CN210326018U - 一种锂离子电池及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池及电动汽车。该锂离子电池包括：外壳结构，暴露于所述外壳结构外部的至少一组极耳结构，以及被所述外壳结构包围的内部结构；每组所述极耳结构包括第一极耳和第二极耳；所述内部结构包括依次排布的正极片、负极片和隔膜；所述锂离子电池还包括填充于所述外壳结构内的电解液；所述正极片与所述负极片之间的距离小于或等于第一预设值；所述隔膜的厚度小于或等于第二预设值。本实用新型实施例提供的锂离子电池，通过限定正极片与负极片之间的距离小于或等于第一预设值，以及隔膜的厚度小于或等于第二预设值，提高了锂离子电池在极寒环境中的工作效率，拓宽了锂离子电池的应用范围。

Description

一种锂离子电池及电动汽车

技术领域

本实用新型实施例涉及储能电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池及电动汽车。

背景技术

随着移动电子产品以及电动汽车等的发展，可移动储能电池得到了越来越广泛的应用。目前，常见的可移动电池主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池等。其中，锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长等优点，受到用户的广泛青睐。

现在，锂离子电池的应用范围越来越广泛，在实际应用中，常常需要将锂离子电池应用于极端环境，例如，极热环境或极寒环境等。受限于目前的技术水平，相比常温下工作的锂离子电池，在低温环境下，锂离子电池放电电流较小，放电电压较低，放电的可持续性较差，这严重制约了锂离子电池的应用。当将锂离子电池应用于电动汽车领域时，如果汽车作业于温度较低的户外环境时，低温环境可能会严重影响汽车的正常行驶。

实用新型内容

本实用新型提供一种锂离子电池及电动汽车，以提高锂离子电池在低温环境中的放电性能。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种锂离子电池，包括：

外壳结构，暴露于所述外壳结构外部的至少一组极耳结构，以及被所述外壳结构包围的内部结构；

所述极耳结构包括第一极耳和第二极耳；

所述内部结构包括依次排布的正极片、负极片和隔膜；

所述锂离子电池还包括填充于所述外壳结构内的电解液；

所述正极片与所述负极片之间的距离小于或等于第一预设值；

所述隔膜的厚度小于或等于第二预设值。

进一步地，所述第一预设值的取值小于或等于500mm。

进一步地，所述第二预设值的取值小于或等于24μm。

进一步地，所述正极片的材料包括锰酸锂；或者，

所述正极片的材料包括锰酸锂和镍钴锰酸锂，且所述锰酸锂和所述镍钴锰酸锂的比值大于或等于95％：5％。

进一步地，所述正极片的厚度的取值范围大于或等于50μm，且小于或等于100μm。

进一步地，所述负极片的材料包括人工石墨。

进一步地，所述负极片的厚度的取值范围大于或等于55μm，且小于或等于95μm。

进一步地，所述锂离子电池采用单卷芯多极耳结构。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电动汽车，包括上述第一方面任一项所述的锂离子电池。

本实用新型本实施例提供的锂离子电池，通过限定正极片与负极片之间的距离小于或等于第一预设值，以及隔膜的厚度小于或等于第二预设值，可以解决锂离子电池在极寒的环境温度下放电和充电能力差的问题，提高了锂离子电池在极寒环境中的工作效率，拓宽了锂离子电池的应用范围。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的锂离子电池的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的正极片、负极片和隔膜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的锂离子电池的结构框图。图2是本实用新型实施例提供的正极片、负极片和隔膜的结构示意图。具体地，请参考图1和图2，本实施例提供的锂离子电池包括外壳结构10，暴露于外壳结构10外部的至少一组极耳结构20，以及被外壳结构10包围的内部结构30；每组极耳结构 20包括第一极耳201和第二极耳202；内部结构30包括依次排布的正极片301、负极片302和隔膜303；本实施例提高的锂离子电池还包括填充于外壳结构10 内的电解液304；正极片301与负极片302之间的距离小于或等于第一预设值X；隔膜303的厚度小于或等于第二预设值Y。

具体地，锂离子电池放电时，嵌在负极片302中的锂离子脱出，并穿过隔膜303运动至正极片301。可以理解的是，当正极片301与负极片302之间的距离越大时，锂离子从负极片302运动至正极片301的难度越大。因此，通过设定正极片301和负极片302之间的距离关系，可以降低锂离子从负极片302 运动至正极片301的难度，进而保证电池的放电效率。当电池处于较低温度时 (例如，锂离子电池工作于-50℃左右的环境中)，由于正极片301和负极片 302之间的距离较小，依然可以保证锂离子从负极片302运动至正极片301，进而保证锂离子电池在低温环境下，保持较高的工作效率。

可以理解的是，电解液304中通常还包括有机溶液，在较低温度下，有机溶液的年度增大，流动性降低，这往往导致锂离子电池在较低温度下的放电效率降低。然而，现有技术中，通过改进有机溶液的组份来提高放电效率的难度较大，效果较差，提高了锂离子电池的生产成本，但改进效率却微乎其微。然而，本实施例采用控制隔膜厚度的方式来提高锂离子电池在低温环境中放电效率。当隔膜303的厚度相对较小时，来自负极片302的锂离子透过隔膜到达正极片301的难度较低，在较低温度下，可以保证较多的锂离子透过隔膜到达正极片301，进而提高了锂离子电池在低温环境下的工作效率。

可以理解的是，当锂离子电池充电时，锂离子从正极片301脱出，透过隔膜303运动至负极片302。类似地，通过控制第一预设值X，也可以提高锂离子电池在极寒温度下充电的效率和能力，不再赘述。同理，通过控制隔膜303的厚度，也可以提高锂离子电池在极寒温度下充电的效率和能力，不再赘述。

需要说明的是，第一预设值X是指，从正极片301靠近负极片302的一侧的表面，到负极片302靠近正极片301的一侧的表面之间的垂直距离。隔膜303 的厚度是指，隔膜303靠近正极片301的一侧的表面，到隔膜303靠近负极片 302一侧的表面之间的距离。

还需要说明的是，每组极耳结构20中的第一极耳201为正极耳，第二极耳 202为负极耳。此时，相对应地，第一极耳201与正极片301电连接，而第二极耳202与负极片302电连接。或者，每组极耳结构20中的第一极耳201为负极耳，第二极耳202为正极耳。此时，相对应地，第一极耳201与负极片302 电连接，而第二极耳202与正极片301电连接。应该理解的是，本领域技术人员可以根据需要进行设置，本实施例对此不做具体要求。

本实施例提供的锂离子电池，通过限定正极片与负极片之间的距离小于或等于第一预设值X，以及隔膜的厚度小于或等于第二预设值Y，可以解决锂离子电池在极寒的环境温度下，放电和充电能力差的问题，扩大了锂离子电池的应用范围。

可选地，第一预设值X的取值小于或等于500mm。

具体地，本实施例提供的第一预设值X的取值，仅是一种可选的取值范围，而不是对正极片301和负极片302之间的距离的限定。在具体设计第一预设值 X的取值时，还可以考虑锂离子电池的额定充放电功率，以及锂离子电池的工作环境的温度等因素。示例性地，在极寒冷的地区工作的锂离子电池，第一预设值X的取值还可以是小于或等于300mm等。在其他实施例中，第一预设值X 的取值还可以是小于或等于800mm，小于或等于2000mm等。

可选地，第二预设值Y的取值小于或等于24μm。

具体地，基于锂离子电池的额定充放电功率，以及锂离子电池的工作环境的温度等因素，第二预设值Y的取值也可以是更小的数值，例如20μm或15μ m等；或者，第二预设值Y的取值，也可以是更大的数值，例如50μm或80μm 等。应该理解的是，在满足本实施例的发明精神的情况下，本实施例对第二预设值的取值不进行具体限制。

可选地，正极片301的材料包括锰酸锂；或者，正极片301的材料包括锰酸锂和镍钴锰酸锂，且锰酸锂和镍钴锰酸锂的比值大于或等于95％：5％。

具体地，锰酸锂具有合成性能好、结构稳定性高、倍率性能好、制备难度较小以及制造成本较低等优点，是一种优良的锂离子电池的正极材料。镍钴锰酸锂具有容量高、热稳定性能好以及充放电压宽等优良的电化学性能，也是一种优良的锂离子电池的正极材料。在实际应用中，可以采用单独的锰酸锂作为锂离子电池的正极片301，也可以采用锰酸锂和镍钴锰酸锂的混合材料作为锂离子电池的正极片301。通常，为了保证锂离子电池的性能，锰酸锂和镍钴锰酸锂的比值大于或等于95％：5％；优选地，锰酸锂和镍钴锰酸锂的比值还可以大于或等于97％：3％。应该理解的是，上述取值范围，均是作为可选的实施例，而不是对锰酸锂和镍钴锰酸锂的混合比例的限制。

可选地，正极片301的厚度的取值范围大于或等于50μm，且小于或等于 100μm。

具体地，基于锂离子电池的额定充放电功率，以及锂离子电池的工作环境的温度等因素，正极片301的厚度的取值范围可以大于或等于50μm，且小于或等于100μm。另外，对于应用于极端低温条件下的锂离子电池，当正极片301 的厚度还可以大于或等于65μm，且小于或等于90μm。应该理解的是，正极片 301的上述取值仅是可选实施例，而不是对正极片301的厚度的限制。

可选地，负极片302的材料包括人工石墨。

具体地，人工石墨的厚度以及颗粒尺寸等，都可以通过制备工艺来很好地控制。通过制备出颗粒尺寸合适的人工石墨，可以在人工石墨中存储更多的锂离子，进而可以提高锂离子电池的储能密度。还需要说明的是，人工石墨并非是对负极片302的材料的限定，在实际情况下，负极片302还可以是其他的材料。

可选地，负极片302的厚度的取值范围大于或等于55μm，且小于或等于 95μm。

具体地，基于锂离子电池的额定充放电功率，以及锂离子电池的工作环境的温度等因素，负极片302的厚度的取值范围大于或等于55μm，且小于或等于95μm。另外，对于应用于极端低温条件下的锂离子电池，当负极片302的厚度还可以大于或等于67μm，且小于或等于75μm。应该理解的是，负极片 302的上述取值仅是可选实施例，而不是对负极片302的厚度的限制。

需要说明的是，本实施所说的负极片302的厚度是指，负极片302沿正极片301、隔膜303以及负极片302的排布方向上的厚度。同理，上述实施例中所提及的正极片301的厚度是指，正极片301沿正极片301、隔膜303以及负极片302的排布方向上的厚度。

可选地，本实施例提供的锂离子电池可以采用单卷芯多极耳结构。具体地，这种结构可以优先减短电极内部电子传输距离，增加电子传输面积，减少电子传输阻力，进而减小电池的内阻，使得锂离子电池在充放电时的电力线分布更加均匀，进而改善锂离子电池在极寒条件下的充放电性能。但是，应该理解的是，本实施例提供的锂离子电池，还可以是其他的结构，本实施例对此不做具体限制。

基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述任意实施例提供的锂离子电池。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括：

外壳结构，暴露于所述外壳结构外部的至少一组极耳结构，以及被所述外壳结构包围的内部结构；

所述极耳结构包括第一极耳和第二极耳；

所述内部结构包括依次排布的正极片、负极片和隔膜；

所述锂离子电池还包括填充于所述外壳结构内的电解液；

所述正极片与所述负极片之间的距离小于或等于第一预设值；

所述隔膜的厚度小于或等于第二预设值。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一预设值的取值小于或等于500mm。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述第二预设值的取值小于或等于24μm。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极片的厚度的取值范围大于或等于50μm，且小于或等于100μm。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片的厚度的取值范围大于或等于55μm，且小于或等于95μm。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池采用单卷芯多极耳结构。

7.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的锂离子电池。

Images