CN211879546U - 一种大尺寸软包动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大尺寸软包动力电池，包括电芯以及包覆于电芯外部的外封装层；电芯由正极片、隔膜、负极片依次层叠或卷绕而成；电芯的正极片和负极片被配置为相对于电芯本体的轴线偏心结构；外封装层为铝塑膜；外封装层通过冲压成型，且外封装层冲压成型形成有间隙；靠近电芯极耳区域的铝塑膜形成为弯折结构；本实用新型的电池通过设计非对称的偏心极耳结构，并对外封装层以对角封边的裁切，能够在不改变电动汽车平台及电池箱体尺寸、不改变电池化学体系的情况下，提高电池箱体空间的有效利用率，有效提升了电池箱体内单体电池的长度和宽度外形尺寸，实现了单体及整车电池系统能量密度，对整车续航里程的提高具有显著的应用效果。

Description

一种大尺寸软包动力电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种大尺寸软包动力电池。

背景技术

相比传统燃油汽车，电动汽车在成本、安全及续航里程等方面都不占优势，尤其是续航里程，它是制约电动汽车发展的关键因素，推广电动汽车必须打破续航里程短的电池技术短板，因此，提高动力电池能量密度对整车续航里程的提升具有非常重要的现实意义。软包锂离子电池因能量密度高、安全性能好等优势，近年来被广泛应用于电动汽车领域。

提高软包锂离子动力电池的能量密度一直是电池制造企业不断努力的方向，一般分为两种技术路线，一种是高容量的锂离子电池材料的开发，通过采用高容量或高电压正负极材料提升单体电芯能量密度，如单晶三元622、高镍三元811等；而另一种是电芯结构优化，通过优化电芯极片尺寸、工程控制公差、电芯外观尺寸等，增加芯包或电池箱体的空间利用率，从而增加火星物质用量提升电池能量密度。

现有技术中高容量锂离子电池材料的开发，三元正极材料从NCM111材料逐渐过渡到NCM523和NCM622，正极材料的容量从140mAh/g左右提升到170mAh/g左右，目前三元正极材料已经发展到NCM811，容量提高到200mAh/g左右。负极材料从传统的石墨负极到目前开发的掺硅技术，容量从360mAh/g提高到了420Ah/g左右甚至更高容量水平。通过高容量材料体系的开发和组合使用实现了电芯容量和能量密度提升。

但是，高容量材料体系开发目前还不成熟，高镍征集和硅基负极随着容量提升材料本身稳定性变差，存在安全隐患、循环性能差等缺陷；另外，高容量材料体系开发必然带来高的价格成本，造成电芯材料BOM成本上升。

现有技术中电芯结构优化：专利号为201822257153.0，其所示为现有的常规的软包动力电池都是采用四边形结构。如此四边形的软包动力电池在安装时，受制于电动汽车平台及特殊电池箱体尺寸结构的影响，造成四边形软包动力电池底部的液冷板和电池箱体之间存在一定的空隙，这部分空隙将无法充分利用，被浪费，则不能充分利用特殊的电池箱体空间，从而导致整车动力电池系统电量及能量密度竞争力不强。

参见图1至图3所示，现有技术在不改变电动汽车平台及电池箱体尺寸结构、不改变电池化学体系的情况下，通过设计一种八边形软包动力电池，通过裁切或翻折角部封边形成为八边形电池，能有充分利用电池箱体空间，有效提升了电池箱体内单体电池的外形尺寸，实现了单体及整车电池系统能量度的提高。

但是经过分析，通过上述裁切或者翻折角部封边形成为八边形电池空间利用率有限，容量和能量密度提升不到3％。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种提升模组或电池箱体的空间利用率、实现电芯外形尺寸增大、单体电芯容量及能量密度提升的大尺寸软包动力电池。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的一种大尺寸软包动力电池，该软包动力电池包括：

电芯；

所述电芯由正极片、隔膜、负极片依次层叠或卷绕而成；

所述电芯的正极片和负极片被配置为相对于电芯本体的轴线偏心结构。

进一步的，所述电芯外部包覆有外封装层。

进一步的，所述外封装层为铝塑膜；

所述外封装层通过冲压成型，且所述外封装层冲压成型形成有间隙。

进一步的，所述电芯的正极片和负极片相对于电芯本体的轴线的偏心距为W，其中，W＞0。

进一步的，所述，所述外封装层冲压成型形成的间隙的宽度为W₁，其中，W₁＝2～5mm。

进一步的，靠近所述电芯极耳区域的铝塑膜形成为弯折结构，且该弯折结构的弯折角度为θ，θ＞0°；

该极耳的弯折宽度方向的尺寸为L*(1-cosθ)，其中，L为铝塑膜坑口距离铝塑膜外侧面的距离。

进一步的，所述电芯与所述外封装层之间形成为电解液填充腔；

所述外封装层包覆于所述电芯外部后，所述电解液填充腔内填充有电解液。

进一步的，所述正极片包括正极流体、以及涂敷于所述正极流体表面的正极材料层；

所述负极片包括负极流体、以及涂敷于所述负极流体表面的负极材料层；

所述正极片和负极片分别与电芯的正极耳和负极耳相连。

进一步的，所述正极片和负极片均通过Z型叠片和隔离膜组成为所述弯折结构；

所述正极片和所述负极片相互分离并平行布置；

所述隔离膜一端与所述正极片连接、而隔离膜的另一端延伸至所述负极片相对一端。

进一步的，所述正极片、隔离膜、负极片所形成的Z型叠片结构的Z型空间内安装塑料端板。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种大尺寸软包动力电池，具有以下有益效果：

本实用新型的软包动力电池包括电芯和外封装层，通过设计非对称的偏心极耳结构，并对外封装层以对角封边的裁切形成为偏极耳大尺寸软包动力电池，能够在不改变电动汽车平台及电池箱体尺寸、不改变电池化学体系的情况下，提高电池箱体空间的有效利用率，有效提升了电池箱体内单体电池的长度和宽度外形尺寸，实现了单体及整车电池系统能量密度，对整车续航里程的提高具有显著的应用效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的软包电池的结构示意图一；

图2为现有技术的软包电池的结构示意图二；

图3为现有技术的软包电池的结构示意图三。

图4为本实用新型实施例提供的一种大尺寸软包动力电池的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种大尺寸软包动力电池的非对称结构的偏极耳极片的布置图；

图6为本实用新型实施例提供的一种大尺寸软包动力电池的外封装层的冲压成型结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种大尺寸软包动力电池的电池安装图。

附图标记说明：

1、电芯；2、外封装层；3、正极片；4、负极片；

101、轴线；

201、坑口；202、间隙。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

参见图4至图7所示；

本实用新型的一种大尺寸软包动力电池，该软包动力电池包括：

电芯1；以及

包覆于电芯1外部的外封装层2；

电芯1由正极片3、隔膜、负极片4依次层叠或卷绕而成；

电芯1的正极片3和负极片4被配置为相对于电芯本体的轴线101偏心结构，且正极片3和负极片4相对于电芯本体的轴线101的偏心距为W；

W＞0；

外封装层2为铝塑膜；

外封装层2通过冲压成型，且外封装层2冲压成型形成有间隙202，间隙202的宽度为W₁；

W₁＝2～5mm；

靠近电芯1极耳区域的铝塑膜形成为弯折结构，且该弯折结构的弯折角度为θ，θ＞0°；

该极耳的弯折宽度方向的尺寸为L*(1-cosθ)，其中，L为铝塑膜坑口距离铝塑膜外侧面的距离。

具体的，本实施例针对现有四边形或八边形软包动力电池在标准模组或电池箱体内装配时所存在的空间利用率不高的问题，将电芯1外形尺寸设计为偏心极耳结构，肩部非对称切角。而本实施例的电芯1与外封装层2之间填充有电解液，当外封装层2包覆于电芯1后，在两者之间的空间内填充电解液。

优选的，上述的电芯1与外封装层2之间形成为电解液填充腔；

外封装层2包覆于电芯1外部后，电解液填充腔内填充有电解液。

其中，更为具体的正极片3包括正极流体、以及涂敷于正极流体表面的正极材料层；

负极片4包括负极流体、以及涂敷于负极流体表面的负极材料层；

正极片3和负极片4分别与电芯1的正极耳和负极耳相连。

正极片3和负极片4通过合理的过流能力计算可以设计为窄极耳。而作为外封装层2的铝塑膜通过冲压成型，冲压成型过程中形成有坑口201，且两坑口201之间预制有间隙202，间隙202W₁选取尺寸范围为2～5mm。两坑口201对折包装电芯1后只需要进行三边封装，两坑口201不用封装从而节省封装尺寸，增大电芯1宽度方向尺寸3～6mm。

优选的，上述的正极片3和负极片4均通过Z型叠片和隔离膜组成为弯折结构；

正极片3和负极片4相互分离并平行布置；隔离膜一端与正极片3连接、而隔离膜的另一端延伸至负极片4相对一端。其中，本实施例中正极片3、隔离膜、负极片4所形成的Z型叠片结构的Z型空间内安装塑料端板。

本实施例的外封装层2通过对角部封边的裁切形成偏极耳大尺寸软包动力电池。通过模组正负极载体组合键设计，动力电池与正负极载体组合件进行装配，并形成一个紧密的整体。而电芯1通过极耳及极耳区域铝塑膜的弯折结构，弯折后进行极耳和模组汇流排焊接，极耳弯折结构可以实现宽度方向尺寸增加，增加的长度为L*(1-cosθ)。

下面以具体的实施方式做进一步说明：

以电芯1的电池化学体系高电压单晶622三元正极材料和石墨负极材料为具体实施方式，其中，软包动力电池配套标准VDA模组尺寸。

正极流体为铝箔、其与涂敷于正极流体上的单晶622正极材料层组成正极片3；负极流体为铜箔，其与涂敷于负极流体上的石墨负极材料层组成负极片4。通过模切成为非对称结构的偏极耳正负极极片，其中，偏心距W为13.5mm，该软包动力电池极片长度为18mm，宽度为4mm，极片面积增加10％。非对称结构的偏极耳正负极通过Z型叠片和隔离膜组成片极耳裸电芯，将满足过流设计的45mm宽不同厚度的正负极外界极耳和极片极耳焊接在一起，外界极耳作为电池正、负极输出端。铝塑膜冲坑的两坑口201间隙W1＝2mm，两坑口201对着包装裸电芯后进行电解液注液和三边封装，经过化成、分容等工序，最后切角形成为极耳偏制的大尺寸软包动力电池容量相比现有技术电池容量提升12.6％。经过模组组装后，整车容量提升8％。

通过偏极耳设计及极耳宽度尺寸变小，增加电芯1肩部宽度尺寸，然后进行不对称切角形成六边形电芯1，和模组正负极载体贴合使用，可以增加电芯1宽度方向尺寸，以上述实施例为例，增加10mm左右；

通过极耳及极耳区域铝塑膜弯折，弯折角度θ，可以实现宽度方向尺寸增加，增加长度为L*(1-cosθ)，L为铝塑膜坑口201距铝塑膜外沿距离，以上述实施例为例，两边增加4mm左右；

通过三边封冲坑及封装工艺可以实现宽度方向尺寸3～6mm的增加,以上述实施例为例，增加4mm；

综上所述，通过以上设计大大提升标准模组或电池箱体的空间利用率，实现电芯1外形尺寸增大，这样相应极片尺寸面积能够增加10％，单体电芯容量增加12.6％。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种大尺寸软包动力电池，具有以下有益效果：

本实用新型的软包动力电池包括电芯1和外封装层2，通过设计非对称的偏心极耳结构，并对外封装层2以对角封边的裁切形成为偏极耳大尺寸软包动力电池，能够在不改变电动汽车平台及电池箱体尺寸、不改变电池化学体系的情况下，提高电池箱体空间的有效利用率，有效提升了电池箱体内单体电池的长度和宽度外形尺寸，实现了单体及整车电池系统能量密度，对整车续航里程的提高具有显著的应用效果。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或不同的温度控制标准对所描述的实施例进行修正均应落入本专利保护范围内。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，该软包动力电池包括：

电芯(1)；

所述电芯(1)由正极片(3)、隔膜、负极片(4)依次层叠或卷绕而成；

所述电芯(1)的正极片(3)和负极片(4)被配置为相对于电芯本体的轴线(101)偏心结构。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，所述电芯(1)外部包覆有外封装层(2)。

3.根据权利要求2所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，所述外封装层(2)为铝塑膜；

所述外封装层(2)通过冲压成型，且所述外封装层(2)冲压成型形成有间隙(202)。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，所述电芯的正极片(3)和负极片(4)相对于电芯本体的轴线(101)的偏心距为W，其中，W＞0。

5.根据权利要求2或3所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，所述，所述外封装层(2)冲压成型形成的间隙(202)的宽度为W₁，其中，W₁＝2～5mm。

6.根据权利要求2或3所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，靠近所述电芯(1)极耳区域的铝塑膜形成为弯折结构，且该弯折结构的弯折角度为θ，θ＞0°；

该极耳的弯折宽度方向的尺寸为L*(1-cosθ)，其中，L为铝塑膜坑口距离铝塑膜外侧面的距离。

7.根据权利要求2或3所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，所述电芯(1)与所述外封装层(2)之间形成为电解液填充腔；

所述外封装层(2)包覆于所述电芯(1)外部后，所述电解液填充腔内填充有电解液。

8.根据权利要求1所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，所述正极片(3)包括正极流体、以及涂敷于所述正极流体表面的正极材料层；

所述负极片(4)包括负极流体、以及涂敷于所述负极流体表面的负极材料层；

所述正极片(3)和负极片(4)分别与电芯(1)的正极耳和负极耳相连。

9.根据权利要求6所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，所述正极片(3)和负极片(4)均通过Z型叠片和隔离膜组成为所述弯折结构；

所述正极片(3)和所述负极片(4)相互分离并平行布置；

所述隔离膜一端与所述正极片(3)连接、而隔离膜的另一端延伸至所述负极片(4)相对一端。

10.根据权利要求9所述的一种大尺寸软包动力电池，其特征在于，所述正极片(3)、隔离膜、负极片(4)所形成的Z型叠片结构的Z型空间内安装塑料端板。

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