CN203071157U - 铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池，该实用新型由电池芯、绝缘支架、铝壳和盖板组成，电池芯中正、负极片的极耳与盖板的正、负连接片冷压翻边铆接。本实用新型具有-20℃—60℃的大电流放电和常温快速充、放电的性能。并且，因阻抗小，本实用新型充、放电产热少，无明显温升，能显著延长电池的循环寿命。

Description

铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，特别涉及一种大容量、长寿命尤其是要求快速充放电或高倍率放电条件下使用的叠片结构的铝壳锂离子二次电池。 

背景技术

近年来，锂离子电池作为高功率大电流放电电池，应用越来越广泛，对电池的各项性能要求也越来越高。目前公知的叠片结构的大容量铝壳电池芯极耳与盖板联接常用结构有：超声波焊接结构、螺柱连接结构和激光穿透焊接结构；其中以超声波焊接结构、螺柱连接结构居多。 

传统的超声波焊接结构的缺点有：焊接极耳层数通常低于100层，且瞬间产生的高温容易引起极耳处的隔膜纸收缩，形成安全隐患；超声波设备保养困难，其虚焊产品不易被觉察，影响电池的一致性，不利于后续的电池配组与组装；容易造成极耳开裂或产生金属粉尘，影响电池的安全性。 

传统的螺柱联接结构的缺点有：螺柱的尺寸材质受到工艺的限制，受电池壳空间影响，螺柱的直径受到限制，为了提高扭力，通常采用不锈钢螺柱，由于其与盖板连接柱材质不同而形成原电池，易现场腐蚀点，影响电池的可靠性；螺柱连接扭力较小，无法克服正、负极片极耳、盖板连接柱材料表面粗糙度等对接触电阻的影响，其接触面电阻不稳定，影响电池的一致性，不利于后续的电池配组与组装； 

激光穿透焊接其工艺控制复杂，受到环境、材料、工艺等诸多因素影响，其焊接极耳层数通常需控制在10层以下，且焊接效果极不稳定。 

锂电池由于工作电压高、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长、无污染等优点，已越来越广泛地应用于消费、动力、储能及各种用途电池中，逐步取代了传统的可充电电池成为电池领域的主要产品。随着市场的拓展，对大容量高功率锂离子二次电池的需求也越来越大，如后备电源类的移动通讯基站、风光发电系统的调峰电源、车载锂电池包、寒带急救抢险备用电源及寒带电动机车电源等市场均有很大的需求。要求电池单体容量大，功率密度高，一致性好，易于配组，电池包在-20℃～+60℃,（1—10）C放电倍率下，仍能正常工作，其常规50Ah及以上大容量锂离子二次电池有难以逾越的缺陷。主要体现在： 

1）超声波焊接的电池，不同机台和时间焊接的电池内阻离散度大，不利于电池包的配组；

2）螺柱连联的电池内阻大，通常仅适合于常温1C以下电流的连续放电，无法满足设备所需的高功率要求；

3）螺柱连联的电池内阻大，例如50Ah锂离子二次电池1KHz交流阻抗通常在1mΩ以上，放电倍率差；

4）外壳一般与阴极直接导通，电池成组后，外壳绝缘层破裂，有造成电池组内Cell间短路的安全风险。

实用新型内容

为克服现有技术存在的以上缺陷，本实用新型提供一种大电流充放电、寿命长的铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池。 

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：一种铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池，包括电池芯、绝缘支架、铝壳和盖板组成，其特征在于：电池芯并列捆扎，外层套有PE袋套，固定于铝壳内，铝壳和盖板的连接处设有绝缘支架；每个电池芯由多组极组构成，极组包括四层，依次为正极片，隔膜纸，负极片，膈膜纸；所述正、负极片上端裁切有极耳，每个极耳上冲有用于铆钉穿过的孔；所述盖板上设有正极柱连接片和负极柱连接片；在正极耳的冲孔处，其结构从上至下依次是铝垫片Ⅰ 、正极耳Ⅰ 、正极柱连接片 Ⅰ 、铝垫片Ⅱ、正极柱连接片Ⅱ、正极耳Ⅱ、铝垫片Ⅲ，铆钉依次穿过上述结构冷压翻边铆接正极耳和正极柱连接片；在负极耳处的结构从上至下依次是铜垫片Ⅰ 、负极耳Ⅰ 、负极柱连接片 Ⅰ 、铜垫片Ⅱ、负极柱连接片Ⅱ、负极耳Ⅱ、铜垫片Ⅲ，铆钉依次穿过上述结构冷压翻边铆接负极耳和负极柱连接片。 

上述的铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池中，所述的铆钉为￠3.8mm的铆钉；所述的正、负极耳上的孔为￠4.2mm的孔；所述的铝垫片和铜垫片的厚度为2mm。 

本实用新型具有在-20℃—60℃的大电流放电和常温快速充、放电的性能，并且电池芯极耳与盖板连接片采用冷压翻边铆接，铆接压力大。该实用新型消除了因正、负极片极耳、盖板连接柱材料表面粗糙而对接触电阻的影响，有效减小电池芯极耳与盖板连接片的接触电阻。本实用新型因阻抗小，充、放电产热少，无明显温升，其循环寿命显著延长；电池芯套上PE袋后铜壳外壳不带电，组装后，能改善电池包的可靠性与安全性。 

附图说明

图1本实用新型叠片用正极片1、负极片2示意图。 

图2本实用新型极耳预焊、极耳与盖板连接片冷压铆接正面示意图。图3本实用新型极耳预焊、极耳与盖板连接片冷压铆接侧面示意图。图4本实用新型铜壳锂离子二次电池示意图。 

图中1、 正极片，2 、负极片， 3、 铝壳盖板 ， 4 、铆钉，5 、垫片（正极为铝垫片、负极为铜垫片）， 6 、极耳束焊接位置 ，  7 、极柱连接片，  8、电池芯极耳，9 、 PE袋 ，  10、电池芯极组，  11、垫片（正极为铝垫片、负极为铜垫片），12、 极耳束焊点，13、 绝缘支架，  14、 正极片正极耳， 15 、负极片负极耳。 

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1-4详细说明如下： 

一种铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池，由2个电池芯、绝缘支架、铝壳和盖板组成，2个电池芯并列捆扎，外层套有PE袋套，固定于铝壳内，铝壳和盖板的连接处设有绝缘支架，铝壳和盖板采用激光焊封口；每个电池芯由多组极组构成，极组包括四层，依次为正极片，隔膜纸，负极片，膈膜纸；述正、负极片上端裁切有极耳，每个极耳上冲2个￠4.2mm用于铆钉穿过的孔；所述盖板上设有2个正极柱连接片和2个负极柱连接片；在正极耳的冲孔处，其结构从上至下依次是铝垫片Ⅰ 、正极耳Ⅰ 、正极柱连接片 Ⅰ 、铝垫片Ⅱ、正极柱连接片Ⅱ、正极耳Ⅱ、铝垫片Ⅲ，2个￠3.8mm的铝铆钉依次穿过上述结构，采用专用5T气液增压缸铆接设备冷压翻边铆接正极耳和正极柱连接片；在负极耳处的结构从上至下依次是铜垫片Ⅰ 、负极耳Ⅰ 、负极柱连接片 Ⅰ 、铜垫片Ⅱ、负极柱连接片Ⅱ、负极耳Ⅱ、铜垫片Ⅲ，2个￠3.8mm铜铆钉依次穿过上述结构，采用专用5T气液增压缸铆接设备冷压翻边铆接负极耳和负极柱连接片。铝垫片和铜垫片的厚度为2mm。 

Claims (4)

1.一种铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池，包括电池芯、绝缘支架、铝壳和盖板组成，其特征在于：电池芯并列捆扎，外层套有PE袋套，固定于铝壳内，铝壳和盖板的连接处设有绝缘支架；每个电池芯由多组极组构成，极组包括四层，依次为正极片，隔膜纸，负极片，膈膜纸；所述正、负极片上端裁切有极耳，每个极耳上冲有用于铆钉穿过的孔；所述盖板上设有正极柱连接片和负极柱连接片；在正极耳的冲孔处，其结构从上至下依次是铝垫片Ⅰ 、正极耳Ⅰ 、正极柱连接片 Ⅰ 、铝垫片Ⅱ、正极柱连接片Ⅱ、正极耳Ⅱ、铝垫片Ⅲ，铆钉依次穿过上述结构冷压翻边铆接正极耳和正极柱连接片；在负极耳处的结构从上至下依次是铜垫片Ⅰ 、负极耳Ⅰ 、负极柱连接片 Ⅰ 、铜垫片Ⅱ、负极柱连接片Ⅱ、负极耳Ⅱ、铜垫片Ⅲ，铆钉依次穿过上述结构冷压翻边铆接负极耳和负极柱连接片。

2.如权利要求1所述的铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池，其特征在于：铝铆钉和铜铆钉为￠3.8mm的铆钉。

3.如权利要求1所述的铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池，其特征在于：正、负极耳上的孔为￠4.2mm的孔。

4.如权利要求1所述的铆接结构的大容量高功率铝壳锂离子二次电池，其特征在于：铝垫片和铜垫片的厚度为2mm。

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