CN205960127U

CN205960127U - 锂离子电池

Info

Publication number: CN205960127U
Application number: CN201620775186.2U
Authority: CN
Inventors: 郑鹏; 周永涛; 高晶晶; 赵紫薇; 陈邦义
Original assignee: Shenzhen Topband Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Topband Co Ltd
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2026-07-21

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池，包括外壳、电池内芯、电解液以及可吸收和释放所述电解液的绝缘层；所述电池内芯设置在所述外壳内，所述绝缘层设置在所述外壳和电池内芯之间，所述电解液存储在所述外壳内并部分或全部吸附在所述绝缘层内。本实用新型的锂离子电池，在电池内芯和外壳之间设置绝缘层，可吸收和释放电解液，不断释放其吸收的电解液以补充给电池内芯，作用于电池充放电循环中锂离子的嵌入迁出，解决了锂离子电池因缺乏电解液充放电循环过程容量“跳水”的现象，从而大大提升锂离子电池的循环寿命。

Description

锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池。

背景技术

近年来，新能源的发展引人注目，特别是锂离子电池的高速发展，成为新能源行业中人们关注的焦点。因此，锂离子电池的安全性及循环寿命的改进提升，直接关系到锂离子电池是否能够大规模推广应用，显得越来越重要，越来越紧迫。

在锂离子电池技术的不断发展中，存在一些技术难题。例如，锂离子电池充放电循环过程中电解液发生不可逆消耗，因电池内部缺乏电解液，导致电池内部产气鼓胀、循环容量“跳水”，甚至导致内短路、起火爆炸等安全问题。因此，在电池设计上，如何实现电池充放电循环使用过程中电池内芯始终有较为充足的电解液，成为行业技术难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种实现电池充放电循环使用过程中电池内芯较长期有充足的电解液，延长寿命的锂离子电池。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种锂离子电池，包括外壳、电池内芯、电解液以及可吸收和释放所述电解液的绝缘层；所述电池内芯设置在所述外壳内，所述绝缘层设置在所述外壳和电池内芯之间，所述电解液存储在所述外壳内并部分或全部吸附在所述绝缘层内。

优选地，所述绝缘层位于所述电池内芯的外侧面和所述外壳的内壁之间，和/或位于所述电池内芯的底部和所述外壳的内底面之间。

优选地，所述绝缘层充满所述电池内芯的外侧面和所述外壳的内壁之间的空间，和/或充满所述电池内芯的底部和所述外壳的内底面之间的空间。

优选地，所述绝缘层填充在所述电池内芯的外侧面和所述外壳的内壁之间的部分空间，和/或填充在所述电池内芯的底部和所述外壳的内底面之间的部分空间。

优选地，所述绝缘层由孔隙率大于30％的多孔绝缘材料制成的绝缘层。

优选地，所述绝缘层为纤维或发泡塑料聚合物材料中的一种或者多种混合制得的绝缘层。

优选地，所述绝缘层的厚度为0.01mm-3mm。

优选地，所述电池内芯包括正极片、负极片及设置在所述正极片和负极片之间的隔离膜；所述正极片上设有垂直伸出所述正极片的正极耳，所述负极片上设有垂直伸出所述负极片的负极耳。

优选地，所述外壳包括顶部开放的壳体、密封在所述壳体开放顶部上的顶盖；所述电池内芯以所述正极耳和负极耳朝向所述顶盖设置在所述壳体内，所述顶盖上设有分别连接所述正极耳和负极耳的正极端子和负极端子。

本实用新型的有益效果：在电池内芯和外壳之间设置绝缘层，可吸收和释放电解液，不断释放其吸收的电解液以补充给电池内芯，作用于电池充放电循环中锂离子的嵌入迁出，解决了锂离子电池因缺乏电解液充放电循环过程容量“跳水”的现象，从而大大提升锂离子电池的循环寿命。

另外，绝缘层在电池内芯和外壳之间还能起到很好固定电池内芯的作用，并能够起到阻尼“减振”的作用，在锂离子电池发生振动时能很好地保护电池内芯。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例的锂离子电池的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型一实施例的锂离子电池，包括外壳1、电池内芯2、电解液(未图示)以及可吸收和释放电解液的绝缘层3；电池内芯2设置在外壳1内，绝缘层3设置在外壳1和电池内芯2之间，电解液存储在外壳1内并部分或全部吸附在绝缘层3内。

其中，外壳1可包括顶部开放的壳体11、密封在壳体11开放顶部上的顶盖12。电池内芯2容置在壳体11内，并通过顶盖12密封在壳体11内。顶盖12上还设有注液孔，用于将电解液注入壳体11内。

电池内芯2包括正极片21、负极片22及设置在正极片21和负极片22之间的隔离膜23。正极片21上设有垂直伸出正极片21的正极耳211，负极片22上设有垂直伸出负极片22的负极耳221。电池内芯2以正极耳211和负极耳221朝向顶盖12设置在壳体1内，顶盖12上设有正极端子13和负极端子14，分别连接正极耳211和负极耳221。

此外，外壳1也可以为铝塑膜，从而该锂离子电池为软包电池。

绝缘层3可位于电池内芯2的外侧面和外壳1的内壁之间，也可以位于电池内芯2的底部和外壳1的内底面之间。或者，位于电池内芯2的外侧面和外壳1的内壁之间和电池内芯2的底部和外壳1的内底面之间。在越多位置设置绝缘层3，增大绝缘层3的整体体积，可增加其吸收的电解液的量。

外壳1可以是截面为圆柱或多边形的柱体。绝缘层3位于电池内芯2的外侧面和外壳1的内壁之间时，可位于电池内芯2的一个或多个侧面和外壳1的内壁之间。

如图1中所示，在本实施例中，绝缘层3填充在电池内芯2的外侧面和外壳1的内壁之间的部分空间、和/或填充在电池内芯2的底部和外壳1的内底面之间的部分空间。电解液注入外壳1内后，部分被绝缘层3吸收，部分填充在未填充有绝缘层3的外壳1内空间。

当然，在其他实施例中，绝缘层3可以充满电池内芯2的外侧面和外壳1的内壁之间的空间，和/或充满电池内芯2的底部和外壳1的内底面之间的空间，使得大部分的电解液通过吸附在绝缘层3内而存储在外壳1内。

绝缘层3在电池内芯2和外壳1之间还能起到很好固定电池内芯2的作用，并能够起到阻尼“减振”的作用，在锂离子电池发生振动时能很好地保护电池内芯2。

绝缘层3的厚度为0.01mm-3mm，可根据实际需要进行选择。优选地，绝缘层3的厚度为0.2mm-1.0mm。

绝缘层3由孔隙率大于30％的多孔绝缘材料制成，以能够吸收足够的电解液。优选地，绝缘层3为具有弹性的多孔材料制成。

作为选择，绝缘层3可为纤维或发泡塑料聚合物材料中的一种或者多种混合。其中的纤维或发泡塑料聚合物材料包括聚醚、聚乙烯醇、聚酯以及聚氨酯。

绝缘层3吸收和释放电解液的原理主要根据毛细现象原理，绝缘层3的多孔结构可以吸收电解液，起到存储电解液的功能。同时绝缘层3的多孔结构还起到滤网作用，锂离子电池封装之前抽真空排气时，吸附在绝缘层3内的电解液不被抽走，从而绝缘层3能够在锂离子电池内部起到储存保有电解液的功能。锂离子电池充放电循环使用过程中，电池内芯2因锂离子嵌入迁出厚度发生变化、体积也发生变化，造成电池填充比不断变化，绝缘层3因电池内芯2体积变化受到或大或小的挤压力，从而不断释放其吸收的电解液；释放出的电解液不断补充给电池内芯2，作用于电池充放电循环中锂离子的嵌入迁出，解决了锂离子电池因缺乏电解液充放电循环过程容量“跳水”的现象，从而大大提升锂离子电池充放电循环寿命。

以下以具体实施例来对本实用新型作进一步说明。

预先制备正极片和负极片：

取纳米磷酸亚铁锂92.0份；加入3份导电剂SUPER-P、2份导电剂KS-6在双行星搅拌机中分散2小时；再加入按照8％比例配置的PVDF-NMP胶液，直至PVDF在固体配方中比例达到3份，继续在双行星搅拌机中搅拌6小时；接着加入NMP溶液，将正极浆料固含量调至50％～54％左右，抽真空后继续在双行星搅拌机中搅拌3小时，出料，在涂布机上涂布，经冷辊辊压，分切、裁片、焊接极耳、贴绝缘胶纸后得到所需的正极片。

取纯人造石墨95.0份；加入1.5份导电剂SUPER-P在双行星搅拌机中分散2小时；再加入按照2.5％比例配置的CMC-去离子水胶液，直至CMC在固体配方中比例达到1.5份，继续在双行星搅拌机中搅拌5小时；接着加入去离子水，将负极浆料固含量调至50％～52％左右，抽真空后继续在双行星搅拌机中搅拌3小时，再之后加入2份粘结剂SBR，抽真空后继续搅拌1小时后，出料，在涂布机上涂布，经冷辊辊压，分切、裁片、焊接极耳、贴绝缘胶纸后得到所需的负极片。

实施例1：

取所得正负极片、PE陶瓷隔离膜按常规工艺进行卷绕、卷芯制得电池内芯，在电池内芯的四周及底部包一层0.01mm厚、孔隙率80％的聚氨酯绝缘层，使用胶纸粘贴牢固该聚氨酯绝缘层后组装入壳、焊接封口、烘烤、注入非水锂盐电解液、化成、排气、封注液口、分容后得到磷酸铁锂电池。

实施例2：

取所得正负极片、PE陶瓷隔离膜按常规工艺进行卷绕、卷芯制得电池内芯，在电池内芯的四周及底部包一层0.2mm厚、孔隙率80％的聚氨酯绝缘层，使用胶纸粘贴牢固该聚氨酯绝缘层后组装入壳、焊接封口、烘烤、注入非水锂盐电解液、化成、排气、封注液口、分容后得到磷酸铁锂电池。

实施例3：

取所得正负极片、PE陶瓷隔离膜按常规工艺进行卷绕、卷芯制得电池内芯，在电池内芯的四周及底部包一层0.5mm厚、孔隙率80％的聚氨酯绝缘层，使用胶纸粘贴牢固该聚氨酯绝缘层后组装入壳、焊接封口、烘烤、注入非水锂盐电解液、化成、排气、封注液口、分容后得到磷酸铁锂电池。

实施例4：

取所得正负极片、PE陶瓷隔离膜按常规工艺进行卷绕、卷芯制得电池内芯，在电池内芯的四周及底部包一层1.0mm厚、孔隙率80％的聚氨酯绝缘层，使用胶纸粘贴牢固该聚氨酯绝缘层后组装入壳、焊接封口、烘烤、注入非水锂盐电解液、化成、排气、封注液口、分容后得到磷酸铁锂电池。

实施例5：

取所得正负极片、PE陶瓷隔离膜按常规工艺进行卷绕、卷芯制得电池内芯，在电池内芯的四周及底部包一层3.0mm厚、孔隙率80％的聚氨酯绝缘层，使用胶纸粘贴牢固该聚氨酯绝缘层后组装入壳、焊接封口、烘烤、注入非水锂盐电解液、化成、排气、封注液口、分容后得到磷酸铁锂电池。

比较例：

取所得正负极片、PE陶瓷隔离膜按常规工艺进行卷绕、卷芯制得电池内芯，将电池内芯组装入壳、焊接封口、烘烤、注入非水锂盐电解液、化成、排气、封注液口、分容后得到磷酸铁锂电池。

参考国标GB_T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》对上述实施例1-5及比较例制得的磷酸铁锂电池进行循环寿命测试。测试结果如表1所示。

表1.各实施例及比较例制得的磷酸铁锂电池的循环寿命对比

由上表1数据可知，本实用新型中实施例1-5通过绝缘层的设置，锂离子电池标准循环寿命较于不设绝缘层的比较例明显提高了，从而可知通过绝缘层的设置能够提高锂离子电池的循环寿命。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括外壳、电池内芯、电解液以及可吸收和释放所述电解液的绝缘层；所述电池内芯设置在所述外壳内，所述绝缘层设置在所述外壳和电池内芯之间，所述电解液存储在所述外壳内并部分或全部吸附在所述绝缘层内。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述绝缘层位于所述电池内芯的外侧面和所述外壳的内壁之间，和/或位于所述电池内芯的底部和所述外壳的内底面之间。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述绝缘层充满所述电池内芯的外侧面和所述外壳的内壁之间的空间，和/或充满所述电池内芯的底部和所述外壳的内底面之间的空间。

4.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述绝缘层填充在所述电池内芯的外侧面和所述外壳的内壁之间的部分空间，和/或填充在所述电池内芯的底部和所述外壳的内底面之间的部分空间。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述绝缘层由孔隙率大于30%的多孔绝缘材料制成的绝缘层。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述绝缘层为纤维或发泡塑料聚合物材料中的一种或者多种混合制得的绝缘层。

7.根据权利要求1-6任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述绝缘层的厚度为0.01mm-3mm。

8.根据权利要求1-6任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池内芯包括正极片、负极片及设置在所述正极片和负极片之间的隔离膜；所述正极片上设有垂直伸出所述正极片的正极耳，所述负极片上设有垂直伸出所述负极片的负极耳。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述外壳包括顶部开放的壳体、密封在所述壳体开放顶部上的顶盖；所述电池内芯以所述正极耳和负极耳朝向所述顶盖设置在所述壳体内，所述顶盖上设有分别连接所述正极耳和负极耳的正极端子和负极端子。