CN211376670U - 高能量密度电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型的高能量密度电池，通过设置电池外壳、盖体套件及电芯套件。在实际的应用过程中，由于金属片与环形钢片相互平行，使得高能量密度电池的整体结构紧凑，且本申请的高能量密度电池内部没有设置扣合结构，能够让高能量密度电池的内部空间大大增加，大大提升高能量密度电池的能量密度；此外，隔离胶层的设置，让高能量密度电池具备防爆功能，当高能量密度电池的内压过大时，在内压的作用下，隔离胶层会被内压从环形钢片和金属片下剥离下来，释放内部的气压，完成自泄压过程，防止高能量密度电池内部的内压过高而损坏，隔离胶层的存在能够大大提高高能量密度电池的安全性能。

Description

高能量密度电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种高能量密度电池。

背景技术

目前，电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。

对于现有的电池，多数电池采用挤压密封的方式来组装电池，因此，需要在电池内部设置相应的卡合结构来完成电池的组装，卡合结构设置在电池内部无疑会降低电池的内部空间大小，可以理解，现有的电池内部空间有限，需要预留一部分空间来实现卡合装配，这就会导致最后装配出来的电池能量密度有限，且电池的整体结构不够紧凑；此外，现有的电池，其防爆能力有限，部分电池采用的是在电池上设置防爆片来完成防爆的功能，虽然防爆片能够实现防爆，但会增加电池的制造成本，不利于企业的产出，同时，由于防爆片的存在，会增加电池的整体重量；再者，倘若防爆片损坏，电池也就失去了防爆的功能，一旦发生这类情况，当电池的内压过大，电池就会因内压过大而损坏，用户也就无法正常使用电池。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种整体结构紧凑的，能量密度高的，具备防爆功能的，能够很好地防止因内压过大而损坏的，具有自主泄压功能的高能量密度电池。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高能量密度电池，包括：

电池外壳，所述电池外壳内开设有电芯内腔；

盖体套件，所述盖体套件包括环形钢片、隔离胶层和金属片，所述环形钢片设置于所述电池外壳上，所述隔离胶层的外边缘与所述环形钢片连接，所述隔离胶层的内边缘与所述金属片连接，所述金属片与所述环形钢片相互平行；及

电芯套件，所述电芯套件包括裸电芯、第一极耳和第二极耳，所述裸电芯设置于所述电芯内腔内，所述第一极耳分别与所述裸电芯和所述金属片连接，所述第二极耳分别与所述裸电芯和所述电池外壳连接。

在其中一个实施方式中，所述裸电芯为卷绕式电芯。

在其中一个实施方式中，所述裸电芯为叠片式裸电芯。

在其中一个实施方式中，所述隔离胶层位于远离所述裸电芯的位置处。

在其中一个实施方式中，所述隔离胶层位于靠近所述裸电芯的位置处。

在其中一个实施方式中，所述隔离胶层为PEK隔离胶层或者PEEK隔离胶层。

在其中一个实施方式中，所述隔离胶层的熔点为100℃～500℃。

在其中一个实施方式中，所述第一极耳与所述金属片贴合后电阻焊焊接，所述第二极耳与所述电池外壳贴合后电阻焊焊接。

在其中一个实施方式中，所述电芯套件还包括第一隔离件，所述第一隔离件设置于所述裸电芯和所述第一极耳之间。

在其中一个实施方式中，所述电芯套件还包括第二隔离件，所述第二隔离件设置于所述裸电芯和所述第二极耳之间。

本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本实用新型的高能量密度电池，通过设置电池外壳、盖体套件及电芯套件。在实际的应用过程中，由于金属片与环形钢片相互平行，使得高能量密度电池的整体结构紧凑，且本申请的高能量密度电池内部没有设置扣合结构，能够让高能量密度电池的内部空间大大增加，大大提升高能量密度电池的能量密度；此外，隔离胶层的设置，让高能量密度电池具备防爆功能，当高能量密度电池的内压过大时，在内压的作用下，隔离胶层会被内压从环形钢片和金属片下剥离下来，释放内部的气压，完成自泄压过程，防止高能量密度电池内部的内压过高而损坏，隔离胶层的存在能够大大提高高能量密度电池的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的一实施方式中的高能量密度电池的组装结构示意图；

图2为本实用新型的一实施方式中的高能量密度电池的内部结构示意图；

图3为图2在A处的放大示意图；

图4为本实用新型的一实施方式中的高能量密度电池的爆炸图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，对于现有的电池，多数电池采用挤压密封的方式来组装电池，若采用挤压密封的方式，挤压密封即依靠电池顶盖的侧壁与电池底壳的侧壁相互挤压完成密封，因此，为了保证密封质量，通常会在电池顶盖的侧壁位置处以及电池底壳的侧壁位置处对应设置有扣合结构完成密封，可以理解，若在电池顶盖的侧壁位置处以及电池底壳的侧壁位置处设置扣合结构，就会大大缩小电池的内部空间，导致电池的内部空间有限，由此会引发一个问题，即最后装配出来的电池能量密度有限，即电池能够存储的电量有限，电池的续航能力也就会相应的降低，同时也会导致电池的整体结构不够紧凑；此外，现有的电池，其安全性能也有待商榷，部分电池其是不具备防爆功能的，若电池内部的气压过大，如果不及时释放电池内部的气压，过大的气压就会导致电池的损坏，若气压上升到一定的值，就可能会导致电池的爆炸，存在非常大的安全隐患。生产商考虑到这一点，会在部分电池上加装防爆片，防爆片起到防爆的功能，虽然防爆片能够实现防爆，但会增加电池的制造成本，不利于企业的产出，同时，由于防爆片的存在，会增加电池的整体重量。再者，倘若防爆片损坏，电池也就失去了防爆的功能，一旦发生这类情况，当电池的内压过大，电池就会因内压过大而损坏，用户也就无法正常使用电池。

因此，基于上述问题下，本申请公开了一种高能量密度电池包括电池外壳、盖体套件及电芯套件。电池外壳内开设有电芯内腔；盖体套件包括环形钢片、隔离胶层和金属片，环形钢片设置于电池外壳上，隔离胶层的外边缘与环形钢片连接，隔离胶层的内边缘与金属片连接，金属片与环形钢片相互平行；电芯套件包括裸电芯、第一极耳和第二极耳，裸电芯设置于电芯内腔内，第一极耳分别与裸电芯和金属片连接，第二极耳分别与裸电芯和电池外壳连接。如此，需要说明的是，由于金属片与环形钢片相互平行，使得高能量密度电池的整体结构紧凑，且本申请的高能量密度电池内部没有设置扣合结构，能够让高能量密度电池的内部空间大大增加，大大提升高能量密度电池的能量密度；此外，隔离胶层的设置，让高能量密度电池具备防爆功能，当高能量密度电池的内压过大时，在内压的作用下，隔离胶层会被内压从环形钢片和金属片下剥离下来，释放内部的气压，完成自泄压过程，防止高能量密度电池内部的内压过高而损坏，隔离胶层的存在能够大大提高高能量密度电池的安全性能。

为了便于对高能量密度电池的具体工作原理进行详细说明，请一并参阅图1和图2，一种高能量密度电池10包括电池外壳100、盖体套件200及电芯套件300。

如此，需要说明的是，电池外壳100和盖体套件200均起到封装和保护的作用，防止高能量密度电池10内部的结构受到损坏；电芯套件300起到电压存储的作用，同时高能量密度电池10与外部用电设备连接时，电芯套件300会把电压输出至外部用电设备中，对外部用电设备进行供电操作，让外部用电设备能够正常工作。

请参阅图1，电池外壳100内开设有电芯内腔。

如此，需要说明的是，电池外壳100起到封装和保护的作用，防止高能量密度电池10内部的结构受到损坏；电芯内腔起到容纳电芯套件300的作用。

请一并参阅图2、图3和图4，盖体套件200包括环形钢片210、隔离胶层220和金属片230，环形钢片210设置于电池外壳100上，隔离胶层220的外边缘与环形钢片210连接，隔离胶层220的内边缘与金属片230连接，金属片230与环形钢片210相互平行。

如此，需要说明的是，由于金属片230与环形钢片210相互平行，使得高能量密度电池10的整体结构紧凑，且本申请的高能量密度电池10内部没有设置扣合结构，能够让高能量密度电池10的内部空间大大增加，大大提升高能量密度电池的能量密度；此外，隔离胶层220的设置，让高能量密度电池10具备防爆功能，当高能量密度电池10的内压过大时，在内压的作用下，隔离胶层220会被内压从环形钢片210和金属片230下剥离下来，释放内部的气压，完成自泄压过程，防止高能量密度电池10内部的内压过高而损坏，隔离胶层220的存在能够大大提高高能量密度电池10的安全性能。

还需要说明的是，金属片230与环形钢片210相互平行，金属片230上设置有顶面和底面，同样的环形钢片210上也设置有顶面和底面，满足金属片230的顶面与环形钢片210的顶面相互平行或者金属片230的底面与环形钢片210的底面相互平行即可，金属片230和环形钢片210的尺寸大小都不作具体限定，根据实际的情况灵活调整。

请参阅图2，电芯套件300包括裸电芯310、第一极耳320和第二极耳330，裸电芯310设置于电芯内腔内，第一极耳320分别与裸电芯310和金属片230连接，第二极耳330分别与裸电芯310和电池外壳100连接。

如此，需要说明的是，裸电芯310起到电能存储的作用，高能量密度电池10的所有电能都存储在裸电芯310中；第一极耳320作为高能量密度电池10电极，用于连接外部用电设备的电极，起到电压传输的作用；第二极耳330作为高能量密度电池10的电极，用于连接外部用电设备的电极，同样也起到电压传输的作用。

还需要说明的是，当组装人员组装高能量密度电池10时，先把隔离胶层220分别与环形钢片210和金属片230熔接在一起，即把环形钢片210、隔离胶层220和金属片230连接在一起形成一个整体，而后，把电芯套件300放置在电芯内腔内，并往电芯内腔注入电解液，把已经连接一体的环形钢片210、隔离胶层220和金属片230中的环形钢片210焊接在电池外壳100上，最后把第一极耳320焊接在金属片230上，第二极耳330焊接在电池外壳100上即完成高能量密度电池10的组装。

还需要说明的是，在采用热熔的方式把环形钢片210、隔离胶层220和金属片230连接起来时，可以利用隔离胶层220与环形钢片210和金属片230的熔接面积来控制高能量密度电池10的防爆性能，即当隔离胶层220与环形钢片210和金属片230的熔接面积较小时，高能量密度电池10的内压过大时，隔离胶层220就越容易从环形钢片210和金属片230被剥离下来，完成自泄压的过程。

还需要说明的是，隔离胶层220除了起到防爆和密封的作用外，还能够起到隔离的作用，当隔离胶层220的面积越大时，环形钢片210和金属片230也就相隔越远，环形钢片210和金属片230触碰到一起的概率也就越小，由于金属片230与第一极耳320连接在一起，环形钢片210设置在电池外壳100上，电池外壳100由于第二极耳330连接，因此，当环形钢片210和金属片230触碰到一起时，会发生短路，导致高能量密度电池10的损坏，而隔离胶层220的存在，就能够很好的避免上述情况的发生，且隔离胶层220的面积越大，环形钢片210和金属片230触碰到一起的概率也就越小，生产商可以结合实际的情况灵活设定隔离胶层220的面积来完成。

进一步地，在一实施方式中，裸电芯310为卷绕式电芯。

如此，需要说明的是，裸电芯310为卷绕式裸电芯，卷绕式裸电芯的具体结构及原理不再详细阐述，为本领域技术人员所熟知。

进一步地，在一实施方式中，裸电芯310为叠片式裸电芯。

如此，需要说明的是，当然裸电芯310也可以为叠片式裸电芯，叠片式裸电芯的具体结构及原理不再详细阐述，为本领域技术人员所熟知。

进一步地，在一实施方式中，隔离胶层220位于远离裸电芯310的位置处。

如此，需要说明的是，隔离胶层220的位置可以根据实际的情况灵活设定，例如，隔离胶层220位于远离裸电芯310的位置处，即隔离胶层220位于环形钢片210和金属片230远离裸电芯的一侧面上。当然，也可以把隔离胶层120位于靠近裸电芯的位置处，即隔离胶层220位于环形钢片210和金属片230靠近裸电芯的一侧面上。

进一步地，在一实施方式中，隔离胶层120为PEK隔离胶层或者PEEK隔离胶层。

如此，需要说明的是，隔离胶层120的具体制作材质可以根据实际的情况灵活选用，优选为PEK材料或者PEEK材料。当然，也可以选用其他材料，例如PI材料；又如，PEI材料；又如，铝塑膜材料。具体地，隔离胶层120的熔点为100℃～500℃。

进一步地，在一实施方式中，第一极耳320与金属片230贴合后电阻焊焊接，第二极耳330与电池外壳100贴合后电阻焊焊接。

如此，需要说明的是，当对完成高能量密度电池10的焊接封口工作后，采用电阻焊的方式把第一极耳320焊接在金属片230上，具体操作为，把第一极耳320与金属片230以及第二极耳320与电池外壳100贴合后，利用双针焊头接触金属片230以及电池外壳100，通电即完成电阻焊。

还需要说明的是，相比激光焊平行缝焊优势：通常激光焊需要对焊接件进行整体施压，需要平整性、接触性极好，如果有电解液进入焊接区域，会形成炸焊，损伤内部卷芯，而电阻焊是焊接电极对焊接点直接施压，可以将焊接界面液体挤出改善接触，避免炸焊具有更好的焊接效果，焊头可以导热，焊接温度更低避免损伤电池。

进一步地，在一实施方式中，电芯套件300还包括第一隔离件，第一隔离件设置于裸电芯310和第一极耳320之间。

如此，需要说明的是，第一隔离件起到隔离的作用，防止第一极耳320与裸电芯310接触发生短路；此外，第一隔离件隔热的作用，防止对第一极耳320焊接时产生的热量损坏裸电芯310。

进一步地，在一实施方式中，电芯套件300还包括第二隔离件，第二隔离件设置于裸电芯310和第二极耳330之间。

如此，需要说明的是，第二隔离件起到隔离的作用，防止第二极耳330与裸电芯310接触发生短路；此外，第二隔离件隔热的作用，防止对第二极耳330焊接时产生的热量损坏裸电芯310。

本实用新型的高能量密度电池，通过设置电池外壳、盖体套件及电芯套件。在实际的应用过程中，由于金属片与环形钢片相互平行，使得高能量密度电池的整体结构紧凑，且本申请的高能量密度电池内部没有设置扣合结构，能够让高能量密度电池的内部空间大大增加，大大提升高能量密度电池的能量密度；此外，隔离胶层的设置，让高能量密度电池具备防爆功能，当高能量密度电池的内压过大时，在内压的作用下，隔离胶层会被内压从环形钢片和金属片下剥离下来，释放内部的气压，完成自泄压过程，防止高能量密度电池内部的内压过高而损坏，隔离胶层的存在能够大大提高高能量密度电池的安全性能。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高能量密度电池，其特征在于，包括：

电池外壳，所述电池外壳内开设有电芯内腔；

盖体套件，所述盖体套件包括环形钢片、隔离胶层和金属片，所述环形钢片设置于所述电池外壳上，所述隔离胶层的外边缘与所述环形钢片连接，所述隔离胶层的内边缘与所述金属片连接，所述金属片与所述环形钢片相互平行；及

电芯套件，所述电芯套件包括裸电芯、第一极耳和第二极耳，所述裸电芯设置于所述电芯内腔内，所述第一极耳分别与所述裸电芯和所述金属片连接，所述第二极耳分别与所述裸电芯和所述电池外壳连接。

2.根据权利要求1所述的高能量密度电池，其特征在于，所述裸电芯为卷绕式电芯。

3.根据权利要求1所述的高能量密度电池，其特征在于，所述裸电芯为叠片式裸电芯。

4.根据权利要求1所述的高能量密度电池，其特征在于，所述隔离胶层位于远离所述裸电芯的位置处。

5.根据权利要求1所述的高能量密度电池，其特征在于，所述隔离胶层位于靠近所述裸电芯的位置处。

6.根据权利要求1所述的高能量密度电池，其特征在于，所述隔离胶层为PEK隔离胶层或者PEEK隔离胶层。

7.根据权利要求6所述的高能量密度电池，其特征在于，所述隔离胶层的熔点为100℃～500℃。

8.根据权利要求1所述的高能量密度电池，其特征在于，所述第一极耳与所述金属片贴合后电阻焊焊接，所述第二极耳与所述电池外壳贴合后电阻焊焊接。

9.根据权利要求1所述的高能量密度电池，其特征在于，所述电芯套件还包括第一隔离件，所述第一隔离件设置于所述裸电芯和所述第一极耳之间。

10.根据权利要求1所述的高能量密度电池，其特征在于，所述电芯套件还包括第二隔离件，所述第二隔离件设置于所述裸电芯和所述第二极耳之间。

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