CN203277543U - 软包装锂离子电池及其极耳 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种软包装锂离子电池及其极耳。软包装锂离子电池的极耳包括：封装部，将封装在软包装锂离子电池的包装箔的顶封口处；连接部，将与软包装锂离子电池的极片连接；以及断开部，设置在封装部和连接部的范围以内，以在软包装锂离子电池受热和因膨胀受力时断开。所述软包装锂离子电池包括正极极片；负极极片；隔离膜，设置于正极极片与负极极片之间；正极极耳，电连接于正极极片；负极极耳，电连接于负极极片；以及包装箔，将正极极片、负极极片以及隔离膜封装于其内；其中正极极耳和/或负极极耳为前述的软包装锂离子电池的极耳。通过断开部在因受热和因膨胀受力而断裂，从而将电芯迅速断电，提高软包装锂离子电池的安全性。

Description

软包装锂离子电池及其极耳

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术，尤其涉及一种软包装锂离子电池及其极耳。

背景技术

锂离子电池逐渐被电子产品广泛应用，如手机，笔记本电脑、电动工具等。伴随着消费电子产品轻薄化的趋势，软包装锂离子电池变得越来越重要，其产能和产量也成倍增长，在笔记本电脑等领域大有逐渐取代传统18650型锂电池的趋势。但使用安全风险依然存在，如过充时，电池内部发生阴极高电压下的氧化和阳极的析锂反应，引起温度迅速上升，由于热量不能及时传导出去，会导致电池着火现象。

对于目前防止软包装锂离子电池在过充时不着火的技术方案有：在包装外极耳连接处使用TCO（Thermal Cutoffs，温度保险丝）或者PTC（PositiveTemperature Coefficient，正温度系数）热敏电阻或者等温度敏感电子器件，当因电压或电流过高而产热时，电阻迅速升高，进而减小或切断电流从而达到保护目的。但此技术方案存在两个问题：一、成本大大提高。多数优质TCO皆为日本公司如小松等公司制造，处于垄断地位，价格较高，同时需要外包给PACK（封装）公司安装TCO，进一步增加了加工成本。二、TCO的响应温度很难与电池匹配，如果TCO响应温度太高，过充时还没来得及响应，电池已经着火；如果响应温度太低，在电池进行高倍率放电时，由于产热会使TCO响应而无法完成所需的高倍率放电。

过充时电池有一个产气膨胀变形的特性在以上热敏元件的技术方案中没有被用到。然而在中国专利申请CN200910160087.8中采用在包装外贴硬板片。当电池向外膨胀时，板片带动一机械装置断开极柄而达到断电目的。此方案虽然利用了电池膨胀特性，但附加板片会增加电池厚度降低能量密度，而包装顶封口外极耳的机械装置同样占用长度空间，且难以保证每次精确响应。在中国专利申请CN201120179905.1中采用了内置电子保护线路。此方案不仅会由于占用空间导致电池能量密度降低，还会由于采用继电器等电子器件导致电池成本增加。

实用新型内容

鉴于背景技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种软包装锂离子电池及其极耳，其中极耳能在软包装锂离子电池受热和因膨胀受力时破坏，从而提高软包装锂离子电池的安全性能。

本实用新型的另一目的在于提供一种软包装锂离子电池及其极耳，其不影响软包装锂离子电池的能量密度。

本实用新型的另一目的在于提供一种软包装锂离子电池及其极耳，其能保证软包装锂离子电池的大功率放电操作顺利进行。

为了实现上述目的，在第一方面，本实用新型提供了一种软包装锂离子电池的极耳，其包括：封装部，将封装在软包装锂离子电池的包装箔的顶封口处；连接部，将与软包装锂离子电池的极片连接；以及断开部，设置在封装部和连接部的范围以内，以在软包装锂离子电池受热和因膨胀受力时断开。

为了实现上述目的，在第二方面，本实用新型提供了一种软包装锂离子电池，其包括：正极极片；负极极片；隔离膜，设置于正极极片与负极极片之间；正极极耳，电连接于正极极片；负极极耳，电连接于负极极片；以及包装箔，将正极极片、负极极片以及隔离膜封装于其内；其中，正极极耳和/或负极极耳采用根据本实用新型第一方面所述的软包装锂离子电池的极耳。

本实用新型的有益效果如下：

断开部在因受热和因膨胀受力而断裂，从而将电芯迅速断电，从而提高了软包装锂离子电池的安全性。

基于极耳的设计，极耳尺寸并不增加，从而不影响软包装锂离子电池的能量密度，且能保证软包装锂离子电池的大功率放电性能顺利进行，制作简单，降低了生产成本。

附图说明

图1是根据本实用新型的软包装锂离子电池的结构示意图，其中为了清除起见，仅以一个极耳示出；

图2至图6是根据本实用新型的不同实施例的软包装锂离子电池的极耳的的结构示意图；

图7是根据本实用新型的软包装锂离子电池的结构示意图；

图8是根据本实用新型的软包装锂离子电池的极片和隔离膜设置关系的结构示意图；

图9是根据本实用新型的软包装锂离子电池在过充之前的结构示意图；

图10是根据本实用新型的软包装锂离子电池在过充后的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1极片              322台阶部

1A正极极片         H2高度

1B负极极片         33断开部

2隔离膜            3A正极极耳

3极耳              3B负极极耳

31第一极耳部       T厚度

311封装部          4包装箔

312台阶部          41顶封口

H1高度             5电芯

32第二极耳部       6铆钉

321连接部

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本实用新型的软包装锂离子电池及其极耳。在图1至图7中，为了便于说明，采用虚线或虚线框来指示封装部、焊接部、断开部的位置。

首先说明根据本实用新型第一方面的软包装锂离子电池的极耳。

如图1至图6所示，根据本实用新型的软包装锂离子电池的极耳3具有：封装部311，将封装在软包装锂离子电池的包装箔4的顶封口41处；连接部321，将与软包装锂离子电池的极片1连接；以及断开部33，设置在封装部311和连接部321的范围以内，以在软包装锂离子电池受热和因膨胀受力时断开。

对于断开部33的设置位置，断开部33可设置在连接部321处或设置在封装部311和连接部321之间。

在极耳3的一个实施例中，如图2、图3、图4所示，极耳3可包括：第一极耳部31，具有封装部311；以及第二极耳部32，具有连接部321且与第一极耳部31连接；其中，断开部33为第一极耳部31与第二极耳部32连接的部分。在如图2、图3、图4所示的实施例中，极耳3为两段式结构。采用两段式结构的极耳3，当极耳3在因膨胀受力和受热时断开部33会断开，以达到断电的功能。

在采用两段式结构的极耳3中，优选地，如图2、图3、图4所示，第一极耳部31设置有台阶部312，第二极耳部32设置有台阶部322，第一极耳部31的台阶部312与第二极耳部32的台阶部322在几何上互补并相互配合。优选地，第一极耳部31的台阶部312的高度H1和第二极耳部32的台阶部322的高度H2小于极耳3的厚度T的一半，根据截面积越小电阻越大的原理，当采用该极耳的软包装锂离子电池过充时，在断开部33处的升温速度大于极耳3的其余位置，优先达到合金或热熔胶熔化温度，从而有效地断开。高度H1和高度H2优选为0.02～0.5mm。

在采用两段式结构的极耳3中，第一极耳部31与第二极耳部32可通过熔点为70～90℃的合金焊接（针对图2和图3所示结构）、软化温度为70～90℃的胶或胶带粘接（针对图2和图3所示结构）、熔点为70～90℃的电阻焊接（针对图2和图3所示结构）、熔点为70～90℃的合金铆接（如图4通过铆钉6）、或者激光焊接（针对图2和图3所示结构）而连接。

在极耳3的另一个实施例中，如图4和图5所示，极耳3在封装部311和连接部321的范围以内为整片结构，且断开部33为机械加工出的虚线（如图6）或虚点（如图5）。

在根据本实用新型所述的软包装锂离子电池的极耳3中，极耳3可由一种或几种不同的金属或者合金制成。优选地，极耳3由镍或铜制成。

在根据本实用新型所述的软包装锂离子电池的极耳3中，极耳3的棱边处为倒角。

在根据本实用新型所述的软包装锂离子电池的极耳3中，极耳3的宽度为1～10mm、厚度T为1～1000μm。

在根据本实用新型所述的软包装锂离子电池的极耳3中，极耳3的宽度为3～6mm、厚度T为50～200μm。

在根据本实用新型所述的软包装锂离子电池的极耳3中，断开部33与封装部311之间的距离为1～30mm，优选2～12mm，其中，该距离以二者各自中心点之间的极耳长度来计算。

在根据本实用新型所述的软包装锂离子电池的极耳3中，封装部311和连接部321之间的距离为1～10mm、优选为2～6mm，该距离以二者各自中心点之间的极耳长度来计算。

在根据本实用新型所述的软包装锂离子电池的极耳3中，极片1可为正极极片1A而极耳3为正极极耳3A、或者极片1可为负极极片1B而极耳3为负极极耳3B（同时参照图7和图8）。

下面说明根据本实用新型第二方面所述的软包装锂离子电池。

如图7和图8所示，根据本实用新型的软包装锂离子电池包括：正极极片1A；负极极片1B；隔离膜2，设置于正极极片1A与负极极片1B之间；正极极耳3A，电连接于正极极片1A；负极极耳3B,电连接于负极极片1B；以及包装箔4，将正极极片1A、负极极片1B以及隔离膜2封装于其内；其中正极极耳3A和/或负极极耳3B采用根据本实用新型第一方面所述的软包装锂离子电池的极耳3。

最后以过充为例说明软包装锂离子电池及其极耳的工作。

图9和图10示出本实用新型所述的软包装锂离子电池及其极耳在过充时的变化过程。

如图9和图10所示，当软包装锂离子电池在过充时，随着电压升高，会迅速产生气体导致电芯5向外膨胀变形，此膨胀产生的严重变形会同时拉动连接在极片上的极耳（在图中仅以正极极耳3A表示），而极耳的另一端被固定在顶封口处，从而产生一个对极耳的拉动张力，但此拉动张力还不足以拉断普通极耳（即整体为一片，未设置有本实用新型的断开部），与此同时，极耳在过充时的高电压下的发热升温（即受热）而熔化甚至熔掉，从而借助于过充引起膨胀变形产生的拉力和升温熔融的共同作用下拉断极耳（即断开部33断开），达到及时切断电流。

相对于现有技术，本实用新型在过充时可充分利用电芯过充时的胀气与升温之二重性，规避了以往技术或专利产生的副作用。立足于极耳的原尺寸，不额外增加厚度以避免降低能量密度。同时在单纯因大电流导致的升温情况下，因电芯无膨胀，不会对本实用新型极耳产生拉力作用，因此也不会导致本实用新型极耳处电阻升高或断路。在制作成本上可采用低价的低温合金材料或者低价粘接剂材料或者简单机械加工，从而大大降低了生产成本。

除了不增加极耳尺寸之外，在制作上采用低价的低温合金材料或者热熔导电胶粘接材料或者简单机械加工，很好地解决了传统保险丝结构在单纯因大功率放电导致的温升断开的异常问题，同时在电芯大功率放电过程中因为无膨胀拉力作用产生，因此不会导致本实用新型电芯电阻升高或断路，具有更广泛的实际应用。

当然本实用新型的软包装锂离子电池及其极耳不限于过充、大功率放电情形，可以适用于任何基于温度变化和电芯膨胀所需的锂离子电池进行断路的情形。

Claims (10)

1.一种软包装锂离子电池的极耳（3），具有：

封装部（311），将封装在软包装锂离子电池的包装箔（4）的顶封口（41）处；以及

连接部（321），将与软包装锂离子电池的极片（1）连接；

其特征在于，极耳（3）还具有：

断开部（33），设置在封装部（311）和连接部（321）的范围以内，以在软包装锂离子电池受热和因膨胀受力时断开。

2.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的极耳（3），其特征在于，断开部（33）设置在连接部（321）处或设置在封装部（311）和连接部（321）之间。

3.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的极耳（3），其特征在于，极耳（3）包括：

第一极耳部（31），具有封装部（311）；以及

第二极耳部（32），具有连接部（321）且与第一极耳部（31）连接；

其中，断开部（33）为第一极耳部（31）与第二极耳部（32）连接的部分。

4.根据权利要求3所述的软包装锂离子电池的极耳（3），其特征在于，第一极耳部（31）与第二极耳部（32）通过熔点为70～90℃的合金焊接、软化温度为70～90℃的胶或胶带粘接、熔点为70～90℃的电阻焊接、熔点为70～90℃的合金铆接、或者激光焊接而连接。

5.根据权利要求3所述的软包装锂离子电池的极耳（3），其特征在于，第一极耳部（31）设置有台阶部（312），第二极耳部（32）设置有台阶部（322），第一极耳部（31）的台阶部（312）与第二极耳部（32）的台阶部（322）在几何上互补并相互配合。

6.根据权利要求5所述的软包装锂离子电池的极耳（3），其特征在于，

第一极耳部（31）的台阶部（312）的高度（H1）和第二极耳部（32）的台阶部（322）的高度（H2）小于极耳（3）的厚度（T）的一半。

7.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的极耳（3），其特征在于，极耳（3）在封装部（311）和连接部（321）的范围以内为整片结构，且断开部（33）为机械加工出的虚线或虚点。

8.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的极耳（3），其特征在于，断开部（33）与封装部（311）之间的距离为1～30mm，优选2～12mm。

9.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的极耳（3），其特征在于，极片（1）为正极极片（1A）而极耳（3）为正极极耳（3A）、或者极片（1）为负极极片（1B）而极耳（3）为负极极耳（3B）。

10.一种软包装锂离子电池，包括：

正极极片（1A）；

负极极片（1B）；

隔离膜（2），设置于正极极片（1A）与负极极片（1B）之间；

正极极耳（3A），电连接于正极极片（1A）；

负极极耳（3B），电连接于负极极片（1B）；以及

包装箔（4），将正极极片（1A）、负极极片（1B）以及隔离膜（2）封装于其内；

其特征在于，正极极耳（3A）和/或负极极耳（3B）采用根据权利要求1-9中任一项所述的软包装锂离子电池的极耳（3）。

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