CN202423483U - 软包锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池设计领域，公开了一种软包锂离子电池。其包括电芯体、铝塑膜、电解液、正极耳、负极耳；其中铝塑膜壳体内形成有独立的电芯腔体、气囊腔体，其中电芯腔体密封，气囊上设置有气孔；电芯体、以及电解液封装在电芯腔体内；正极耳以及负极耳均固定在电芯体的一端部，分别与电芯体内的正极片、负极片电连接，正极耳、负极耳上的极耳胶外表层与铝塑膜壳体热熔结合，正极耳以及负极耳与电芯体连接的一端密封在电芯腔体内，另一端均突出在电芯腔体的一端部；气囊腔体位于正极耳、负极耳的对端。采用该结构更有利于节省铝塑膜的成本，提高生产效率以及锂离子电池产品的电性能。

Description

软包锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池设计领域，尤其涉及一种软包锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有重量轻、体积小、电容量较大、充电速度快等优点，被广泛应用于笔记本电脑灯各类数码、通信产品上。

而随着能源缺乏以及环境污染问题的突显，锂离子电池作为新型动力能源已经成为目前的趋势，铝塑膜软包装锂离子电池为目前常用的一种动力离子电池。

目前的铝塑膜软包装锂离子电池的结构主要如图1所示，参见图1，在软包锂离子电池制造的过程中需要进行二次抽真空封边，在与电芯体的极耳102相邻的侧边形成有气囊101，该气囊101用于抽取锂离子电池化成过程中产生的气体，在二次封边后将该气囊101剪除而得到密封包含有电芯体的成品软包锂离子电池。

本发明人在进行本实用新型的研究过程中发现，现有技术存在以下缺陷：

1、在将锂离子电池批量上化成柜进行化成检测过程中，任何相邻的锂离子电池易相互划伤，而造成刮花不良品。

2、现有技术中被剪除的气囊101的面积较大，故采用现有技术进行制造中铝塑膜物料的浪费较为严重，导致软包锂离子电池的成本较大。

3、现有技术制成的锂离子电池的电芯体吸液能力较差，成品锂离子电池的性能较差。

实用新型内容

本实用新型实施例第一目的在于提供一种软包锂离子电池，采用该结构更有利于节省铝塑膜的成本，提高生产效率以及锂离子电池产品的电性能。

本实用新型实施例提供的一种锂离子电池，包括电芯体、铝塑膜壳体、电解液、正极耳以及负极耳；其中，

所述铝塑膜壳体内形成有独立的电芯腔体以及气囊腔体，其中在所述气囊上设置有气孔，

所述电芯体以及电解液密封封装在所述电芯腔体内；

所述正极耳、负极耳分别与所述电芯体内的正极片、负极片电连接，所述正极耳以及负极耳上的极耳胶的外表层分别与所述铝塑膜壳体第一端部的铝塑膜热熔结合，所述正极耳以及负极耳的外端部突出在所述铝塑膜壳体的第一端部外，所述正极耳以及负极耳与所述电芯体连接的一端被密封在所述电芯腔体内，

所述气囊腔体位于所述正极耳以及负极耳的对端。

可选地，所述电芯腔体与所述气囊腔体的宽度相同。

由上可见，应用本实用新型实施例的技术方案，将该锂离子电池的气囊设置在极耳对端(即一般所称的宽度端部)，相对于现有技术具有以下的有益效果：

第一：由于软包锂离子电池中极耳所在端的宽度往往小于其相邻的长度，故在制造同一规格型号的软包锂离子电池时，采用本实施例技术方案形成的气囊的面积更小，被切除的铝塑膜材料较少，故采用本实施例技术方案可以大大减少软包锂离子电池制造过程中的物料浪费，有利于降低成本。

第二：根据本实施例中对于卷绕式电芯体以及叠片式电芯体的结构分析，由于本实用新型实施例将气囊设置在极耳的对端端部，由于极耳对端的电芯锂离子结构为所有正极片、负极片的横截端面，在该端面上，所有正极片、负极片都外露，故在从预留的未封上的气囊位置往铝塑膜壳体内灌注电解液以及抽真空时，电解液从电芯体中与极耳相对的端部进入，沿着每一正极片隔膜以及负极片之间间隙快速渗透入整个电芯体。

在现有技术中，将气囊设置在极耳所端部相邻的侧面，在灌注电解液以及抽真空时从预留的未封上的气囊位置往铝塑膜壳体内，电解液从电芯体的侧面进入，而电芯体的侧面侧面为封闭的隔膜或胶布的封闭便面，电解液难以渗透进电芯体中，灌注以及抽真空的耗时非常长。

综上，相对于现有技术，采用本实用新型实施例技术方案，使在注液以及抽真空时，电解液在渗透过程中遇到的“障碍”更少，其更容易渗透至电芯体的内部，从而使得渗透更加迅速，更加充分，有利于保障充盈注液，保障锂离子电池的电性能得到最大的发挥。故采用本实施例技术方案有利于提高锂离子电池的电性能。

第三：由于实施例中将锂离子电池的气囊设置在极耳的对端而非侧面，在锂离子电池的化成检测工艺步骤中，本实施例的锂离子电池半成品尺寸相对更窄更长，在化成时各锂离子电池之间的距离更加宽，有利于避免相邻的锂离子电池相互刮花而造成不良品的问题；

第四：由于实施例中将锂离子电池的气囊设置在极耳的对端而非侧面，故在上柜化成检测时可以略微抬高锂离子电池中极耳对端的尾部，使电解液更好地渗透到电解液中，在化成过程中更好地激活正极片以及负极片表面的锂离子物质，有利于提高锂离子电池的电性能。在现有技术中，将气囊设置在与极耳所在的宽度端部相邻的侧边时，在化成时如果将气囊往上抬起，则在气囊与电芯体的侧面过渡处会形成一明显的折痕，该折痕在图1中的转角部位105会折叠严重可能会引起铝塑膜因为折叠过渡而破损，导致整片铝塑膜报废，需要重新封装铝塑膜壳体。而在本实用新型中，由于锂离子电池的气囊设置在极耳的对端，则在化成时，可以将上抬气囊一定的高度，此时该上抬状态的主要弯折部位在于被牢牢夹持住的极耳，而极耳由金属制成，并且其本身具备良好的柔软性，故该气囊的抬起可以在不会导致铝塑膜壳体的破损的基础上，提高化成效果，使其中的极片上的电解物质得到最有效最全面的活化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为现有技术中锂离子电池的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种锂离子电池的剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例1中提供的锂离子电池的封装流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

请参见图2

本实施例提供了一种锂离子电池，其包括以下主要部件：电芯体(图中未画出)、铝塑膜壳体201、电解液(图中未画出)、正极耳202以及负极耳203。其连接关系如下：

在本实施例的铝塑膜壳体201内形成有独立而不连通的两腔体：电芯腔体2011、气囊腔体2012。

其中，电芯腔体2011呈完全密封，电解液、以及包括正极片、负极片以及隔膜的电芯体被密封封装在电芯腔体2011内。

在气囊腔体2012的表面设置有气孔(图中未标示出，其为在进行抽真空二次封边时形成的真空抽取管形成的插孔)。气囊腔体2012位于正极耳202、负极耳203的对端。

正极耳202、负极耳203分别于电芯体中的正极片、负极片连接，正极耳202、负极耳203被固定在的电芯腔体2011的第一端部2015，也即铝塑膜壳体201的第一端部2015。具体是：

正极耳202以及负极耳203上的极耳胶(图中未画出)的外表层与第一端部2015上的相应位置的铝塑膜热熔结合，从而使电芯体以及与电芯体连接的正极耳202以及负极耳203一端被共同密封封装在铝塑膜壳体201的电芯腔体2011内，正极耳202以及负极耳203上外端部突出电芯腔体2011的第一端部2015外。

本实施例中的电芯体可以为：主要由正极片、负极片以及隔膜层叠组成的叠片式电芯体；也可以为：主要由正极片、负极片以及隔膜卷绕而成的卷绕式电芯体。

在本实施例中，该铝塑膜壳体201可以整体呈矩形，也可以为其他形状。电芯腔体2011、气囊腔体2012同宽地并排在铝塑膜壳体201的长度方向上。

请参见图3。

本实施例提供了一种锂离子电池的封装方法，该方法主要包括以下步骤

步骤301：在预先经过铝塑膜冲壳冲好的U形铝塑膜壳体201内的凹位处置入电芯体，使电芯体置入该凹位处，电芯体的侧面与铝塑膜壳体201的U形的封闭端平行，与电芯连接的极耳的外端部突出在铝塑膜壳体201的第一端部外。

在铝塑膜壳体201冲壳过程中，冲壳设备利用气液增压的原理实现冲压形成所需的出力将较小的气源压力转换成较大压力，气缸驱动凸形模具冲压片状铝塑膜，在冲压过程中利用增压缸的出力压紧膜片，此时凸形模具伸出将片状铝塑膜膜冲压，将其拉伸至所需的深度即得到与当前铝塑膜待封装包装的电芯体的形状相一致的凹位，具体凹位的冲压拉伸深度可以通过控制凸形模具的伸出行程而确定，在进行冲壳时，可以根据当前电芯体的结构而冲压一个凹位或者两个凹位，在冲压完毕后，弯折该设置有凹位的铝塑膜，将其弯折为U形。U形的铝塑膜壳体201。

在该U形铝塑膜壳体中，如果在该铝塑膜壳体上设置有两个凹位时，则弯折后的U形铝塑膜壳体上的2各凹位开口正对，在进行电池封装时，该两凹位相对合并在一起，共同将该厚度较大的电芯体包裹在内。此时，电芯体的侧面与铝塑膜壳体201的U形的封闭端平行，与电芯连接的极耳的外端部突出在铝塑膜壳体201的第一端部外。

在该U形铝塑膜壳体中，如果在该铝塑膜壳体上设置有1个凹位时，在进行电池封装时，该凹位与其相对的平面状铝塑膜壳体合并在一起，共同将该电芯体包裹在内。此时，电芯体的侧面与铝塑膜壳体201的U形的封闭端平行，与电芯连接的极耳的外端部突出在铝塑膜壳体201的第一端部外。

本实施例的电芯体可以为叠片式电芯体也可以为卷绕式电芯体。

在卷绕式电芯体中，将极耳202、203所在端记为电芯体的宽度端部，将与宽度端部相邻的面记为电芯体的侧面。在卷绕式电芯体的侧面包裹有隔膜，正极片以及负极片被包裹在隔膜内，电芯体的侧面呈封闭状。在电芯体的两宽度端部为卷绕在一起的正极片、负极片、隔膜的横截面，在该端部上各层正极片、负极片的端部均未被隔膜挡住。

另外，在卷绕工艺过程中，隔膜始终处于被拉紧状态，故在得到的卷绕式电芯体上，隔膜从卷绕体的侧面“箍紧”其内部的各层正极片以及负极片，由于隔膜张力的作用，在卷绕式电芯体的两宽度端部的末端位置，正极片、负极片以及隔膜略显沿外张开，即正极片负极片以及隔膜之间的空隙相对较大。

在叠片式电芯体中，将极耳202、203所在端记为电芯体的宽度端部，将与电芯体的宽度端部相邻四个面记为电芯体的侧面。

对于连续隔膜Z字形叠片工艺得到的叠片体，在叠片之后，均需采用隔膜或者其他的胶布包裹该叠片体，从而使其定型，使四周侧面最外层均为位于为隔膜表面，该隔膜从侧面包裹住所有的正极片以及负极片故在该叠片式电芯体四周侧面上，外露的正极片、负极片层数为零。

并且，在叠片过程中，隔膜始终处于被拉紧状态，故在得到的叠片电芯体上，隔膜处于紧张状态，在隔膜的张力作用下，在叠片时电芯体的两宽度端部末端位置，正极片、负极片以及隔膜的末端略显沿外“张开”，即其相互之间的空隙相对较大。

对于采用袋状结构隔膜制成的叠片体，将极耳202、203所在端记为电芯体的宽度端部，以与电芯体的宽度端部相邻四个面记为电芯体的侧面。与上述叠片式电芯体的侧面结构同理，，在叠片之后，均需采用隔膜或者其他的胶布包裹该叠片体，从而使其定型，即在四周侧面上，隔膜将正极片、负极片之一包裹住使其未外露在该侧面，故在该叠片式电芯体四周侧面上，外露的正极片、负极片层数为零。

在本步骤中，将预先在电芯体的宽度端部固定好正极耳202以及负极耳203的电芯体从U形铝塑膜壳体201的U形开口置入，使电芯体的侧面与铝塑膜壳体201的U形的封闭端平行且接触相贴。电芯体上的正极耳202以及负极耳203的外端外露在铝塑膜壳体201的第一端部2015外外，并且使正极耳202以及负极耳203中部的极耳胶刚好与第一端部2015上的铝塑膜壳体201的端部基本相平，以便后续的热封操作。

在本实施例中，为了节省工艺流程并最大化地节省铝塑膜物料，在置入电芯体时，将电芯体从铝塑膜壳体201的U形开口处推进至U形封闭底部，使电芯体的侧面与U形封闭底部紧紧接触。

步骤302：热封铝塑膜壳体201的U形开口侧边2014。

在置入电芯体后，采用铝塑膜热封设备，通过热的作用使热封U形铝塑膜壳体201的U形开口处的两边铝塑膜表面熔化而两使两铝塑膜热熔结合在一起。

其热封温度可以根据铝塑膜的材料进行设定，在本实施例的试验中可以采用180±10℃的温度进行该热封工艺。

经过本步骤处理后的铝塑膜壳体201的呈：“H”形结构。

步骤303：热封铝塑膜壳体201上的第一端部2015。

正极耳202以及负极耳203位于第一端部2015上，第一端部2015与U形开口侧边2014相邻的。

在本步骤中，采用铝塑膜热封设备，热封铝塑膜壳体201上、正极耳202以及负极耳203所在的第一端部2015，在热的作用使第一端部2015上的铝塑膜表面层以及与该段部基本相平的极耳胶的表层熔化而热熔结合在一起。此时，电芯体以及与电芯体连接的极耳202、203的内端部被密封封装在铝塑膜壳体201内，极耳202、203的外端部突出在铝塑膜壳体201的第一端部2015外。

经过本步骤处理后，使步骤302中的“H”形的铝塑膜壳体201的顶部被热封。

步骤304：真空烘烤步骤303处理后的半成品锂离子电池。

将经步骤303处理后的半成品锂离子电池，置入真空烘烤室中，对锂离子电池进行真空高温烘烤，以使锂离子电池内的水分被充分蒸发，达到脱水的目的，以避免电芯中的水分对电解液的性能带来影响，引起电池发热和爆炸，影响锂离子电池的安全性。

在本步骤中，其真空烘烤时的真空度控制在：-0.15Mpa至-0.1Mpa之间，真空烘烤温度为80±5℃，在真空烘烤室内的温度均匀性控制在±3℃以内，真空烘烤时间为48小时。

步骤305：将真空烘烤室中的锂离子电池置入真空手套箱，在真空手套箱内对该锂离子电池进行注液操作，并且在注液后对热封注液口。

在真空手套箱内，以铝塑膜壳体201上当前未被封住的开口2016为注液口，往铝塑膜壳体201的腔体内灌注定量的电解液。在注液完毕后，在真空手套箱内，采用热封设备热封注液口2016。此时，铝塑膜壳体201的四周均被热封密封，在壳体201内密封封装电芯体以及电解液。

本实施例的真空手套箱的真空度可以为2.5级真空表，真空度控制在0～-0.1Mpa，在真空手套箱内的气体可以为纯度达到99.95％以上的氩气、氦气、氮气。

在注液之后，使注液并且热封注液体口2016的锂离子电池在真空状态下，静置3-4分钟。具体的真空静置时间根据当前锂离子电池的规格确定，一般容量越大真空静置的时间设置较长。

步骤306：高温搁置锂离子电池。

对经过步骤305处理后的锂离子电池在常压状态、高温静置较长时间。在本实施例的试样制造中具体是在40±5℃进行高温静置12小时。

高温静置锂离子电池，可以使锂离子电池的电解液更充分渗透到电芯体内各层正极片与负极片之间。

步骤307：上柜化成。

实际生产中，往往对批量锂离子电池进行本步骤的检测。

在批量化成检测时，将本批次的各锂离子电池的锂离子极耳202、203分别夹持到锂离子化成测试柜上的测试电源电极上，检查夹持的稳定性后，接通化成检测柜的外部电源，按照预定的化成工艺，对锂离子电池通电，对本批次的锂离子电池进行化成检测。在化成完毕后剔除不良品并且对本批次的锂离子电池进行分容定级，其分容定级的具体可以根据现有技术进行。

为了进一步提高锂离子电池的性能，在将各锂离子电池夹持到化成柜的各电源端后，还可以采用辅助部件略微托高各锂离子电池的最尾部端部(即与正极耳202以及负极耳203相对的端部2016，在本实施例的试验过程中，将端部2016由自然下垂状态抬高5-10毫米，以使铝塑膜壳体201中的电解液进一步充分地渗透到电芯体中的各正极片以及负极片之间，进一步提高化成的效果，提高锂离子电池的高倍率稳定性。

步骤308：对封闭的铝塑膜壳体201进行抽真空操作。

对经步骤307处理后的合格品，进行本步骤处理：在铝塑膜壳体201上与极耳202、203相对的端部2016的边缘插入抽真空管，对铝塑膜壳体201的腔体抽真空。

在真空压力下，电解液在铝塑膜腔体201内往电芯体内运动，电解液被“压”至极耳202、203所在端的电芯体端部，进一步有利于电解液的渗透；插有抽真空管一侧的铝塑膜壳体201双面贴合状态。

步骤309：在抽真空时还进行二次封边。

在步骤308中抽真空到一定程度(在本实施例试验中当壳体201内的气压达到-0.95Mpa时)后，热封电芯体底端位置的铝塑膜，形成二次封边2017。

此时，在铝塑膜壳体201上形成相互独立的电芯腔体2011以及气囊腔体2012，电芯体以及电解液位于电芯腔体2011内，气囊腔体2012位于正极耳202以及负极耳203的对端。

在抽真空二次封边之后，此时可以剪除位于极耳对端尾部的气囊，得到成品软包锂离子电池。

在本实施例中各次热封的温度以及压力具体可以根据当前热塑膜以及当前锂离子电池的极耳202、203的材料以及厚度确定。在本实用新型实施例的试验对比试验中，采用的热封温度为180℃±10℃。

由上可见，应用本实用新型实施例的技术方案，将该锂离子电池的气囊设置在极耳对端(即一般所称的宽度端部)，相对于现有技术具有以下的有益效果：

第一：由于软包锂离子电池中极耳所在端的宽度往往小于其相邻的长度，故在制造同一规格型号的软包锂离子电池时，采用本实施例技术方案形成的气囊的面积更小，被切除的铝塑膜材料较少，故采用本实施例技术方案可以大大减少软包锂离子电池制造过程中的物料浪费，有利于降低成本。

第二：根据本实施例中对于卷绕式电芯体以及叠片式电芯体的结构分析，由于本实用新型实施例将气囊设置在极耳的对端端部，由于极耳对端的电芯锂离子结构为所有正极片、负极片的横截端面，在该端面上，所有正极片、负极片都外露，故在从预留的未封上的气囊位置往铝塑膜壳体内灌注电解液以及抽真空时，电解液从电芯体中与极耳相对的端部进入，沿着每一正极片隔膜以及负极片之间间隙快速渗透入整个电芯体。

而现有技术中将气囊设置在极耳所端部相邻的侧面，故在从预留的未封上的气囊位置往铝塑膜壳体内灌注电解液以及抽真空时，电解液从电芯体的侧面进入，而电芯体的侧面侧面为封闭的隔膜或胶布的封闭便面，电解液难以渗透进电芯体中，灌注以及抽真空的耗时非常长。

综上，相对于现有技术，采用本实用新型实施例技术方案，使在注液以及抽真空时，电解液在渗透过程中遇到的“障碍”更少，其更容易渗透至电芯体的内部，从而使得渗透更加迅速，更加充分，有利于保障充盈注液，保障锂离子电池的电性能得到最大的发挥。故采用本实施例技术方案有利于提高锂离子电池的电性能。

第三：由于实施例中将锂离子电池的气囊设置在极耳的对端而非侧面，在锂离子电池的化成检测工艺步骤中，本实施例的锂离子电池半成品尺寸相对更窄更长，在化成时各锂离子电池之间的距离更加宽，有利于避免相邻的锂离子电池相互刮花而造成不良品的问题；

第四：由于实施例中将锂离子电池的气囊设置在极耳的对端而非侧面，故在上柜化成检测时可以略微抬高锂离子电池中极耳对端的尾部，使电解液更好地渗透到电解液中，在化成过程中更好地激活正极片以及负极片表面的锂离子物质，有利于提高锂离子电池的电性能。在现有技术中，将气囊设置在与极耳所在的宽度端部相邻的侧边时，在化成时如果将气囊往上抬起，则在气囊与电芯体的侧面过渡处会形成一明显的折痕，该折痕在图1中的转角部位105会折叠严重可能会引起铝塑膜因为折叠过渡而破损，导致整片铝塑膜报废，需要重新封装铝塑膜壳体。而在本实用新型中，由于锂离子电池的气囊设置在极耳的对端，则在化成时，可以将上抬气囊一定的高度，此时该上抬状态的主要弯折部位在于被牢牢夹持住的极耳，而极耳由金属制成，并且其本身具备良好的柔软性，故该气囊的抬起可以在不会导致铝塑膜壳体的破损的基础上，提高化成效果，使其中的极片上的电解物质得到最有效最全面的活化。

试验对比分析：

为了进一步说明本实用新型实施例技术的有益效果，本发明人进行了以下的试验对比测试分析：

分别采用现有技术(采用图1所示将气囊设置在极耳202、203相邻的侧面的技术方案)、本实用新型实施例技术方案(采用图2所示将气囊设置在极耳202、203的对端的技术方案)制造了多批次的锂离子电池，各批次的数量为1000只，分别在各批次中随机抽取样品1个作为试验检测对象，得到下表一所示的试验数据：

表一：本实用新型与现有技术样品的试验数据对比表

由表一可见，制造同一规格型号的大容量软包锂离子电池，采用本实施例技术方案相对现有技术，其铝塑膜原料成本节省量达到40％，渗透饱和时间节省16％，刮花不良率以及化成不良率下降为零，电池高倍率20C倍率循环100周后的容量保持率提高1.29％。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (2)

1.一种软包锂离子电池，其特征是，包括电芯体、铝塑膜壳体、电解液、正极耳以及负极耳；其中，

所述铝塑膜壳体内形成有独立的电芯腔体以及气囊腔体，其中在所述气囊上设置有气孔，

所述电芯体以及电解液密封封装在所述电芯腔体内；

所述正极耳、负极耳分别与所述电芯体内的正极片、负极片电连接，所述正极耳以及负极耳上的极耳胶的外表层分别与所述铝塑膜壳体第一端部的铝塑膜热熔结合，所述正极耳以及负极耳的外端部突出在所述铝塑膜壳体的第一端部外，所述正极耳以及负极耳与所述电芯体连接的一端被密封在所述电芯腔体内，

所述气囊腔体位于所述正极耳以及负极耳的对端。

2.根据权利要求1所述的软包锂离子电池，其特征是，

所述电芯腔体与所述气囊腔体的宽度相同。 

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