CN209880721U - 一种新型软包装锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型软包装锂离子电池，包括电芯，所述电芯包括电芯本体、封装电芯本体的软包外壳以及填充于所述软包外壳内的电解液，所述电芯本体由正极、负极和隔膜以卷绕或叠加方式制成，所述正极的一端连接有一正极导电柄，所述负极的一端连接有一负极导电柄；所述软包装锂离子电池还包括用于封装该电池的电源输出组件，所述正、负极导电柄与所述电源输出组件焊接连接。本实用新型的软包装锂离子电池封装速度快、质量轻、加工成本低，便于成品快速组装和拆换，降低了成品组装的复杂度。

Description

一种新型软包装锂离子电池

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种新型软包装锂离子电池。

背景技术

新一代高能量锂离子电池不仅可以用作智能手机、平板计算机等3C可携带式电子产品与电动车的电源，而且能够满足未来再生能源储电系统的需求，包括智能电网、太阳能和风能储能发电以及不断电系统等。在3C产品应用方面，随着全球智能手机与平板计算机的大量普级化，其成长动能已趋于平缓，需要寻找新的杀手级产品来带动全球电子产业的发展，而穿戴式电子产品正是目前最有机会的未来智能化电子产品，包括智能眼镜、智能手环、智能手表、智能体感侦测衣等。

随着蓝牙耳机与穿戴式装置的小型化趋势，用户越来越期望能够获得“将装置穿戴在身上，也不会感受到它的存在”的体验。而现阶段技术开发的关键之处在于如何获得小而薄的微型电池或是弯曲的电池甚至是形状不规则的异型电池、如何提高电池的能量密度或是快速充电性能，以及如何降低生产成本。由于传统锂电池无法满足穿戴式装置愈益小型化的体积设计需求，且各国电池大厂大都着重于追求量产的中型尺寸手机或是动力电池，因而在微型化、定制化设计的锂电池制造上相对没有优势。虽然各国电池大厂商已积极投入新的制程技术开发以解决电池重量限制和续航量不足等问题，但是只有持续降低耗电量、延长穿戴式装置续航力，穿戴式装置市场才可能有突破性的发展。

锂离子电池产品主要有两种型态﹕一为金属罐体电池，如传统型的圆柱型(18650)或方型电池；二为高分子铝塑模软包电池。一般的圆柱型18650锂电池采用圆柱铁壳为外壳包装，其设备和制程投资成本较高；另外，每个电池单体都需要气压阀，以调控电池内部的压力和泄压机制，再加上金属外壳，增加了电池的整体重量。近年来，高分子软包圆柱型锂离子电池在穿戴式产品的应用上日益普及，该类电池采用圆型卷芯，加铝塑模外包装，其极板制作和电解液注液方式与一般方型电池制作方式类同。目前，由于软包锂电池配方的优化和装封工艺技术的进步，使得电池的体积能量密度大幅增加，改善了高温体积膨胀或封口不佳的状况，但仍然存在电芯在组装上不耐碰撞或者要求较复杂的Pack组装工艺的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型软包装锂离子电池，以解决现有技术中存在的上述全部缺陷或缺陷之一。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种新型软包装锂离子电池，包括电芯，所述电芯包括电芯本体、封装电芯本体的软包外壳以及填充于所述软包外壳内的电解液，所述电芯本体由正极、负极和隔膜以卷绕或叠加方式制成，所述正极的一端连接有一正极导电柄，所述负极的一端连接有一负极导电柄；所述软包装锂离子电池还包括用于封装该电池的电源输出组件，所述正、负极导电柄与所述电源输出组件焊接连接。

作为本实用新型的优选实施例，所述正、负极导电柄分设于所述电芯的两端，所述电源输出组件包括两个导电金属盖壳，所述正极导电柄嵌入其中一个导电金属盖壳内、负极导电柄嵌入另一个导电金属盖壳内，且正、负极导电柄经回折后分别焊接于对应的导电金属盖壳的壳顶上。

进一步地，每个所述导电金属盖壳的壳顶上开设有允许正极导电柄或负极导电柄伸出的孔口，所述正、负极导电柄分别从对应的导电金属盖壳壳顶的孔口伸出并经回折后焊接于对应的导电金属盖壳壳顶外侧。

进一步地，所述正、负极导电柄采用激光焊接或点焊方式焊接于对应的导电金属盖壳壳顶上。

进一步地，所述电芯外包裹有保护膜。

作为本实用新型的另一优选实施例，所述正、负极导电柄设置于所述电芯的同一端且彼此绝缘隔离开，所述电源输出组件为PCB转接支架，所述PCB（Printed CircuitBoard，印制电路板）转接支架由绝缘支架、贴合组件以及PCB转接线路板组成，所述PCB转接线路板包括线路板本体、设置在线路板本体上的正极焊盘和负极焊盘以及贴在线路板本体上的线路板正极和线路板负极，所述正极导电柄与所述线路板正极焊接连接，所述负极导电柄与所述线路板负极焊接连接。

进一步地，所述PCB转接线路板为FPC板（Flexible Printed Circuit Board，柔性印制电路板）。

进一步地，本实施例中的软包装锂离子电池外包裹有保护膜。

作为本实用新型的又一优选实施例，所述正、负极导电柄分设于所述电芯的两端，所述电源输出组件包括延伸导柄和PCB转接支架，所述延伸导柄一端与所述正极导电柄焊接连接、另一端延伸至电芯负极侧；所述PCB转接支架由绝缘支架、贴合组件以及PCB转接线路板组成，所述PCB转接线路板包括线路板本体、设置在线路板本体上的正极焊盘和负极焊盘以及贴在线路板本体上的线路板正极和线路板负极，所述延伸导柄的另一端与所述线路板正极焊接连接，所述负极导电柄与所述线路板负极焊接连接。

进一步地，所述PCB转接线路板为FPC板。

进一步地，本实施例中的软包装锂离子电池外包裹有保护膜。

此外，前述软包装锂离子电池均可设计为圆柱形、方形或其它形状的结构，也可进一步设计为针状圆柱形结构。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益技术效果：

本实用新型采用导电金属盖壳或PCB转接支架作为直接的电源输出组件来封装软包锂离子电池，封装速度快、质量轻、加工成本低，便于成品机构的快速组装和拆换，降低了成品机构组装的复杂度；此外采用导电金属盖壳或PCB转接支架封装的电池可承载一定的内部应力，使得电池在经过寿命循环后，也不易发生鼓胀而造成漏液等问题，同时可以避免因组装过程中导电柄不甚接触铝塑膜边缘产生电子信道导致的电化学腐蚀，从而提升了电池安全性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的圆柱形软包装锂电子电池采用导电金属盖壳封装的结构示意图；

图2是图1所示的圆柱形软包装锂电子电池内部组件的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例的针状圆柱形软包装锂电子电池单侧采用PCB转接支架封装的整体及分解示意图；

图4是图3所示的PCB转接支架的整体及分解示意图。

【主要组件符号说明】

1-0：电芯；

1-0-1：正极导电柄；

1-0-2：负极导电柄；

1-0-3：延伸导柄；

2-1：正极导电金属盖壳；

2-2：负极导电金属盖壳；

2-3：保护膜；

3-0 ：PCB转接支架；

3-1：绝缘支架；

3-2：贴合组件；

3-3：PCB转接线路板；

3-3-1：线路板正极镍片；

3-3-2：线路板负极镍片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1至2所示，是本实用新型一实施例的一种圆柱形软包装锂离子电池，该锂离子电池包括电芯1-0，所述电芯1-0包括电芯本体、封装电芯本体的软包外壳以及填充于所述软包外壳内的电解液。所述电芯本体由正极、负极和隔膜以卷绕或叠加方式制成，所述正极的一端连接有一正极导电柄1-0-1，所述负极的一端连接有一负极导电柄1-0-2。所述正极导电柄1-0-1、负极导电柄1-0-2分设于所述电芯1-0的两端。

其中，正极材料为锂钴氧(LiCoO2;LCO)或三元(LiNi1-x-yCoxMnyO2;NCM)层状(Rock Salt)结构、锰酸锂(LiMnO2;LMO)或锂镍锰氧(LiNi0.5Mn1.5O4;LNMO)尖晶石(Spinel)结构或磷酸铁锂(LiFePO4;LFP)橄榄石结构体系的金属氧化物；负极为中间相碳微球(MCMB)、传统天然或人造石墨(Graphite)或高容量硅碳(Si-C)复合材料、钛酸锂(Li4Ti5O12;LTO)；隔膜为PP、PE、PP/PE/PP材质，或镀有Al2O3的陶瓷单面或双面隔离膜，或镀有PVDF或PVDF混掺陶瓷的单面或双面功能性隔离膜；电解液为PC/EC/DEC/EMC/DMC/PP(1~1.5M LiPF6)不同配比的有机溶液，正极导电柄1-0-1为铝或不锈钢片；负极导电柄1-0-2为铜或镍片；软包外壳由高分子铝塑膜制成。电池充电电压可以是传统的4.2V，也可以是高电压4.35V、4.4V 和4.45V。

所述软包装锂离子电池还包括两个导电金属盖壳，分别为正极导电金属盖壳2-1和负极导电金属盖壳2-2。两个导电金属盖壳均为圆柱形结构，由铝或其它可导电的轻质金属制成。金属盖壳的厚度约为0.3mm，也可以根据需求做得很薄，例如0.2mm或更薄。

正极导电金属盖壳2-1和负极导电金属盖壳2-2的壳顶上分别开设有允许正极导电柄1-0-1和负极导电柄1-0-2从中穿过的孔口，正极导电柄1-0-1和负极导电柄1-0-2分别以嵌入方式穿过头/尾两头的正极导电金属盖壳2-1和负极导电金属盖壳2-2并从对应的孔口伸出，然后将正极导电柄1-0-1和负极导电柄1-0-2伸出孔口的部分进行回折，再通过激光焊接、点焊等方式将正极导电柄1-0-1和负极导电柄1-0-2的回折部分分别焊接于对应的正极导电金属盖壳2-1和负极导电金属盖壳2-2的壳顶外侧，以形成新的正/负电极，从而完成电池的封装。所述正极导电金属盖壳2-1和负极导电金属盖壳2-2作为新的正/负电极，可用于电源的直接输出。采用该封装方式完成封装的电池可以直接置入于电器机构组件中，减少因外部导电柄组装于电器机构内部所需空间的增加，进而更有效地提升电池体积能量密度。

当然，正极导电金属盖壳2-1和负极导电金属盖壳2-2的壳顶上也可以不设置孔口，这样，正极导电柄1-0-1嵌入正极导电金属盖壳2-1内、负极导电柄1-0-2嵌入负极导电金属盖壳2-2内，正极导电柄1-0-1和负极导电柄1-0-2再经回折后分别焊接于正极导电金属盖壳2-1和负极导电金属盖壳2-2的壳顶内侧。

与相同形状的传统金属罐体锂电池相比，上述金属盖壳封装的圆柱形锂电池，外部结构具有较高的机械强度，能够抵挡外力冲击，其整体内部空间也高于传统金属罐体锂电池，提升了电池容量，组装制程也更加简易方便。

本实施例中，所述软包装锂离子电池为圆柱形，因而采用圆柱形导电金属盖壳进行封装。这种封装方式也适用于方形或其它形状的电芯，相应的，只需将导电金属盖壳设置为与电芯形状相匹配的方形或其它形状即可。

进一步，所述电芯1-0外包裹有保护膜2-3，所述保护膜2-3为塑料贴膜等。

为了满足穿戴式装置愈益小型化的体积设计需求，可以将所述圆柱形软包装锂离子电池制成微型电池，例如制成针状圆柱形锂电子电池。

在本实用新型的另一实施例中，如图3至4所示，一种针状圆柱形软包装锂离子电池，该电池结构与图1至2所示的圆柱形软包装锂离子电池除了体积不同，主要区别之处在于：采用PCB转接支架3-0与电极相连进行外壳封装，以将PCB转接支架3-0用于电源的直接输出组件，PCB转接支架3-0可透过金手指接触负载提供电源或是呈现焊盘以各种焊接或点焊方式提供电源。

在本实施例中，所述锂离子电池还包括延伸导柄1-0-3，电芯1-0的正极导电柄1-0-1与延伸导柄1-0-3焊接，使电芯正极延伸到电芯负极端。所述PCB转接支架3-0由绝缘支架3-1、贴合组件3-2以及PCB转接线路板3-3所组成。PCB转接线路板3-3包括线路板本体、线路板正极镍片3-3-1、线路板负极镍片3-3-2、正极焊盘及负极焊盘，正极焊盘和负极焊盘设置在线路板本体上，线路板正极镍片3-3-1和线路板负极镍片3-3-2经90°回折后贴在线路板本体上。上述延伸导柄1-0-3另一端与线路板正极镍片3-3-1焊接，而负极导电柄1-0-2与线路板负极镍片3-3-2焊接，这样延伸导柄1-0-3另一端和负极导电柄1-0-2就搭接至PCB转接支架3-0上。这种在单侧进行搭接线路的组合方式可配合产品组装需求，应用于要求单边电池能源输出的设计中。

此外，所述PCB转接线路板3-3可以使用FPC板代替。由于FPC板为软板，因此线路板正极镍片3-3-1和线路板负极镍片3-3-2无需回折即可直接贴在线路板本体上。

当软包装锂离子电池体积较大时，也可以省去延伸导柄1-0-3，直接将正极导电柄1-0-1、负极导电柄1-0-2设置于电芯的同一端并将彼此绝缘隔离，然后将正极导电柄1-0-1和负极导电柄1-0-2分别与对应的线路板正极镍片3-3-1和线路板负极镍片3-3-2焊接连接。

在上述实施例中，所述软包装锂离子电池还包括保护膜2-3，所述保护膜2-3包裹在电芯1-0和PCB转接支架3-0外侧。

采用两种封装方式封装的电池均可承载一定的内部应力，使得软包锂电池在经过寿命循环后，也不易发生鼓胀造成漏液等问题，同时还可以避免导电柄因组装过程中若不甚接触铝塑膜边缘所产生的电子信道进而导致的电化学腐蚀，从而提升了电池的安全性。

以上已以较佳实施例公布了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型软包装锂离子电池，其特征在于，包括电芯，所述电芯包括电芯本体、封装电芯本体的软包外壳以及填充于所述软包外壳内的电解液，所述电芯本体由正极、负极和隔膜以卷绕或叠加方式制成，所述正极的一端连接有一正极导电柄，所述负极的一端连接有一负极导电柄；所述软包装锂离子电池还包括用于封装该电池的电源输出组件，所述正、负极导电柄与所述电源输出组件焊接连接。

2.根据权利要求1所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，所述正、负极导电柄分设于所述电芯的两端，所述电源输出组件包括两个导电金属盖壳，所述正极导电柄嵌入其中一个导电金属盖壳内、负极导电柄嵌入另一个导电金属盖壳内，且正、负极导电柄经回折后分别焊接于对应的导电金属盖壳的壳顶上。

3.根据权利要求2所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，每个所述导电金属盖壳的壳顶上开设有允许正极导电柄或负极导电柄伸出的孔口，所述正、负极导电柄分别从对应的导电金属盖壳壳顶的孔口伸出并经回折后焊接于对应的导电金属盖壳壳顶外侧。

4.根据权利要求2或3所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，所述正、负极导电柄采用激光焊接或点焊方式焊接于对应的导电金属盖壳壳顶上。

5.根据权利要求2或3所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，所述电芯外包裹有保护膜。

6.根据权利要求1所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，所述正、负极导电柄设置于所述电芯的同一端且彼此绝缘隔离开，所述电源输出组件为PCB转接支架，所述PCB转接支架由绝缘支架、贴合组件以及PCB转接线路板组成，所述PCB转接线路板包括线路板本体、设置在线路板本体上的正极焊盘和负极焊盘以及贴在线路板本体上的线路板正极和线路板负极，所述正极导电柄与所述线路板正极焊接连接，所述负极导电柄与所述线路板负极焊接连接。

7.根据权利要求1所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，所述正、负极导电柄分设于所述电芯的两端，所述电源输出组件包括延伸导柄和PCB转接支架，所述延伸导柄一端与所述正极导电柄焊接连接、另一端延伸至电芯负极侧；所述PCB转接支架由绝缘支架、贴合组件以及PCB转接线路板组成，所述PCB转接线路板包括线路板本体、设置在线路板本体上的正极焊盘和负极焊盘以及贴在线路板本体上的线路板正极和线路板负极，所述延伸导柄的另一端与所述线路板正极焊接连接，所述负极导电柄与所述线路板负极焊接连接。

8.根据权利要求6或7所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，所述PCB转接线路板为FPC板。

9.根据权利要求6或7所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，所述软包装锂离子电池外包裹有保护膜。

10.根据权利要求1、2、3、7任一项所述的新型软包装锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池为针状圆柱形。