CN211957815U - 一种软包扣式锂离子电池及其电极组件、电芯和电子设备 - Google Patents

一种软包扣式锂离子电池及其电极组件、电芯和电子设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，电极组件包括极片和与极片配对的极耳；极片为长度为L的带状极片，极耳固定连接至极片上的L/3至2L/3范围区域中；极片用于卷绕电芯。上述的电极组件，通过将极耳固定连接至极片上的L/3至2L/3的中部范围区域，能够在极耳两侧同时进行电子传输，增加了一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率。

Description

一种软包扣式锂离子电池及其电极组件、电芯和电子设备
技术领域
本申请涉及软包扣式电池技术领域，尤其涉及一种软包扣式锂离子电池及其电极组件、电芯和电子设备。
背景技术
软包扣式锂离子电池是指电池外壳采用铝塑膜成型热封的扣式锂电池，区别于钢壳锂离子电池，主要差异是软包外壳。扣式电池又称为纽扣电池，其中的软包扣式锂离子电池的一个主要用途是为蓝牙移动设备供电，软包扣式锂离子电池的电芯中使用的电极包括极片和极耳；其中，极耳是连接极片、从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说，极耳是在电池进行充放电时的接触点。目前软包扣式锂离子电池通用的电极结构是极耳焊接在极片带在长度方向上的端部，这种电极结构使软包扣式锂离子电池的内阻增大，电池容易发热，降低了电池的放电倍率，限制了蓝牙设备的功能发挥。
实用新型内容
本实用新型提供了一种软包扣式锂离子电池及其电极组件、电芯和电子设备，以解决或者部分解决软包扣式锂离子电池的内阻较大，降低了电池的放电倍率的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，电极组件包括极片和与极片配对的极耳；
极片为长度为L的带状极片，极耳固定连接至极片上的L/3至2L/3范围区域中；极片用于卷绕电芯。
可选的，极耳固定连接至极片上的L/2的位置。
可选的，极耳的宽度规格为1.0mm～2.0mm。
基于前述技术方案的发明构思，本实用新型还提供了一种软包扣式锂离子电池用电芯，包括隔膜和两套上述技术方案中的电极组件，其中一套为正电极组件，另一套为负电极组件；
正电极组件包括正极片和正极耳，负电极组件包括负极片和负极耳；隔膜设置在正极片和负极片之间；正极片、负极片和隔膜卷绕成电芯。
可选的，正极耳从电芯顶面上的第一位置引出，并相对于电芯朝向第一预设方向延伸；负极耳从电芯顶面上的第二位置引出，并相对于电芯朝向第二预设方向延伸；其中，第一位置与第二位置之间间隔有卷针位，第一预设方向与第二预设方向平行且反向
可选的，正极片的材质为钴酸锂、三元镍钴锰酸锂、锰酸锂中的其中一种；负极片的材质为钛酸锂、石墨、硅碳材料中的其中一种。
基于前述技术方案的发明构思，本实用新型还提供了一种软包扣式锂离子电池，包括：铝塑膜壳体、电解液和电芯，电芯包括前述技术方案中的电极组件；
铝塑膜壳体是与电芯形状匹配的中空壳体，通过热封的方式套设在电芯上，在铝塑膜壳体内填充有电解液；
极耳穿过铝塑膜壳体的热封层并延伸至软包扣式锂离子电池的外部；极耳上还设有极耳胶。
可选的，极耳从电芯的顶部引出，并经过折弯后，从软包扣式锂离子电池的侧面穿过热封层延伸至软包扣式锂离子电池的外部。
可选的，软包扣式锂离子电池的标称容量为25mAh～120mAh。
基于前述技术方案的发明构思，本实用新型还提供了一种电子设备，包括前述技术方案中的软包扣式锂离子电池。
通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优点：
本实用新型提供了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，通过将极耳固定连接至极片上的L/3至2L/3的中部范围区域，能够在极耳两侧同时进行电子传输，增加了一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率，支持大功率的蓝牙移动设备的功能要求。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本实用新型一个实施例的极耳连接在极片中部区域的示意图；
图2示出了根据本实用新型一个实施例的软包扣式锂离子电池用电芯的俯视图；
图3示出了根据本实用新型一个实施例的软包扣式锂离子电池用电芯的左视图；
图4示出了根据本实用新型一个实施例的极耳从两侧引出的软包扣式锂离子电池用电芯的左视图；
附图标记说明：
1、极片；2、极耳；21、正极耳；22、负极耳；3、电芯；4、卷针位；5、极耳胶。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
目前软包扣式锂离子电池的电极结构是将极耳连接在极片的端部，因此存在电池内阻增大，影响大电流放电状态下电池性能，放电倍率低，发热量大，不能支持高功率输出，限制了蓝牙设备的功能发挥的问题。基于此，在一个可选的实施例中，如图1所示，提出了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，电极组件包括极片1和与极片1配对的极耳2；
极片1为长度为L的带状极片1，极耳2固定连接至极片1上的L/3至2L/3 范围区域中；极片1用于卷绕电芯3。
目前的扣式电池的电芯为了方便制造，是将极耳连接在极片的端部边缘区域。然而研究表明，如此将显著增加极片中电子的传输路径，因此极耳在对应极片上的具体连接位置将显著影响软包扣式锂离子电池的欧姆内阻。而在本实施例中，将极耳2连接在对应极片1的中部区域，如图1所示的，具体的，极片1在卷绕前是长度为L的带状极片；极耳2的连接位置在距极片1一端距离为L/3～2L/3的区域中。如此，能够缩短放电过程中电子传输路径，同时由于极耳2连接在中部区域，实现了在极耳2两侧同时进行电子传输，相对于连接在极片端部处的单侧电子传输的极耳，也增加一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻。实验数据表明，采用上述的电极结构，能够使软包扣式锂离子电池的欧姆内阻降低了75％，相当于原先将极耳连接在极片端部方案的四分之一，显著的提升了软包扣式锂离子电池的放电倍率；同时也降低了扣式电池发热，提高了电池的充放电效率和使用寿命。优选的，将极耳2连接在对应极片1长度方向的中部位置，即极耳2固定连接至极片1上的L/2的位置，降低内阻和提高放电倍率的效果最佳。可选的，正极耳21焊接至正极片，负极耳22焊接至负极片上。
本实施例提供的电极组件，对正电极和负电极均能适用。可选的，极耳2 的宽度规格为1.0mm～2.0mm。
本实施例提供了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，通过将极耳固定连接至极片上的L/3至2L/3的中部范围区域，能够在极耳两侧同时进行电子传输，增加了一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率，支持大功率的蓝牙移动设备的功能要求。
上述实施例提供的电极组件可以用来卷绕扣式电池的电芯；因此，基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，如图2～图3所示，提供了一种软包扣式锂离子电池用电芯3，包括隔膜和两套前述实施例中的电极组件，其中一套为正电极组件，另一套为负电极组件；正电极组件包括正极片和正极耳21，负电极组件包括负极片和负极耳22；隔膜设置在正极片和负极片之间；正极片、负极片和隔膜卷绕成电芯3。
本实施例提供的是圆柱形的卷绕电芯，能够用于制造软包扣式锂离子电池，并显著改善软包扣式锂离子电池的内耗，减少电池发热，提高电池的放电倍率。
可选的，正极片的材质为钴酸锂(LiCoO2)、三元镍钴锰酸锂 (LiNi1-x-yCoxMnyO2，其中x+y<1)、锰酸锂(LiMn2O4)中的其中一种；可选的，负极片的材质为钛酸锂、石墨、硅碳材料中的其中一种；可选的，隔膜的材质为聚乙烯、聚丙烯、涂覆隔膜中的其中一种。
由于调整了电极组件中的极耳2的连接位置或引出位置，因此在制作电芯 3时，需要相应的调整极片1的结构和相关尺寸，以达到正负极片尺寸互相匹配的目的；在将正负极片和隔膜卷绕成电芯3后，正极耳21和负极耳22均从电芯3的顶面引出，因此在电池卷绕后需对极耳2进行折弯固定定位，以便装入铝塑膜壳体进行热封封装，一种可选的折弯方式如图2所示，极耳2经过三次90°折弯，从卷绕电芯3的侧面向外水平延伸。
另一方面，如图1～图2所示，正负极耳分布在电芯同侧并同向延伸，朝着相同方向向外延伸。这种极耳引出方式将导致软包扣式锂离子电池散热性能不佳，尤其是在大电流放电时，热量集中在电芯的局部区域，不利于电池寿命和稳定的循环性能。为了解决这个问题，基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，如图4所示，正极耳21从电芯3顶面上的第一位置引出，并相对于电芯3朝向第一预设方向延伸；负极耳22从电芯3顶面上的第二位置引出，并相对于电芯3朝向第二预设方向延伸；其中，第一位置与第二位置之间间隔有卷针位4，第一预设方向与第二预设方向平行且反向。
上述方案通过控制极耳2在卷绕电芯3上的连接位置和引出方向，首先增加了正极耳21和负极耳22在电芯3顶面的引出位置之间的间隔距离，即增加第一位置和第二位置之间的直线距离；另一方面，使正极耳21和负极耳22相对于电芯3，朝着相反的方向向外延伸，即正负极耳相对于电芯3的前后或正反侧面反向向外延伸，实现了正负极耳分布在电芯3的正反或前后两侧。上述结构的电芯3，可在扣式电池工作时，将电流的集中点分散到电芯3的正反两面或前后两侧，不会导致电池在某个区域电流集中产生过热，有利于电池散热和稳定循环性能。
可选的，正极耳21焊接至正极片，负极耳22焊接至负极片上。
上述一组实施例介绍了一种新的电极组件和使用所述电极组件卷绕的电芯，基于前述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，提供了一种软包扣式锂离子电池，包括：铝塑膜壳体、电解液和电芯3，电芯3包括上述实施例中提供的任一种的电极组件；铝塑膜壳体是与电芯3形状匹配的中空壳体，通过热封的方式套设在电芯3上，在铝塑膜壳体内填充有电解液；极耳2 穿过铝塑膜壳体的热封层并延伸至软包扣式锂离子电池的外部；极耳2上还设有极耳胶5。
可选的，极耳2从电芯3的顶部引出，并经过折弯后，从软包扣式锂离子电池的侧面穿过热封层延伸至软包扣式锂离子电池的外部。
可选的，软包扣式锂离子电池的标称容量为25mAh～120mAh；可选的，其额定电压可以是3.6V～3.8V，具体值可以是3.6V，3.7V，3.8V。
本实施例中提供的软包扣式锂离子电池可以采用下述的方法制备：
S1：将铝塑膜冲压成形为与电芯3形状匹配的中空壳体，获得铝塑膜壳体；
S2：将电芯3置于铝塑膜壳体中进行热封成型，获得扣式电池预成品；
S3：对扣式电池预成品依次进行注液、化成、真空封装、激活、切边和折边，获得扣式电池。
具体的，S1为铝塑膜的成型程序，铝塑膜的成型又称之为冲坑，在裁剪成型后形成一个能够装入电芯的Pocket袋。可选的，在冲压铝塑膜时选择冲双坑，避免冲单坑导致变形量太大，突破铝塑膜的变形极限而产生铝塑膜壳体破裂。
S2是电池的热封程序，将电芯放到Pocket袋中以后，采用热封机进行热封成型；具体的，进行顶封和侧封，在封装时极耳胶中的PP材料与铝塑膜的 PP层熔化黏结，形成了有效的封装结构。
接下来进入S3的工艺过程，在注入电解液、化成、真空封装、激活电池后，使用切边机对激活后电池进行切边，然后再使用折边机对切边后的电池进行折边成型，最终获得软包扣式锂离子电池产品。
基于前述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，还提供了一种电子设备，包括前述技术方案中的软包扣式锂离子电池。可选的，电子设备可以是蓝牙移动设备，如蓝牙耳机等。
通过本实用新型的一个或者多个实施例，本实用新型具有以下有益效果或者优点：
本实用新型提供了一种软包扣式锂离子电池用电极组件，通过将极耳固定连接至极片上的L/3至2L/3的中部范围区域，能够在极耳两侧同时进行电子传输，增加了一条电子传输路径，故可显著降低电池回路中的欧姆电阻，提高电池的放电倍率，支持较大功率的蓝牙移动设备输出的功能要求。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种软包扣式锂离子电池用电极组件，其特征在于，所述电极组件包括极片和与所述极片配对的极耳；
所述极片为长度为L的带状极片，所述极耳固定连接至所述极片上的L/3至2L/3范围区域中；所述极片用于卷绕电芯。
2.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述极耳固定连接至所述极片上的L/2的位置。
3.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述极耳的宽度规格为1.0mm～2.0mm。
4.一种软包扣式锂离子电池用电芯，其特征在于，所述电芯包括隔膜和两套如权利要求1～3中任一权项所述的电极组件，其中一套为正电极组件，另一套为负电极组件；
所述正电极组件包括正极片和正极耳，所述负电极组件包括负极片和负极耳；所述隔膜设置在所述正极片和所述负极片之间；所述正极片、所述负极片和所述隔膜卷绕成所述电芯。
5.如权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述正极耳从所述电芯顶面上的第一位置引出，并相对于所述电芯朝向第一预设方向延伸；所述负极耳从所述电芯顶面上的第二位置引出，并相对于所述电芯朝向第二预设方向延伸；其中，所述第一位置与所述第二位置之间间隔有卷针位，所述第一预设方向与所述第二预设方向平行且反向。
6.如权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述正极片的材质为钴酸锂、三元镍钴锰酸锂、锰酸锂中的其中一种；所述负极片的材质为钛酸锂、石墨、硅碳材料中的其中一种。
7.一种软包扣式锂离子电池，其特征在于，包括：铝塑膜壳体、电解液和电芯，所述电芯包括如权利要求1～3中任一权项所述的电极组件；
所述铝塑膜壳体是与所述电芯形状匹配的中空壳体，通过热封的方式套设在所述电芯上，在所述铝塑膜壳体内填充有所述电解液；
所述极耳穿过所述铝塑膜壳体的热封层并延伸至所述软包扣式锂离子电池的外部；所述极耳上还设有极耳胶。
8.如权利要求7所述的软包扣式锂离子电池，其特征在于，所述极耳从所述电芯的顶部引出，并经过折弯后，从所述软包扣式锂离子电池的侧面穿过所述热封层延伸至所述软包扣式锂离子电池的外部。
9.如权利要求7所述的软包扣式锂离子电池，其特征在于，所述软包扣式锂离子电池的标称容量为25mAh～120mAh。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7所述的软包扣式锂离子电池。
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