CN115566243A - 一种可共享电解液的软包电芯组及大容量电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可共享电解液的软包电芯组及大容量电池，主要解决现有多个软包电芯无法实现电解液共享、并联后一致性较差的问题。该可共享电解液的软包电芯组包括电解液储液仓和N个软包电芯；软包电芯上设置有开口，电解液储液仓设置在N个软包电芯上，且电解液储液仓的内腔与N个软包电芯的开口均连通；电解液储液仓上设置有至少一个注液口。该软包电芯组可通过电解液储液仓实现多个软包电芯的电解液共享，使整个并联软包电芯组内部的电解液性能一致，使得多个软包电芯并联后一致性提高，同时也便于软包电芯进行预充分容后的补液，从而提高了软包电芯的使用寿命、生产效率以及成品率。

Description

一种可共享电解液的软包电芯组及大容量电池
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种可共享电解液的软包电芯组及大容量电池。
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。
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，导致并联后整个电池一致性较差。
发明内容
为解决现有多个软包电芯无法实现电解液共享、并联后一致性较差的问题，本发明提供一种可共享电解液的软包电芯组及大容量电池。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种可共享电解液的软包电芯组，包括电解液储液仓和N个软包电芯，N为大于等于2的正整数；所述软包电芯的壳体上设置有开口；所述电解液储液仓设置在N个软包电芯上，且电解液储液仓的内腔与N个软包电芯的开口均连通；所述电解液储液仓上设置有至少一个注液口，所述注液口和/或软包电芯的开口被密封，打开时用于实现电解液注入。
进一步地，所述软包电芯的开口通过覆盖开口且溶于电解液的溶解膜实现密封，所述溶解膜位于软包电芯内腔的一侧设置有隔离层，所述溶解膜在电解液储液仓内注入电解液时溶解，且隔离层脱落，所述电解液储液仓的内腔和软包电芯的内腔连通。
进一步地，所述开口通过密封层密封，所述密封层上设置有薄弱区，所述薄弱区上设置有拉环，所述薄弱区被拉环打开时电解液储液仓的内腔和软包电芯的内腔连通。
进一步地，所述密封层与所述软包电芯的壳体一体设置。
进一步地，所述电解液储液仓的底部设置有通槽，所述电解液储液仓的内腔通过通槽与软包电芯壳体的开口连通。
进一步地，所述电解液储液仓为一端敞口的空心长方体结构，所述空心长方体结构的敞口端设置在软包电芯开口的一侧，且电解液储液仓的侧壁与软包电芯密封连接。
进一步地，所述电解液储液仓的内腔设置有支撑架，使得电解液储液仓的内腔保持畅通，所述支撑架呈网格状排布。
进一步地，所述电解液储液仓上设置有注液管，所述注液管的一端与注液口连通，另一端被密封盖密封。
进一步地，多个软包电芯依次排列设置，且多个软包电芯的开口设置在软包电芯同一侧的同一位置，且所述软包电芯的开口和极耳设置在软包电芯不同的侧面上。
同时，本发明还提供一种大容量电池，包括电池壳体和上述可共享电解液的软包电芯组，所述软包电芯组设置在电池壳体内，所述软包电芯组与电池壳体之间填充有导热胶。
和现有技术相比，本发明技术方案具有如下优点：
本发明可共享电解液的软包电芯组包括电解液储液仓和N个软包电芯，各软包电芯上设置有开口，电解液储液仓设置在软包电芯上，且电解液储液仓的内腔与N个软包电芯的开口均连通；电解液储液仓上设置有至少一个注液口，注液口和/或软包电芯的开口被密封，打开时用于实现电解液注入。该软包电芯组通过电解液储液仓实现多个软包电芯的电解液共享，使整个并联软包电芯组内部的电解液性能均匀一致，使得多个软包电芯并联后一致性提高，同时也便于软包电芯进行预充分容后的补液，从而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。此外，该软包电芯组结构简单，操作可靠，只需对软包电芯进行开口以及设置电解液储液仓即可，实现电解液共享时只需打开开口注入电解液即可。
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中可共享电解液的软包电芯组的结构示意图；
图2为本发明实施例1中软包电芯开口处设置溶解膜的结构示意图；
图3为本发明实施例1中电解液储液仓设置注液管的结构示意图；
图4为本发明实施例2中电解液储液仓设置通槽的结构示意图；
图5为本发明实施例2中电解液储液仓设置注液管的结构示意图；
图6为本发明实施例2中软包电芯开口处设置拉环的结构示意图；
图7为本发明实施例3中电解液储液仓设置支撑架的结构示意图。
附图标记：1-软包电芯，2-电解液储液仓，3-溶解膜，4-电池壳体，11-开口，21-支撑架，22-注液管，23-拉环，24-通槽。
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。
现有软包电芯包括壳体和设置在壳体内的电极组件，电极组件主要由正极、负极、隔膜、绝缘材料、极耳组成。通常软包电芯采用铝塑膜作为壳体，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点，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。此外，由于各软包电芯在工作过程中，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，各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，将多个软包电芯并联后，各软包电芯的性能会有所差异，导致并联后一致性较差，进而影响整个并联电池的性能，基于此，本发明提供一种可共享电解液的软包电芯组。
本发明提供的可共享电解液的软包电芯组包括电解液储液仓和N个软包电芯；各软包电芯的壳体上设置有开口。电解液储液仓设置在软包电芯上，且电解液储液仓的内腔与N个软包电芯的开口均连通；电解液储液仓上设置有至少一个注液口，注液口和/或软包电芯的开口被密封，打开时用于实现电解液注入，打开时用于实现电解液注入。
本发明电解液储液仓可设置在软包电芯的任意位置，只要与软包电芯的内腔连通即可，优选的，其设置在未安装软包电芯极耳的侧面上，即与极耳错开设置，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。
本发明电解液储液仓可为不同形式的结构，只要能够储存电解液且在软包电芯的开口打开时其内腔与软包电芯的内腔连通即可。该电解液储液仓可为柔性软包结构或硬质壳体结构。例如，电解液储液仓的底部设置有通槽，电解液储液仓内腔通过通槽与软包电芯的开口连通，或者电解液储液仓为一端敞口的空心长方体结构，空心长方体结构的敞口端设置在软包电芯开口的一侧，且电解液储液仓的侧壁与软包电芯密封连接，采用上述两种不同的结构，便于与软包电芯进行安装，且该种结构比较稳固。具体连接时，电解液储液仓的侧壁与软包电芯组通过密封胶密封连接，该设置密封性较好，能够在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。电解液储液仓若为柔性软包结构，柔性软包结构由于其形状具有可塑性，能够适应不同空间的安装，使用范围较广。此外，为使得电解液储液仓的内腔保持畅通，电解液储液仓内腔内设置有支撑架，支撑架呈网格状排布，该支撑架可与电解液储液仓一体设置，也可与电解液储液仓分体式设置，只要能够对电解液储液仓的内腔进行支撑即可，避免电解液储液仓塌陷部分区域无法流动电解液。
软包电芯须防止电解液与空气中水气的接触，因此，需将电解液储液仓的注液口或软包电芯的开口密封，或者两者均密封，在注液时再将其打开。将电解液储液仓的注液口密封时，需注意电解液储液仓中不含有水气。上述软包电芯开口的密封方式可为多种，例如，可通过覆盖开口且溶于电解液的溶解膜实现密封，或者，通过密封层密封，该密封层可以软包电池的壳体一体设置。密封后，打开方式可为多种，例如可采用机械打开方式或物理溶解打开方式。机械方式打开时，可将软包电芯设置在手套箱内，在手套箱内对软包电芯的开口进行割开，或者，密封层上设置有薄弱区，薄弱区上设置有拉环，拉环在手套箱中打开，此时，电解液储液仓的内腔和软包电芯的内腔连通，电解液注入，实现多个软包电芯电解液的共享。通过机械方式打开时，无需对现有软包电芯的结构进行更改，只需设置拉环即可，因此，该种方式使用于现有软包电芯。或者，还可以在开口内设置有溶于电解液的溶解膜，溶解膜位于软包电芯内腔的一侧设置有隔离层，溶解膜在电解液储液仓内注入电解液时开口打开，将电解液储液仓的内腔和软包电芯的内腔连通，采用溶解膜的方式时，无需在手套箱内操作，该种开口方式更加简单，在电解液注入时即可打开开口，操作性较强。
上述注液口可通过多种方式实现密封，例如设置类似于软包电池的开口，设置密封膜，又或者，在注液开口上设置有注液管，注液管可突出电解液储液仓设置，方便与加液管道连接，方便实现电解液的注入。注液口被密封时，可在注液管上设置密封盖，通过密封盖实现密封，该密封盖与注液口或注液管螺纹、焊接或胶粘连接，也可与注液口、注液管一体设置。在加注电解液时，密封盖卸下，注液口或注液管与加液管道连接，实现电解液注入，具体可通过多种方式实现注液口、注液管与加液管道连接实现，例如可通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接等方式连接。
上述多个软包电芯并联时，多个软包电芯依次排列设置，且多个软包电芯的开口设置在同一位置，将开口设置在同一位置便于设置溶解膜或便于快速通过机械方式打开，同时也方便与电解液储液仓连通。
本发明还提供了一种大容量电池，包括电池壳体和上述的可共享电解液的软包电芯组，软包电芯设置在电池壳体内，软包电芯与电池壳体之间填充有导热胶，该导热胶为硅胶等。
实施例1
如图1至图3所示，本实施例的软包电芯组包括电解液储液仓2和N个软包电芯1，各软包电芯1上设置有开口11，电解液储液仓2设置在软包电芯1上，且电解液储液仓2的内腔与N个软包电芯1的开口11均连通；电解液储液仓2上设置有至少一个注液口，注液口上设置有注液管22，该注液管22与电解液储液仓2热熔为一体，将两个部件热熔为一体后，可实现良好的密封，隔绝水气良好。上述注液口在加注电解液时，对注液管22进行切割，随后注入电解液，实现多个并联软包电芯1电解液的共享。该注液管22可通过多种方式与加液管道连接，具体可通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接等方式连接。
本实施例中，电解液储液仓2为硬质壳体，此时电解液储液仓2为一端敞口的矩形壳体，矩形壳体的敞口端设置在软包电芯组开口11的一侧，且电解液储液仓2的侧壁与软包电芯组密封连接，具体连接时，电解液储液仓2的侧壁与软包电芯组通过密封胶密封连接。
上述软包电芯1的开口11内设置有溶于电解液的溶解膜3，溶解膜3在电解液储液仓2内注入电解液时开口11打开，将电解液储液仓2的内腔和软包电芯1的内腔连通，随后注液电解液实现电解液共享。该溶解膜3具体采用能够溶于电解液的材质制作，例如，聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或ABS塑料等等，为防止该溶解膜3在注液前溶于电池电芯内的电解液，可在溶解膜面向软包电芯内侧的一侧设置隔离层，该隔离层不溶于电解液，但是其在溶解膜溶解后可脱落，使得电池电芯内的电解液与电解液储液仓2内的电解液互通。
上述电解液储液仓2可以实现多个软包电芯1的电解液共享，使得多个软包电芯1并联后的一致性提高，使整个并联软包电芯1内部的电解液性能均匀一致，也便于软包电芯1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1的生产效率以及成品率，进而提高了多个软包电芯1并联后的质量管控效率和电池质量。
实施例2
如图4至图6所示，本实施例的软包电芯组电解液储液仓2和N个软包电芯1，各软包电芯1上设置有开口11；电解液储液仓2设置在软包电芯组上，且电解液储液仓2的内腔与N个软包电芯1的开口11均连通；电解液储液仓2上设置有至少一个注液口，注液口上设置有密封盖，用于对电解液储液仓2进行封闭，该注液口在加注电解液时，密封盖卸下，该注液口可通过多种方式与加液管道连接，具体可通过螺纹、胶粘、过盈配合或卡接等方式连接。
上述软包电芯1的开口11通过密封层密封，打开时采用机械方式打开，打开时，可在手套箱内采用割开装置对软包电芯1的包装膜进行割开，或者，开口11内设置有薄弱区，该薄弱区若为PP膜，薄弱区上设置有拉环23，拉环23在手套箱打开，将电解液储液仓2的内腔和软包电芯1的内腔连通，随后注入电解液，实现多个并联软包电芯1电解液的共享。
本实施例电解液储液仓2为硬质壳体，此时电解液储液仓2的底部设置有通槽24，电解液储液仓2内腔通过通槽24与软包电芯1的开口11连通，开口11通过机械方式打开时，电解液储液仓2内的电解液通过通槽24流入软包电芯1的内腔，实现二者电解液的共享。或者，在各开口11被打开后，对电池箱的内环境进行-40mmHg抽吸，在电芯壳体内外层之间形成压力差，利用负压抽吸的压力差进一步扩张电芯壳体上的开口11。负压抽吸完成后，再充入电解液。这样就确保各电芯共同浸润于电解液中，从而将电池电芯内部与电池箱的内环境打通为一体。进一步保证了每个电池电芯不仅电性能相同，而且工作环境及浸润电解液的环境也相同，这样就确保了所有电池电芯的电性能及工况的一致性，从而大幅度地提高了大容量电池的使用寿命。
实施例3
本实施例的软包电芯组包括电解液储液仓2和N个软包电芯1，各软包电芯1上设置有开口11，电解液储液仓2设置在软包电芯1上，且电解液储液仓2的内腔与N个软包电芯1的开口11均连通；电解液储液仓2上设置有至少一个注液口，注液口上设置有注液管22，该注液管22与电解液储液仓2热熔为一体，将两个部件热熔为一体后，可实现良好的密封，隔绝水气良好。该注液口在加注电解液时，将注液管22上的密封盖拆下，随后注入电解液，实现多个并联软包电芯1电解液的共享。
如图7所示，本实施例电解液储液仓2为柔性软包结构，具体连接时，电解液储液仓的侧边与软包电芯组通过密封胶密封连接。此外，为使得电解液储液仓的内腔保持畅通，电解液储液仓内设置有支撑架21，支撑架21呈网格状排布，该支撑架21可与电解液储液仓2一体设置，也可与电解液储液仓2分体式设置，只要能够对电解液储液仓2的内腔进行支撑即可，避免电解液储液仓塌陷部分区域无法流动电解液。
实施例4
如图1和图4所示，本实施例提供一种大容量电池，包括电池壳体4和上述的可共享电解液的软包电芯组，软包电芯组设置在电池壳体4内，且软包电芯组与电池壳体4之间填充有导热胶。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。随后将软包电芯设置在电池壳体内，在手套箱内将软包电芯的开口11打开，将其放入电池壳体内，随后在电池壳体内添加电解液，此时电池壳体内的电解液与软包电芯1内的电解液实现互通，使得每个软包电芯1均共同浸润于电池壳体内环境的电解液中，从而大幅度提高各软包电芯1储能性能的一致性，并提高各软包电芯1的使用寿命。
具体安装时，可将软包电芯装入电池壳体后，将软包电芯四周及底面灌好硅胶。在手套箱中，将所有软包电芯1顶部的开口11打开，将电解液储液仓底部开槽，将电解液储液仓放置在电芯开口11之上，使得电芯开口11与电解液储液仓的开槽重合，用胶将电解液储液仓四周进行可靠密封及封装，待密封胶固化后，给电解液储液仓内注入电解液，电解液储液仓中的电解液就与软包电芯1的内部的电解液互通，此时，即可对软包电芯1补充电解液，同时，还可实现多个软包电芯电解液共享。当电解液储液仓内腔与软包电芯1内腔连通后，将大容量电池反转180度，使得初始状态下，位于电池顶部的电解液储液仓归位电池的底部，正常工作时，电解液储液仓的侧面全部由硅胶灌平，通过灌封硅胶来导热及承压。

Claims (10)

1.一种可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，包括电解液储液仓和N个软包电芯，N为大于等于2的正整数；
所述软包电芯的壳体上设置有开口；
所述电解液储液仓设置在N个软包电芯上，且电解液储液仓的内腔与N个软包电芯的开口均连通；
所述电解液储液仓上设置有至少一个注液口，所述注液口和/或软包电芯的开口被密封，打开时用于实现电解液注入。
2.根据权利要求1所述的可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，所述软包电芯的开口通过覆盖开口且溶于电解液的溶解膜实现密封，所述溶解膜位于软包电芯内腔的一侧设置有隔离层，所述溶解膜在电解液储液仓内注入电解液时溶解，且隔离层脱落，所述电解液储液仓的内腔和软包电芯的内腔连通。
3.根据权利要求1所述的可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，所述开口通过密封层密封，所述密封层上设置有薄弱区，所述薄弱区上设置有拉环，所述薄弱区被拉环打开时电解液储液仓的内腔和软包电芯的内腔连通。
4.根据权利要求3所述的可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，所述密封层与所述软包电芯的壳体一体设置。
5.根据权利要求1所述的可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，所述电解液储液仓的底部设置有通槽，所述电解液储液仓的内腔通过通槽与软包电芯壳体的开口连通。
6.根据权利要求1所述的可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，所述电解液储液仓为一端敞口的空心长方体结构，所述空心长方体结构的敞口端设置在软包电芯开口的一侧，且电解液储液仓的侧壁与软包电芯密封连接。
7.根据权利要求1至6任一所述的可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，所述电解液储液仓的内腔设置有支撑架，使得电解液储液仓的内腔保持畅通，所述支撑架呈网格状排布。
8.根据权利要求1至6任一所述的可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，所述电解液储液仓上设置有注液管，所述注液管的一端与注液口连通，另一端被密封盖密封。
9.根据权利要求1至6任一所述的可共享电解液的软包电芯组，其特征在于，多个软包电芯依次排列设置，且多个软包电芯的开口设置在软包电芯同一侧的同一位置，且所述软包电芯的开口和极耳设置在软包电芯不同的侧面上。
10.一种大容量电池，其特征在于，包括电池壳体和权利要求1至9任一所述的可共享电解液的软包电芯组，所述软包电芯组设置在电池壳体内，所述软包电芯组与电池壳体之间填充有导热胶。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116111201A (zh) * 2023-04-11 2023-05-12 陕西奥林波斯电力能源有限责任公司 一种大容量电池及该大容量电池的制作方法
CN116190943A (zh) * 2023-03-21 2023-05-30 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种电池模组及新能源汽车

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