CN204577504U - 金属锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种金属锂电池，其包括电芯、正极极耳及负极极耳。电芯包括：正极极片；负极极片，材质为金属锂薄膜；及隔离膜，位于正极极片和负极极片之间；正极极片、隔离膜、负极极片依序叠片、卷绕、或叠片加卷绕形成电芯，且依序叠片或卷绕的正极极片、隔离膜、负极极片相互之间紧密接触、无缝隙；正极极耳，位于电芯的一侧，电连接于正极极片；以及负极极耳，位于电芯的一侧，由负极极片一体形成且突出于负极极片。负极极耳朝向电芯的在负极极耳所处的该一侧的表面弯折并贴近该表面。所述金属锂电池还包括：电子绝缘涂层，自负极极耳突出于负极极片的部位起覆盖在负极极耳的被弯折的内侧面上，以使负极极耳与正极极片的该一侧电绝缘。

Description

金属锂电池

技术领域

本实用新型涉及储能器件领域，尤其涉及一种金属锂电池。

背景技术

采用锂金属作为负极的金属锂二次电池，是开发高能量密度锂二次电池的一个主要方向。由于金属锂质软、薄膜强度极差，很容易变形、破损和断裂，故使用单一金属锂负极的极耳引出操作需要很小心。一方面负极极耳在受震动或摔跌时容易从金属锂薄片上脱落或断开，另一方面金属锂极耳在受挤压或冲击时容易变形与正极极片接触短路。所以，如何防止锂金属负极极耳与正极接触短路及如何防止负极极耳从负极极片上脱落或断开，是采用单一金属锂作为锂金属二次电池负极必须面对和解决的问题。传统的引出极耳的方式是在电池组装之前将负极极耳与负极锂金属贴附或压合在一起，这种方式很难避免负极极耳脱落或断开，特别对于多极耳的层叠结构电池，在处理多个负极锂金属极耳之间的电连接时，无法确保极耳不被拉扯断裂。因此可以考虑先组装电池再一次性整体处理多个负极锂金属极耳。而采用先组装电池再处理的锂金属极耳的工序，要保证电连接良好必然会面临锂金属负极或者负极极耳极易与正极极片发生接触短路的问题。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种金属锂电池，其能使锂金属的负极极耳与正极极片电绝缘，从而避免负极极耳与正极极片发生接触短路。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种金属锂电池，其包括电芯、正极极耳以及负极极耳。电芯包括：正极极片；负极极片，材质为金属锂薄膜；以及隔离膜，位于正极极片和负极极片之间；其中，正极极片、隔离膜、负极极片依序叠片、卷绕、或叠片加卷绕形成电芯，且依序叠片或卷绕的正极极片、隔离膜、负极极片相互之间紧密接触、无缝隙；正极极耳，位于电芯的一侧，电连接于正极极片；以及负极极耳，位于电芯的一侧，由负极极片一体形成且突出于负极极片。负极极耳朝向电芯的在负极极耳所处的该一侧的表面弯折并贴近该表面。所述金属锂电池还包括：电子绝缘涂层，自负极极耳突出于负极极片的部位起覆盖在负极极耳的被弯折的内侧面上，以使负极极耳与正极极片的该一侧电绝缘。

本实用新型的有益效果如下：

在根据本实用新型的金属锂电池中，负极极耳朝向电芯的在负极极耳所处的该一侧的表面弯折并贴近该表面，电子绝缘涂层自负极极耳突出于负极极片的部位起覆盖在负极极耳的被弯折的内侧面上，以使负极极耳与正极极片的该一侧电绝缘，从而达到引出负极极耳的同时，防止与正极极片有电子导通，从而避免负极极耳与正极极片发生接触短路。在后续的对负极极耳进行操作时及在金属锂电池工作过程中，可以有效地阻断正极极片与负极极片之间的电子传导。

本实用新型的金属锂电池能够安全可靠地实现负极极耳的引出，从而能够高效地实现金属锂电池的组装生产、适合金属锂电池的规模化生产。

附图说明

图1为电连接有正极极耳的正极极片、隔离膜、一体形成有负极极耳的负极极片的示意图；

图2为正极极片、隔离膜、负极极片依序叠片的示意图；

图3为各负极极耳和各正极极耳弯折的示意图；

图4为将刚性金属极耳电连接于金属锂电池的全部的负极极耳的示意图；

图5为采用绝缘固定件将图5的刚性金属极耳固定于电芯上的示意图；

图6为图5的替代实施例的示意图，其中，处于电芯的顶部的是负极极耳；

图7为图3的替代实施例的示意图，其中，中间一个负极极耳的被弯折的整个内侧面上覆盖电子绝缘涂层。

其中，附图标记说明如下：

1电芯                           3负极极耳

11正极极片                      4电子绝缘涂层

12负极极片                      5刚性金属极耳

13隔离膜                        6绝缘固定件

2正极极耳

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金属锂电池。

参照图1至图7，根据本实用新型的金属锂电池包括电芯1、正极极耳2以及负极极耳3。电芯1包括：正极极片11；负极极片12，材质为金属锂薄膜；以及隔离膜13，位于正极极片11和负极极片12之间；其中，正极极片11、隔离膜13、负极极片12依序叠片、卷绕、或叠片加卷绕形成电芯1，且依序叠片或卷绕的正极极片11、隔离膜13、负极极片12相互之间紧密接触、无缝隙。正极极耳2位于电芯1的一侧，电连接于正极极片11。负极极耳3位于电芯1的一侧，由负极极片12一体形成且突出于负极极片12。负极极耳3朝向电芯1的在负极极耳3所处的该一侧的表面弯折并贴近该表面。其中，所述金属锂电池还包括：电子绝缘涂层4，自负极极耳3突出于负极极片12的部位起覆盖在负极极耳3的被弯折的内侧面上，以使负极极耳3与正极极片11的该一侧电绝缘。

在根据本实用新型的金属锂电池中，负极极耳3朝向电芯1的在负极极耳3所处的该一侧的表面弯折并贴近该表面，电子绝缘涂层4自负极极耳3突出于负极极片12的部位起覆盖在负极极耳3的被弯折的内侧面上，以使负极极耳3与正极极片11的该一侧电绝缘，从而达到引出负极极耳3的同时，防止与正极极片11有电子导通，从而避免负极极耳3与正极极片11发生接触短路。在后续的对负极极耳3进行操作时及在金属锂电池工作过程中，可以有效地阻断正极极片11与负极极片12之间的电子传导。

本实用新型的金属锂电池能够安全可靠地实现负极极耳3的引出，从而能够高效地实现金属锂电池的组装生产、适合金属锂电池的规模化生产。

在一实施例中，参照图2至图7，正极极耳2与负极极耳3可位于电芯1的同一侧，且相互隔开。在另一实施例中，正极极耳2与负极极耳3可分别位于电芯1的相对的两侧。

在一实施例中，电子绝缘涂层4可采用挤压涂布方式将电子绝缘涂层4涂布于金属锂薄膜上而形成。

在一实施例中，电子绝缘涂层4的主要功能是起到电子绝缘，故电子绝缘涂层4的介电常数大于1，优选介电常数大于5。

在一实施例中，电子绝缘涂层4的材质可为聚合物、无机氧化物颗粒或两者的混合物。

在一实施例中，参照图7，电子绝缘涂层4覆盖在负极极耳3的被弯折的整个内侧面上。

在一实施例中，参照图1至图6，电子绝缘涂层4覆盖在负极极耳3的被弯折的部分内侧面上。

在一实施例中，参照图1至图7，电子绝缘涂层4覆盖在负极极耳3的被弯折处的部分内侧面上的宽度与负极极耳3的宽度相同，电子绝缘涂层4覆盖在负极极耳3的被弯折处的部分内侧面上的长度足以在负极极耳3被弯折后使负极极耳3与正极极片11的该一侧电绝缘。

在一实施例中，电芯1的卷绕结构可为圆柱螺旋卷绕结构、菱形卷绕结构中的至少之一。

在一实施例中，电芯1的叠片结构为单体叠片(参照图2至图7)、Z形叠片中的至少之一。

在一实施例中，正极极耳2可由正极极片11一体冲切成型。

在一实施例中，负极极耳3可由负极极片12一体冲切形成。

在一实施例中，负极极耳3可为一个；负极极耳3朝向电芯1的在负极极耳3所处的该一侧的表面弯折并贴近该表面。

在一实施例中，参照图2至图7，负极极耳3为至少两个；各负极极耳3朝向电芯1的负极极耳3所处该一侧的表面弯折并贴近该表面，其中最上面一层的负极极耳3向下弯折，其余的负极极耳3向上弯折，以使全部负极极耳3相互接触且电连接在一起。具体地，以图3为例，金属锂电池的负极极耳3至少为三个，首先将叠片好的最上层的负极极耳3朝向电芯1的负极极耳3所处该一侧的表面向下弯折并贴近该表面，然后，再将下面的两层负极极耳3依此朝向该一侧的表面向上弯折并贴近该表面，确保每层的负极极耳3都电连接在一起。当然，弯折顺序不限于此，也可以先向上弯折下面的两层负极极耳3，之后再向下弯折最上层的负极极耳3。

在一实施例中，参照图6，处于金属锂电池的顶部和底部的均为负极极片12，相应地处于金属锂电池的顶部和底部的也均为负极极耳3。

在一实施例中，参照图3至图7，相互接触的两个负极极耳3可通过相互融合粘连在一起而电连接在一起，从而达到更好的电连接效果。

在一实施例中，弯折在使各负极极耳3不受到拉扯力的情况下进行。

在一实施例中，弯折采用夹具各负极极耳3不受到拉扯力。

在一实施例中，隔离膜13可为聚合物固体电解质膜。

在一实施例中，所述金属锂电池还可包括：液态电解质(未示出)，浸渍隔离膜13以及正极极片11。

在一实施例中，参照图5和图6，所述金属锂电池还可包括：刚性金属极耳5，电连接于全部的负极极耳3；以及绝缘固定件6，将刚性金属极耳5固定于电芯1上。通过设置刚性金属极耳5和绝缘固定件6，可以在引出的负极极耳3后，方便可靠地完成入壳、封装、注液、化成等后续操作，避免负极极耳3在后续操作过程中被拉扯、拉断，且能够避免单独对每个负极极耳3进行操作处理，从而防止负极极耳3在处理过程中受力拉扯导致破损、断裂。采用这种方法引出的负极极耳3，能够保证每一层负极极片12均不会因为负极极耳3拉扯断裂而失效，而且金属锂电池在循环过程中负极极片12的厚度发生大的变化时也不会出现负极极片12与负极极耳3断开而导致的电连接失效的问题。由此，安全可靠地实现负极极耳3的引出，进一步高效地实现金属锂电池的组装生产。

在一实施例中，刚性金属极耳5可通过直接压制到全部负极极耳3上而电连接于全部负极极耳3。

在一实施例中，刚性金属极耳5可通过焊接而电连接于全部负极极耳3。焊接可为点焊、超声波焊接、激光焊接、电弧焊接、熔焊、压焊中的至少一种。焊接优选为超声波焊接。

在一实施例中，刚性金属极耳5的材质可为任意与金属锂化学兼容、高熔点且具备良好的电子传导性能和热传导性能的金属材料。在一实施例中，刚性金属极耳5的材质选自金属镍或铜镀镍。

在一实施例中，刚性金属极耳5可经过表面粗糙处理。

在一实施例中，绝缘固定件6可包括：绝缘胶带(未示出)，将刚性金属极耳5粘贴到电芯1上。

在一实施例中，绝缘固定件6可包括：绝缘机械支架(未示出)，将刚性金属极耳5固定到电芯1上。

在一实施例中，绝缘固定件6可包括：绝缘胶带(未示出)，将刚性金属极耳5粘贴到电芯1上；以及绝缘机械支架(未示出)，将粘贴到电芯1上的刚性金属极耳5固定在电芯。

Claims (10)

1.一种金属锂电池，包括：

电芯(1)，包括：

正极极片(11)；

负极极片(12)，材质为金属锂薄膜；以及

隔离膜(13)，位于正极极片(11)和负极极片(12)之间；

其中，正极极片(11)、隔离膜(13)、负极极片(12)依序叠片、卷绕、或叠片加卷绕形成电芯(1)，且依序叠片或卷绕的正极极片(11)、隔离膜(13)、负极极片(12)相互之间紧密接触、无缝隙；

正极极耳(2)，位于电芯(1)的一侧，电连接于正极极片(11)；以及

负极极耳(3)，位于电芯(1)的一侧，由负极极片(12)一体形成且突出于负极极片(12)；

其特征在于，

负极极耳(3)朝向电芯(1)的在负极极耳(3)所处的该一侧的表面弯折并贴近该表面；

所述金属锂电池还包括：

电子绝缘涂层(4)，自负极极耳(3)突出于负极极片(12)的部位起覆盖在负极极耳(3)的被弯折的内侧面上，以使负极极耳(3)与正极极片(11)的该一侧电绝缘。

2.根据权利要求1所述的金属锂电池，其特征在于，电子绝缘涂层(4)覆盖在负极极耳(3)的被弯折的整个内侧面上。

3.根据权利要求1所述的金属锂电池，其特征在于，电子绝缘涂层(4)覆盖在负极极耳(3)的被弯折的部分内侧面上。

4.根据权利要求3所述的金属锂电池，其特征在于，

电子绝缘涂层(4)覆盖在负极极耳(3)的被弯折处的部分内侧面上的宽度与负极极耳(3)的宽度相同，电子绝缘涂层(4)覆盖在负极极耳(3)的被弯折处的部分内侧面上的长度足以在负极极耳(3)被弯折后使负极极耳(3)与正极极片(11)的该一侧电绝缘。

5.根据权利要求1所述的金属锂电池，其特征在于，

负极极耳(3)为一个；

负极极耳(3)朝向电芯(1)的在负极极耳(3)所处的该一侧的表面弯折并贴近该表面。

6.根据权利要求1所述的金属锂电池，其特征在于，

负极极耳(3)为至少两个；

各负极极耳(3)朝向电芯(1)的负极极耳(3)所处该一侧的表面弯折并贴近该表面，其中最上面一层的负极极耳(3)向下弯折，其余的负极极耳(3)向上弯折，以使全部负极极耳(3)相互接触且电连接在一起。

7.根据权利要求6所述的金属锂电池，其特征在于，相互接触的两个负极极耳(3)通过相互融合粘连在一起而电连接在一起。

8.根据权利要求6所述的金属锂电池，其特征在于，处于金属锂电池的顶部和底部的均为负极极片(12)，相应地处于金属锂电池的顶部和底部的也均为负极极耳(3)。

9.根据权利要求1所述的金属锂电池，其特征在于，所述金属锂电池还包括：

刚性金属极耳(5)，电连接于全部的负极极耳(3)；以及

绝缘固定件(6)，将刚性金属极耳(5)固定于电芯(1)上。

10.根据权利要求9所述的金属锂电池，其特征在于，绝缘固定件(6)包括：

绝缘胶带，将刚性金属极耳(5)粘贴到电芯(1)上；以及

绝缘机械支架，将粘贴到电芯(1)上的刚性金属极耳(5)固定在电芯(1)上。