CN206364068U - 一种软包装电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种软包装电池，所述电池包括由包装材料包裹的极芯，该包装材料形成的包装壳边角为圆弧角；所述极芯包括以片状形式依次间隔层叠的若干正极片和若干负极片，所述正极片、负极片间间隔有隔膜；所述正极基体的边角为圆弧角；所述负极基体的边角为圆弧角；所述正极基体的圆弧角弧度半径为R2；所述负极基体的圆弧角弧度半径为R2；所述包装壳的圆弧角弧度半径为R1；1/2R1<R2<2R1，既保证了电池的能量密度，又防止极片在软包壳四角圆弧处受到挤压。

Description

一种软包装电池

技术领域

本实用新型涉及一种软包装电池。

背景技术

电池作为高比能量化学电源已经广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、摄像机、照相机、便携式仪器仪表等领域，也是各国大力研究的电动汽车、空间电源的首选配套电源，成为可替代能源的首选，因此人们对二次电池的性能要求越来越高。

软包装电池由于安全性能好、重量轻、容量大、内阻小、设计灵活等优点，在逐渐取代铝壳电池的位置，软包装电池一般由包装材料包裹极芯形成，会在四个顶角形成四个弧形倒角，四个弧形倒角易对极片产生挤压，因此，一般设计极片的长宽要小于软包壳的尺寸，从而防止对电池性能的影响，但极片长宽的减少又降低了电池的容量，同时实验表明该结构的软包装电池安全性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有软包装电池的极片容易受挤压的缺点，提供一种更安全的、容量更高的软包装电池。

本实用新型提供了一种软包装电池，所述电池包括由包装材料包裹的极芯，该包装材料形成的包装壳边角为圆弧角；所述极芯包括以片状形式依次间隔层叠的若干正极片和若干负极片，所述正极片、负极片间间隔有隔膜；所述正极片包括表面涂敷有正极活性材料的正极基体和由正极基体延伸出来的正极集电部；所述负极片包括表面涂敷有负极活性材料的负极基体和由负极基体延伸出来的负极集电部；所述正极基体的边角为圆弧角；所述负极基体的边角为圆弧角；所述正极基体的圆弧角弧度半径为R2；所述负极基体的圆弧角弧度半径为R2；所述包装壳的圆弧角弧度半径为R1；1/2R1<R2<2R1。

优选，正极基体的圆弧角弧度半径为0.25mm-4mm；所述负极基体的圆弧角弧度半径为0.25mm-4mm。

优选，包装壳的圆弧角弧度半径为0.5mm-2mm。

优选，所述正极集电部连接正极基体的端部表面涂覆有正极活性材料，远离正极基体的端部表面未涂敷有正极活性材料；所述负极集电部表面未涂敷有负极活性材料。

优选，正极集电部上涂覆有正极活性材料的高度为h，所述正极基体的高度为h1，所述负极基体的高度为h2，所述隔膜的高度为h3，(h2-h1)/2<h<(h3-h1)/2。

优选，正极集电部上涂覆有正极活性材料的高度为0.5mm-2mm。

优选，负极基体高于正极基体。

优选，正极集电部垂直于正极基体；所述负极集电部垂直于负极基体。

优选，正极片包括一个正极集电部，多个所述正极片的正极集电部位置对应，相互平行；所述负极片包括一个负极集电部，多个所述负极片的负极集电部位置对应，相互平行；所述正极集电部与负极集电部的位置错开；所述正极集电部未涂敷有正极活性材料的端部连接有引出电流的正极耳；所述负极集电部远离负极基体的端部连接有引出电流的负极耳。

优选，多个所述正极片的正极集电部彼此重合形成一组，一组重合的正极集电部与相应的一个正极耳电连接；多个所述负极片的负极集电部彼此重合形成一组，一组重合的负极集电部与相应的一个负极耳电连接。

本实用新型特定的设计既保证了电池的能量密度，又防止极片在软包壳四角圆弧处受到挤压，实用新型强，同时，本实用新型通过在铝箔正极集电部上连接正极基体端留有一定高度的正极活性材料大大降低了电池在制造使用过程中正极集电部与负极片短路的几率，大大改善了电池的安全性，具有广泛的应用前景。

附图说明

附图1为本实用新型一优选实施方式的正极片、隔膜、负极片的层叠结构示意图。

附图2为本实用新型一种优选实施方式的正极片、隔膜、负极片的结构示意图。

附图3为本实用新型一优选实施方式的正极片的结构示意图。

附图4为本实用新型一优选实施方式的负极片的结构示意图。

附图5为本实用新型一优选实施方式的铝塑膜包装结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种软包装电池，如附图1-5所示，所述电池包括由包装材料包裹的极芯，该包装材料形成的包装壳4边角为圆弧角；所述极芯包括以片状形式依次间隔层叠的若干正极片1和若干负极片2，所述正极片1、负极片2间间隔有隔膜3；如附图3所示，其中，正极片1包括表面涂敷有正极活性材料的正极基体11和由正极基体11延伸出来的正极集电部12，如附图4所示，负极片2包括表面涂敷有负极活性材料的负极基体21和由负极基体21延伸出来的负极集电部22。所述正极基体11的边角为圆弧角；所述负极基体21的边角为圆弧角；所述正极基体11的圆弧角弧度半径为R2；所述负极基体21的圆弧角弧度半径为R2；所述包装壳4的圆弧角弧度半径为R1；1/2R1<R2<2R1，既保证了电池的能量密度，又防止极片在软包壳四角圆弧处受到挤压。

具体的，优选，正极基体11的圆弧角弧度半径为0.25mm-4mm；所述负极基体21的圆弧角弧度半径为0.25mm-4mm。

优选，包装壳4的圆弧角弧度半径为0.5mm-2mm。

其中，包装材料本实用新型没有限制，例如可以为铝塑膜。间隔的隔膜3可以是裁切的与正负极片适配的片状隔膜，也可以是如附图1所示的Z字型隔膜。

现有叠片式电池的正极集电部12、负极集电部22上均不涂覆活性材料，分别用于焊接正极耳13和负极耳23，本实用新型的改进处之一，如附图3所示正极集电部12连接正极基体11的端部表面涂覆有正极活性材料，远离正极基体11的端部表面未涂敷有正极活性材料，即在正极集电部12上连接正极基体11端留有一定高度的正极活性材料大大降低了电池在制造使用过程中正极集电部12与负极片2短路的几率，大大改善了电池的安全性。负极集电部22未变，即负极集电部22表面未涂敷有负极活性材料。

如附图2所示，定义正极集电部12上涂覆有正极活性材料的高度为h，所述正极基体11的高度为h1，所述负极基体21的高度为h2，所述隔膜3的高度为h3，本实用新型优选(h2-h1)/2<h<(h3-h1)/2，既有利于提高电池的安全性能又有利于极耳的点焊和封装。具体的，进一步优选正极集电部12上涂覆有正极活性材料的高度为0.5mm- 2mm。

正极集电部12与正极基体11可以是通过裁切得到的一体结构，负极集电部22与负极基体21也类似。一些实施例中，优选，正极集电部12垂直于正极基体11，负极集电部22垂直于负极基体21。

一些实施例中，正极片1包括一个正极集电部12，多个所述正极片1的正极集电部12位置对应，相互平行；在正极集电部12未涂敷有正极活性材料的端部连接有引出电流的正极耳13；具体的，多个所述正极片1的正极集电部12彼此重合形成一组，一组重合的正极集电部12与相应的一个正极耳13电连接。类似的，负极片2包括一个负极集电部22，多个所述负极片2的负极集电部22位置对应，相互平行；所述负极集电部22远离负极基体21的端部连接有引出电流的负极耳23。多个所述负极片2的负极集电部22彼此重合形成一组，一组重合的负极集电部22与相应的一个负极耳23电连接。

一般，正极集电部12与负极集电部22的位置错开，便于正、负极耳的引出。

正极基体11、负极基体21可以为方形基体，一般为长方形，宽度和长度可根据实际条件设置，一些实施例中，负极基体21高于正极基体11。本实用新型的正极基体11所使用的集流体没有限制，例如可以选用现有技术常用的铝箔等；负极基体21所使用的集流体也没有限制，例如可以选用现有技术常用的铜箔等。

本实用新型的正极活性材料、负极活性材料没有特别限制，可以为本领域常见的正负极活性材料，在此不再赘述。

具体的制备可以将正负极活性物质，导电剂，粘结剂按一定比例在溶剂中搅拌混合均匀得到正负极浆料，均匀涂敷在正、负极集流体上，加热烘烤挥发除去溶剂，裁切后形成正、负极片。

隔膜3设置于正极片和负极片之间，具有电绝缘性能和液体保持性能。所述隔膜3可以选自锂离子电池中所用的各种隔膜，如聚烯烃微多孔膜、聚乙烯毡、玻璃纤维毡、或超细玻璃纤维纸。所述隔膜的位置、性质和种类为本领域技术人员所公知。

具体的极芯本实用新型可以通过以下方式来实现：

把正极活性材料（钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂等），粘结剂（PVDF等），导电剂（碳黑，碳纳米管等）混于溶剂（N-甲基吡咯烷酮等）中，高速分散配置成正极浆料，涂覆于铝箔上，烘干模切成正极片，正极集电部12上留有一定高度的正极活性材料，正极集电部12上留料高度h，(h2-h1)/2<h<(h3-h1)/2， h2,h1,h3分别为负极基体21，正极基体11，隔膜3的高度。把负极活性材料（石墨等），粘结剂（SBR等），增稠剂（CMC等），导电剂（碳黑，碳纳米管）混于水中，高速分散制成负极浆料，涂覆于铜箔上，烘干后模切成负极片2。模切时极片四角圆弧化处理，其弧度的圆弧半径为R2，1/2R1<R2<2R1，R1为软包壳4四角的圆弧半径，其尺寸一般为0.5mm到2mm，然后一层正极片1一层负极片2交替层叠，中间用隔膜3隔开，再分别对正极集电部12、负极集电部22压紧、预焊等，如图5所示，再分别在正极集电部12、负极集电部22上点焊上极耳。

上述制作方法，一些制作工序是可以相互调整的。

电池的其它步骤为本领域技术人员所公知。再把所得的极芯放入软包铝塑膜中包装，如附图5所示，包装壳4边角为圆弧角，再顶封侧封形成顶封边41和侧封边，具体形状如现有技术，再经过烘烤注液化成等公知步骤制成软包装电池。所用电解液包括乙烯碳酸酯，丙烯碳酸酯等环状碳酸酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯等链状碳酸酯，六氟磷酸锂，四氟硼酸锂，高氯酸锂等锂盐以及亚乙烯碳酸酯，碳酸乙烯亚乙酯等成膜添加剂。

下面结合实施例对本实用新型的叠片式电池做更进一步的描述。

实施例1

将钴酸锂2000g,PVDF 40g,炭黑40g,混于N-甲基吡咯烷酮中，高速分散制成正极浆料，涂覆在铝箔集流体上烘干，再模切成片状正极片1，正极基体11四周角圆弧角半径1.5mm。正极基体11长（高）87mm,正极基体11宽39mm,正极基体11厚120um，正极集电部12的铝箔上留料高度h1.5mm。将石墨1000g,SBR30g,炭黑20g混于水中，高速分散配置成负极浆料，涂覆在铜箔集流体上，再模切成片状负极片2，负极基体21四周角圆弧角半径1.5mm，负极基体21长（高）89mm, 负极基体21宽40mm，负极基体21厚150um.对所裁切好的正负极片交替叠片，中间Z字型穿插91mm宽（高）的9+2陶瓷隔膜3，极片总数33，正极片16，负极片17。放入铝塑膜后，形成的包装壳4四周角R1角为1.5mm,封边，烘烤，注电解液等公知步骤制成电池。电解液为碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯/碳酸甲乙酯/亚乙烯碳酸酯=40/30/30/2,溶有1mol/L 六氟磷酸锂。

实验2

采用与实施例1相同的方法和步骤制备电池样品，不同的是正极片1、负极片2的四周角圆弧角圆弧半径均为1.2mm. 正极集电部12的铝箔上留料高度为1.8 mm。

实验3

采用与实施例1相同的方法和步骤制备电池样品，不同的是正极片1、负极片2的四周角圆弧角圆弧半径均为0.8mm. 正极集电部12的铝箔上留料高度为1.1mm。

对比例1

采用与实施例1相同的方法和步骤制备电池样品，不同的是正极片1、负极片2不做圆弧化处理。

对比例2

采用与实施例1相同的方法和步骤制备电池样品，不同的是正极集电部12的铝箔上不留料。

对比例3

采用与实施例1相同的方法和步骤制备电池样品，不同的是正极基体11宽38.5mm，负极基体21宽39.5mm。

性能测试

1、四顶角挤压

极芯套入软包壳后，顶角X射线探测，入极片发生褶皱变形则为受到挤压，没有褶皱变形，则为无挤压。

2、电池容量测试

以1000mA电流充电至4.4V，截至电流100mA,在以1500 mA电流放电至3V，记录电池容量。

3、炉温测试

每个实施例及对比例分别取10个电池样品在130℃下放置60分钟，记录不燃烧不爆炸电池个数，个数越多则安全性能越好。

测试结果如表1。

表1

从上述测试结果我们明显可以看出本实用新型制备的电池的容量高，安全性能好，且简单易行，特别适合商业应用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软包装电池，所述电池包括由包装材料包裹的极芯，其特征在于，所述包装材料形成的包装壳边角为圆弧角；

所述极芯包括以片状形式依次间隔层叠的若干正极片和若干负极片，所述正极片、负极片间间隔有隔膜；

所述正极片包括表面涂敷有正极活性材料的正极基体和由正极基体延伸出来的正极集电部；所述负极片包括表面涂敷有负极活性材料的负极基体和由负极基体延伸出来的负极集电部；

所述正极基体的边角为圆弧角；所述负极基体的边角为圆弧角；

所述正极基体的圆弧角弧度半径为R2；所述负极基体的圆弧角弧度半径为R2；所述包装壳的圆弧角弧度半径为R1；1/2R1<R2<2R1。

2.根据权利要求1所述的软包装电池，其特征在于，所述正极基体的圆弧角弧度半径为0.25mm-4mm；所述负极基体的圆弧角弧度半径为0.25mm-4mm。

3.根据权利要求2所述的软包装电池，其特征在于，所述包装壳的圆弧角弧度半径为0.5mm-2mm。

4.根据权利要求1所述的软包装电池，其特征在于，所述正极集电部连接正极基体的端部表面涂覆有正极活性材料，远离正极基体的端部表面未涂敷有正极活性材料；

所述负极集电部表面未涂敷有负极活性材料。

5.根据权利要求4所述的软包装电池，其特征在于，所述正极集电部上涂覆有正极活性材料的高度为h，所述正极基体的高度为h1，所述负极基体的高度为h2，所述隔膜的高度为h3，(h2-h1)/2<h<(h3-h1)/2。

6.根据权利要求5所述的软包装电池，其特征在于，所述正极集电部上涂覆有正极活性材料的高度为0.5mm-2mm。

7.根据权利要求4所述的软包装电池，其特征在于，所述负极基体高于正极基体。

8.根据权利要求4所述的软包装电池，其特征在于，所述正极集电部垂直于正极基体；所述负极集电部垂直于负极基体。

9.根据权利要求8所述的软包装电池，其特征在于，所述正极片包括一个正极集电部，多个所述正极片的正极集电部位置对应，相互平行；所述负极片包括一个负极集电部，多个所述负极片的负极集电部位置对应，相互平行；所述正极集电部与负极集电部的位置错开；

所述正极集电部未涂敷有正极活性材料的端部连接有引出电流的正极耳；

所述负极集电部远离负极基体的端部连接有引出电流的负极耳。

10.根据权利要求9所述的软包装电池，其特征在于，多个所述正极片的正极集电部彼此重合形成一组，一组重合的正极集电部与相应的一个正极耳电连接；

多个所述负极片的负极集电部彼此重合形成一组，一组重合的负极集电部与相应的一个负极耳电连接。