CN212209680U - 组合电芯及具有其的电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合电芯及具有其的电池，该组合电芯包括软包单电芯、盖板、方壳，软包单电芯有多个且层叠布置，多个软包单电芯的正极耳层叠并形成正极耳层叠结构，负极耳层叠并形成负极耳层叠结构；盖板有两个且分别焊接在正极耳层叠结构中的最外层正极耳的外表面上和负极耳层叠结构中的最外层负极耳的外表面上，并且正极耳层叠结构中的多个正极耳彼此焊接固定，负极耳层叠结构中的多个负极耳彼此焊接固定；方壳相对的两端分别设有开口，多个软包电芯位于方壳中，两个盖板分别对应地密封连接在方壳的相对两端的开口处。本实用新型的组合电芯机械强度好、易模块化和标准化、安全性好、比能量高、散热能力高、功率及寿命较好及热管理简单。

Description

组合电芯及具有其的电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种组合电芯及具有其的电池。

背景技术

随着电动汽车、储能电站、电动工具等对电池比能量和安全性要求越来越高，应运而生的锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、工作电压高、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长、无污染等独特优势，迅速发展成一种最重要和最先进的二次电池。电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液组成。其中正极材料的性能将直接影响电池的充放电容量、循环性能、倍率性能和高温热稳定性。动力电池作为纯电动汽车的关键部件之一，其性能好坏直接影响纯电动汽车的发展前景。三元锂离子电池具有能量密度高、充放电效率高、循环特性好等诸多优点，已被广泛应用于纯电动乘用车。

常用的锂离子电池主要分为三大类，分别是方形、圆柱、软包。其中，方形和圆柱锂离子电池的外壳主要采用的是铝合金、不锈钢等硬壳，软包锂离子电池的外壳则采用的是铝塑膜。国内现有的电池种类繁多，针对方壳和软包这两种类型的电芯，三者各有优缺点，对于软包电芯的优点是比能量高，散热能力高、功率及寿命较好，但缺点是机械强度差，不易固定，还有就是安全性低，容易鼓包，另外就是一致性也比较低。对于方壳电芯的优点是机械强度好、易模块化和标准化，安全性好及热管理简单。但是缺点是比能量低、散热差、盖板设计要求高及成本高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种组合电芯，该组合电芯兼顾软包电芯和方壳电芯的优点，机械强度好、易模块化和标准化、安全性好、比能量高、散热能力好、功率及寿命较好及热管理简单。

根据本实用新型第一方面实施例的组合电芯，包括：

软包单电芯，所述软包单电芯有多个，多个所述软包单电芯的正极耳和负极耳分别位于多个所述软包单电芯相对的两端，多个所述软包单电芯层叠布置，多个所述软包单电芯的所述正极耳层叠并形成正极耳层叠结构，多个所述软包单电芯的所述负极耳层叠并形成负极耳层叠结构；

盖板，所述盖板有两个，两个所述盖板中的一个所述盖板焊接在所述正极耳层叠结构中的最外层所述正极耳的外表面上，并且所述正极耳层叠结构中的多个所述正极耳彼此焊接固定；两个所述盖板中的另一个所述盖板焊接在所述负极耳层叠结构中的最外层所述负极耳的外表面上，并且所述负极耳层叠结构中的多个所述负极耳彼此焊接固定；

方壳，所述方壳相对的两端分别设有开口，多个所述软包单电芯位于所述方壳中，两个所述盖板分别对应地密封连接在所述方壳的相对两端的所述开口处。

根据本实用新型第一方面实施例的组合电芯，组装过程为：将多个软包单电芯层叠布置，使得位于多个软包单电芯一端的正极耳层叠并形成正极耳层叠结构，且使得位于多个软包单电芯另一端的负极耳层叠并形成负极耳层叠结构；将两个盖板中的一个盖板焊接在正极耳层叠结构中的最外层正极耳的外表面，该盖板与最外层正极耳焊接时，要求正极耳与该盖板连接平整无变形，无极耳撕裂现象；将正极耳层叠结构中的多个正极耳彼此焊接固定，多个正极耳彼此焊接时，要求焊接面积区平整，保证无极耳撕裂；随后，将层叠布置的多个软包单电芯推入方壳中，这里需要说明一下，方壳需要满足气密性要求，方壳的厚度、长度及宽度需要满足使得层叠布置的多个软包单电芯可以顺利入壳；然后，将两个盖板中的另一个盖板焊接在负极耳层叠结构中的最外层负极耳的外表面，该盖板与最外层负极耳焊接时，要求负极耳与该盖板连接平整无变形，无极耳撕裂现象；将负极耳层叠结构中的多个负极耳彼此焊接固定，多个正极耳彼此焊接时，要求焊接面积区平整，保证无极耳撕裂；当上述步骤完成后，将正极耳层叠结构和负极耳层叠结构分别进行翻折，使得盖板将方壳的相对两端的开口进行密封，且盖板的非焊接面朝向方壳外部。将完成上述步骤的结构电芯进行周边焊接、检测及包膜，最终制成组合电芯。需要说明的是，上述组装过程中，也可以先将两个盖板中的另一个盖板焊接在负极耳层叠结构中的最外层负极耳的外表面，并将负极耳层叠结构中的多个负极耳彼此焊接固定；随后，将层叠布置的多个软包单电芯推入方壳中；然后再将两个盖板中的一个盖板焊接在正极耳层叠结构中的最外层正极耳的外表面，并将正极耳层叠结构中的多个正极耳彼此焊接固定。

根据本实用新型实施例的组合电芯，可以根据实际使用需要选择适当数量的软包单电芯进行层叠布置，从而得到各种厚度的组合电芯，克服了软包电芯厚度的限制，大大提高了电芯的容量，电芯比能量高、功率大；同时兼顾了软包电芯注液浸润良好、封装组装简单的特点，散热能力好；还避免了传统方壳电芯在组装过程中容易发生的短路问题，安全性好；通过方壳和盖板对层叠布置的多个软包单电芯进行组装，可以防止铝塑膜的划伤和漏液，提高了组合电芯的安全性，使得组合电芯兼顾了方壳电芯机械强度好、易模块化和标准化的特点；且气密性好，可以预防软包电芯在高温、常温、日历寿命等测试过程中，因产气鼓包而造成的电芯性能不良及漏液问题，提高了组合电芯的安全性、环保性和使用寿命；还可以避免因电芯内部压力过大而引起的爆炸性安全问题，提高了组合电芯的安全性。此外，组合电芯的长度、宽度及厚度都可以通过优化设计改变和控制尺大小，以满足不同的使用需要。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，所述盖板上设有防爆阀。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，还包括第一高温胶带，所述第一高温胶带将层叠的多个所述软包单电芯固定在一起。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，所述软包单电芯有两个。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，所述软包单电芯为长电芯。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，所述软包单电芯包括铝塑膜、极组、所述正极耳和所述负极耳，所述极组及用于浸润所述极组的电解液封装于所述铝塑膜内，所述正极耳一端及所述负极耳一端分别与所述极组的正极片及负极片对应焊接固定，所述正极耳及所述负极耳分别与所述铝塑膜密封连接，所述正极耳另一端及所述负极耳另一端暴露于所述铝塑膜外。

根据本实用新型第一方面进一步的实施例，所述软包单电芯还包括第二高温胶带，所述极组包括所述正极片、所述负极片和隔膜，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，所述正极片、所述隔膜和所述负极片通过所述第二高温胶带固定在一起。

根据本实用新型第一方面进一步的实施例，所述软包单电芯还包括正极耳保护片和负极耳保护片，所述正极耳保护片用于所述正极耳和所述正极片终焊时保护所述正极耳，所述负极耳保护片用于所述负极耳和所述负极片终焊时保护所述负极耳。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，所述方壳为铝方壳。

本实用新型第二方面还提出了一种电池。

根据本实用新型第二方面实施例的电池，包括本实用新型第一方面实施例中任意一项所述的组合电芯。

根据本实用新型第二方面实施例的电池，兼顾了方壳电池和软包电池的优点，例如，安全性好、比能量高、功率及寿命较好。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型第一方面实施例的软包单电芯组成结构的俯视示意图。

图2为本实用新型第一方面实施例的软包单电芯组成结构的正视示意图。

图3为本实用新型第一方面实施例的软包单电芯的正极耳部位的结构放大示意图。

图4为本实用新型第一方面实施例的软包单电芯的极组的结构放大示意图。

图5为本实用新型第一方面实施例的组合电芯的电芯入壳和盖板连接的俯视示意图。

图6为本实用新型第一方面实施例的组合电芯的电芯入壳和盖板连接的正视示意图。

图7为本实用新型第一方面实施例的组合电芯完成组合成型后的示意图。

图8为本实用新型第一方面实施例的组合电芯上位于正极侧的盖板的结构放大示意图。

图9为本实用新型第一方面实施例的组合电芯上位于负极侧的盖板的结构放大示意图。

附图标记：

组合电芯1000

软包单电芯1

正极耳11 负极耳12 铝塑膜13

极组14 正极片141 负极片142 隔膜143

第二高温胶带15 正极耳保护片16 负极耳保护片17

盖板2 防爆阀21

方壳3

第一高温胶带4

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1至图7来描述本实用新型第一方面实施例的组合电芯1000。

如图1至图7所示，根据本实用新型第一方面实施例的组合电芯1000，包括软包单电芯1、盖板2、方壳3。软包单电芯1有多个，多个软包单电芯1的正极耳11和负极耳12分别位于多个软包单电芯1相对的两端，多个软包单电芯1层叠布置，多个软包单电芯1的正极耳11层叠并形成正极耳层叠结构，多个软包单电芯1的负极耳12层叠并形成负极耳层叠结构；盖板2有两个，两个盖板2中的一个盖板2焊接在正极耳层叠结构中的最外层正极耳11的外表面上，并且正极耳层叠结构中的多个正极耳11彼此焊接固定；两个盖板2中的另一个盖板2焊接在负极耳层叠结构中的最外层负极耳12的外表面上，并且负极耳层叠结构中的多个负极耳12彼此焊接固定；方壳3相对的两端分别设有开口，多个软包单电芯1位于方壳3中，两个盖板2分别对应地密封连接在方壳3的相对两端的开口处。

根据本实用新型第一方面实施例的组合电芯1000，组装过程为：将多个软包单电芯1层叠布置，使得位于多个软包单电芯1一端的正极耳11层叠并形成正极耳层叠结构，且使得位于多个软包单电芯1另一端的负极耳12层叠并形成负极耳层叠结构；将两个盖板2中的一个盖板2焊接在正极耳层叠结构中的最外层正极耳11的外表面，该盖板2与最外层正极耳11焊接时，要求正极耳11与该盖板2连接平整无变形，无极耳撕裂现象；将正极耳层叠结构中的多个正极耳11彼此焊接固定，多个正极耳11彼此焊接时，要求焊接面积区平整，保证无极耳撕裂；随后，将层叠布置的多个软包单电芯1推入方壳3中，这里需要说明一下，方壳3需要满足气密性要求，方壳3的厚度、长度及宽度需要满足使得层叠布置的多个软包单电芯1可以顺利入壳；然后，将两个盖板2中的另一个盖板2焊接在负极耳层叠结构中的最外层负极耳12的外表面，该盖板2与最外层负极耳12焊接时，要求负极耳12与该盖板2连接平整无变形，无极耳撕裂现象；将负极耳层叠结构中的多个负极耳12彼此焊接固定，多个正极耳11彼此焊接时，要求焊接面积区平整，保证无极耳撕裂；当上述步骤完成后，将正极耳层叠结构和负极耳层叠结构分别进行翻折(如图6所示)，使得盖板2将方壳3的相对两端的开口进行密封，且盖板2的非焊接面朝向方壳3外部。将完成上述步骤的结构电芯进行周边焊接、检测及包膜，最终制成组合电芯1000(如图7所示)。需要说明的是，上述组装过程中，也可以先将两个盖板2中的另一个盖板2焊接在负极耳层叠结构中的最外层负极耳12的外表面，并将负极耳层叠结构中的多个负极耳12彼此焊接固定；随后，将层叠布置的多个软包单电芯1推入方壳3中；然后，再将两个盖板2中的一个盖板2焊接在正极耳层叠结构中的最外层正极耳11的外表面，并将正极耳层叠结构中的多个正极耳11彼此焊接固定。

根据本实用新型实施例的组合电芯1000，可以根据实际使用需要选择适当数量的软包单电芯1进行层叠布置，从而得到各种厚度的组合电芯1000，克服了软包电芯厚度的限制，大大提高了电芯的容量，电芯比能量高、功率大；同时兼顾了软包电芯注液浸润良好、封装组装简单的特点，散热能力好；还避免了传统方壳电芯在组装过程中容易发生的短路问题，安全性好；通过方壳3和盖板2对层叠布置的多个软包单电芯1进行组装，可以防止铝塑膜的划伤和漏液，提高了组合电芯1000的安全性，使得组合电芯1000兼顾了方壳电芯机械强度好、易模块化和标准化的特点；且气密性好，可以预防软包电芯在高温、常温、日历寿命等测试过程中，因产气鼓包而造成的电芯性能不良及漏液问题，提高了组合电芯1000的安全性、环保性和使用寿命；还可以避免因电芯内部压力过大而引起的爆炸性安全问题，提高了组合电芯1000的安全性。此外，组合电芯1000的长度、宽度及厚度都可以通过优化设计改变和控制尺大小，以满足不同的使用需要。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，盖板2上设有防爆阀21。这样，可以防止因为组合电芯1000内部异常造成重大安全问题。例如，避免因组合电芯1000内部压力过大而引起的爆炸性安全问题，提高了组合电芯1000的安全性。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，还包括第一高温胶带4，第一高温胶带4将层叠的多个软包单电芯1固定在一起。可以理解的是，第一高温胶带4可以将层叠的多个软包单电芯1固定在一起，操作简单，成本低。具体地，根据多个软包单电芯1的数量和长度，相应地选择适当数量和长度的第一高温胶带4，从而有效地固定多个软包单电芯1。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，软包单电芯1有两个。可以理解的是，用两个软包单电芯1进行组装，组装过程简单，工艺流程较短，在满足使用要求的前提下，相对节省成本，且更便于模块化和标准化，安全性更好。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，软包单电芯1为长电芯。可以理解的是，软包单电芯1为长电芯时，容量更大。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，软包单电芯1包括铝塑膜13、极组14、正极耳11和负极耳12，极组14及用于浸润极组14的电解液封装于铝塑膜13内，正极耳11一端及负极耳12一端分别与极组14的正极片141及负极片142对应焊接固定，正极耳11及负极耳12分别与铝塑膜13密封连接，正极耳11另一端及负极耳12另一端暴露于铝塑膜13外。可以理解的是，铝塑膜13用于将极组14及用于浸润极组14的电解液封装成电芯，操作简单；通过铝塑膜13的封装，保证了电芯的密封性，避免了电芯发生漏液，提高了电芯的安全性；且通过铝塑膜13的封装使得电芯外观平整良好，可以在工艺入壳时有效保护极组14。具体地，铝塑膜13的封装过程可以采用四边封装或三边封装；由于正极耳11一端及负极耳12一端分别与极组14的正极片141及负极片142对应焊接固定，因此正极耳11及负极耳12分别与铝塑膜13密封连接，满足了电芯的密封性要求，能有效避免电芯发生漏液，提高了电芯的安全性；正极耳11另一端及负极耳12另一端暴露于铝塑膜13外，则使得电芯可以正常通过正极耳11和负极耳12向外供电。

根据本实用新型第一方面进一步的实施例，软包单电芯1还包括第二高温胶带15，极组14包括正极片141、负极片142和隔膜143，隔膜143位于正极片141和负极片142之间，正极片141、隔膜143和负极片142通过第二高温胶带15固定在一起。可以理解的是，极组14由正极片141、负极片142和隔膜143组成，是软包单电芯1最核心的部分，由于正极片141、隔膜143和负极片142通过第二高温胶带15固定在一起，因此第二高温胶带15起到固定极组14的作用，且操作简单，成本低。具体地，根据极组14的长度和厚度，选择合适数量和长度的高温胶带15，使得极组14能被充分固定。

根据本实用新型第一方面进一步的实施例，软包单电芯1还包括正极耳保护片16和负极耳保护片17，正极耳保护片16用于正极耳11和正极片141终焊时保护正极耳11，负极耳保护片17用于负极耳12和负极片142终焊时保护负极耳12。具体地，正极耳保护片16在正极耳11和正极片141初焊时，起到支撑和定位的作用，在正极耳11和正极片141终焊时，保护正极耳11，避免发生焊接不良造成的正极耳11焊裂或变形；负极耳保护片17在负极耳12和负极片142初焊时，起到支撑和定位的作用，在负极耳12和负极片142终焊时，保护负极耳12，避免发生焊接不良造成的负极耳12焊裂或变形。

需要说明一下，软包单电芯1的组装过程为：将正极片141、隔膜143、负极片142进行叠片，隔膜143位于正极片141和负极片142之间，且正极片141、隔膜143和负极片142通过第二高温胶带15固定在一起成为极组14，随后将正极耳11与正极片141及正极耳保护片16进行焊接，并将负极耳11与负极片142及负极耳保护片17进行焊接焊接；然后，再用铝塑膜13将正极耳保护片16、极组14、第二高温胶带15、负极耳保护片17及用于浸润极组14的电解液封装为电芯，且正极耳11及负极耳12分别与铝塑膜13密封连接，正极耳11另一端及负极耳12另一端暴露于铝塑膜13外，当上述步骤完成后，软包单电芯1即组装成型。

根据本实用新型第一方面的一个实施例，方壳3为铝方壳。可以理解的是，铝制的方壳3，便于加工，结构稳定，重量轻，成本低廉，机械强度好，散热性能好。

本实用新型第二方面还提出了一种电池。

根据本实用新型第二方面实施例的电池，包括本实用新型第一方面实施例中任意一项的组合电芯1000。

根据本实用新型第二方面实施例的电池，兼顾了方壳电池和软包电池的优点，例如，安全性好、比能量高、功率及寿命较好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种组合电芯(1000)，其特征在于，包括：

软包单电芯(1)，所述软包单电芯(1)有多个，多个所述软包单电芯(1)的正极耳(11)和负极耳(12)分别位于多个所述软包单电芯(1)相对的两端，多个所述软包单电芯(1)层叠布置，多个所述软包单电芯(1)的所述正极耳(11)层叠并形成正极耳层叠结构，多个所述软包单电芯(1)的所述负极耳(12)层叠并形成负极耳层叠结构；

盖板(2)，所述盖板(2)有两个，两个所述盖板(2)中的一个所述盖板(2)焊接在所述正极耳层叠结构中的最外层所述正极耳(11)的外表面上，并且所述正极耳层叠结构中的多个所述正极耳(11)彼此焊接固定；两个所述盖板(2)中的另一个所述盖板(2)焊接在所述负极耳层叠结构中的最外层所述负极耳(12)的外表面上，并且所述负极耳层叠结构中的多个所述负极耳(12)彼此焊接固定；

方壳(3)，所述方壳(3)相对的两端分别设有开口，多个所述软包单电芯(1)位于所述方壳(3)中，两个所述盖板(2)分别对应地密封连接在所述方壳(3)的相对两端的所述开口处。

2.根据权利要求1所述的组合电芯(1000)，其特征在于，所述盖板(2)上设有防爆阀(21)。

3.根据权利要求1所述的组合电芯(1000)，其特征在于，还包括第一高温胶带(4)，所述第一高温胶带(4)将层叠的多个所述软包单电芯(1)固定在一起。

4.根据权利要求1所述的组合电芯(1000)，其特征在于，所述软包单电芯(1)有两个。

5.根据权利要求1所述的组合电芯(1000)，其特征在于，所述软包单电芯(1)为长电芯。

6.根据权利要求1所述的组合电芯(1000)，其特征在于，所述软包单电芯(1)包括铝塑膜(13)、极组(14)、所述正极耳(11)和所述负极耳(12)，所述极组(14)及用于浸润所述极组(14)的电解液封装于所述铝塑膜(13)内，所述正极耳(11)一端及所述负极耳(12)一端分别与所述极组(14)的正极片(141)及负极片(142)对应焊接固定，所述正极耳(11)及所述负极耳(12)分别与所述铝塑膜(13)密封连接，所述正极耳(11)另一端及所述负极耳(12)另一端暴露于所述铝塑膜(13)外。

7.根据权利要求6所述的组合电芯(1000)，其特征在于，所述软包单电芯(1)还包括第二高温胶带(15)，所述极组(14)包括所述正极片(141)、所述负极片(142)和隔膜(143)，所述隔膜(143)位于所述正极片(141)和所述负极片(142)之间，所述正极片(141)、所述隔膜(143)和所述负极片(142)通过所述第二高温胶带(15)固定在一起。

8.根据权利要求6所述的组合电芯(1000)，其特征在于，所述软包单电芯(1)还包括正极耳保护片(16)和负极耳保护片(17)，所述正极耳保护片(16)用于所述正极耳(11)和所述正极片(141)终焊时保护所述正极耳(11)，所述负极耳保护片(17)用于所述负极耳(12)和所述负极片(142)终焊时保护所述负极耳(12)。

9.根据权利要求1所述的组合电芯(1000)，其特征在于，所述方壳(3)为铝方壳。

10.一种电池，其特征在于，具有根据权利要求1-9中任意一项所述的组合电芯(1000)。

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