CN201838680U - 一种软包装电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种软包装电池，包括：电池外壳以及置于所述电池外壳内的电芯组，所述电芯组上设有正极引出片和负极引出片；所述电芯组为串联结构的电芯组，包括至少两个层叠设置的电芯，所述电芯由正极片、离子交换膜和负极片卷绕而成，电芯最外圈的正极片的未敷料表面形成正极露出部，电芯最外圈的负极片的未敷料表面形成负极露出部，相邻电芯的正极露出部与负极露出部相接触。本实用新型的软包装电池的外壳内封装有电芯组，所述电芯组为串联结构的电芯组，串联方法简单实用、串联效果佳，能够输出高电压，性能明显优于传统的软包装电池；并且，由于所述电芯组容纳于一个电池外壳内，节约了电池外壳的制作成本，并提高了电解液的利用率。

Description

一种软包装电池
技术领域
本实用新型涉及电池领域，更具体地说，涉及一种软包装电池。
背景技术
传统的锂离子电池通常使用容纳液体电解液的电芯，然后使用密封的硬包装(如钢壳)封装该电芯，从而制成电池。然而，随着实际应用对电池能量密度以及安全性能的要求越来越高，出现了使用容纳胶体电解液的聚合物电池和软包装电池。相对于传统的锂离子电池，软包装电池具有容量、体积和安全等诸多优势，现已在电子领域得到广泛的应用。
现有的软包装电池一般是采用铝塑复合膜材料制作的电池外壳封装单个电芯，所述的单个电芯上安装有正极引出片和负极引出片，用于输出电能。然而，这种软包装电池所提供的输出电压有限。如果需要较高的输出电压，则需要将软包装电池串联，目前的软包装电池的串联组合是通过将多个单体软包装电池的电极引出片相连接而实现的。具体来说，参阅图1，所述单体软包装电池8从电芯(未图示)引出正极引出片81和负极引出片82；所述单体软包装电池9从电芯(未图示)引出正极引出片91和负极引出片92；在单体软包装电池8的负极引出片82和单体软包装电池9的正极引出片91上焊接连接片85组成串联结构的软包装电池组，再从单体软包装电池8的正极引出片81和单体软包装电池9的负极引出片92引出电能。这种串联结构的软包装电池组的输出电压虽然高于普通单体软包装电池的输出电压，但是受到电极引出片、连接片以及焊接效果等因素的影响，软包装电池之间的串联效果不佳，易导致内阻增大、断路等问题，不利于电能输出；并且，软包装电池组由单体软包装电池组成，体积大，电池外壳用料及电解液用量较多，另外，组合工艺繁杂，电极引出片易断裂。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有的软包装电池的外壳封装单个电芯，输出电压低，而通过将多个单体软包装电池的电极引出片相连接的方式形成的串联软包装电池组的串联效果不佳，易出现内阻增大、断路等问题，不利于电能输出的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种软包装电池，包括：电池外壳以及置于所述电池外壳内的电芯组，所述电芯组上设有正极引出片和负极引出片；所述电芯组为串联结构的电芯组，包括至少两个层叠设置的电芯，所述电芯由正极片、离子交换膜和负极片卷绕而成，电芯最外圈的正极片的未敷料表面形成正极露出部，电芯最外圈的负极片的未敷料表面形成负极露出部，相邻电芯的正极露出部与负极露出部相接触。
在所述的软包装电池中，所述电芯组包括第一电芯和第二电芯，所述第一电芯的最外圈由正极片卷绕形成，并且第一电芯最外圈的一侧表面设置正极露出部，另一侧表面与所述电池壳体相邻；所述第二电芯的最外圈由负极片卷绕形成，并且第二电芯最外圈的一侧表面设置负极露出部，另一侧表面与所述电池壳体相邻。
在所述的软包装电池中，所述第一电芯的正极露出部与所述第二电芯的负极露出部相接触。
在所述的软包装电池中，所述电芯组还包括设于所述第一电芯和第二电芯之间的至少一个中间电芯；所述中间电芯最外圈的两侧表面分别设置正极露出部和负极露出部。
在所述的软包装电池中，所述中间电芯的最外圈由正极片、离子交换膜和负极片卷绕形成，其中，位于离子交换膜内侧的正极片或负极片的卷绕长度大于所述离子交换膜的长度，位于离子交换膜外侧的负极片或正极片的卷绕长度小于所述离子交换膜的长度。
在所述的软包装电池中，所述第一电芯的最内圈为负极片，所述负极片卷绕形成负极连接部；第二电芯的最内圈为正极片，所述正极片卷绕形成正极连接部；所述正极引出片和负极引出片分别与所述正极连接部和所述负极连接部相连接。
在所述的软包装电池中，所述正极引出片、负极引出片位于所述电芯组的同一端或者分别位于所述电芯组的两端。
在所述的软包装电池中，所述电池外壳上安装有正极接触片和负极接触片，所述正极接触片和负极接触片的一端分别与所述正极引出片和负极引出片相连接，另一端伸出所述电池外壳。
在所述的软包装电池中，所述电池外壳为铝塑复合膜外壳，所述电芯组封闭于所述铝塑复合膜外壳中。
在所述的软包装电池中，所述电芯组的两侧设有连接件，所述连接件固定所述的层叠设置的电芯。
本实用新型提供的软包装电池的电池外壳内封装有电芯组，所述电芯组为串联结构的电芯组，包括至少两个层叠设置的电芯，所述电芯的串联方法简单实用、串联效果佳，能够输出高电压，解决了现有的两个或多个单体软包装电池通过电极引出片进行串联，串联效果不佳导致的内阻高、断路等问题，性能明显优于传统的软包装电池；并且，由于所述的至少两个电芯均容纳于同一个电池外壳内，节约了电池外壳的制作成本，并提高了电解液的利用率，成本可节50％以上。
附图说明
图1是现有的串联结构的软包装电池组的示意图。
图2A是本实用新型第一实施例的软包装电池的示意图。
图2B是本实用新型第一实施例的软包装电池的局部剖视图。
图3A是图2B中所示的第一电芯的示意图。
图3B是图2B中所示的第二电芯的示意图。
图4是本实用新型第二实施例的软包装电池的电芯组的示意图。
图5是图4中所示的中间电芯的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
下面参照附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。除非特别说明，本文中，相同附图标记表示相同组成部分。
图2A是本实用新型第一实施例的软包装电池的示意图，图2B所示为软包装电池的局部剖视图，对电池外壳进行了剖切，以显示电池外壳内部的电芯组；本实用新型第一实施例的软包装电池，包括：电池外壳1以及置于所述电池外壳1内的电芯组2，所述电芯组2包括两个层叠设置的电芯20、21；并且，所述电芯组2还设有正极引出片23和负极引出片24。
具体来说，所述电池外壳1为铝塑复合膜外壳，由铝塑复合板叠合并热封后形成，所述铝塑复合板由铝塑复合材料制作，包括一层铝箔以及包覆于所述铝箔两侧的塑膜层，在铝塑复合板的一侧冲设有收容空间11，用于放置所述电芯组2，将所述电芯组2放入收容空间11中，将铝塑复合板折叠，于其三面进行热封，并向收容空间11内注入电解液，即形成软包装电池。所述铝塑复合膜外壳的收容空间11的大小可根据电芯组2的实际大小进行制作，这种铝塑复合膜外壳的制作工艺可通过现有技术实现。在本实施例中，电芯组2的正极引出片23和负极引出片24设于电芯组的同一端，并且，在铝塑复合膜外壳1的一端也相应的安装有正极接触片12和负极接触片13，所述正极接触片12和负极接触片13呈L型，其一端分别与所述正极引出片23和负极引出片24相连接，另一端伸出电池外壳用于外接电气设备(例如：手机)，以将电芯组2产生的电能引出到所述电气设备。
所述电芯20、21由正极片、离子交换膜、负极片卷绕而成，所述电芯20、21优选为锂离子电池的电芯，其正极片、离子交换膜、负极片的材料以及卷绕方式已为本领域技术人员所公知，例如：所述正极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体上的正极活性材料，正极集流体通常采用铝箔，常用的正极活性材料主要有钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸亚铁锂(LiFePO4)及它们的改性化合物；所述负极片包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体上的负极活性材料，负极集流体通常为铜箔，负极活性材料主要为具有层状结构的碳材料，例如：石墨。上述材料的选择和制作可通过现有技术实现，在此不再赘述。
为了叙述方便，下述内容将所述电芯20、21描述为第一电芯20和第二电芯21，可以理解的是，所述第一电芯20和第二电芯21中的序数限定词仅为描述所用，并不对电芯的范围产生任何实质的限定作用。
参阅图3A，所述第一电芯20的最外圈由其正极片201卷绕形成，其离子交换膜202和负极片203均位于正极片201的内侧，并且所述离子交换膜202的长度不小于所述负极片203的长度，优选大于所述负极片203的长度，使所述负极片203为所述离子交换膜202所覆盖。所述正极片201的未敷料表面形成正极露出部204，并且，所述正极露出部204仅设于第一电芯20最外圈的一侧表面(即图示中的下侧表面)，第一电芯20最外圈的另一侧表面与电池壳体1相接触；在本实施例中，所述正极露出部204实质上是正极片201的正极集流体的一部分，可以理解的是，所述正极片201可包括：正极片本体以及由所述正极片本体延伸出的正极集流体，所述正极片本体的敷料量与现有的正极片相同，而从正极片本体单独延伸出一段正极集流体，其上表面未涂覆正极活性材料，用于作为正极露出部204与第二电芯21电连接。在本实施例中，还优选所述第一电芯20的最内圈为卷绕的负极片203，负极片203卷绕形成负极连接部205，用于连接负极引出片24。
参阅图3B，所述第二电芯21的最外圈由其负极片213卷绕形成，其离子交换膜212和正极片211均位于负极片213的内侧，并且所述离子交换膜212的长度不小于所述正极片211的长度，优选大于所述正极片211的长度，所述正极片211为所述离子交换膜212所覆盖。所述负极片213的未敷料表面形成负极露出部214，并且，所述负极露出部214仅设于第二电芯21最外圈的一侧表面(图示中的上侧表面)，第二电芯21的最外圈的另一侧表面与电池壳体1相接触；在本实施例中，所述负极露出部214实质上是负极片213的负极集流体的一部分，可以理解的是，所述负极片213可包括：负极片本体以及由所述负极片本体延伸出的负极集流体，所述负极片本体的敷料量与现有的负极片相同，而从负极片本体单独延伸出一段负极集流体，其上表面未涂覆负极活性材料，用于作为负极露出部214与第一电芯20电连接。在本实施例中，还优选所述第二电芯21的最内圈为卷绕的正极片211，正极片211卷绕形成正极连接部215，用于连接正极引出片23。
参阅图2B，所述第一电芯20与第二电芯21层叠设置，第一电芯20的正极露出部204与第二电芯21的负极露出部214相接触，第一电芯20与第二电芯21形成串联结构；并且，所述软包装电池还包括粘结于所述电芯组2的两侧的胶纸4，所述胶纸4的一端粘结于第一电芯20的上侧表面，另一端粘结于第二电芯21的下侧表面，能够有效的固定第一电芯20和第二电芯20，以保证第一电芯20的正极露出部204与第二电芯21的负极露出部214的良好接触，可以理解的是，第一电芯20和第二电芯21的固定方式不局限于采用胶纸4，例如：还可以采用卡扣、螺钉等固定件进行连接。
参阅图2A及图2B，制作本实用新型第一实施例的软包装电池时，1)、制作串联电芯组：使所述第一电芯20的正极露出部204位于第一电芯20的下侧表面，所述第二电芯21的负极露出部214相应地位于第二电芯21的上侧表面，将所述第一电芯20与第二电芯21层叠，第一电芯20的正极露出部204与第二电芯21的负极露出部214相接触形成电连接；再将负极引出片24与第一电芯20的负极连接部205连接，正极引出片23与第二电芯21的正极连接部215连接，同时，在电芯组2的两侧设置胶纸4，通过所述胶纸4将第一电芯20和第二电芯21固定；2)、将安装好的电芯组2放入铝塑复合膜外壳1的收容空间11中，按普通软包装电池制作，进行热封、注液等工序，得到软包装电池，这种软包装电池的结构同现有的单体软包装电池，但是内部却具有两个串联的电芯，充放电时，电池的上限电压为8.4V，下限电压为6.0V，为现有的软包装电池的两倍；并且，电池外壳用料及电解液用量虽比单体软包装电池增多，但远远小于现有的串联软包装电池组的耗费量。
图4是本实用新型第二实施例的软包装电池的电芯组的示意图，本实用新型第二实施例的软包装电池，包括：电池外壳以及置于所述电池外壳内的电芯组2′，所述电芯组2′包括三个层叠设置的电芯；本实用新型第二实施例的软包装电池的结构与第一实施例中的软包装电池相似，比如：位于最外侧的第一电芯20′、第二电芯21′的结构与第一实施例中的第一电芯20、第二电芯21的结构相同，即仅有一侧表面形成有正极露出部或者负极露出部，另一侧表面与电池壳体相邻。第二实施例与第一实施例的区别之处在于，位于第一电芯20′和第二电芯21′之间的中间电芯22的两侧表面分别形成有正极露出部224和负极露出部225。如图5所示，具体来说，所述中间电芯22的最外圈由正极片221、离子交换膜222和负极片223卷绕形成，其中，所述正极片221位于离子交换膜222的内侧，其卷绕长度大于所述离子交换膜222的长度；所述负极片223位于离子交换膜222的外侧，其卷绕长度小于所述离子交换膜222的长度。上述正极片221、离子交换膜222和负极片223卷绕后，负极片223位于所述中间电芯22的最外圈的一侧(图示中的上侧)，正极片221位于所述中间电芯22的最外圈的另一侧(图示中的下侧)，所述负极片223的表面未敷料形成负极露出部225，所述正极片221的表面未敷料形成正极露出部224。
安装时，将所述第二电芯21′、中间电芯22、第一电芯20′依次层叠，中间电芯22的负极露出部225位于中间电芯22的上侧表面，与第一电芯20′的正极露出部相接触，中间电芯22的正极露出部224位于中间电芯22的下侧表面，与第二电芯21′的负极露出部相接触，所述第一电芯20′、中间电芯22、第二电芯21′形成串联，所形成的串联电芯组的输出电压可达到现有的内装单个电芯的软包装电池的输出电压的三倍。
另一区别之处在于，第一实施例中的正极引出片23和负极引出片24位于电芯组2的同一侧，而在第二实施例中，正极引出片23′和负极引出片24′分别位于电芯组2′的两侧，并相应的在铝塑复合膜外壳1的两端分别安装正极接触片(未图示)和负极接触片13′，用于引出电能。需要说明的是，所述正极引出片和负极引出片不仅可以从电芯的最内圈引出，也可以从电芯的其它层引出，当然，优选从电芯的最内圈引出，并且所述正极引出片和负极引出片不仅为一组，还可以根据需要设置多组。
值得一提的是，根据所需提供的高输出电压的具体值，可以在第一电芯20′和第二电芯21′之间设置更多的中间电芯22，中间电芯22的结构和连接方法是一致的，仅需使相邻的电芯的正极露出部与负极露出部相接触，即可形成串联电芯组；另外需要说明的是，上述三种结构的电芯(即设有正极露出部的第一电芯、设有负极露出部的第二电芯、以及同时设有正极露出部和负极露出部的中间电芯)的正极片和负极片的敷料量以及正负极容量比例等相关参数是一致的，不同的仅在于电芯的卷绕方式以及正极片、负极片、离子交换膜的长度因设置正极露出部、负极露出部所需而有所不同，因而，并不影响电芯的电容量。
综上所述，本实用新型提供的软包装电池的电池外壳内封装有电芯组，所述电芯组为串联结构的电芯组，包括至少两个层叠设置的电芯，所述电芯的串联方法简单实用、串联效果佳，解决了现有的两个或多个单体软包装电池通过电极引出片进行串联，串联效果不佳导致的内阻高、断路等问题，能够输出高电压，性能优越传统的软包装电池；并且，由于所述至少两个电芯均容纳于同一个电池外壳内，节约了电池外壳的制作成本，并提高了电解液的利用率，成本可节约50％以上。
在本文中，“上侧”、“下侧”等用语分别表示软包装电池中各构件在图示中的相对位置关系，以便于对软包装电池进行描述，但并不用于对这些构件在软包装电池上的实际位置关系进行限定。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软包装电池，其特征在于，包括：电池外壳以及置于所述电池外壳内的电芯组，所述电芯组上设有正极引出片和负极引出片；
所述电芯组为串联结构的电芯组，包括至少两个层叠设置的电芯，所述电芯由正极片、离子交换膜和负极片卷绕而成，电芯最外圈的正极片的未敷料表面形成正极露出部，电芯最外圈的负极片的未敷料表面形成负极露出部，相邻电芯的正极露出部与负极露出部相接触。
2.如权利要求1所述的软包装电池，其特征在于：所述电芯组包括第一电芯和第二电芯，所述第一电芯的最外圈由正极片卷绕形成，并且第一电芯最外圈的一侧表面设置正极露出部，另一侧表面与所述电池壳体相邻；所述第二电芯的最外圈由负极片卷绕形成，并且第二电芯最外圈的一侧表面设置负极露出部，另一侧表面与所述电池壳体相邻。
3.如权利要求2所述的软包装电池，其特征在于：所述第一电芯的正极露出部与所述第二电芯的负极露出部相接触。
4.如权利要求2所述的软包装电池，其特征在于：所述电芯组还包括设于所述第一电芯和第二电芯之间的至少一个中间电芯；所述中间电芯最外圈的两侧表面分别设置正极露出部和负极露出部。
5.如权利要求4所述的软包装电池，其特征在于：所述中间电芯的最外圈由正极片、离子交换膜和负极片卷绕形成，其中，位于离子交换膜内侧的正极片或负极片的卷绕长度大于所述离子交换膜的长度，位于离子交换膜外侧的负极片或正极片的卷绕长度小于所述离子交换膜的长度。
6.如权利要求2-5任意一项所述的软包装电池，其特征在于：所述第一电芯的最内圈为负极片，所述负极片卷绕形成负极连接部；第二电芯的最内圈为正极片，所述正极片卷绕形成正极连接部；所述正极引出片和负极引出片分别与所述正极连接部和所述负极连接部相连接。
7.如权利要求6所述的软包装电池，其特征在于：所述正极引出片、负极引出片位于所述电芯组的同一端或者分别位于所述电芯组的两端。
8.如权利要求1所述的软包装电池，其特征在于：所述电池外壳上安装有正极接触片和负极接触片，所述正极接触片和负极接触片的一端分别与所述正极引出片和负极引出片相连接，另一端伸出所述电池外壳。
9.如权利要求1所述的软包装电池，其特征在于：所述电池外壳为铝塑复合膜外壳，所述电芯组封闭于所述铝塑复合膜外壳中。
10.如权利要求1所述的软包装电池，其特征在于：所述电芯组的两侧设有连接件，所述连接件固定所述的层叠设置的电芯。
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