CN201421861Y - 高倍率快速充放电软包装锂二次电池 - Google Patents

高倍率快速充放电软包装锂二次电池 Download PDF

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Abstract

本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，包括外壳、正、负极极耳、正、负极片和隔膜，并由相间布置的两个以上的正极片和负极片以及隔膜构成卷芯单元，由该卷芯单元回转卷绕成芯体。卷芯单元的端部分别将正极片与正极极耳固定在一起，将负极片与负极极耳固定在一起，芯体封装在外壳中。其优点是：由于电池芯体由一个或多个正极片、负极片、隔膜卷绕成一体，改善和提升了软包动力型锂离子电池的快速充放电性能，电池容量可达200安培小时以上，使电池具有大容量、充放电次数多、使用寿命长等优点。制造过程与叠片工艺相比，其工序简单，节约原材料，从而降低了成本，提高了生产效率，是电动车车辆使用的最佳动力电池。

Description

高倍率快速充放电软包装锂二次电池
技术领域
本实用新型涉及锂离子动力电池，特别是涉及一种高倍率快速充放电软包装锂二次电池。
背景技术
目前，动力蓄电池中的铅酸电池、镉镍电池、氢镍电池和硫钠电池因其能量密度低、充电时间长、维护性能差，影响了推广和应用。近几年来，锂二次电池因不能快充，达不到电动车的要求，影响了它的推广和应用，因此急需研制出能高倍率充放电的软包装锂二次电池。
另外，目前大容量电池多采用叠片结构，引出多极耳的难度增大，原材料浪费大、工序复杂，生产效率低下、成本高。动力蓄电池要能适应高倍率充放电的工作条件，必须解决大功率锂离子动力电池的结构问题，这是一个刻不容缓的课题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服以上缺陷，提供一种可实现电池的高倍率快速充放电，工序简单，节约原材料，成本低，生产效率高的高倍率快速充放电软包装锂二次电池。
为达到上述目的，本实用新型提供的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，包括外壳、正极极耳、负极极耳、正极片、负极片和隔膜，所述隔膜位于各所述正、负极片之间，在所述隔膜和所述正、负极片之间注有电解液；由相间布置的两个以上的所述正极片和负极片以及所述隔膜共同构成卷芯单元，并由该卷芯单元回转卷绕成芯体，在所述卷芯单元的端部分别将所述正极极耳与所述正极片固定在一起，将所述负极极耳与所述负极片固定在一起，所述芯体封装在所述外壳中。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述正极片和所述负极片各为两个。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述卷芯单元始端的两个所述正极片与夹在其中的所述正极极耳固定在一起，所述卷芯单元末端的两个所述负极片与夹在其中的所述负极极耳固定在一起。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述卷芯单元的始端位于所述芯体的中心处，所述卷芯单元末端的两个所述正极片分别与所述正极极耳固定在一起，所述卷芯单元末端的两个所述负极片分别与所述负极极耳固定在一起。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述卷芯单元始端的一个所述正极片和末端的另一个所述正极片与所述正极极耳固定在一起，所述卷芯单元始端的一个所述负极片与末端的另一个所述负极片与所述负极极耳固定在一起。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述隔膜在所述卷芯单元的始端处两两相互连接成一体。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述正极片和所述负极片分别采用厚度为10-50μm的铝箔制成，所述正极片在表面上均匀涂有磷酸铁锂膜层，所述负极片在表面上均匀涂有包覆碳膜层。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述隔膜由多孔聚丙烯膜或多孔聚乙烯膜或两者的复合膜中的一种制成，其厚度为10μm～100μm。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述芯体和所述外壳为方形。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其中所述外壳为采用铝塑复合膜或塑料膜制成的柔性体。
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池的优点是：由于电池组具有独特的卷芯结构，芯体由一个或多个正极片、负极片、隔膜卷绕成一体，改善和提升了方形软包动力型锂离子电池的快速充放电性能，使电池具有大容量、充放电次数多、使用寿命长等优点，特别适合于目前的磷酸铁锂体系的方形软包锂离子动力电池，采用本技术的动力锂离子电池通过增加正、负极片的数量，电池容量可达200安培小时以上。由于所采用多极片卷绕与极耳焊接工艺，其工序简单，节约原材料，从而降低了成本，与电池制造的叠片工艺相比提高了生产效率。本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池满足了电动车辆对高功率电池高倍率条件下的电池快速充放的要求，是电动车车辆等用的最佳动力电池。
下面将参照附图并结合实施例对本实用新型进行详细说明。
附图说明
图1是本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池第一实施例的立体图；
图2是第一实施例电池芯体的立体图；
图3是图2放大后的A-A剖视图；
图4是第一实施例卷芯单元的示意图；
图5是本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池第二实施例的立体图；
图6是第二实施例电池芯体的立体图；
图7是图6放大后的A-A剖视图；
图8是第二实施例卷芯单元的示意图；
图9是本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池第三实施例的立体图；
图10是第三实施例电池芯体的立体图；
图11是图10放大后的A-A剖视图；
图12是第三实施例卷芯单元的示意图；
图13是图3、图7和图11中的B局部剖视图。
具体实施方式
本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，包括外壳6、正极极耳1、负极极耳2(参照图1、图5和图9)、正极片3、负极片4和隔膜5(参照图4和图8)，在隔膜5和正、负极片3、4之间注有电解液。其中由一个或多个正极片3与一个或多个正极极耳1焊接好后，分别将一个或多个隔膜5、负极片4依次放入后进行卷绕，然后再将一个或多个负极片4与一个或多个负极极耳2焊接好，最后用正极极耳1和负极极耳2引出电极，如果是多个电极极耳则将其合成一个引出。
参照图13、图4和图8，本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池，由相间布置的两个正极片3、两个负极片4和位于各正、负极片3、4之间的隔膜5共同构成卷芯单元7。参照图2、图6和图10，并由该卷芯单元7回转卷绕成电池的芯体8。卷芯单元7在首尾两端分别将正极极耳1与正极片3固定在一起，将负极极耳2与负极片4固定在一起。芯体8封装在外壳6中。
在本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池中，正、负极片3、4分别采用厚度为10-50μm的铝箔制成。正极片3在表面上均匀涂有磷酸铁锂膜层。具体说，正极片3为两面均匀涂有由正极活性物质、导电剂、粘合剂和溶剂的混合浆料经烘干后所成的铝箔压片，正极活性物质为磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂、镍锰酸锂、锰酸锂中的一种。负极片4在表面上均匀涂有包覆碳膜层。具体说，负极片4为两面上均匀涂有由负极活性物质、导电剂、粘合剂和溶剂的混合浆料经烘干后所成的铜箔压片，负极活性物质为天然石墨、人造石墨或包覆碳中的一种。隔膜5为多孔聚丙烯膜或多孔聚乙烯膜或两者的复合膜中的一种制成，其厚度为10μm～100μm。电解液由两种或两种以上的有机溶剂的混合溶剂中添加一种或多种锂盐配制而成，有机溶剂为乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯和二乙基碳酸酯，锂盐为LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3。电池芯体8和外壳6为方形。外壳6为采用铝塑复合膜或塑料膜制成的柔性体，由铝塑复合膜或塑料膜冲压而成。
为了更清楚表达本实用新型高倍率快速充放电软包装锂二次电池的技术方案，以三个实施例进行说明。
实施例一
参照图1至图4，卷芯单元7始端的两个正极片3与夹在其中的正极极耳1固定在一起，卷芯单元7末端的两个负极片4与夹在其中的负极极耳2固定在一起。
其制作过程是：首先将两个正极片3与正极极耳1焊接好，分别在两个正极片之间放入一个负极片4以及隔膜5，再在两个正极片3的下部放入另外一个负极片4以及隔膜5，然后按照电池设计的尺寸将叠放于一起的正极片3、负极片4与隔膜5同时卷绕(图4中大箭头的方向)成方形的芯体8，将两个负极片4的尾部与负极极耳2焊接好，将卷绕后的芯体8进行烘干处理后放入到预先冲压好的铝塑膜外壳6中进行封装，注入电解液并将注液口密封，对电池进行化成分容，完成电池制作。
实施例二
参照图5至图8，卷芯单元7的始端位于电池芯体8的中心处。卷芯单元7末端的两个正极片3分别与正极极耳1固定在一起，卷芯单元7末端的两个负极片4分别与负极极耳2固定在一起。
其制作过程是：首先在两个正极片3之间放入一个负极片4以及隔膜5，再在两个正极片3的下部放入另外一个负极片4以及隔膜5，然后按照电池设计的尺寸将叠放于一起的正极片3、负极片4与隔膜5同时卷绕(图8中大箭头的方向)成方形的芯体8，将两个正极片3的尾部分别与两个正极极耳1重叠焊接好，将两个负极片4的尾部分别与两个负极极耳2重叠焊接好，将卷绕后的芯体8进行烘干处理后放入到预先冲压好的铝塑膜外壳6中进行封装，注入电解液并将注液口密封，对电池进行化成分容，完成电池制作。
实施例三
参照图9至图12，卷芯单元7始端的一个正极片31和末端的另一个正极片32与正极极耳1固定在一起，卷芯单元7始端的一个负极片41和末端的另一个负极片42与负极极耳2固定在一起。
其制作过程是：将一个前端预先焊接好正极极耳1的正极片3以及前端预先焊好负极极耳2的负极片4，用隔膜5隔离开后，再分别放上另外一个尾端焊好极耳1的正极片3，隔膜5以及另外一个尾端预先焊接好负极极耳2的负极片4，两个正极片3与两个负极片4错开一定距离放好，然后按照电池设计的尺寸将叠放于一起的正极片3、负极片4与隔膜5同时卷绕(图12中大箭头的方向)成方形的芯体8，卷绕完成后，两个正极片3的两个正极极耳1正好对整齐，两个负极片4的两个负极极耳2也正好对整齐，将两个正极极耳1重叠焊接好，将两个负极极耳2重叠焊接好，将卷绕后的芯体8进行烘干处理后放入到预先冲压好的铝塑膜外壳6中进行封装，注入电解液并将注液口密封，对电池进行化成分容，完成电池制作。
本实用新型采用高倍率快速充放电软包装锂二次电池，改善和提升了方形软包动力型锂离子电池的快速充放电性能，特别适合于目前的磷酸铁锂体系的方形软包锂离子动力电池。采用本技术的动力锂离子电池通过增加正、负极片的数量，电池容量可达200安培小时以上，满足了电动车辆对高功率电池高倍率条件下的电池快速充放的要求。由于所采用多极片卷绕与极耳焊接工艺，其工序简单，节约原材料，从而降低了成本，与电池制造的叠片工艺相比提高了生产效率。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，例如，电池芯体8可由相间布置的两个以上的正极片3和负极片4以及位于各正、负极片3、4之间的隔膜5构成卷芯单元并由该卷芯单元回转卷绕成。在不脱离本实用新型涉及精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高倍率快速充放电软包装锂二次电池，包括外壳(6)、正极极耳(1)、负极极耳(2)、正极片(3)、负极片(4)和隔膜(5)，所述隔膜(5)位于各所述正、负极片(3、4)之间，在所述隔膜(5)和所述正、负极片(3、4)之间注有电解液；其特征在于：由相间布置的两个以上的所述正极片(3)和负极片(4)以及所述隔膜(5)共同构成卷芯单元(7)，并由该卷芯单元(7)回转卷绕成芯体(8)，在所述卷芯单元(7)的端部分别将所述正极极耳(1)与所述正极片(3)固定在一起，将所述负极极耳(2)与所述负极片(4)固定在一起，所述芯体(8)封装在所述外壳(6)中。
2.根据权利要求1所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述正极片(3)和所述负极片(4)各为两个。
3.根据权利要求2所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述卷芯单元(7)始端的两个所述正极片(3)与夹在其中的所述正极极耳(1)固定在一起，所述卷芯单元(7)末端的两个所述负极片(4)与夹在其中的所述负极极耳(2)固定在一起。
4.根据权利要求2所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述卷芯单元(7)的始端位于所述芯体(8)的中心处，所述卷芯单元(7)末端的两个所述正极片(3)与所述正极极耳(1)固定在一起，所述卷芯单元(7)末端的两个所述负极片(4)与所述负极极耳(2)固定在一起。
5.根据权利要求2所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述卷芯单元(7)始端的一个所述正极片(31)和末端的另一个所述正极片(32)与所述正极极耳(1)固定在一起，所述卷芯单元(7)始端的一个所述负极片(41)与末端的另一个所述负极片(42)与所述负极极耳(2)固定在一起。
6.根据权利要求1-5任一所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述隔膜(5)在所述卷芯单元(7)的始端处两两相互连接成一体。
7.根据权利要求6所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述正极片(3)和所述负极片(4)分别采用厚度为10-50μm的铝箔制成，所述正极片(3)在表面上均匀涂有磷酸铁锂膜层，所述负极片(4)在表面上均匀涂有包覆碳膜层。
8.根据权利要求7所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述隔膜(5)由多孔聚丙烯膜或多孔聚乙烯膜或两者的复合膜中的一种制成，其厚度为10μm～100μm。
9.根据权利要求8所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述芯体(8)和所述外壳(6)为方形。
10.根据权利要求9所述的高倍率快速充放电软包装锂二次电池，其特征在于：其中所述外壳(6)为采用铝塑复合膜或塑料膜制成的柔性体。
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