CN206059542U - 一种高能量密度高电压的异形锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，异形锂离子电池由若干单体电池串联而成，且该异形锂离子电池外部设置有电池外壳，单体电池包括电池正极极片、电池负极极片以及电解液；电池正极极片、电池负极极片呈圆形、规则多边形或者不规则多边形；电池正极极片、电池负极极片通过叠片而构成单体电池内封装体，电池正极极片、电池负极极片之间设置有隔膜；单体电池内封装体外部设置铝塑膜而构成单体电池，单体电池的正负极设置有极耳，封装完成的单体电池内部填充有电解液。本实用新型根据电池腔体的形状来设计电池的形状，使存放电池的空间得以充分利用，电池具有更高的能量密度，电压高，适用范围广。

Description

一种高能量密度高电压的异形锂离子电池
技术领域
本实用新型涉及新能源储能领域，尤其是涉及一种高能量密度高电压的异形锂离子电池。
背景技术
随着电子技术的快速发展，一些电子产品，如笔记本电脑、相机、小型代步车等越来越广泛地成为人们生活中不可或缺的一部分。该类电子产品大多是通过加装电池来提供电能，对于使用者来说，他们最关心的是电池的续航时间以及安全性能。因此，提升电池的能量密度显得越来越重要，同时某些产品还需要有较高的电压，以满足其工作的需求。此外，对于一些大型设备，其中的某部分电子器件需要电池为其提供电能，此时，具有高能量密度可循环利用的锂离子电池将会起到重大作用。
目前现有的锂离子电池大多形状为方形或圆柱形，主要是因为这些形状的电池制作方便。然而，对于一些小型电子产品或元器件，由于有时需要兼顾其它布局，电池的放置之处可能会出现不规则形状的腔体，规整形状的电池则难以放入，因此，需要将电池设计成符合腔体的形状，这样不但提高了空间的利用率，也对会增加电池的容量，提高续航时间。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其能够适应不同电池装配腔体的形状，且电池容量大、续航时间长。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，该异形锂离子电池由若干单体电池串联而成，且该异形锂离子电池外部设置有与异形锂离子电池外部形状匹配的电池外壳，单体电池包括电池正极极片、电池负极极片以及电解液；
电池正极极片、电池负极极片呈圆形、规则多边形或者不规则多边形；
电池正极极片、电池负极极片通过叠片而构成单体电池内封装体，电池正极极片、电池负极极片之间设置有隔膜；
单体电池内封装体通过在外部设置与其外形匹配的铝塑膜而构成单体电池，该单体电池的正负极设置有极耳，封装完成的单体电池内部填充有电解液。
与现有技术相比，本实用新型提供的高能量密度高电压的异形锂离子电池通过将叠片构成单体电池的电池负极极片、电池正极极片提前裁剪成与实际需要的形状，并利用铝塑膜整体封装，使得单体电池串联构成的异形锂离子电池能够满足不同空间的安装需要，与此同时，串联若干的单体电池能够提高整体电池的电压，能够根据不同电压需求的用户的使用要求。
进一步，单体电池的铝塑膜厚度为80～150μm。
进一步，电池外壳采用阻燃型ABS材质制成。
进一步，单体电池的正极活性物为钴酸锂或者改性钴酸锂。
进一步，单体电池的负极活性物为人造石墨。
进一步，电池负极极片的正投影面积大于电池正极极片的正投影面积。
进一步，呈圆形的电池负极极片的直径比呈圆形的电池正极极片的直径大2mm。
进一步，单体电池的正负极设置的极耳采用超声焊接固定。
进一步，单体电池的正负极连接处用极耳胶缠绕。
附图说明
图1为本实用新型第一实施方式中一种高能量密度高电压的异形锂离子电池示意图，其略去了电池外壳；
图2为本实用新型第一实施方式中一种高能量密度高电压的异形锂离子电池中电池正极片示意图；
图3为本实用新型第一实施方式中一种高能量密度高电压的异形锂离子电池中电池负极片示意图；
图4为本实用新型第一实施方式中一种高能量密度高电压的异形锂离子电池中单体电池示意图。
图5为本实用新型第二实施方式中一种高能量密度高电压的异形锂离子电池中电池正极极片示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。
本实用新型的第一实施方式提供了一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，参见图1所示，该异形锂离子电池E由若干单体电池1串联而成，串联的具体数量根据用户需要进行选择，因此，异形锂离子电池串联的单体电池数量包括但不仅限于图示的三个，该异形锂离子电池外部设置有与异形锂离子电池外部形状匹配的电池外壳，例如阻燃型ABS材质制成的电池外壳，电池外壳可套设柔性套，以满足安装空间尺寸略有差异的情况下对整个异形锂离子电池提高安装的稳定性，参见图2、图3所示，单体电池包括呈圆形的电池正极极片2、呈圆形的电池负极极片3以及电解液，电池正极极片、电池负极极片通过叠片而构成单体电池内封装体，电池正极极片、电池负极极片之间设置有隔膜，单体电池内封装体通过在外部设置与其外形匹配的铝塑膜而构成单体电池，铝塑膜厚度为80～150μm，这里的单体电池呈圆柱状结构，该单体电池的正负极设置有极耳，封装完成的单体电池内部填充有电解液。
从上述内容不难发现，高能量密度高电压的异形锂离子电池通过将叠片构成单体电池的电池负极极片、电池正极极片提前裁剪成与实际需要的圆形形状(与现场安装需要进行匹配，这里仅仅是以圆形加以示例)，并利用圆柱状铝塑膜整体封装，使得单体电池串联构成的异形锂离子电池能够满足例如圆柱状异形空间的安装需要，而串联若干的单体电池能够提高整体电池的电压。
值得一提的是，单体电池的正极活性物为钴酸锂或者改性钴酸锂，而单体电池的负极活性物为人造石墨。
另外，电池负极极片的正投影面积大于电池正极极片的正投影面积，以保证叠片时负极片能够完全覆盖正极片，以本实施例为例，呈圆形的电池负极极片的直径比呈圆形的电池正极极片的直径大2mm。
其中，单体电池的正负极设置的极耳采用超声焊接固定，且单体电池的正负极连接处用极耳胶缠绕。
高能量密度高电压的异形锂离子电池的制备过程为：
根据需求，用刀模将电池的正负极极片裁成相同的形状，例如本实施例中的圆形，且负极片尺寸大于正极片，通过叠片的方式将极片组装成电池，正负极之间用隔膜隔开。单体电池用铝塑膜封装，根据电池的形状将铝塑膜冲坑成相应的形状，例如本实施例的圆柱状结构。将单体电池串联制备成电池组，电池组放置于外包装壳中，即本实施例所提到的ABS电池外壳。
另外，使用的电解液添加了耐低温的成分EP或PP和耐高电压的成分己二腈、乙烯亚硫酸酯(ES)或丙烯亚硫酸酯(PS)，不仅有利于提高电池的能量密度，还能扩大电池的使用温度范围。
极片均为双面涂覆活性物，正极钴酸锂活性物、导电剂和粘结剂混料后涂覆在铝箔上，负极人造石墨、导电剂和粘结剂混料后涂覆在铜箔上，采用间歇涂布，极片由刀模一次切片成型，其中，负极片的直径比正极片的大2mm，以保证叠片时负极片能够完全覆盖正极片，叠片完成将隔膜的四个直角裁剪成圆弧形，正负极用超声焊焊接上极耳，然后装入冲过坑的铝塑膜内进行预封装并留置好注液口。经过注液，化成、老化后进行电池终封，并裁剪去多余的铝塑膜。这样，单体电池便制作出来，单体电池结构参见图4所示。根据实际需要，将数个单体电池进行串联连接，正负极极耳连接处用极耳胶缠绕，极耳同样采用超声焊接。然后将电池组封装于腔体内，并引出正负极极耳。
本实用新型的第二实施方式提供了一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其与第一实施方式不同之处在于，电池正极极片、电池负极极片的形状为六边形，对应的异形锂离子电池的安装空间的截面呈六边形。
具体地讲，参见图5，该图示出了呈六边形的电池正极极片2，而呈六边形的电池正极极片、电池负极极片通过叠片的方式将极片组装成单体电池内封装体，正负极之间用隔膜隔开，而封装于单体电池内封装体外部的铝塑膜的形状与单体电池内封装体的外部形状匹配，而由单体电池串联构成的异形锂离子电池E则为截面呈六边形的柱状结构。
而整个单体电池的外部形状直接与电池正极极片、电池负极极片所裁片的形状密切相关，除前述的圆形、六边形等外部形状外，还可以是其他规则多边形或者不规则多边形，规则多边形包括但不仅限于三角形、五边形、平行四边形等等，不规则多边形包括但不仅限于梯形、L形等。
需要说明的是，这里单体电池采用串联结构而采样上下方向延伸的方式构成整个锂离子电池，而在需要的情况下，可并排布置单体电池串联组件，从而满足不同形状的安装需要，而且，可以在同一空间内设置截面呈第一外形的单体电池串联组件和第二外形的单体电池串联组件，此种形式的异形锂离子电池的外形增加丰富。
本专利根据电池腔体的形状来设计电池的形状，使存放电池的空间得以充分利用，与传统的卷绕柱状电池相比，该电池具有更高的能量密度，电压高，适用范围广，特别适合于对电池要求较高的场合。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (9)

1.一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，该异形锂离子电池由若干单体电池串联而成，且该异形锂离子电池外部设置有与异形锂离子电池外部形状匹配的电池外壳，单体电池包括电池正极极片、电池负极极片以及电解液；
所述电池正极极片、电池负极极片呈圆形、规则多边形或者不规则多边形；
所述电池正极极片、电池负极极片通过叠片而构成单体电池内封装体，所述电池正极极片、电池负极极片之间设置有隔膜；
所述单体电池内封装体通过在外部设置与其外形匹配的铝塑膜而构成单体电池，该单体电池的正负极设置有极耳，封装完成的单体电池内部填充有电解液。
2.根据权利要求1所述的一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，所述单体电池的铝塑膜厚度为80～150μm。
3.根据权利要求1所述的一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，所述电池外壳采用阻燃型ABS材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，所述单体电池的正极活性物为钴酸锂或者改性钴酸锂。
5.根据权利要求1所述的一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，所述单体电池的负极活性物为人造石墨。
6.根据权利要求1所述的一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，所述电池负极极片的正投影面积大于电池正极极片的正投影面积。
7.根据权利要求1或6所述的一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，呈圆形的电池负极极片的直径比呈圆形的电池正极极片的直径大2mm。
8.根据权利要求1所述的一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，所述单体电池的正负极设置的极耳采用超声焊接固定。
9.根据权利要求1所述的一种高能量密度高电压的异形锂离子电池，其特征在于，所述单体电池的正负极连接处用极耳胶缠绕。
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