CN204441372U - 叠片型锂离子电池及电池组 - Google Patents

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杨永
王莉
李建军
张宏生
尚玉明
李国华
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Jiangsu Huadong Institute of Li-ion Battery Co Ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种叠片型锂离子电池,包括一壳体、一电解液、一正极耳、一负极耳、至少两个层叠设置的电芯、及至少一个连接部,所述电解液、至少两个所述电芯及至少一个所述连接部设置在所述壳体内,所述正极耳及所述负极耳部分暴露于所述壳体外部用于连接外电路,至少两个所述电芯共用所述电解液,至少两个所述电芯通过至少一个所述连接部串联连接。本实用新型还涉及一种叠片型锂离子电池组,包括多个所述叠片型锂离子电池。

Description

叠片型锂离子电池及电池组
技术领域
本实用新型涉及一种叠片型锂离子电池及电池组。
背景技术
常见的锂离子电池是由正极极片、隔膜、负极极片、电解液及外壳组成。其中,电芯由正极极片、隔膜、负极极片层叠组成。
目前,一个锂离子电池单体工作电压较低、能量密度也较小,要满足高电压负载用电,必须由多个电池单体串联使用。这样不但内阻增大,而且由于多个电池单体串联,依靠设置的均衡充放电保护线路,严重受到技术及成本的制约。而且,串联的电池容量越大,其均衡充放电保护线路的制作技术难度越高,其安全性也就存在隐患。
实用新型内容
有鉴于此,确有必要提供一种具有高电压及大能量密度的叠片型锂离子电池及锂离子电池组。
一种叠片型锂离子电池,包括一壳体、一电解液、一正极耳、一负极耳、至少两个层叠设置的电芯、及至少一个连接部,所述电解液、至少两个所述电芯及至少一个所述连接部设置在所述壳体内,所述正极耳及所述负极耳部分暴露于所述壳体外部用于连接外电路,至少两个所述电芯共用所述电解液,至少两个所述电芯通过至少一个所述连接部串联连接。
一种叠片型锂离子电池组,包括多个所述叠片型锂离子电池。
相对于现有技术,本实用新型的叠片型锂离子电池具有以下有益效果:叠片型锂离子电池包括至少两个电芯共用电解液,且至少两个所述电芯通过至少一个所述连接部串联连接,实现了叠片型锂离子电池内部的至少两个电芯的串联连接,有利于提高锂离子电池单体的电压及能量密度,无需额外设置均衡充放电保护线路,降低了技术难度,节省了成本。
附图说明
图1是本实用新型叠片型锂离子电池的立体示意图。
图2是本实用新型叠片型锂离子电池的沿II-II线剖面示意图。
图3是本实用新型叠片型锂离子电池的连接部的示意图。
图4是本实用新型第一实施例的叠片型锂离子电池的电芯组及连接部的位置关系立体示意图。
图5是本实用新型第二实施例的叠片型锂离子电池的电芯组及连接部的位置关系立体示意图。
主要元件符号说明
叠片型锂离子电池 10
壳体 11
正极耳 12
负极耳 13
电芯 14
正极极片 141
负极极片 142
连接部 15
第一连接部 151,151a,151b
第二连接部 152,152a,152b
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型提供的叠片型锂离子电池作进一步的详细说明。
请参阅图1~3,本实用新型第一实施例提供一种叠片型锂离子电池10,包括一壳体11、一电解液(图未示)、一正极耳12、一负极耳13、至少两个层叠设置的电芯14、及至少一个连接部15。所述电解液、至少两个所述电芯14及至少一个所述连接部15设置在所述壳体11内,所述正极耳12及所述负极耳13部分暴露于所述壳体11外部用于连接外电路,至少两个所述电芯14共用所述电解液。至少两个所述电芯14通过至少一个所述连接部15串联连接。
所述壳体11起封装作用,用于将所述电解液、至少两个所述电芯14及至少一个所述连接部15封装在所述壳体11内。所述壳体的材料为铝塑膜或耐电解液腐蚀的金属材料。
所述正极耳12的一端设置在所述壳体11内连接所述叠片型锂离子电池10的内电路,另一端伸出所述壳体11外并作为所述叠片型锂离子电池10的正极输出端与外电路连接,类似地,所述负极耳13的一端设置在所述壳体11内连接所述叠片型锂离子电池10的内电路,另一端伸出所述壳体11外并作为所述叠片型锂离子电池10的负极输出端。所述正极耳12及负极耳13在所述叠片型锂离子电池10的厚度方向上设置位置,可根据实际需要进行设置。
至少两个所述电芯14组成一电芯组通过至少一个所述连接部15串联连接。每个所述电芯14由层叠设置的一正极极片141、一隔膜及一负极极片142组成。所述电芯14的数量为两个或两个以上,可根据所需电压需求来设定。例如,至少两个所述电芯14可包括n个所述电芯14,其中n≥2。相邻所述电芯14的相邻的正、负极片通过至少一个所述连接部15电连接,从而使该n个电芯14串联连接。在所述电芯组中,最外侧的两个极片可分别为所述正极极片141和所述负极极片141,分别与所述正极耳12和所述负极耳13的一端电连接。
至少一个所述连接部15为导电材料,用于将至少两个所述电芯14电连接。该至少一个所述连接部15设置在所述壳体11内。所述连接部15的数量可根据所述电芯14的数量来确定,相邻两个所述电芯14之间至少通过一个所述连接部15连接,从而使所述电芯组中的所述电芯14串联。换句话说,当所述电芯组包括n个所述电芯14时,所述连接部15的数量至少为n-1个。优选地,该至少为n-1个连接部15中相邻的连接部15部分错位设置。更为优选地,该至少为n-1个连接部15中相邻的连接部15均错位设置。所述错位设置是指该至少n-1个连接部15在与n个所述电芯14层叠方向垂直的表面上的投影为互相错开的。
所述连接部15可以是一个一体结构,此外,所述连接部15也可由第一连接部151与第二连接部152组成。所述第一连接部151和所述第二连接部152可分别与相邻两个所述电芯14中相邻的所述正极极片141和所述负极极片142电连接。如所述第一连接部151可与至少两个所述电芯14中一个所述电芯14的正极极片141连接,所述第二连接部152与至少两个所述电芯14中另一个所述电芯14的负极极片142连接。通过所述第一连接部151与所述第二连接部152相互接触设置,实现相邻两个所述电芯14中的所述正极极片141及所述负极极片142的电连接,从而实现所述电芯组中多个所述电芯14串联连接。所述第一连接部151和所述第二连接部152可通过焊接的方式连接在一起。相邻的所述第一连接部151与所述第二连接部152部分重叠接触设置。优选地,相邻的所述第一连接部151与所述第二连接部152完全重叠接触设置。另外,所述第一连接部151和所述第二连接部152可为裁切后的正负极耳。
本实用新型中,所述连接部15由第一连接部151与第二连接部152组成。至少为n-1个连接部15中相邻的连接部15均错位设置,以更好的将所述第一连接部151及所述第二连接部接触设置在一起。相邻的所述第一连接部151与所述第二连接部152完全重叠接触设置。
所述正极极片141由正极集流体及涂覆在所述集流体上的正极活性物质组成。所述正极集流体为导电材料,可以为但不限于金属铝箔、铝板或有金属铝制成的铝网。所述正极活性物质包括但不限于钛酸锂、锂铁复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物、锂锰复合氧化物中的至少一种。
依据采用正极活性物质材料的不同,所述叠片型锂离子电池10所得到的电压不同。例如,采用磷酸铁锂作为正极活性物质时,电压锂离子电池10电压为3.2nV。其中,n为自然数,代表叠片型锂离子电池10的内部串联的所述电芯14的数量。本实用新型中,采用钛酸锂作为正极活性物质,所述叠片型锂离子电池10电压为1.5nV。根据叠片型锂离子电池10的内部串联的所述电芯14的数量的多少,所述叠片型锂离子电池10的单体电压可为几伏至几百上千伏。本实用新型中,采用钛酸锂作为正极活性物质时,所述叠片型锂离子电池10电压可为1.5V至几百上千伏。
所述负极极片142由负极集流体及涂覆在所述集流体上的负极活性物质组成。所述负极集流体为导电材料,可以为但不限于为金属铜箔、铜板或有金属铜丝网。所述负极活性物质可以为但不限于天然石墨粉与焦炭的混合物、人造石墨粉、纳米碳负极粉。所述隔膜为现有锂离子电池中常用隔膜即可。
所述电解液可以为锂离子电池常用的电解液。本实用新型中采用高压电解液体系,所述高压电解液体系可根据所需电压需求进行选择。
在所述叠片型锂离子电池10中,优选地,可在最外侧的所述正极极片141外再设置一负极极片142,从而使所述负极极片142比正极极片141多一片,以实现负极极片包住正极极片,防止所述叠片型锂离子电池10在充电过程析锂的问题。具体地,设置在最外侧的所述正极极片141外的所述负极极片142没有极耳。
本实用新型提供的叠片型锂离子电池具有以下有益效果:所述叠片型锂离子电池10包括至少两个所述电芯14,该至少两个所述电芯14共用电解液,且至少两个所述电芯14通过至少一个所述连接部15串联连接,实现了所述叠片型锂离子电池10内部的至少两个电芯的串联连接,有利于提高锂离子电池单体的电压及能量密度,无需额外设置均衡充放电保护线路,降低了技术难度,节省了成本。
实施例一
实施例一提供一种叠片型锂离子电池10a,包括一壳体11、一电解液(图未示)、一正极耳12、一负极耳13、至少两个层叠设置的电芯14、及至少一个连接部15。所述电解液、至少两个所述电芯14及至少一个所述连接部15设置在所述壳体11内,所述正极耳12及所述负极耳13部分暴露于所述壳体11外部用于连接外电路,至少两个所述电芯14共用所述电解液。至少两个所述电芯14通过至少一个所述连接部15串联连接。
本实施例中,所述电芯14的数量为4个,所述第一连接部151的数量为3个,所述第二连接部152的数量为3个。每个所述正极极片141与一个所述第一连接部151连接,每个所述负极极片142与一个所述第二连接部152连接。采用钛酸锂作为正极活性物质,所述叠片型锂离子电池10a的电压可达到8V。
具体地,请参阅图4,层叠设置的4个所述电芯14中,第一片为所述负极极片142,所述负极极片142连接所述负极耳13;第二片为所述正极极片141,所述正极极片141连接一个所述第一连接部151;第三片为所述负极极片142,所述负极极片142连接一个所述第二连接部152。所述第二片正极极片141连接的第一连接部151与所述第三片负极极片142连接的第二连接部152重叠接触设置,且与所述第一片所述负极极片142连接的所述负极极耳13错位设置。同样的,第四片为所述正极极片141,所述正极极片141连接一个所述第一连接部151;第五片为所述负极极片142,所述负极极片142连接一个所述第二连接部152。所述第四片正极极片141连接的第一连接部151与所述第五片负极极片142连接的第二连接部152重叠接触设置,且与所述第二片正极极片141连接的第一连接部151与所述第三片负极极片142连接的第二连接部152错位设置。依次类推设可灵活设置正负极片的数量及正负极耳的位置,只要确保相邻的正负极片所连接的正负极耳能够组合形成连接部15即可。最后一片为所述正极极片141,所述正极极片141连接一所述正极耳12。
实施例二
本实施例二中提供一种叠片型锂离子电池10b,包括一壳体11、一电解液(图未示)、一正极耳12、一负极耳13、至少两个层叠设置的电芯14、及至少一个连接部15。所述电解液、至少两个所述电芯14及至少一个所述连接部15设置在所述壳体11内,所述正极耳12及所述负极耳13部分暴露于所述壳体11外部用于连接外电路,至少两个所述电芯14共用所述电解液。至少两个所述电芯14通过至少一个所述连接部15串联连接。
本实施例二中叠片型锂离子电池10b的结构与实施例一中叠片型锂离子电池10a的结构基本一样,区别点在于:本实施例中,所述电芯14的数量为3个,所述第一连接部151的数量为6个,所述第二连接部152的数量为6个。每个所述正极极片141与一个或两个所述第一连接部151连接,每个所述负极极片142与一个或两个所述第二连接部152连接。采用钛酸锂作为正极活性物质,所述叠片型锂离子电池10b的电压可达到6V。
具体地,请参阅图5,层叠设置的3个所述电芯14中,第一片为所述负极极片142,所述负极极片142连接所述负极耳13;第二片为所述正极极片141,所述正极极片141连接一个所述第一连接部151;第三片为所述负极极片142,所述负极极片142连接两个所述第二连接部152,所述两个第二连接部152为第二连接部152a与第二连接部152b。所述第二片正极极片141连接的第一连接部151与所述第三片负极极片142连接的两个第二连接部152的其中一个重叠接触设置。本实施例中,所述第二片正极极片141连接的第一连接部151与所述第三片负极极片142连接的第二连接部152a重叠接触设置。同样的,第四片为所述正极极片141,所述正极极片141连接两个所述第一连接部151,所述两个第一连接部151为第一连接部151a与第一连接部151b;第五片为所述负极极片142,所述负极极片142连接一个所述第二连接部152。所述第四片正极极片141连接的两个第一连接部151其中一个与第三片负极极片142的两个所述第二连接部152其中一个重叠接触设置,另一个与所述第五片负极极片142连接的第二连接部152重叠接触设置。本实施例中,所述第四片正极极片141连接的第一连接部151a与所述第三片负极极片142连接的第二连接部152b重叠接触设置,所述第四片正极极片141连接的第一连接部151b与第五片负极极片142连接的第二连接部152重叠接触设置。最后一片即第六片为所述正极极片141,所述正极极片141连接所述正极耳12。
实施例三
本实施例三中提供锂离子电池组(图未示),包括多个所述叠片型锂离子电池10。所述锂离子电池组由多个所述叠片型锂离子电池10串联或者串并联组成。
另外,本领域技术人员还可在本实用新型精神内做其他变化,当然,这些依据本实用新型精神所做的变化,都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种叠片型锂离子电池,其特征在于,包括一壳体、一电解液、一正极耳、一负极耳、至少两个层叠设置的电芯、及至少一个连接部,所述电解液、至少两个所述电芯及至少一个所述连接部设置在所述壳体内,所述正极耳及所述负极耳部分暴露于所述壳体外部用于连接外电路,至少两个所述电芯共用所述电解液,至少两个所述电芯通过至少一个所述连接部串联连接。
2.如权利要求1所述的叠片型锂离子电池,其特征在于,所述连接部的数量至少为n-1个,n为所述所述电芯的数量。
3.如权利要求2所述的叠片型锂离子电池,其特征在于,所述连接部由第一连接部与第二连接部组成。
4.如权利要求3所述的叠片型锂离子电池,其特征在于,相邻的所述第一连接部与所述第二连接部至少部分重叠接触设置。
5.如权利要求3所述的叠片型锂离子电池,其特征在于,相邻的所述第一连接部与所述第二连接部重叠接触设置。
6.如权利要求3所述的叠片型锂离子电池,其特征在于,相邻的两个所述连接部错位设置。
7.如权利要求3所述的叠片型锂离子电池,所述正极极片由正极集流体及涂覆在所述集流体上的正极活性物质组成,所述正极活性物质为钛酸锂,所述叠片型锂离子电池电压为1.5nV。
8.如权利要求3所述的叠片型锂离子电池,所述负极极片比正极极片多一片。
9.一种叠片型锂离子电池组,包括多个利要求1至8所述的叠片型锂离子电池。
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