CN201438492U

CN201438492U - 一种聚合物锂离子动力电池

Info

Publication number: CN201438492U
Application number: CN2009201562763U
Authority: CN
Inventors: 郭春泰; 袁定凯; 王易玮; 王驰伟
Original assignee: Tianjin EV Energies Co Ltd
Current assignee: Tianjin EV Energies Co Ltd
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2019-06-18

Abstract

本实用新型提供一种聚合物锂离子动力电池，包括：硬壳；正极和负极极柱，设置于所述硬壳上；至少两个子电芯，位于所述硬壳内部，所述子电芯具有正极和负极极耳；第一延伸柄和第二延伸柄，位于所述硬壳内部，分别与所述正极和负极极柱电性连接；其中，各个子电芯的正极极耳与所述第一延伸柄固定连接，负极极耳与所述第二延伸柄固定连接。采用所述聚合物锂离子动力电池，能够解决在电焊连接时多次弯折经常导致的极耳断裂问题。

Description

一种聚合物锂离子动力电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种聚合物锂离子动力电池。

背景技术

锂离子电池分为聚合物锂离子电池和液态锂离子电池，两者的差别在于电解质不同。聚合物锂离子电池是指正极极片、隔膜、负极极片和电解质中至少有一种含有高分子聚合物材质的电池。所述高分子聚合物经过热压等工艺后正极极片、隔膜和负极极片被复合为一体，使得层间界面均匀、结构紧实，因此电池容量一致性良好；此外，聚合物锂离子电池的电解质为胶状电解质，基本都被吸收在正极极片、隔膜和负极极片的孔隙中或材料表面，层间没有多余电解液，可以避免过充电或过热时多余电解液分解气体，能够很大程度改善电池的安全性能。

由于具有上述的优点，聚合物锂离子电池在手机、笔记本电脑等传统通信、IT产业广泛应用，一般聚合物锂离子电池都采用软包装方式，也就是用铝塑膜来封装电池芯，电池芯的正、负极极耳由铝塑膜中伸出作为正、负极端子与外部电路连接。

随着能源和环境问题的日益加剧，大容量的锂离子动力电池(容量超过10Ah)已在电动汽车中试用，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，实际在动力电池组中，需要将多个锂离子动力电池串并联使用，也就是将各个锂离子动力电池的正极或负极极耳弯折后根据串并联关系贴合在一起，再通过电焊分别连接。

然而问题在于，传统的聚合物锂离子电池的正、负极极耳通常为片状的铝带和镍(铜)带，其厚度只有0.1mm，从结构上讲其强度不够，在电焊连接时多次弯折经常会导致极耳断裂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种聚合物锂离子动力电池，解决在电焊连接时多次弯折经常导致的极耳断裂问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种聚合物锂离子动力电池，包括：

硬壳；

正极和负极极柱，设置于所述硬壳上；

至少两个子电芯，位于所述硬壳内部，所述子电芯具有正极和负极极耳；

第一延伸柄和第二延伸柄，位于所述硬壳内部，分别与所述正极和负极极柱电性连接；

其中，各个子电芯的正极极耳与所述第一延伸柄固定连接，负极极耳与所述第二延伸柄固定连接。

优选的，所述硬壳的材料包括金属材料或硬质塑料。

优选的，所述第一延伸柄和/或第二延伸柄由金属材料构成。

所述子电芯采用卷绕工艺制作，或者，采用叠片工艺制作。

所述正极或负极极柱包括：螺纹部和与所述螺纹部垂直的弯折部；其中，所述弯折部与所述硬壳固定连接。

所述的弯折部的数量为至少两个，该电池还包括至少与所述弯折部相同数量的铆钉，通过所述铆钉将各个弯折部和硬壳铆接而实现所述固定连接。

所述弯折部和所述螺纹部的平行于螺纹轴线的截面为“L”字形。

所述正极和负极极柱位于所述硬壳的同一端面。

所述正极和负极极耳由子电芯的双向伸出，所述第一延伸柄或第二延伸柄固定连接于所述硬壳内壁，通过所述硬壳与负极或正极极柱电性连接。

所述正极和负极极耳由子电芯的同向伸出，所述第一延伸柄或第二延伸柄直接与所述负极或正极极柱固定连接。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

所述聚合物锂离子动力电池中，将至少两个子电芯置于硬壳的内部，各个子电芯的正极极耳与所述第一延伸柄固定连接，负极极耳与所述第二延伸柄固定连接，而所述第一延伸柄和第二延伸柄再分别与所述硬壳上正极和负极极柱电性连接，这样一来，所述正极和负极极柱分别作为电池的正、负极端子，当需要组成动力电池组时，根据串并联关系通过导线或金属片电性连接各个电池的极柱即可，而且，所述聚合物锂离子动力电池中子电芯的极耳分别固定连接在第一延伸柄或第二延伸柄上，因此不需要像传统技术那样多次弯折极耳进行电焊，从而能够避免极耳断裂的问题。

其次，传统技术中的电池仅包括一个子电芯，多个电池并联组成电池组，而本发明的聚合物锂离子动力电池中包括多个子电芯，多个子电芯并联组成一个电池芯，于是增加了电池的厚度，能够相应的增大电池容量，适应动力电池对容量的需求。

再者，传统技术中通过正负极极耳输出、输入电流，极耳一般为较薄的金属箔，而上述技术方案中，所述第一延伸柄或第二延伸柄例如为金属片或金属杆等强度更高、横截面更大的导电部件，有利于通过更大的电流。

此外，上述技术方案中金属材料的硬壳的封装方式，相对于传统技术铝塑膜真空封装，硬壳内部有富余空间，而且金属壳体自身的导热性能良好，有利于电池充电放电过程中的散热。

附图说明

通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为实施例一中聚合物锂离子动力电池的结构示意图；

图2为图1中一个子电芯的结构示意图；

图3为实施例二中聚合物锂离子动力电池的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为突出本实用新型的特点，附图中没有给出与本实用新型的实用新型点必然直接相关的部分。

聚合物锂离子电池具有良好的容量一致性和安全性，在手机、笔记本电脑等传统通信、IT产业广泛应用，一般聚合物锂离子电池都采用软包装方式，也就是用铝塑膜来封装电池芯，电池芯的正、负极极耳由铝塑膜中伸出作为正、负极端子与外部电路连接。

发明人研究发现，这种聚合物软包装电池主要存在的缺陷是：

1)电池的极耳为比较薄的金属箔，承受大电流及可加工性能都比较差，在动力电池组中，需要将很多电池串并联连接，而极耳在串并联的电焊过程中多次弯折容易使极耳断裂而导致失效；

2)由于软包装原料膜的冲槽深度的限制，聚合物锂离子电池的厚度一般小于8mm，不利于满足动力电池对容量的需求；

3)软包装采用真空密封的方式，而且铝塑膜本身很薄，使得电池的导热能力差。

基于此，本发明的技术方案提供一种聚合物锂离子电池，采用硬包装的方式，将多个并联的子电芯封闭于硬壳内部，而由硬壳外部的正负极极柱实现电池组的串并联连接。

以下结合附图详细说明所述聚合物锂离子动力电池的一个实施例。

实施例一

图1为本实施例中所述聚合物锂离子动力电池的结构示意图，图2为图1中一个子电芯的结构示意图。

如图1所示，所述聚合物锂离子动力电池包括：

硬壳10，本实施例中所述硬壳10为长方体形，由金属材料或硬质塑料制成；其包括壳体101和覆盖于壳体101上的盖板102，壳体101和盖板102组成硬壳的内部空间；

正极极柱11和负极极柱12，设置于所述硬壳10的盖板102上；

至少两个子电芯13，位于所述硬壳10的内部空间，所述子电芯13具有正极极耳131和负极极耳132；所述正极极耳131例如为铝箔片，所述负极极耳132例如为镍或铜箔片；

第一延伸柄14和第二延伸柄15，位于所述硬壳10的内部空间，分别与所述正极极柱11和负极极柱12电性连接；所述第一延伸柄14或第二延伸柄15由金属材料构成，例如为金属片或金属杆等强度更高、横截面更大的导电部件。

其中，多个子电芯13并联形成电池芯，各个子电芯13的正极极耳131与所述第一延伸柄14固定连接，负极极耳132与所述第二延伸柄15固定连接。

本实施例中所述子电芯13采用叠片工艺制作，即，将特定尺寸的多个方形正极极片、负极极片和隔膜一层一层的依次重复叠加组成叠片型子电芯。如图2所示，所述子电芯13包括：正极极片133、负极极片134，以及，夹在正极极片133、负极极片134之间的隔膜135，其中，所述正极极片133、隔膜135、负极极片134和电解质(图中未示出)中至少有一种含有高分子聚合物材质。正极极耳131与所述正极极片133固定连接，负极极耳132与所述负极极片134固定连接，并且，均由子电芯13中伸出。

如图1所示，各个子电芯13的正极极耳131与第一延伸柄14焊接，各个子电芯13的负极极耳132与第二延伸柄15焊接。

本实施例中所述正极极柱11和负极极柱12位于所述硬壳10的同一端面。所述正负极柱11和负极极柱21例如为设置于盖板102上的双螺柱结构，所述双螺柱结构包括：两个螺柱18和每个螺柱18对应的两个铆钉19，所述螺柱18包括螺纹部和与所述螺纹部垂直的弯折部(图中未示出)；其中，所述弯折部与所述盖板102通过两个铆钉19固定连接。所述弯折部和所述螺纹部的平行于螺纹轴线的截面为“L”字形。

螺柱18与盖板102之间通过胶垫(图中未示出)隔离绝缘，所述第一延伸柄14、第二延伸柄15分别与两个螺柱18的弯折部(图中未示出)铆接，从而与螺柱18电性连接。

本发明的其他实施例中，每个螺柱具有至少两个所述的弯折部，盖板上还具有至少与所述弯折部相同数量的铆钉，通过所述铆钉将各个弯折部和硬壳铆接而实现所述固定连接。

本实施例中所述聚合物锂离子动力电池的制造方法如下：

步骤S1：将正极极耳与所述正极极片固定连接，负极极耳与所述负极极片固定连接；接着将正极极片、隔膜和负极极片依次重复层叠，从而形成子电芯；

步骤S2：将多个所述子电芯装入硬壳的内部空间；

步骤S3：焊接所述各个子电芯的正极极耳到第一延伸柄，负极极耳到第二延伸柄，并将所述第一延伸柄和第二延伸柄分别与所述正极极柱和负极极柱焊接或铆接；

步骤S4：向硬壳内注入胶体电解质，并将硬壳的壳体和盖板密封连接，从而完成电池组装；

步骤S5：通过所述正极极柱和负极极柱对组装后的电池进行预充电；

步骤S6：将电池加热、加压并静置老化；

步骤S7：最后对所述电池进行化成处理。

本实施例所述聚合物锂离子动力电池中，将至少两个子电芯置于硬壳的内部，各个子电芯的正极极耳与所述第一延伸柄固定连接，负极极耳与所述第二延伸柄固定连接，而所述第一延伸柄和第二延伸柄再分别与所述硬壳上正极和负极极柱电性连接，这样一来，所述正极和负极极柱分别作为电池的正、负极端子，当需要组成动力电池组时，根据串并联关系通过导线或金属片电性连接各个电池的极柱即可，而且，所述聚合物锂离子动力电池中子电芯的极耳分别固定连接在第一延伸柄或第二延伸柄上，因此不需要像传统技术那样多次弯折极耳进行电焊，从而能够避免极耳断裂的问题。

其次，传统技术中的电池仅包括一个子电芯，多个电池并联组成电池组，而本实施例的聚合物锂离子动力电池中包括多个子电芯，多个子电芯并联组成一个电池芯，于是增加了电池的厚度，能够相应的增大电池容量，适应动力电池对容量的需求。

再者，传统技术中通过正负极极耳输出、输入电流，极耳一般为较薄的金属箔，而上述实施例的技术方案中，所述第一延伸柄或第二延伸柄例如为金属片或金属杆等强度更高、横截面更大的导电部件，有利于通过更大的电流。

此外，上述实施例的技术方案中金属材料的硬壳的封装方式，相对于传统技术铝塑膜真空封装，硬壳内部有富余空间，而且金属壳体自身的导热性能良好，有利于电池充电放电过程中的散热。

在本发明的另一实施例中，所述子电芯还可以为采用卷绕工艺制作的卷芯，具体在以下实施例中说明。

实施例二

图3为本实施例中聚合物锂离子电池的结构示意图，为突出本实用新型的特点，图中仅示出了三个子电芯。

如图3所示，所述聚合物锂离子动力电池包括：

长方体形的硬壳20，由耐压材料制成；所述耐压材料优选为金属材料或硬质塑料；所述硬壳20包括壳体201和位于所述壳体上方的盖板202，盖板202与壳体201密封焊接，形成电池内部空间；

正极极柱21和负极极柱22，设置于所述硬壳20的盖板202上；

两个并联连接的子电芯23，位于所述电池内部空间；其中，所述子电芯23的正负极极耳分别从软壳25中伸出；

第一延伸柄24和第二延伸柄25，位于所述硬壳20的内部空间，分别与所述正极极柱21和负极极柱22电性连接；所述第一延伸柄24或第二延伸柄25由金属材料构成，例如为金属片或金属杆等强度更高、横截面更大的导电部件。

以上结构与实施例一类似，本实施例与实施例一的区别在于：所述子电芯23为采用卷绕工艺制作的圆柱形的卷芯，卷芯的正极、负极极耳由该卷芯的双向伸出，所述各个卷芯23的正极极耳231与第一延伸柄24焊接，所述第一延伸柄24与盖板202上设置的正极极柱21铆接，所述各个卷芯23的负极极耳232分别与壳体201的内壁焊接，而通过金属材料的壳体201与盖板202上的负极极柱电性连接。

显然，所述正负极极柱21、22也可以采用与实施例一相同的双螺柱结构，在此不再赘述。

相对于实施例一，本实施例中的卷芯采用卷绕工艺制作，由于目前卷绕工艺的自动化设备每5～10S即可完成一个卷芯的卷绕，将多个卷芯并联则只需30S～60S就可以完成，传统的叠片工艺则需要先将正、负极极片分切成很多个方形子极片，然后再与隔膜一层一层的依次重复叠加，叠层完成后所有的正极或负极极耳焊接而制成电池芯，叠片的动作通常为5～10秒，以40层正极子极片、41层负极子极片、83层隔膜，每一个叠片动作5S为例，完成所有叠片动作需要13.7分钟，而相当容量的3个卷芯并联的电池芯最多只需1.5分钟，可见生产效率获得明显的提高。

以上实施例中的聚合物锂离子动力电池相互串并联连接后即可组成动力电池组。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。

虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种聚合物锂离子动力电池，其特征在于，包括：

硬壳；

正极和负极极柱，设置于所述硬壳上；

2.根据权利要求1所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述硬壳的材料包括金属材料或硬质塑料。

3.根据权利要求1所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述第一延伸柄和/或第二延伸柄由金属材料构成。

4.根据权利要求1所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述子电芯采用卷绕工艺制作，或者，采用叠片工艺制作。

5.根据权利要求1所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述正极或负极极柱包括：螺纹部和与所述螺纹部垂直的弯折部；其中，所述弯折部与所述硬壳固定连接。

6.根据权利要求5所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述弯折部的数量为至少两个，所述聚合物锂离子动力电池还包括至少与所述弯折部相同数量的铆钉，通过所述铆钉将各个弯折部和硬壳铆接而实现所述固定连接。

7.根据权利要求6所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述弯折部和所述螺纹部的平行于螺纹轴线的截面为“L”字形。

8.根据权利要求1所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述正极和负极极柱位于所述硬壳的同一端面。

9.根据权利要求8所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述正极和负极极耳由子电芯的双向伸出，所述第一延伸柄或第二延伸柄固定连接于所述硬壳内壁，通过所述硬壳与负极或正极极柱电性连接。

10.根据权利要求8所述的聚合物锂离子动力电池，其特征在于，所述正极和负极极耳由子电芯的同向伸出，所述第一延伸柄或第二延伸柄直接与所述负极或正极极柱固定连接。