CN215418509U - 一种锂离子电池结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种锂离子电池结构，包括第一极片(1)，在宽度方向的至少一侧设置有第一极耳(11)；第二极片(2)，与所述第一极片(1)的极性相反，在宽度方向的至少一侧设置有第二极耳(21)；隔膜(3)，设置在所述第一极片(1)和所述第二极片(2)之间，并与所述第一极片(1)和所述第二极片(2)卷绕形成裸电芯(10)；所述第一极耳(11)与所述第二极耳(21)的极性相反，且所述第一极耳(11)的数量和所述第二极耳(21)的数量之和大于或等于3。本实用新型通过增加极耳的数量，减小阻抗，有助于降低温升。

Description

一种锂离子电池结构

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种锂离子电池结构。

背景技术

随5G时代的到来，市场上，智能手机、手表、平板等3C便携的产品对锂电池提升更高要求。一方面要求提升充电速度，适应更快节奏的客户使用体验；另一方面要求长更续航能力及较低的发热。现在市场上应用的主流还是两极耳的软包电池，极化大，散热慢；软包电芯容易膨胀大、易变形超厚，需要设计和预留空间余量，特别使用膨胀率更大的硅碳负极电芯，影响电芯能量密度的提升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种锂离子电池结构，通过增加极耳的数量，减小阻抗，有助于降低温升。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种锂离子电池结构，包括第一极片，在宽度方向的至少一侧设置有第一极耳；第二极片，与所述第一极片的极性相反，在宽度方向的至少一侧设置有第二极耳；隔膜，设置在所述第一极片和所述第二极片之间，并与所述第一极片和所述第二极片卷绕形成裸电芯；所述第一极耳与所述第二极耳的极性相反，且所述第一极耳的数量和所述第二极耳的数量之和大于或等于3。

优选的，还包括壳体和至少一个盖板，所述盖板安装有铆接件，所述盖板和所述铆接件之间绝缘设置，所述第一极耳和所述第二极耳分别焊接在所述盖板和所述铆接件，所述裸电芯容置于所述壳体，所述盖板焊接于所述壳体，用于封闭所述壳体。

优选的，所述第一极耳和所述第二极耳均为金属片，所述第一极耳的数量和所述第二极耳的数量之差大于或等于1。

优选的，所述第一极片或所述第二极片的同侧或异侧形成极耳，在厚度方向上，所述第一极耳和所述第二极耳的正投影不重叠。

优选的，所述第一极片或所述第二极片在宽度方向的两侧形成极耳，或所述第一极片和所述第二极片在宽度方向的两侧均形成极耳，至少两个盖板设置在所述壳体的两端。

优选的，所述第一极片和/或所述第二极片在宽度方向的同侧形成极耳，其中一个所述盖板和所述壳体为一体形成结构。

优选的，所述第一极耳与所述盖板的内表面焊接，所述第二极耳与所述铆接件焊接，所述铆接件和所述盖板之间设置有绝缘圈，所述盖板设置有注液阀。

优选的，所述壳体的边角为与所述裸电芯匹配的倒圆角结构。

优选的，所述壳体的内表面或外表面设置有防爆阀。

优选的，所述壳体的厚度至少大于60μm。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括第一极片，在宽度方向的至少一侧设置有第一极耳；第二极片，与所述第一极片的极性相反，在宽度方向的至少一侧设置有第二极耳；隔膜，设置在所述第一极片和所述第二极片之间，并与所述第一极片和所述第二极片卷绕形成裸电芯；所述第一极耳与所述第二极耳的极性相反，且所述第一极耳的数量和所述第二极耳的数量之和大于或等于3。通过在第一极片或第二极片上增加极耳，减小电子传输路径，减小阻抗，以达到提升充电速度，减小温升的目的，此外，使用薄的高强度壳体作为外包材料，可以充分利用电池内部空间提升能量密度，高强度壳体可以抑制电池循环过程的膨胀，可减小初始的设计余量来提升能量密度。本实用新型通过增加极耳的数量，减小阻抗，有助于降低温升。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型中实施方式一的第一极片和第二极片的结构示意图。

图2为本实用新型中实施方式一的第一极片和第二极片卷绕后的剖面示意图。

图3为本实用新型中实施方式一的裸电芯的结构示意图。

图4为本实用新型中实施方式一的壳体和盖板的结构示意图。

图5为本实用新型中实施方式二的第一极片和第二极片的结构示意图。

图6为本实用新型中实施方式二的裸电芯的结构示意图。

图7为本实用新型中实施方式二的壳体和盖板的结构示意图。

图8为本实用新型中实施方式三的第一极片和第二极片的结构示意图。

图9为本实用新型中实施方式三的裸电芯的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-第一极片；11-第一极耳；

2-第二极片；12-第二极耳；

3-隔膜；

4-壳体；

5-盖板；

6-铆接件；

7-绝缘圈；

8-注液阀；

10-裸电芯；

Y-宽度方向。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图1～9对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

下面结合附图1～2描述实施方式一

锂离子电池结构，包括第一极片1，在宽度方向Y的至少一侧设置有第一极耳11；第二极片2，与第一极片1的极性相反，在宽度方向Y的至少一侧设置有第二极耳21；隔膜3，设置在第一极片1和第二极片2之间，并与第一极片1和第二极片2卷绕形成裸电芯10；第一极耳11与第二极耳21的极性相反，且第一极耳11的数量和第二极耳21的数量之和大于或等于3。第一极片1和第二极片2卷绕成裸电芯10后，裸电芯10至少有三个极耳用于充放电，相对于常规的电芯，可以起到分流，降阻抗作用，从而提升了充电速度，降低了温升，提升电池充电性能。

其中，第一极片1为正极片或负极片，相应的，第二极片2可为正极片或负极片；第一极耳11为正极耳或负极耳，相应的，第二极耳21可为正极耳或负极耳，于本实施方式中，第一极片1为正极片，第二极片2为负极片，第一极耳11为正极耳，第二极耳21为负极耳。第一极耳11为纯铝金属片等，能用于与金属盖板5表面或铆接件6进行焊接；第二极耳21为纯镍片或铜镀镍金属片等，也能用于与金属盖板5表面或铆接件6进行焊接。此外，裸电芯10的表面最外层的极片是正极片。

在根据本实用新型的锂离子电池结构中，还包括壳体4和至少一个盖板5，盖板5安装有铆接件6，盖板5和铆接件6之间绝缘设置，第一极耳11和第二极耳21分别焊接在盖板5和铆接件6，裸电芯10容置于壳体4，盖板5焊接于壳体4，用于封闭壳体4。具体的，将第一极耳11和第二极耳21分别焊接在盖板5和铆接件6，再将带有盖板5的裸电芯10装入壳体4中，通过激光焊接盖板5和壳体4，完成装配密封。其中，铆接件6可采用铆钉，此外，常规软包电池在密封时，需要在顶部腾出2.5mm～3.5mm的长度用来密封封装，本实用新型的电池密封通过金属盖板5密封，留少量空间用于焊接，总长度比软包电池的少，可以节省长度空间，有助于提升能量密度。

于本实施方式中，盖板5为金属片，根据需焊接极耳的材料来定金属盖板5的材料；盖板5中的铆接件6也是根据需焊接极耳的材料来选择材料。

在根据本实用新型的锂离子电池结构中，第一极耳11和第二极耳21均为金属片，第一极耳11的数量和第二极耳21的数量之差大于或等于1。具体的，第一极耳11和第二极耳21采用金属带，均可与盖板5和铆接件6进行焊接，当第一极片1引出单个第一极耳11时，第二极片2可引出两个第二极耳21，当第一极片1引出两个第一极耳11时，第二极片2可引出单个或两个第二极耳21，使得第一极耳11和第二极耳21的总数大于2个，以满足至少有一个极片有两个极耳来降低阻抗，提升充速度。

在根据本实用新型的锂离子电池结构中，第一极片1或第二极片2的同侧或异侧形成极耳，在厚度方向上，第一极耳11和第二极耳21的正投影不重叠。具体的，极耳从极片的涂覆区引出，位置不限，同一个极片引出的两个极耳，可以在极片的同一侧，也可以是异侧，确保第一极耳11和第二极耳21的正投影不重叠即可。

在根据本实用新型的锂离子电池结构中，第一极片1或第二极片2在宽度方向Y的两侧形成极耳，或第一极片1和第二极片2在宽度方向Y的两侧均形成极耳，至少两个盖板5设置在壳体4的两端。当其中一个极片的极耳是从异侧引出，或第一极片1和第二极片2的两侧分别引出极耳，即，裸电芯10的极耳分布在顶部和底部，壳体4可采用顶部及底部为贯通设计，壳体4的顶部和底部均安装有盖板5。于本实施方式中，在宽度方向Y上，第一极片1的两侧设有第一极耳11，第二极片2的两侧设有第二极耳21，卷绕完成后，在厚度方向上，第一极耳11和第二极耳21的正投影不重叠。

在根据本实用新型的锂离子电池结构中，第一极耳11与盖板5的内表面焊接，第二极耳21与铆接件6焊接，铆接件6和盖板5之间设置有绝缘圈7，盖板5设置有注液阀8。绝缘圈7为密封圈，起到对铆接件6的绝缘和密封作用；注液阀8起到注液和排气的作用。可根据裸电芯10的极耳位置及方向，设计壳体4及盖板5的结构；另外，可根据裸电芯10的需要焊接在铆钉的极耳数量，确定金属盖板5的铆钉的数量，设计的灵活性高，方便工艺设计及生产。

在根据本实用新型的锂离子电池结构中，壳体4的边角为与裸电芯10匹配的倒圆角结构。具体的，为充分利用空间，壳体4两侧为R角圆弧设计，匹配极片卷绕结构产生的侧边R角圆弧；同时，在循环过程中，壳体4两侧的R角圆弧增强对裸电芯两侧R角的膨胀约束，减轻极片R角位置接触不良产生的析锂。

本实用新型的工作原理是：

通过第一极片或第二极片上增加极耳，减小电子传输路径，减小阻抗，以达到提升充电速度，减小温升的目的，此外，使用薄的高强度壳体4作为外包材料，可以充分利用电池内部空间提升能量密度，高强度壳体可以抑制电池循环过程的膨胀，可减小初始的设计余量来提升能量密度。

裸电芯10和壳体4的装配密封过程如下：

(1)先将底部的第二极耳21与底部金属盖板5的铆钉焊接上，底部第一极耳11与底部金属盖板5内表面焊接上；

(2)将带有底盖板裸电芯10的头部从壳体4底部向顶部方向塞进，并用激光焊将底部金属盖板5与壳体4的底部密封焊接；

(3)再将裸电芯10的顶部的第二极耳21与顶部金属盖板5的铆钉焊接上，顶部第一极耳11与顶部金属盖板5内表面的焊接上；

(4)最后，通过离心重力将裸电芯10定位后，用激光焊将顶部金属盖板5与壳体4顶部密封焊接，盖板5与整个壳体4是互相导通。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式的第一极片1和/或第二极片2在宽度方向Y的同侧形成极耳，其中一个盖板5和壳体4为一体形成结构。具体的，裸电芯10的极耳均在同一侧，顶部或底部的盖板5可与壳体4为一体形成结构，有助于简化封装工序，还能提高壳体4整体的机械强度。于本实施方式中，在宽度方向Y上，第一极片1的同一侧设有两个第一极耳11，第二极片2的同一侧设有一个第二极耳21，卷绕完成后，在厚度方向上，第一极耳11和第二极耳21的正投影不重叠，裸电芯10的同一侧设有两个第一极耳11和一个第二极片2。

裸电芯10和壳体4的装配密封过程如下：

(1)将裸电芯10的顶部第二极耳21与顶部金属盖板5的铆钉焊接上，顶部第一极耳11与顶部金属盖板5内表面焊接上；

(2)将带有顶部盖板5的裸电芯10的底部从壳体4头部塞进；

(3)最后通过离心重力将裸电芯10定位后，用激光焊将顶部金属盖板5与壳体4顶部密封焊接。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是：本实施方式在宽度方向Y上，第一极片1的两侧设有第一极耳11，第二极片2的同一侧设有一个第二极耳21，卷绕完成后，在厚度方向上，第一极耳11和第二极耳21的正投影不重叠，壳体4的内表面或外表面设置有防爆阀，壳体4的厚度至少大于60μm。具体的，壳体4使用高强度材料，防变形，电芯循环膨胀时可以自身产生压力，有利于极片内部贴合，膨胀变小；减小初始设计余量，提升能量密度。同时钢壳内表面或外表面设计有防爆阀，壳体4的厚度还可以在60μm～120μm范围内，比目前使用软包电池的外包铝塑膜更薄，可提升能量密度，且厚度灵活可变。即，钢壳材料的厚度小；电池长度空间利用率高；设计需预留余量小；通过钢壳外壳包装来提升能量密度。在相同电池厚度条件下，钢壳材料使用的厚度小，可以节省厚度的空间，提升能量密度。此外，钢壳可以在厚度方向抑制电池的膨胀，膨胀度比软包电池明显小，总膨胀率变小，减小电池所需预留的空间，有助于提升能量密度。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂离子电池结构，其特征在于，包括：

第一极片(1)，在宽度方向的至少一侧设置有第一极耳(11)；

第二极片(2)，与所述第一极片(1)的极性相反，在宽度方向的至少一侧设置有第二极耳(21)；

隔膜(3)，设置在所述第一极片(1)和所述第二极片(2)之间，并与所述第一极片(1)和所述第二极片(2)卷绕形成裸电芯(10)；

所述第一极耳(11)与所述第二极耳(21)的极性相反，且所述第一极耳(11)的数量和所述第二极耳(21)的数量之和大于或等于3。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：还包括壳体(4)和至少一个盖板(5)，所述盖板(5)安装有铆接件(6)，所述盖板(5)和所述铆接件(6)之间绝缘设置，所述第一极耳(11)和所述第二极耳(21)分别焊接在所述盖板(5)和所述铆接件(6)，所述裸电芯(10)容置于所述壳体(4)，所述盖板(5)焊接于所述壳体(4)，用于封闭所述壳体(4)。

3.如权利要求2所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：所述第一极耳(11)和所述第二极耳(21)均为金属片，所述第一极耳(11)的数量和所述第二极耳(21)的数量之差大于或等于1。

4.如权利要求1所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：所述第一极片(1)或所述第二极片(2)的同侧或异侧形成极耳，在厚度方向上，所述第一极耳(11)和所述第二极耳(21)的正投影不重叠。

5.如权利要求2所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：所述第一极片(1)或所述第二极片(2)在宽度方向的两侧形成极耳，或所述第一极片(1)和所述第二极片(2)在宽度方向的两侧均形成极耳，至少两个所述盖板(5)设置在所述壳体(4)的两端。

6.如权利要求2所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：所述第一极片(1)和/或所述第二极片(2)在宽度方向的同侧形成极耳，其中一个所述盖板(5)和所述壳体(4)为一体形成结构。

7.如权利要求2所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：所述第一极耳(11)与所述盖板(5)的内表面焊接，所述第二极耳(21)与所述铆接件(6)焊接，所述铆接件(6)和所述盖板(5)之间设置有绝缘圈(7)，所述盖板(5)设置有注液阀(8)。

8.如权利要求2所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：所述壳体(4)的边角为与所述裸电芯(10)匹配的倒圆角结构。

9.如权利要求2所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：所述壳体(4)的内表面或外表面设置有防爆阀。

10.如权利要求2所述的一种锂离子电池结构，其特征在于：所述壳体(4)的厚度至少大于60μm。

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