，隔绝水气良好。此外，该注液装置可以实现多个软包电芯的电解液共享，使得多个软包电芯并联后的一致性提高，使整个并联软包电芯内部的电解液性能均匀一致，也便于软包电芯进行预充分容后的补液，提高了软包电芯的使用寿命、生产效率以及成品率，进而提高了多个软包电芯并联后的质量管控效率和电池质量。
本发明注液装置可设置在软包电芯的任意位置，只要与软包电芯的内腔连接即可，优选的，其设置在软包电芯壳体远离极耳的侧面上，即与极耳相对设置，这样方便电解液的注入和共享，避免与软包电芯的极耳位置产生干涉。此外，在铝塑膜密封电极组件的结构中，只有极耳的对面这一侧是一个整体结构，其它三个侧面均由两片铝塑膜热熔而成，用整体铝塑膜结构固定注液管是相对容易，且容易保证不泄漏，在其它三个面中设置注液结构则相对复杂。同时，该注液管的中心线可与极耳的延伸方向垂直，该设置可以容易地将注液结构控制在电芯的宽度范围，使注液装置对电池电芯的整体结构影响最小。为增加注液装置与软包电芯的密封性，上述密封膜与封装膜设置为一体结构，即二者通过同一张膜实现加工，或者，密封膜与封装膜热熔为一体，同时，也可将注液管与密封膜热熔为一体，密封盖与注液管热熔为一体，通过热熔使得各部件密封连接在一起，该种将各部件热熔在一起的方式，可有效保证软包电芯的气密性，避免出现泄露点。
本发明注液管被密封的一端在补液或电解液共享时可通过多种方式与加液管道或共享管连接，具体可通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接等方式连接。该注液管的结构可为多种，可为一段式管道、二段式管道、三段式管道等等。例如，该注液管为一段式管道，此时，注液管部分嵌入密封膜内，该注液管上设置有凸台，密封膜在凸台处实现与注液管的热封，该凸台的外表面为光滑曲面，该种结构可使得密封膜与第二连接管的连接密封更加可靠。再例如，该注液管为三段式管道，此时，注液管全部嵌入密封膜内，包括相连接的第一连接管、第二连接管和第三连接管，第二连接管的直径小于第一连接管、第三连接管的直径，密封膜完全热缩包覆在第一连接管、第二连接管和第三连接管形成的凹陷区域内，该种方式可将密封膜固定在第二连接管形成的凹陷内，使得密封膜与注液管稳固连接，避免注液或共享电解液时注液管脱落。
本发明还提供一种软包电池组，包括共享管和多个上述软包电池，多个软包电池的注液管均与共享管连通，从而使得多个软包电池的电解液通过共享管实现互通。本发明还提供一种大容量电池，包括电池箱体和上述软包电池，软包电池设置在电池箱体内，且电池箱体内设置有电解液，电池箱体内的电解液与软包电芯内的电解液通过注液装置实现互通。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供一种软包电池,该软包电池包括软包电芯1和注液装置2；软包电池的基本结构与圆柱、方形类似，该软包电芯1具体包括封装膜11和设置在封装膜11内的电极组件，电极组件主要由正极、负极、隔膜、绝缘材料、极耳12组成。注液装置2包括密封膜21和注液管22，密封膜21与封装膜11连接；该注液管22部分嵌入密封膜21内，其一端与软包电芯1的内腔连通，另一端延伸至密封膜21外侧，通过密封盖23密封。在本实施例中，密封膜21与软包电芯1的封装膜11热熔为一体，注液管22与密封膜21热熔为一体，密封盖23与注液管22热熔为一体，将各部件热熔为一体后，可实现良好的密封，隔绝水气良好。该注液管22的外露端设有一个可承压的密封盖23，密封盖23卸掉或切除后可以与加液管道或共享管3道连接，实现二次补液或电解液互通。该注液管被密封的一端在补液或电解液共享时可通过多种方式与加液管道或共享管连接，具体可通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接等方式连接。
如图3所示，在本实施例中，上述注液管22部分嵌入密封膜内，其外壁上设置有凸台223，密封膜21在凸台223处实现与注液管22的热封。该凸台223的外表面为弧形光滑曲面，通过该光滑曲面可以方便的实现与封装膜11的热封，使得热熔时二者的接触处更加紧密和可靠。该密封膜21的材质可以与封装膜11相同也可以不同，只要能够与封装膜11热熔连接在一起即可，例如，可为PP、铝塑膜等。
实施例2
如图4和图5所示，本实施例提供的软包电池包括软包电芯1和注液装置2；软包电池的基本结构与圆柱、方形类似，主要包括封装膜11和设置在封装膜11内的电极组件，电极组件主要由正极、负极、隔膜、绝缘材料、极耳12组成。注液装置2包括密封膜21和注液管22，密封膜21与封装膜11连接；注液管22全部嵌入密封膜21内，其一端与软包电芯1的内腔连通，另一端通过密封膜21密封。在本实施例中，密封膜21与封装膜11热熔为一体，注液管22与密封膜21热熔为一体，将各部件热熔为一体后，可实现良好的密封，隔绝水气良好。该注液管在与加液管道或共享管连接时，切掉部分密封膜，预埋的接口就可以露出，此时与加液管道或共享管相连。该注液管被密封的一端在补液或电解液共享时可通过多种方式与加液管道或共享管连接，具体可通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接等方式连接。
如图6所示，在本实施例中，上述注液管22包括相连接的第一连接管221、第二连接管222和第三连接管224，第二连接管222的直径小于第一连接管221、第三连接管224的直径，密封膜完全热缩包覆在第一连接管、第二连接管和第三连接管形成的凹陷区域内。该种方式可将密封膜21固定在第二连接管222形成的凹陷内，使得密封膜21与注液管22稳固连接，避免注液或共享电解液时注液管22脱落。
实施例3
如图7所示，本实施例提供一种软包电池组，包括共享管3和多个上述实施1或实施例2中的软包电池，多个软包电池的注液管22均与共享管3连通，从而使得多个软包电池的电解液通过共享管3实现互通。具体连接时，注液管与共享管3通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接等方式连接，也可通过快速接头实现连接。
该注液装置2可以实现多个软包电芯的电解液共享，使得多个软包电芯并联后的一致性提高，使整个并联软包电芯内部的电解液性能均匀一致，也便于软包电芯进行预充分容后的补液，提高了电池的使用寿命，操作性强，经济实用，提高了软包电芯的生产效率以及成品率，进而提高了多个软包电芯并联后的质量管控效率和电池质量。
实施例4
本实施例提供的大容量电池包括电池箱体和多个实施例1或实施2中软包电池，软包电池设置在电池箱体内，在手套箱内将软包电池的注液管22打开，将其放入电池箱体内，随后在电池箱体内添加电解液，此时电池箱体内的电解液与软包电芯1内的电解液通过注液装置实现互通。
该大容量电池主要由多个经挑选、电性能相同的软包电芯1并联组成，组成大容量电池的各软包电芯1在成组之前，电容量、内阻、充放电特性进行测试，各软包电芯1以上三种参数的误差在1％以内才能进入同一组进行匹配。将选定的电性能相同(忽略挑选误差)的多个软包电芯1层叠，用压板压紧，用困扎带困扎压紧。每个软包电芯与电池箱内环境的通道，使得每个软包电芯均共同浸润于电池箱内环境的电解液中，从而大幅度提高各软包电芯储能性能的一致性，并提高各软包电芯的使用寿命。同时，该种设置可有效防止电芯壳体被打通时与空气中的水气接触，操作方法简单可靠，隔绝水气良好，不增加电池其它制作工艺，便于操作。

Claims (10)

1.一种软包电池，包括软包电芯，所述软包电芯包括封装膜和设置在封装膜内的电极组件；其特征在于，还包括注液装置；
所述注液装置包括密封膜和注液管，所述密封膜与封装膜连接；
所述注液管全部嵌入密封膜内，其一端与软包电芯的内腔连通，另一端通过密封膜密封，或者，所述注液管部分嵌入密封膜内，其一端与软包电芯的内腔连通，另一端延伸至密封膜外侧，通过密封盖密封。
2.根据权利要求1所述的软包电池，其特征在于，所述注液装置设置在远离软包电芯极耳的一侧。
3.根据权利要求1所述的软包电池，其特征在于，所述软包电芯的正极耳和负极耳位于软包电芯的同一侧，所述注液管的中心线与正极耳、负极耳的所在的平面平行。
4.根据权利要求1所述的软包电池，其特征在于，所述密封膜与封装膜材质相同，且为一体结构。
5.根据权利要求1所述的软包电池，其特征在于，所述密封膜与封装膜热熔为一体，所述注液管与密封膜热熔为一体，所述密封盖与注液管热熔为一体。
6.根据权利要求1至5任一所述的软包电池，其特征在于，所述注液管部分嵌入密封膜内，所述注液管上设置有凸台，所述凸台的外表面为弧形光滑曲面，所述注液管在凸台处实现与密封膜的热封。
7.根据权利要求1至5任一所述的软包电池，其特征在于，所述注液管全部嵌入密封膜内，所述注液管包括相连接的第一连接管、第二连接管和第三连接管，所述第二连接管的直径小于第一连接管、第三连接管的直径，所述密封膜完全热缩包覆在第一连接管、第二连接管和第三连接管形成的凹陷区域内，实现密封膜与注液管的稳固连接。
8.一种软包电池组，其特征在于，包括共享管和多个权利要求1至7任一所述的软包电池，多个软包电池的注液管均与共享管连通，使得多个软包电池的电解液通过共享管实现互通。
9.根据权利要求8所述的软包电池组，其特征在于，所述注液管与共享管通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接实现连接。
10.一种大容量电池，其特征在于，包括电池箱体和多个权利要求1至7任一所述软包电池，所述软包电池设置在电池箱体内，且电池箱体内设置有电解液，所述电池箱体内的电解液与软包电芯内的电解液通过注液管实现互通。
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