CN203085703U - 一种锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种锂离子电池，包括外壳以及包裹在外壳内的极芯和电解液，所述极芯包括正极片、隔膜和负极片；所述正极片包括正极集流体和涂布在正极集流体表面的正极活性层，所述正极片卷绕在极芯外层的端部设置有未涂布正极活性层的正极留白部；所述负极片包括负极集流体和涂布在负极集流体表面的负极活性层，所述负极片卷绕在极芯外层的端部设置有未涂布负极活性层的负极留白部。其中，正极留白部与隔膜相对的一面上设置有金属带，并且负极留白部与隔膜相对的一面上设置有金属带。本实用新型提供的锂离子电池在电池发生形变时，能够快速向外部散热，降低电池出现热失控现象的几率，保证电池的安全性能。

Description

一种锂离子电池
技术领域
本实用新型属于电池领域，尤其涉及一种锂离子电池。
背景技术
锂离子电池，一般由外壳以及包裹在外壳内的极芯和电解液组成。其中，极芯由排布于隔膜两侧的正极片和负极片卷绕或层叠而成，极片包括集流体和涂布在集流体上的活性层。
但是，上述简单正极片和负极片卷绕或层叠而成的锂离子电池，其抗外源性物理冲击性能差，一旦电池受外力作用以致电池发生变形时，极易发生内部短路进而出现热失控的现象，有很大的安全隐患。
因此，需要开发一种，在电池受外力作用发生变形时，能够降低热失控现象出现的锂离子电池。
发明内容
本实用新型为解决现有的锂离子电池，在受外力作用发生变形时，电池散热较慢，容易出现热失控现象的技术问题，提供一种在电池发生变形时，能够快速向外部散热，保证电池安全性的锂离子电池。
本实用新型提供了一种锂离子电池，包括外壳以及包裹在外壳内的极芯和电解液，所述极芯包括正极片、隔膜和负极片；所述正极片包括正极集流体和涂布在正极集流体表面的正极活性层，所述正极片卷绕在极芯外层的端部设置有未涂布正极活性层的正极留白部；所述负极片包括负极集流体和涂布在负极集流体表面的负极活性层，所述负极片卷绕在极芯外层的端部设置有未涂布负极活性层的负极留白部。其中，
正极留白部与隔膜相对的一面上设置有金属带，并且负极留白部与隔膜相对的一面上设置有金属带。
优选地，位于隔膜两侧的正极留白部和负极留白部上均设置有金属带。
优选地，上述正极留白部上的金属带与负极留白部上的金属带相互间隔设置。
优选地，上述金属带焊接在正极留白部或负极留白部上。
优选地，上述金属带为矩形带状。
进一步，上述正极留白部的长度为极芯宽度的两倍，负极留白部的长度为极芯宽度的两倍。
进一步，上述金属带为至少两个。
优选地，上述正极集流体为铝箔。
优选地，上述负极集流体为铜箔。
优选地，上述正极留白部上设置的金属带为铝带。
优选地，上述负极留白部上设置的金属带为镍带。
与现有技术相比，本实用新型提供的锂离子电池，在锂离子电池的极芯外围的正极留白部或者负极留白部上设置有金属带，因此在受到外源性结构损伤或变形时，将优先发生设置有金属带位置的短路，即电池极芯外围的短路，有利于快速想电池外部散热，电池内部热量积累比较少，对锂离子电池安全性能的不利影响较小，因此降低了电池出现热失控现象的几率，使得锂离子电池的更安全更可靠。
附图说明
图1是本实用新型提供的锂离子电池结构示意图。
图2是本实用新型提供的正极片示意图。
图3是本实用新型提供的极芯卷绕示意图。
图4是现有技术提供的极芯卷绕示意图。
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。
一种锂离子电池，如图1所示，包括外壳1以及包裹在所述外壳1内的极芯2和电解液。本实用新型中，该锂离子电池还可以包括设置在端部的盖板组件，外壳1可以是铝壳，但不仅限于铝壳，常用的还有钢壳或铝塑膜外壳等其他行业内公知的一些锂离子电池外壳。
如图2和图3所示，极芯2包括正极片21、隔膜23和负极片22，正极片21、隔膜23和负极片22卷绕形成极芯2；其中，正极片21和负极片22位于极芯最外层的部分，这里称为极芯2的外围。正极片21包括正极集流体和涂布在正极集流体上的正极活性层，负极片22包括负极集流体及涂布在负极集流体上的负极活性层，这是行业内常用的正极片21和负极片22的成型方法，在此不再赘述。
正极片21卷绕在极芯2外层的端部设置有未涂布正极活性层的正极留白部211，负极片22卷绕在极芯2外层的端部设置有未涂布负极活性层的负极留白部221.正极留白部211与隔膜23相对的一面上设置有金属带3，并且负极留白部221与隔膜23相对的一面上设置有金属带3，如图3所示。
优选地，位于隔膜23两侧的正极留白部211和负极留白部221上均设置有金属带。即，正极留白部211与隔膜23相对的一面上设置有金属带3，同时与上述正极留白部211相对的负极留白部221的一面上也设置有金属带3。
更加优选的是，正极留白部211上的金属带3与负极留白部221上的金属带3相互间隔设置，如图3所示。
总体设计思路是，通过正极片21、负极片22和隔膜23依次叠加卷绕，形成核心层为正极片21的电芯2，正极片21与叠加卷绕在其外面的负极片22之间通过隔膜23隔开。当然，这里作为核心层也可以是负极片22，这时，将上述卷绕过程中的正极片21和负极片22的位置互换即可。
同时，正极留白部211上焊接金属带3的位置不贴胶布，仅隔着隔膜23正对负极留白部221；负极留白部221上焊接金属带3的位置也不贴胶布，仅隔着隔膜23正对正极留白部211。这样的结构设计，在锂离子电池遭到挤压变形时，金属带3可以直接刺破隔膜23，与其对面的卷绕半圈电连接，形成外围局部短路；而不用在刺破隔膜23的同时刺破粘贴在金属带3上的胶布，更有利于金属带3在锂离子电池变形时第一时间与对面的卷绕半圈发生短路，及时对电池进行散热。
金属带3焊接在正极留白部211或负极留白部221上，也可以通过胶水粘贴在正极留白部211或负极留白部221上，本实用新型优选焊接的方式。
金属带3优选矩形带状，其他的条状结构也是可行的。
正极留白部211的长度为极芯2宽度的两倍，负极留白部221的长度为极芯2宽度的两倍。正极留白部211和负极留白部221位于极芯2的最外圈，最外圈的半圈宽度与极芯2的实际宽度很相近。上述长度为正极留白部211或负极留白部221沿卷绕方向的长度，极芯2的宽度则为一般电池正放时的宽度方向（即图3所示的水平方向）。
金属带3优选至少两个，金属带3的个数根据正极留白部211或负极留白部221的大小决定，以达到较好的作用效果。
正极集流体优选铝箔，负极集流体优选铜箔。正极留白部211上设置的金属带3优选铝带。负极留白部221上设置的金属带3优选镍带。这些材料的选择，根据具体的锂离子电池的情况可以做不同的调整组合，在此不作具体限定。
实施例
如图3所示，按本实用新型提供的新结构制作锂离子电池，将混合均匀的正极浆料和负极浆料分别涂在铝箔和铜箔上制成正极片21和负极片22，其中，正极片21最外层留有2个正极留白部211，在正极留白部211上间隙的焊接上3个铝质金属带3，不贴胶布，且焊接范围控制在正极留白部211内。负极片22最外层留有2个负极留白部221，在负极留白部221上间隙的焊接上3个铝质金属带3，不贴胶布，且焊接范围控制在负极留白部221内。再将正极片21、隔膜23和负极片22依次叠放卷绕形成方形极芯2。最后，将制得的极芯置于铝塑复合膜中，并完成封口、注液、陈化、化成等工序，制得454061型软包装锂离子电池。
对比例
如图4所示，按常规方式制作锂离子电池，将混合均匀的正极浆料和负极浆料分别涂在铝箔和铜箔上制成正极片21、负极片22；再将正极片21、隔膜23和负极片22一次叠放卷绕成方形极芯2。将制得的极芯置于铝塑复合膜中，并完成封口、注液、陈化、化成等工序，制得454061型软包装锂离子电池。
测试：
满电态窄面挤压实验：取充满电的实施例和对比例的电池各五支，按照UL-1642标准规定的CRUSH  TEST（即13KN窄面挤压测试）流程测试，如果有起火或爆炸现象则记为NG；没有起火或爆炸现象的记为OK。
测试结果如下表：
  电池容量（mAh） 窄面挤压测试 大致成本
实施例 1300 0NG/10OK 101
对比例 1300 6NG/4OK 100
通过实施例和对比例的比较可知，在同样的电池容量情况下，本实用新型提供的锂离子电池在进行窄面挤压测试的过程中，出现起火或者爆炸现象的几率次数明显比对比例中的少很多，因此具有更好的安全性能，并且同时保持了成本接近的优势。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，包括外壳（1）以及包裹在所述外壳（1）内的极芯（2）和电解液，所示极芯（2）包括正极片（21）、隔膜（23）和负极片（22）；所述正极片（21）包括正极集流体和涂布在正极集流体表面的正极活性层，所述正极片（21）卷绕在极芯（2）外层的端部设置有未涂布正极活性层的正极留白部（211）；所述负极片（22）包括负极集流体和涂布在负极集流体表面的负极活性层，所述负极片（22）卷绕在极芯（2）外层的端部设置有未涂布负极活性层的负极留白部（221）；其特征在于，所述正极留白部（211）与隔膜（23）相对的一面上设置有金属带（3），并且所述负极留白部（221）与隔膜（23）相对的一面上设置有金属带（3）。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，位于隔膜（23）两侧的正极留白部（211）和负极留白部（221）上均设置有金属带（3）。
3.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极留白部（211）上的金属带（3）与所述负极留白部（221）上的金属带（3）相互间隔设置。
4.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属带（3）焊接在正极留白部（211）或负极留白部（221）上。
5.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属带（3）为矩形带状。
6.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极留白部（211）的长度为极芯（2）宽度的两倍，所述负极留白部（221）的长度为极芯（2）宽度的两倍。
7.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属带（3）为至少两个。
8.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体为铝箔，所述负极集流体为铜箔。
9.如权利要求1或8所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极留白部（211）上设置的金属带为铝带。
10.如权利要求1或8所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极留白部（221）上设置的金属带为镍带。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105470453A (zh) * 2015-12-31 2016-04-06 段志超 一种低内阻的圆柱形锂离子电池
CN108987794A (zh) * 2018-07-17 2018-12-11 惠州市豪鹏科技有限公司 一种软包式锂离子电池及穿钉测试方法
CN109698379A (zh) * 2018-12-27 2019-04-30 深圳市海盈科技有限公司 一种具有防止热失控功能的电芯结构及分流方法

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