CN116190762A - 一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，包括中空的电芯壳体；电芯壳体内设置有两个卷绕型极组；两个卷绕型极组横向左右对齐并且垂直设置；电芯壳体的顶部设置有电芯盖板；电芯盖板的左右两端，分别设置有正极极柱和负极极柱；两个卷绕型极组的正极耳与正极极柱的下端相导电连接；两个卷绕型极组的负极耳与负极极柱的下端相导电连接；其中，每个卷绕型极组分别包括中间平面部分和两个转角部分；两个转角部分位于中间平面部分的左右两端；电芯壳体外侧设置有弹性绝缘垫片。本发明通过在方型锂离子电池的电芯壳体外表面设置弹性绝缘垫片，有利于减小相邻电芯相互之间产生的外部作用力，改善电芯的循环使用寿命。

Description

一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池。

背景技术

目前，锂离子电池因高能量密度、长循环寿命等优势，在电动汽车领域得到了快速的应用推广。随着对总续航里程追求的不断提升，锂离子电池在整车电池系统中的循环寿命必须得到充分的发挥，方可保障电动汽车的使用寿命。

电动汽车一般是由数百只电芯的构成的高压动力系统,其结构自下而上可以分为三种，第一种：电芯-模组-电池包(cell to module to pack，C to M to P)，第二种：电芯-电池包(cell to pack，C to P)，第三种：电芯-汽车底盘(cell to chassis,C to C)。

在各种结构的电池系统中，电芯之间通过串并联的方式被集成排列在一起，并行排列的电芯组的两端被刚性固定。此外，基于获取最大的体积能量密度设计理念，电芯预留的空间的十分有限。在充放电过程中，电芯之间会产生横向的膨胀，产生相互之间外部作用力。

随着电芯的循环次数增加，极片厚度膨胀会带来电芯厚度的不断增加，相邻电芯相互之间产生的外部作用力随之不断增加。电芯中所用的电极、隔膜均为孔隙结构，外部作用力会影响离子孔隙电阻。此外，卷绕型极组由于自身的结构差异会导致受力程度的不同。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，针对极组的结构差异，能够减小相邻电芯相互之间产生的外部作用力，改善电芯的循环使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池。

为此，本发明提供了、一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，包括中空的电芯壳体；

电芯壳体内，设置有两个卷绕型极组；

两个卷绕型极组横向左右对齐并且垂直设置；

电芯壳体的顶部设置有电芯盖板；

电芯盖板的左右两端，分别设置有正极极柱和负极极柱；

两个卷绕型极组的正极耳，与正极极柱的下端相导电连接；

两个卷绕型极组的负极耳，与负极极柱的下端相导电连接；

其中，每个卷绕型极组，分别包括中间平面部分和两个转角部分；

两个转角部分，位于中间平面部分的左右两端；

电芯壳体的前后两侧外表面分别设置有至少一个弹性绝缘垫片，弹性绝缘垫片在卷绕型极组上的设置形式具体包括以下结构形式中的任意一种：

第一种结构形式：当弹性绝缘垫片为中空的回字型结构时，电芯壳体的前后两侧分别设置有一个弹性绝缘垫片，每个弹性绝缘垫片的四周边框内侧与卷绕型极组的左右两侧面和上下两侧对齐，弹性绝缘垫片的四周边框外侧与电芯壳体的四周边框对齐；

第二种结构形式：当弹性绝缘垫片为实心的长方形垫片时，电芯壳体的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、长方形的弹性绝缘垫片，两个弹性绝缘垫片分别与卷绕型极组的中间平面部分的前后两侧正对应设置，每个弹性绝缘垫片的垂直方向高度与电芯壳体的垂直方向高度相同；

第三种结构形式：当弹性绝缘垫片为实心的长方形垫片时，电芯壳体的前后两侧分别设置有两个弹性绝缘垫片，卷绕型极组左右两端的两个转角部分的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、长方形的弹性绝缘垫片，每个弹性绝缘垫片的垂直方向高度与电芯壳体的垂直方向高度相同；

第四种结构形式：当弹性绝缘垫片为中空的回字型结构时，电芯壳体的前后两侧分别设置有一个弹性绝缘垫片，卷绕型极组的中间平面部分的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、回字型的弹性绝缘垫片，每个弹性绝缘垫片的垂直方向高度与电芯壳体的垂直方向高度相同，每个弹性绝缘垫片的中心位置具有矩形的空腔。

优选地，卷绕型极组的中间平面部分，是卷绕型极组上呈直线分布状态的部分；

卷绕型极组左右两端的两个转角部分，是卷绕型极组中除中间平面部分之外的其他部分。

优选地，弹性绝缘垫片作用于卷绕型极组的不同位置，通过导热结构胶或者双面胶与电芯壳体的外表面相连接。

优选地，卷绕型极组包括正极片、负极片和隔膜；卷绕型极组中的正极片、负极片和隔膜，均分别包括中间平面部分和转角部分；隔膜位于正极片和负极片之间的位置。

优选地，弹性绝缘垫片的材质为聚丙烯微孔发泡材料MPP。

优选地，弹性绝缘垫片的厚度为0.50mm。

优选地，对于第一种结构形式，每个弹性绝缘垫片的整体内边框横向宽度，等于卷绕型极组的整体横向长度。

优选地，对于第二种结构形式，每个弹性绝缘垫片的横向宽度小于或等于所述中间平面部分的横向宽度，两个弹性绝缘垫片覆盖卷绕型极组的中间平面部分的前后两侧。

优选地，对于第三种结构形式，弹性绝缘垫片的横向长度尺寸，大于或等于卷绕型极组的半圆形的转角部分的圆弧半径尺寸。

优选地，对于第四种结构形式，每个弹性绝缘垫片的整体外边框横向宽度，小于或等于中间平面部分的横向宽度。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其结构设计科学，通过在方型锂离子电池的电芯壳体外表面设置弹性绝缘垫片，有利于减小相邻电芯(即相邻两个卷绕型极组)相互之间产生的外部作用力，改善电芯的循环使用寿命，具有重大的实践意义。

附图说明

图1a为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，一种实施例的结构示意简图(此时采用的是第二种结构形式的弹性绝缘垫片)；

图1b为图1a所示的本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，在不显示弹性绝缘垫片时的结构示意简图；

图1c为图1a所示的本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，所设置的弹性绝缘垫片时的结构示意简图；

图1d为图1a所示的本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其电芯壳体内具有的两个卷绕型极组的结构示意简图；

图1e为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，位于电芯壳体内的两个卷绕型极组的结构示意图(切面图)；

图1f为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池中，一个卷绕型极组一种实施例的结构示意图(此时没有设置弹性绝缘垫片)；

图2a为没有添加弹性绝缘垫片的普通的卷绕型极组的方型锂离子电池结构示意图；

图2b为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，卷绕型极组设置第一种结构形式的弹性绝缘垫片时的结构示意图；

图2c为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，卷绕型极组设置第二种结构形式的弹性绝缘垫片时的结构示意图；

图2d为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，卷绕型极组设置第三种结构形式的弹性绝缘垫片时的结构示意图；

图2e为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，卷绕型极组设置第四种结构形式的弹性绝缘垫片时的结构示意图；

图3a为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，在进行循环测试时，所使用的两个夹板的立体结构示意图；

图3b为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，在进行循环测试时，所使用的夹板的正面结构示意图；

图3c为本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，在进行循环测试时与夹板的配合状态示意图；

图4为具有没有添加弹性绝缘垫片的普通卷绕型极组的电芯与本发明提供的四种结构形式的方型锂离子电池，在进行循环测试后具有的容量保持率的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1a至图1f、图2b至图2e、图3a至图3c、图4，本发明提供了一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，包括中空的电芯壳体1(具体是长方体形状)；

电芯壳体1内，设置有两个卷绕型极组2(即电芯)；

两个卷绕型极组横向左右对齐并且垂直设置；

电芯壳体1的顶部设置有电芯盖板；

电芯盖板的左右两端，分别设置有正极极柱3和负极极柱4；

两个卷绕型极组的正极耳，与正极极柱3的下端相导电连接；

两个卷绕型极组的负极耳，与负极极柱4的下端相导电连接；

其中，每个卷绕型极组2，分别包括中间平面部分201和两个转角部分202；

两个转角部分202，位于中间平面部分201的左右两端；

卷绕型极组2的中间平面部分201，是卷绕型极组2上呈直线分布状态的部分；

卷绕型极组2左右两端的两个转角部分202，是卷绕型极组2中除中间平面部分之外的其他部分(即剩余部分)；

电芯壳体1的前后两侧外表面分别设置有至少一个弹性绝缘垫片5，弹性绝缘垫片5在卷绕型极组2上的设置形式具体包括以下结构形式中的任意一种：

第一种结构形式：当弹性绝缘垫片5为中空的回字型结构时，电芯壳体1的前后两侧分别设置有一个弹性绝缘垫片5，每个弹性绝缘垫片5的四周边框内侧与卷绕型极组2的左右两侧面和上下两侧对齐，弹性绝缘垫片5的四周边框外侧与电芯壳体1的四周边框对齐；

第二种结构形式：当弹性绝缘垫片5为实心的长方形垫片时，电芯壳体1的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、长方形的弹性绝缘垫片5，两个弹性绝缘垫片5分别与卷绕型极组2的中间平面部分201的前后两侧正对应设置，每个弹性绝缘垫片5的垂直方向高度与电芯壳体1的垂直方向高度相同；

第三种结构形式：当弹性绝缘垫片5为实心的长方形垫片时，电芯壳体1的前后两侧分别设置有两个弹性绝缘垫片5，卷绕型极组2左右两端的两个转角部分202的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、长方形的弹性绝缘垫片5，每个弹性绝缘垫片5的垂直方向高度与电芯壳体1的垂直方向高度相同；

第四种结构形式：当弹性绝缘垫片5为中空的回字型结构时，电芯壳体1的前后两侧分别设置有一个弹性绝缘垫片5，卷绕型极组2的中间平面部分201的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、回字型的弹性绝缘垫片5，每个弹性绝缘垫片5的垂直方向高度与电芯壳体1的垂直方向高度相同，每个弹性绝缘垫片5的中心位置具有矩形的空腔。

在本发明中，需要说明的是，卷绕型极组2包括正极片、负极片和隔膜；卷绕型极组2中的正极片、负极片和隔膜，均分别包括中间平面部分和转角部分；隔膜位于正极片和负极片之间的位置。

在本发明中，具体实现上，弹性绝缘垫片5作用于卷绕型极组2的不同位置，通过导热结构胶或者双面胶与电芯壳体1的外表面相连接。

需要说明的是，对于本发明，电芯壳体1的材质采用铝材质(3003系列H14，硬度42，屈服强度125)，厚度在0.6-0.5mm,电芯在受力的情况下壳体可发生130％的形变量。在电池循环过程中，极组膨胀的力作用在电芯壳体上会导致电芯壳体的形变，进而传导到外部与外部垫片(即弹性绝缘垫片)产生相互之间的作用力。但是由于极组的结构差异，不同结构部位产生的作用力不同，进而需要优化垫片的作用方式，缓解极组不同结构部位产生的作用力差异。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。

具体实施方式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。例如，所涉及的垫片尺寸、电芯型号、垫片规格和材质、循环制度等参数不仅仅局限于此，基于本发明中的中所涉及的技术及具体实施例，本领域在没有实质性技术改进的情况下所延伸获得其他实例，都属于本发明保护的范围。

对于本发明，通过科学设计弹性绝缘垫片5的形状构造以及在卷绕型极组2上的配套安装位置，可以有效提升锂离子电芯的循环性能。

在本发明中，参见图2a至图2e，方型锂离子电池的正极极柱3和负极极柱4为垂直朝上放置，此方向定义为电芯壳体1的Z轴方向，与正极极柱3和负极极柱4平行的方向为X轴方向，与XZ平面垂直的方向为y轴方向。对于本发明，弹性绝缘垫片5主要作用在卷绕型极组2的两个XZ平面，该平面对应的极组平面包括极组的大面及左右两个转角，且XZ平面为方型锂离子电池外表面中面积最大的两个面(即前后两侧面)，如图2a中的坐标轴指示；

参见图2a至图2e，下面结合五种情形的电芯循环测试，即在无垫片作用及在电芯壳体1外侧设置弹性绝缘垫片5的四种不同结构形式，在刚性夹板固定下进行循环测试。通过循环性能的对比，说明弹性绝缘垫片5对电芯循环性能的作用,并得出循环寿命最佳情况下的弹性绝缘垫片5的使用方式。

参见图2a所示，本发明在后面的实施例中所实施的锂离子动力电芯(卷绕型极组2)的尺寸为26.5mm(y轴方向)*148mm(x轴方向)*103mm(z轴方向)(不包含极柱高度，极柱高度2.5mm),电芯标称容量58Ah,电压窗口2.8-4.35V。电芯壳体1内部含有两个极组(即卷绕型极组2)，极组为卷绕型(参见图3所示)，极组的尺寸为11.3mm(y轴方向)*144mm(x轴方向)*95mm(z轴方向),左右两个转角部分的半径尺寸为5.65mm，其中，弹性绝缘垫片5施加的电芯壳体1平面的尺寸为：148mm*103mm(XZ)两个平面，与电芯壳体XZ平面对应两个极组平面(即中间平面部分201)的尺寸为144.0mm*95mm(XZ)的平面。

参见图1所示，弹性绝缘垫片5的设计，针对卷绕型极组2存在的左右两个转角部分202和中间平面部分201的结构差异，具体设计如下：

实施例1。

参见图2b所示的第一种结构形式，对于位于卷绕型极组外面的弹性绝缘垫片5，此时是中空的回字型结构，整体外形为长方形，中空的回型区域为长方形且避开整个卷绕型极组2，弹性绝缘垫片5四边的实体边框固定在电芯壳体1的四周边框。其中，每个弹性绝缘垫片5的四周边框内侧与卷绕型极组2的左右两侧面和上下两侧对齐，弹性绝缘垫片5的四周边框外侧与电芯壳体1的四周边框对齐；

参见图2b，弹性绝缘垫片5是中空的回型结构，中空区域尺寸避开了整个极组，弹性绝缘垫片5的外边框尺寸为a1*B1＝148mm*103mm(X*Z方向)，X方向实体边框宽度a1＝2mm，高度(Z)方向实体边框宽度b1＝4mm，中空区域为144mm*95mm；

具体实现上，对于第一种结构形式，优选为：每个弹性绝缘垫片5的整体内边框横向宽度，等于卷绕型极组2的整体横向长度L1(L1等于两个转角部分的半径尺寸R1与中间平面部分201的横向长度L2之和)，参见图2b和图1所示。

实施例2。

参见图2c所示的第二种结构形式，对于位于卷绕型极组外面的弹性绝缘垫片5，此时是实体长方形垫片，作用在卷绕型极组2的中间平面部分201，避开卷绕型极组2左右两端的转角部分202；

具体实现上，对于第二种结构形式，优选为：每个弹性绝缘垫片5的横向宽度小于或等于所述中间平面部分201的横向宽度(即图1所示的L2)，两个弹性绝缘垫片5覆盖卷绕型极组2的中间平面部分201的前后两侧。

参见图2c，弹性绝缘垫片5是一整片长方形实体垫片，避开卷绕极组的左右两个转角，作用在极组中间平面上，垫片的尺寸A2*B2＝108mm*103mm(X*Z方向)，卷绕型极组2的左右两个转角部分没有垫片作用的预留宽度分别为20mm(预留宽度a2＝20mm)，大于极组的左右转角部分的半径尺寸5.65mm；

实施例3。

参见图2d所示的第三种结构形式，对于位于电芯壳体1外面的弹性绝缘垫片5，此时是四条实体长方形垫片，分别作用在极组的左右两个转角部分202；

具体实现上，对于第三种结构形式，弹性绝缘垫片5的横向长度尺寸，大于或等于卷绕型极组2的半圆形的转角部分202的圆弧半径尺寸R1；

参见图2d，弹性绝缘垫片5是四条长方形实体片，分别作用在卷绕型极组2的左右两个转角部分的前后两侧，垫片的尺寸a3*B3＝20mm*103mm(X*Z方向)，垫片X方向尺寸20mm大于极组的转角部分的半径尺寸R1 5.65mm。

实施例4。

参见图2e所示的第四种结构形式，对于位于卷绕型极组外面的弹性绝缘垫片5，此时是中空回字型的结构，外形为长方形，中空回字型的整体结构为长方形，弹性绝缘垫片5的实体边框作用在电芯平面上，弹性绝缘垫片5的宽度避开卷绕型极组2左右两端的两个转角202；

具体实现上，对于第四种结构形式，优选为：每个弹性绝缘垫片5的整体外边框横向宽度，小于或等于中间平面部分201的横向宽度(即图1所示的L2)。

参见图2e，弹性绝缘垫片5是中空的回字型结构，外形为长方形，实体边框的作用在电芯的卷绕型极组2的中间平面部分，避开极组的两个转角部分，外边框A4*B4＝108mm*103mm(X*Z方向)，实体边框X方向宽度a4＝10mm，实体边框Z方向宽度b4＝10mm，卷绕型极组2的左右两个转角部分无垫片作用，分别预留宽度c4＝20mm，大于极组的左右转角部分的圆弧半径尺寸R1(5.65mm)。

下面通过试验，来说明本发明的技术性能和技术效果。

参见图2b至图2e，分别将以上四种结构形式的弹性绝缘垫片5，用双面胶固定在四个相同型号的电芯壳体1外侧的两个XZ表面(对应极组面：包括中间平面部分201和左右两端的两个转角部分202)；

然后，参见图2b至图2e，对分别具有四种结构形式的弹性绝缘垫片5的四个电芯壳体1，分别用带有定位柱的两个夹板6进行固定，图2a所示的无垫片作用的电芯壳体1直接用带有定位柱的夹板6固定。因此，通过带有定位柱的夹板6，模拟了方型锂离子电池在电动汽车整车中被刚性固定的情形。

然后，将具有以上四种结构形式的弹性绝缘垫片5的方型锂离子电池和无垫片作用的方型锂离子电池，放置在恒温箱中，温度设定为25℃±2℃，通过现有的电池测试系统进行25℃循环测试，通过循环性能的容量保持率对比，评估弹性绝缘垫片5对电池(即方型锂离子电池)循环性能的影响及最优的垫片结构形式。

具体实现上，恒温箱为高频巨孚仪器(苏州)有限公司生产的高低温试验箱，可调温度范围-40℃～150℃，循环测试设置温度为25℃±2℃，电池测试设备为Arbin公司电池测试系统，进行电池的25℃±2℃循环测试，测试设备上限电压100A，上限电压5V，循环测试流程可以为：1C(58A)倍率恒流充电至4.3V，0.33C(19.33A)恒流充电至上限截止电压4.35V，然后转换为恒压充电模式至电流降至0.05C(2.9A)，静置30min，1C放电至下限截止电压(2.8V)，静置30min，为一个循环流程。通过电池的循环容量保持率对比，评估垫片的作用并得出电池在循环最优情形下垫片的结构形式。

通过循环数据对比评估弹性绝缘垫片5对电池循环性能的作用，并得出循环寿命最优的情况下，弹性绝缘垫片5的使用方式。具体循环数据对比的操作方式如下：

参见图4，通过对电池的循环数据进行处理，无垫片作用下循环1125次，剩余容量80.0％(无垫片：1125次@80.0％)；

外部垫片1(即第一种结构形式的弹性绝缘垫片5)作用下，循环1780次，容量剩余80％(外部垫片1：1780次@80.0％)；

外部垫片2(即第二种结构形式的弹性绝缘垫片5)作用下，循环1911次，容量剩余81.8％(外部垫片2：1911次@81.8％)；

外部垫片3(即第三种结构形式的弹性绝缘垫片5)作用下，循环1660次，容量剩余80.0％(外部垫片3：1660次@80.0％)；

外部垫片4(即第四种结构形式的弹性绝缘垫片5)作用下，循环1200次，容量剩余80.0％(外部垫片4：1200次@80.0％)；

按照作用方式为循环寿命的排序为：外部垫片2(1911次@81.8％)>外部垫片1(1780次@80.0％)>外部垫片3(1660次@80.0％)外部垫片4(1200次@80.0％)>无垫片：1125次@80.0％。

通过循环寿命比，得出外部垫片作用的循环均好于无外部垫片作用的循环，在不同垫片方式的循环下，外部垫片方式2(即第二种结构形式的弹性绝缘垫片5)，是实体长方形型垫片，是循环性能最优的外部垫片使用方式。

对于本发明，参见图4所示，通过循环数据对比，得出使用弹性绝缘垫片5的电池循环性能，均优于无垫片作用的电池循环性能，即弹性绝缘垫片5可以改善电芯的循环寿命；循环寿命最长的结构形式为：第二种结构形式，即实体长方形垫片，作用在电芯壳体1中的卷绕型极组2(即电池电芯)的中间平面部分，避开卷绕型极组2的左右转角部分。

基于以上表述可知，卷绕型极组在四种不同结构形式的垫片方式及无垫片作用下，通过刚性夹板固定进行循环测试，循环性能对比得出：本发明采用的弹性绝缘垫片5可以改善电芯的循环性能。本专利的技术特点操作简单，应用性强，对循环改善效果显著。

具体实现上，固定电芯壳体1的两个夹板6为两个铝合金材质板，外形为长方形；

夹板6的横向长度，大于电芯壳体1的横向长度；

两个垂直设置且横向分布的夹板6之间的纵向间隙中，放置有电芯壳体1；

每个夹板6左右两端的上下两侧，分别设置有一个圆孔61；

两个夹板6上的四个圆孔，为前后对称设置；

两个夹板6的左右两端，分别通过四根定位柱固定连接；

每个定位柱的前后两端分别具有一个螺孔；

每个定位柱的前后两端，分别穿过两个夹板6上的圆孔后，与一个螺丝相螺纹固定连接，即螺丝与定位柱上的螺孔相连接。

需要说明的是，螺丝的螺母直径，大于圆孔61的直径。

需要说明的是，每个夹板6的四个角分别有圆孔，两个夹板6中间有定位柱，定位柱为圆柱型，定位柱两端有螺孔，定位柱直径小于夹板上四角的圆孔直径，定位柱的前后两端分别穿过两个夹板的圆孔，每根定位柱和两个夹板之间用两个螺丝连接固定，参见图3a、图3b所示。夹板模拟了方型锂离子电池在电动汽车整车中被刚性固定的情形。

需要说明的是，固定电芯壳体1的两个夹板为两片铝合金材质板，外形为长方形，长*宽＝188mm*103mm，每片铝合金材质板的厚度10mm，每片夹板的四个角分别有圆孔(φ15mm)，两片板中间有四个圆柱形的定位柱，定位柱直径14mm,定位柱两端有螺孔(φ7mm)，定位柱长度27mm，定位柱两端穿过夹板的圆孔，定位柱和夹板之间用φ7mm螺丝连接固定，参见图2b所示。

在本发明中，具体实现上，弹性绝缘垫片5的材质为MPP(聚丙烯微孔发泡材料)，聚丙烯微孔发泡材料MPP可以是泡孔尺寸小于100μm的聚丙烯(PP)多孔发泡材料，具有一定压缩弹性，可进行裁切。弹性绝缘垫片5的具体厚度为0.50mm，外形可以用剪刀裁切实现。

需要说明的是，经过实践检验，通过应用本发明，在相邻的两个方型锂离子电芯之间使用外部垫片，能够减缓电芯之间的外部作用力，可以改善电芯的循环寿命。

此外，由于方型动力电芯的卷绕型极组存在大面和左右两个转角的结构差异，外部垫片不同的作用方式会使极组产生不同的受力分布，进而影响电芯的循环性能，为了进一步提升锂离子电池的循环性能，本发明通过研究不同外部垫片的作用方式与锂离子电池循环性能的关系，提供锂离子电芯外部垫片的最佳使用方式。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其结构设计科学，通过在方型锂离子电池的电芯壳体外表面设置弹性绝缘垫片，有利于减小相邻电芯(即相邻两个卷绕型极组)相互之间产生的外部作用力，改善电芯的循环使用寿命，具有重大的实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，包括中空的电芯壳体(1)；

电芯壳体(1)内，设置有两个卷绕型极组(2)；

两个卷绕型极组横向左右对齐并且垂直设置；

电芯壳体(1)的顶部设置有电芯盖板；

电芯盖板的左右两端，分别设置有正极极柱(3)和负极极柱(4)；

两个卷绕型极组的正极耳，与正极极柱(3)的下端相导电连接；

两个卷绕型极组的负极耳，与负极极柱(4)的下端相导电连接；

其中，每个卷绕型极组(2)，分别包括中间平面部分(201)和两个转角部分(202)；

两个转角部分(202)，位于中间平面部分(201)的左右两端；

电芯壳体(1)的前后两侧外表面分别设置有至少一个弹性绝缘垫片(5)，弹性绝缘垫片(5)在卷绕型极组(2)上的设置形式具体包括以下结构形式中的任意一种：

第一种结构形式：当弹性绝缘垫片(5)为中空的回字型结构时，电芯壳体(1)的前后两侧分别设置有一个弹性绝缘垫片(5)，每个弹性绝缘垫片(5)的四周边框内侧与卷绕型极组(2)的左右两侧面和上下两侧对齐，弹性绝缘垫片(5)的四周边框外侧与电芯壳体(1)的四周边框对齐；

第二种结构形式：当弹性绝缘垫片(5)为实心的长方形垫片时，电芯壳体(1)的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、长方形的弹性绝缘垫片(5)，两个弹性绝缘垫片(5)分别与卷绕型极组(2)的中间平面部分(201)的前后两侧正对应设置，每个弹性绝缘垫片(5)的垂直方向高度与电芯壳体(1)的垂直方向高度相同；

第三种结构形式：当弹性绝缘垫片(5)为实心的长方形垫片时，电芯壳体(1)的前后两侧分别设置有两个弹性绝缘垫片(5)，卷绕型极组(2)左右两端的两个转角部分(202)的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、长方形的弹性绝缘垫片(5)，每个弹性绝缘垫片(5)的垂直方向高度与电芯壳体(1)的垂直方向高度相同；

第四种结构形式：当弹性绝缘垫片(5)为中空的回字型结构时，电芯壳体(1)的前后两侧分别设置有一个弹性绝缘垫片(5)，卷绕型极组(2)的中间平面部分(201)的前后两侧分别设置有一个垂直分布的、回字型的弹性绝缘垫片(5)，每个弹性绝缘垫片(5)的垂直方向高度与电芯壳体(1)的垂直方向高度相同，每个弹性绝缘垫片(5)的中心位置具有矩形的空腔。

2.如权利要求1所述的具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，卷绕型极组(2)的中间平面部分(201)，是卷绕型极组(2)上呈直线分布状态的部分；

卷绕型极组(2)左右两端的两个转角部分(202)，是卷绕型极组(2)中除中间平面部分之外的其他部分。

3.如权利要求1所述的具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，弹性绝缘垫片(5)作用于卷绕型极组(2)的不同位置，通过导热结构胶或者双面胶与电芯壳体(1)的外表面相连接。

4.如权利要求1所述的一种具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，卷绕型极组(2)包括正极片、负极片和隔膜；卷绕型极组(2)中的正极片、负极片和隔膜，均分别包括中间平面部分和转角部分；隔膜位于正极片和负极片之间的位置。

5.如权利要求1所述的具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，弹性绝缘垫片(5)的材质为聚丙烯微孔发泡材料MPP。

6.如权利要求1所述的具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，弹性绝缘垫片(5)的厚度为0.50mm。

7.如权利要求1至6中任一项所示所述的具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，对于第一种结构形式，每个弹性绝缘垫片(5)的整体内边框横向宽度，等于卷绕型极组(2)的整体横向长度。

8.如权利要求1至6中任一项所述的具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，对于第二种结构形式，每个弹性绝缘垫片(5)的横向宽度小于或等于所述中间平面部分(201)的横向宽度，两个弹性绝缘垫片(5)覆盖卷绕型极组(2)的中间平面部分(201)的前后两侧。

9.如权利要求1至6中任一项所述的具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，对于第三种结构形式，弹性绝缘垫片(5)的横向长度尺寸，大于或等于卷绕型极组(2)的半圆形的转角部分(202)的圆弧半径尺寸。

10.如权利要求1至6中任一项所述的具有新型卷绕型极组的方型锂离子电池，其特征在于，对于第四种结构形式，每个弹性绝缘垫片(5)的整体外边框横向宽度，小于或等于中间平面部分(201)的横向宽度。

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