CN218101642U - 电池及储能装置 - Google Patents

Abstract

一种电池及储能装置，其中电池包括电池单元和至少一个阻抗值小于所述电池单元的阻抗值的电容器单元，所述电容器单元设置在所述电池单元外侧。该电池可以提供较大的比能量并且输出功率强，不易产生热失控，提高使用安全性。

Description

电池及储能装置

技术领域

本实用新型涉及电池制造领域，特别是涉及一种电池及具有该电池的储能装置。

背景技术

电池是一种将化学能转化为电能的装置，作为一种电的能量来源能够维持一段时间内的稳定供电，一般常见的电池有干电池、铅蓄电池以及锂电池等。

其中锂电池包括锂离子电池，锂离子电池具有比能量大、循环寿命长的优点，逐渐大规模应用到电动汽车等动力领域，但是由于内部材料的限制，当锂离子电池在车辆遭遇事故，被金属异物刺穿时容易发生短路，由于短路造成的瞬间放电，产生大量的热量；并且其短路点是随机的，不可控的。

此外，电动车辆的动力电池在启动和爬坡时需要短时的大功率输出，而高能量密度锂离子电池瞬时功率输出性能较弱，而且短时大电流冲击对锂离子电池也有一定损伤。单纯的锂离子电池由于瞬时功率输出能力较弱，应用在电动汽车等动力领域是，在启动和爬坡时易产生功率不足的问题。

因此，亟待开发一种新型电池结构以解决上述问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电池，可以提供较大的比能量并且输出功率强，不易产生热失控，提高使用安全性。

本实用新型提供一种电池，包括电池单元和至少一个阻抗值小于所述电池单元的阻抗值的电容器单元，所述电容器单元设置在所述电池单元外侧。

在一实施例中，电容器单元的阻抗值小于电池单元的阻抗值的50％，或者电容器单元的阻抗值小于电池单元的阻抗值的20％，或者电容器单元的阻抗值小于电池单元的阻抗值的10％。

在一实施例中，所述电池单元包括正极片与负极片，所述正极片和所述负极片之间设有电池隔膜，所述电容器单元包括第一电极与第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间设有电容隔膜，并且所述第一电极和所述负极片之间设有用于将所述电池单元和所述电容器单元隔开的主隔膜。

在一实施例中，所述电容器单元的所述第一电极和所述电池单元的所述负极片之间还形成辅助电容器单元。

在一实施例中，所述电容器单元的尺寸大于所述电池单元的尺寸，在所述电池单元外侧将所述电池单元完全或部分包裹。

在一实施例中，所述电池单元包括电极面和连接面，所述电容器单元设置在所述电池单元的部分或者全部所述连接面上。

在一实施例中，所述电池单元形状为圆柱形或方形，所述电容器单元卷绕在所述电池单元的外侧，以所述电池单元为中心卷绕成圆柱形或方形。

在一实施例中，所述连接面至少为两个，所述电池单元形状为方形，所述电容器单元的数量为至少两个，所述电容器单元为平板状，其中一个所述电容器单元的所述第一电极平行堆叠在所述电池单元的一个所述连接面上，另一所述电容器单元的所述第二电极平行堆叠于所述电池单元的另一个所述连接面上，至少一个所述电容器单元从两个相对设置的所述连接面延伸至接触另一个所述电容器单元。

在一实施例中，所述正极片设有第一极耳，所述负极片设有第二极耳，所述第一电极设有第三极耳，所述第二电极设有第四极耳，所述第一极耳、所述第二极耳、所述第三极耳和所述第四极耳均设置在所述电极面上。

在一实施例中，还包括包裹在所述电容器单元外部的封装膜以及容置于所述封装膜形成的空间内的电解液，所述电池单元和所述电容器单元均整体处于所述电解液中。所述电池单元和所述电容器单元共用电解液。

本实用新型还提供一种储能装置，包括如上所述的电池。

本实用新型提供的电池通过将电容器单元并联在电池单元的外层，并且该电容器单元的阻抗小于该电池单元的阻抗，使得电池受到刺穿时，位于外层的电容器单元优先放电，将短路点阻挡在电池单元之外，达到保护电池单元的目的。由于本实用新型中的电容器单元和电池单元是彼此独立的结构，相比于现有技术在整体架构上更加灵活，能够适应体积更小或者形状更复杂的装配空间，而且可以更加方便地调整电容器单元和电池单元的相对尺寸，使得外层的电容器单元尺寸很容易地制作成将电池单元部分或完全包裹，提高对电池单元的保护效果。

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本实用新型第一实施例中电池的立体示意图。

图2为图1中的电池的截面图。

图3为本实用新型图1中电池单元的立体示意图。

图4为本实用新型第二实施例中电池单元的立体示意图。

图5为本实用新型第三实施例中电池的正视图。

图6为本实用新型第四实施例中电池的正面截面图。

图7为图6中的电池的侧面截面图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的特定实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的描述，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”等应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

第一实施例

请参图1至图3，本实用新型提供一种电池，包括电池单元10和至少一个阻抗值小于所述电池单元的阻抗值的电容器单元20，电容器单元20设置在所述电池单元10外侧。

具体地，电容器单元20的阻抗值至少小于电池单元10的阻抗值的50％，例如电容器单元20的阻抗值小于电池单元10的阻抗值的50％，或者电容器单元20的阻抗值小于电池单元10的阻抗值的20％，或者电容器单元20的阻抗值小于电池单元10的阻抗值的10％，这样可以使得外部受到刺穿时，电池短路点尽可能出现在外层的电容器单元20，从而进一步防止内部电池单元10产生热失控甚至起火、爆炸等。

电池单元10包括正极片11与负极片12，正极片11和负极片12之间设有电池隔膜31，电容器单元20包括第一电极21与第二电极22，第一电极21和第二电极22之间设有电容隔膜32，第一电极21贴附或卷绕在负极片12外侧，并且第一电极21和负极片12之间设有主隔膜30，电容器单元20外侧设有封装膜(图中未示出)，封装膜在电池的最外侧形成一个封闭的空间。

具体地，电池单元可以是锂离子电池单元也可以是钠离子电池单元，正极片11包括第一箔材和第一活性材料，其中第一箔材包括铝箔，第一活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴铝酸锂中的一种或多种，第一活性材料涂覆在第一箔材的至少一面上。

负极片12包括第二箔材和第二活性材料，其中第二箔材包括铜箔，第二活性材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硅碳材料中的一种或多种，第二活性材料涂覆在第二箔材的至少一面上。

正极片11和负极片12中的第一活性物涂层和第二活性物涂层也被位于正极片11和负极片12之间的电池隔膜31隔开。

第一电极21包括第三箔材和第三活性材料，其中第三箔材包括铝箔，第三活性材料，第三活性材料涂覆在第三箔材的至少一面上，第三活性材料包括导电炭黑、碳纤维、碳纳米管、导电石墨、活性炭中的一种或多种，且活性物质具有较大的比表面积。

另外，第一活性材料、第二活性材料或第三活性材料均可以通过与粘合剂混合后再涂覆到箔材上，其中，所述粘合剂包括聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚四氟乙烯、丁苯乳胶中的一种或多种，活性物质所占重量比为70％～95％,粘结剂所占重量比为5％～30％。

第二电极22包括第四箔材和第三活性材料，其中第四箔材包括铜箔，第三活性材料涂覆在第四箔材的至少一面上。

第一电极21和第二电极22中的第三活性材料也被位于第一电极21和第二电极22之间的电容隔膜32包裹。

主隔膜30、电池隔膜31、电容隔膜32的基膜使用聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯、聚乙烯类、间位芳纶、对位芳纶、PET和聚酰亚胺中的一种或多种，并可以在上述基膜上涂布陶瓷或者具有其他功能的涂层。

当电池单元10的负极片12选用碳材料时，电容器单元20的第一电极21和电池单元10的负极片12之间还形成辅助电容器单元。

电池单元10的负极片12的第二活性材料也可以包括例如锂金属、钠金属等的碱金属，当第二活性材料为碱金属，则电池单元10的负极片12和电容器单元20的第一电极21之间无法形成辅助电容器单元。

具体地，本实施方式中可以将原本不参与电池反应的负极片12利用起来，与电容器单元20的第一电极21以及负极片12与第一电极21之间的其余电池构件形成辅助电容器单元，加强电容器单元20的保护作用。

电容器单元20的尺寸大于电池单元10的尺寸，在电池单元10外侧将电池单元10完全或部分包裹。

电池单元10包括电极面101和连接面102，电容器单元20设置在电池单元10的部分或者全部连接面102上。电池单元10形状为方形，电容器单元20层叠并卷绕在电池单元10的连接面102上，以电池单元10为中心卷绕成圆柱形，这样的结构使得方形的电池单元10在全部连接面102上均得到电容器单元20的保护。

正极片11设有第一极耳，负极片12设有第二极耳，第一电极21设有第三极耳，第二电极22设有第四极耳，第一极耳、第二极耳、第三极耳和第四极耳均设置在电极面101上。

具体地，可以将第一箔材、第二箔材、第三箔材和第四箔材分别形成为从它们的特定端部延伸出一段未涂覆第一活性材料、第二活性材料或者第三活性材料的箔材延伸部，经过将该箔材延伸部剪裁或冲压等方式形成第一极耳、第二极耳、第三极耳和第四极耳。

电池可以有一个电极面101也可以有两个电极面101，当电池具有两个电极面101时，第一极耳与第三极耳可以从电池的同一个电极面101伸出，第一极耳和第三极耳相互连接，第二极耳与第四极耳从电池的另一个电极面101伸出，第二极耳和第四极耳相互连接；当电池具有一个电极面101时，第一极耳、第二极耳、第三极耳与第四极耳均从电池的电极面101伸出。

该电池还包括包裹在电容器单元20外部的封装膜，该封装膜包裹在电容器单元20的外部，在封装膜形成的空间内容置有电解液，电池单元10和电容器单元20均整体处于电解液中以便实现共用电解液的效果，使得电池单元10和电容器单元20可以共同封装并且使电池的体积最小化，避免了二者分开制造导致制造过程被复杂化和电池安装空间的增大。

第二实施例

请参图4，本实施例提供一种电池，与第一实施例不同的是，电池单元10形状为圆柱形，圆柱形的电池单元10只有一面连接面102，这样的结构设置可以使电池单元10的侧面一周都为负极片11，与电容器单元20的第一电极21形成的辅助电容器单元在更大程度上加强对电池单元10的保护。

第三实施例

请参原第一实施例中的图3和图5，本实用新型提供一种电池，与第一实施例不同的是，电池单元10形状为方形，电容器单元20为片状并卷绕在电池单元10的外侧，以电池单元10为中心旋绕成方形，并且电容器单元20的第一电极21堆叠在电池单元10的连接面102上，第一极耳、第二极耳第三极耳和第四极耳设置在电极面101上。这样的结构设置不仅可以加强辅助电容器的保护范围，还可以适应放置方形电池的场景。

第四实施例

请参原第一实施例中的图3、图6和图7，本实用新型提供一种电池，与第一实施例不同的是，电池单元的形状为方形，包括两个相对设置的电极面101和四个连接面102，电容器单元20的数量为至少两个，电池单元10和电容器单元20均为平板状，其中一个电容器单元20的第一电极21平行堆叠在电池单元10的一个连接面102上，另一电容器单元20的第二电极22平行堆叠于电池单元10上与已堆叠有电容器单元20相对的一个连接面102上，至少一个电容器单元20覆盖在一个连接面102上并从垂直于该连接面102的两个相对设置的连接面102延伸至接触到另一个电容器单元20(如图7所示)。这样的结构设置可以更大范围的从外侧包裹住电池单元，以在短路时，进一步提高对电池单元的保护效果。

第五实施例

本实用新型还提供一种储能装置，包括如第一实施例、第二实施例、第三实施例或第四实施例所述的电池、外壳和电极引线，电池和电极引线的一部分容纳于外壳内，电池与电极引线连接，用于连接外部电子器件。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括电池单元(10)和至少一个阻抗值小于所述电池单元的阻抗值的电容器单元(20)，所述电容器单元(20)设置在所述电池单元(10)外侧。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池单元(10)包括正极片(11)和负极片(12)，所述正极片(11)和所述负极片(12)之间设有电池隔膜(31)，所述电容器单元(20)包括第一电极(21)和第二电极(22)，所述第一电极(21)和所述第二电极(22)之间设有电容隔膜(32)，并且所述第一电极(21)和所述负极片(12)之间设有用于将所述电池单元(10)和所述电容器单元(20)隔开的主隔膜(30)。

3.如权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电容器单元(20)的所述第一电极(21)和所述电池单元(10)的所述负极片(12)之间还形成辅助电容器单元。

4.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电容器单元(20)的尺寸大于所述电池单元(10)的尺寸，在所述电池单元(10)外侧将所述电池单元(10)完全或部分包裹。

5.如权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电池单元(10)包括电极面(101)和连接面(102)，所述电容器单元(20)设置在所述电池单元(10)的部分或者全部所述连接面(102)上。

6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述电池单元(10)形状为圆柱形或方形，所述电容器单元(20)卷绕在所述电池单元(10)的外侧，以所述电池单元(10)为中心卷绕成圆柱形或方形。

7.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述连接面(102)至少为两个；所述电池单元(10)形状为方形，所述电容器单元(20)的数量为至少两个，所述电容器单元(20)为平板状，其中一个所述电容器单元(20)的所述第一电极(21)平行堆叠在所述电池单元(10)的一个所述连接面(102)上，另一所述电容器单元(20)的所述第二电极(22)平行堆叠于所述电池单元(10)的另一个所述连接面(102)上，至少一个所述电容器单元(20)从两个相对设置的所述连接面(102)延伸至接触另一个所述电容器单元(20)。

8.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述正极片(11)设有第一极耳，所述负极片(12)设有第二极耳，所述第一电极(21)设有第三极耳，所述第二电极(22)设有第四极耳，所述第一极耳、所述第二极耳、所述第三极耳和所述第四极耳均设置在所述电极面(101)上。

9.如权利要求1所述的电池，其特征在于，还包括包裹在所述电容器单元(20)外部的封装膜以及容置于所述封装膜形成的空间内的电解液，所述电池单元(10)和所述电容器单元(20)均整体处于所述电解液中。

10.一种储能装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中的任一项所述的电池。

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