CN218548528U - 复合电芯、电池及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种复合电芯，包括卷芯、储液体及固定体，卷芯具有两个相对的弯折区，储液体设置于至少一个弯折区，储液体具有容纳槽，弯折区与容纳槽贴合，固定体连接卷芯与储液体；储液体为多孔结构。本实用新型还揭示一种电池和电池包。卷芯上的弯折区位于储液体的容纳槽内，再通过固定体将卷芯与储液体进行固定，可以缓解卷芯受力，同时，储液体采用的是多孔结构，便于吸入电解液，在使用过程中，储液体吸入的电解液持续为弯折区补入电解液，避免电解液流动至卷芯其他电解液消耗更快的部分，减小弯折区与卷芯其他部分的电导率差异，并且还可以降低弯折区与卷芯其他部分的动力学性能差异，降低析锂速度，最终提升电池的循环性能。

Description

复合电芯、电池及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体地，涉及一种复合电芯、电池及电池包。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长、安全性高等优点，目前在数码产品领域、新能源汽车领域、大型电站储能及移动便携式储能领域都大量使用。针对新能源汽车及储能市场需求，对锂离子电池循环寿命提出了更高的要求。市面的锂离子电池主要包括有软包、圆柱、方形铝壳等类型，其中方形铝壳电池由于具有较高的可制造性及可靠性，在目前市场占有大部分份额，可以达到90％以上。目前方形铝壳电池的内部电芯多数采用卷绕式结构，卷绕式电芯具有制造效率高、过程短路率低、成本低等优势。

如图1所示，图1为卷绕电芯的示意图。电芯包括正极片、隔膜及负极片，三者依序堆叠并进行卷绕，卷绕电芯具有两个平整面100及两个弯折面200，平整面100与弯折面200的弯曲程度不同，而且还存在膨胀程度差异限制，进而导致二者的内部受力也存在差异。此外，因为平整面100与弯折面200的传热性能也存在差异，所以使得二者的动力学性能也存在差异，往往弯折面200的动力学性能差，电池在后期使用过程中，弯折面200处容易出现析锂现象，导致循环寿命衰减、功率性能变差以及安全性能降低，最终电池性能无法达到预期的效果。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种复合电芯及电池。

本实用新型公开的一种复合电芯，包括：卷芯、储液体及固定体，卷芯具有两个相对的弯折区，储液体设置于至少一个弯折区，储液体具有容纳槽，弯折区与容纳槽贴合，固定体连接卷芯与储液体；储液体为多孔结构。

根据本实用新型的一实施方式，储液体包括第一限位件以及第二限位件，第一限位件的数量为至少两个，至少两个第一限位件与第二限位件连接，且至少两个第一限位件与一个第二限位件组合形成至少一个容纳槽。

根据本实用新型的一实施方式，卷芯的数量为N，N≥1，储液体数量为N或2N，储液体的数量为N，且储液体位于卷芯的同一侧，或者储液体的数量为2N，且储液体位于卷芯的两侧；储液体包括两个第一限位件及一个第二限位件，两个第一限位件与一个第二限位件组合形成一个容纳槽。

根据本实用新型的一实施方式，卷芯的数量为M，M≥2，储液体的数量为一个，且储液体位于卷芯的一侧，或者储液体的数量为两个，且储液体位于卷芯的两侧；储液体包括T个第一限位件及一个第二限位件，T个第一限位件与一个第二限位件连接，且T个第一限位件与一个第二限位件组合形成M个容纳槽，T＝M+1。

根据本实用新型的一实施方式，固定体为绝缘胶带或绝缘胶水。

根据本实用新型的一实施方式，储液体由聚醚、聚乙烯醇聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯制成。

根据本实用新型的一实施方式，储液体的孔直径为0.05-1mm。

根据本实用新型的一实施方式，储液体的孔隙率为20％-80％。

本实用新型公开的一种电池，包括：复合电芯以及壳体，复合电芯设置于壳体内。

本实用新型公开的一种电池包，包括：多个电池，多个电池依序连接。

本实用新型的有益效果在于，通过卷芯、储液体及固定体的配合，卷芯上的弯折区位于储液体的容纳槽内，再通过固定体将卷芯与储液体进行固定，可以缓解卷芯受力，同时，储液体采用的是多孔结构，便于吸入电解液，在使用过程中，储液体吸入的电解液持续为弯折区补入电解液，避免电解液流动至卷芯其他电解液消耗更快的部分，减小弯折区与卷芯其他部分的电导率差异，并且还可以降低弯折区与卷芯其他部分的动力学性能差异，降低析锂速度，最终提升电池的循环性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为卷绕电芯的示意图；

图2为复合电芯示意图之一；

图3为储液体的立体示意图之一；

图4为卷芯的立体示意图；

图5为复合电芯示意图之二；

图6为储液体的立体示意图之二；

图7为储液体的示意图；

图8为复合电芯示意图之三；

图9为复合电芯示意图之四；

图10为复合电芯的立体示意图；

图11为电池的立体示意图；

图12为电池的拆分示意图。

附图标记说明：

100-平整面；200-弯折面；

1-卷芯；11-弯折区；

2-储液体；201-第一限位件；202-第二限位件；21-容纳槽；

3-固定体；

4-壳体。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例一

如图2-图3所示，图2为复合电芯示意图之一；图3为储液体2的立体示意图之一。本申请的复合电芯包括卷芯1、储液体2及固定体3，卷芯1与储液体2连接，固定体3连接卷芯1及储液体2，使得卷芯1与储液体2牢固连接。具体应用时，卷芯1为现有的电芯结构，即卷芯1包括正极片、隔膜、负极片以及极耳，正极片、隔膜及负极片依序堆叠，并且进行卷绕，极耳分别与正极片、负极片连接，形成正极耳与负极耳。卷绕后卷芯1具有弯折区11，储液体2具有容纳槽21，卷芯1与储液体2连接后，弯折区11位于容纳槽21内。

具体的，储液体2包括两个第一限位件201及第二限位件202，两个第一限位件201对立设置，第二限位件202的两端分别连接两个第一限位件201，其中，两个第一限位件201与一个第二限位件202共同围成容纳槽21。容纳槽21的结构为弧形槽，其弧面与弯折区11相匹配，弯折区11与容纳槽21的壁面贴合。优选地，容纳槽21为半圆形槽。如此，既能使得弯折区11与储液体2贴合度高，而且还能不改变卷芯1的结构和尺寸，不会降低电池的容量，也不会增加复合电芯后续的组装难度。

本实施例中，储液体2为多孔结构，其孔的形状可以是圆形、三角形、四边形或者是其他的多边形，孔直径为0.05-1mm。优选地，其孔直径为0.05-0.3mm。储液体2的孔隙率为20％-80％，具体应用时，可通过调整孔直径和孔数量来调整孔隙率；优选地，储液体2的孔隙率为30％-80％。通过孔直径与孔隙率的调整，有利于调整储液体2吸入电解液的量，以达到所需的效果。储液体2由高分子材料制成，高分子材料指的是：聚醚、聚乙烯醇聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。

如图4所示，图4为卷芯1的立体示意图。具体应用时，卷芯1的厚度W为10-150mm，卷芯1的宽度L为50-300mm，卷芯1的长度H为100-500mm,进一步的，卷芯1的厚度W为10-100mm,卷芯1的宽度L为50-250mm,卷芯1的长度H为100-400mm。请复阅图3所示，相对应的，为了提高卷芯1与储液体2的适配度，储液体2的宽度L为10-200mm，储液体2的长度H为100-500mm，储液体2的壁厚W为0.2-2mm；进一步的，储液体2的宽度L为10-100mm，储液体2的长度H为100-400mm；储液体2的壁厚W为0.2-1mm。当然，使用过程中其具体尺寸并不限定于此，还可以进行适度增减。

固定体3选用现有的绝缘胶带或绝缘胶水，在卷芯1与储液体2连接后，第一限位件201位于卷芯1的侧表面，通过固定体3使得第一限位件201与卷芯1侧表面连接牢固。

实施例二

如图5-图7所示，图5为复合电芯示意图之二；图6为储液体2的立体示意图之二；图7为储液体2的示意图。本实施例的复合电芯结构与实施例一的基本相同，其区别在于，卷芯1的数量为两个，相对应的，储液体2还包括第三个第一限位件201，三个第一限位件201并排设置，第二限位件202连接三个第一限位件201，三个第一限位件201与一个第二限位件202共同形成了两个容纳槽21，两个卷芯1同一侧的弯折区11分别与两个容纳槽21贴合，同理，储液体2与两个卷芯1的连接处均设有固定体3进行连接。具体的，储液体2的截面形状类似于“3”字型或者是“山”字型。

实施例三

如图8所示，图8为复合电芯示意图之三。本实施例的复合电芯结构与实施例一的基本相同，其区别在于，卷芯1的数量为一个，储液体2的数量为两个，卷芯1上具有两个对立的弯折区11，两个储液体2上的容纳槽21分别与两个弯折区11贴合。

实施例四

如图9及图10所示，图9为复合电芯示意图之四；图10为复合电芯的立体示意图。本实施例与实施例二的结构基本相同，其区别在于，两个卷芯1均具有两组对立的弯折区11，储液体2的数量为两个，两个储液体2上的容纳槽21分别与两组卷芯1上的弯折区11贴合。

进一步说明，结合实施例一及实施例三可推理出卷芯1与储液体2之间的对应关系，例如：

当卷芯1数量为一个，储液体2数量可以为一个或两个，即储液体2可以只有一个，并与卷芯1两个弯折区11中的任意一个进行贴合；还可以是两个储液体2分别与卷芯1两个弯折区11进行贴合。以此类推，当卷芯1数量为N时，储液体2数量为N或2N，其中N≥1。

再进一步说明，结合实施例二及实施例四可推理出卷芯1与储液体2之间的对应关系，例如：

当卷芯1数量为两个，储液体2数量可以为一个或两个，但一个储液体2上的容纳槽21数量为两个，即一个储液体2上的两个容纳槽21与两个卷芯1上同一侧的弯折区11贴合；或者是两个储液体2上的两个容纳槽21分别与两个卷芯1两侧上的弯折区11贴合。以此类推，当卷芯1数量为M时，储液体2数量为一个或两个，储液体2包括T个第一限位件201及一个第二限位件202，T个第一限位件201均设置于一个第二限位件202，并在T个第一限位件201与一个第二限位件202共同围成M个容纳槽21，其中，M≥2，T＝M+1。

综上所述，通过卷芯、储液体及固定体的配合，卷芯上的弯折区位于储液体的容纳槽内，再通过固定体将卷芯与储液体进行固定，可以缓解卷芯受力，同时，储液体采用的是多孔结构，便于吸入电解液，在使用过程中，储液体吸入的电解液持续为弯折区补入电解液，避免电解液流动至卷芯其他电解液消耗更快的部分，减小弯折区与卷芯其他部分的电导率差异，并且还可以降低弯折区与卷芯其他部分的动力学性能差异，降低析锂速度，最终提升电池的循环性能。

实施例五

如图11及图12所示，图11为电池的立体示意图；图12为电池的拆分示意图。本申请的电池包括壳体4及复合电芯，复合电芯设置于壳体4内。其中，复合电芯的结构与实施例一至实施例四中的任意一个相同，壳体4与现有的铝壳电池的外部壳体相同，在此不再赘述。进一步说明，储液体2的壁厚W与卷芯1和壳体4内壁面之间的间距相适配，便于后续的复合电芯和壳体4组装。

以两个卷芯1以及两个储液体2组成的复合电芯为例，电池制作完成后，将实施例(设有储液体2)的电池和对比例(未设储液体2)的电池进行0.5C倍率充电、1C倍率放电(0.5C/1C)以及1C倍率充电、1C倍率放电(1C/1C)两种常温循环制度性能测试，随着循环进行，容量会逐步减少，直到电池容量减少到初始容量的80％，记录电池循环次数。最后将电池充满电进行拆解，观察负极片状态和颜色。负极片表面析锂区域面积小于5％认为是轻微析锂，负极片表面析锂区域面积为5％～40％认为是中度析锂，负极片表面析锂区域面积大于40％认为是严重析锂。

表1：实验测试数据

	测试条件	孔隙率	孔直径	析锂情况	循环次数
						实验例1	0.5C/1C	20％	0.2mm	中度	2530
实验例2	0.5C/1C	40％	0.2mm	轻微	3080
						实验例3	0.5C/1C	70％	0.2mm	轻微	3630
实验例4	0.5C/1C	70％	0.1mm	轻微	3900
						实验例5	0.5C/1C	70％	0.15mm	轻微	3540
实验例6	0.5C/1C	70％	0.25mm	轻微	2920
						实验例7	1C/1C	40％	0.2mm	轻微	2000
实验例8	1C/1C	70％	0.1mm	轻微	2580
						实验例9	1C/1C	70％	0.05mm	轻微	2800
对比例1	0.5C/1C	/	/	严重	1850
						对比例2	1C/1C	/	/	严重	1470

通过上述实验可知，增加储液体2能明显改善极片析锂的现象，而且进一步对储液体2的孔隙率以及孔直径进行调整，可提高其循环次数，起到进一步优化的效果。

实施例六

本申请的电池包包括多个依序连接的电池，其中，电池结构与实施例五的相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种复合电芯，其特征在于，包括：卷芯(1)、储液体(2)及固定体(3)，所述卷芯(1)具有两个相对的弯折区(11)，所述储液体(2)设置于至少一个所述弯折区(11)，所述储液体(2)具有容纳槽(21)，所述弯折区(11)与所述容纳槽(21)贴合，所述固定体(3)连接所述卷芯(1)与所述储液体(2)；所述储液体(2)为多孔结构。

2.根据权利要求1所述的复合电芯，其特征在于，所述储液体(2)包括第一限位件(201)以及第二限位件(202)，所述第一限位件(201)的数量为至少两个，至少两个所述第一限位件(201)与所述第二限位件(202)连接，且至少两个所述第一限位件(201)与一个所述第二限位件(202)组合形成至少一个所述容纳槽(21)。

3.根据权利要求2所述的复合电芯，其特征在于，所述卷芯(1)的数量为N，N≥1，所述储液体(2)的数量为N，且所述储液体(2)位于所述卷芯(1)的同一侧，或者所述储液体(2)的数量为2N，且所述储液体(2)位于所述卷芯(1)的两侧；所述储液体(2)包括两个所述第一限位件(201)及一个所述第二限位件(202)，两个所述第一限位件(201)与一个所述第二限位件(202)组合形成一个所述容纳槽(21)。

4.根据权利要求2所述的复合电芯，其特征在于，所述卷芯(1)的数量为M，M≥2，所述储液体(2)的数量为一个，且所述储液体(2)位于所述卷芯(1)的一侧，或者所述储液体(2)的数量为两个，且所述储液体(2)位于所述卷芯(1)的两侧；所述储液体(2)包括T个所述第一限位件(201)及一个所述第二限位件(202)，T个所述第一限位件(201)与一个所述第二限位件(202)连接，且T个所述第一限位件(201)与一个所述第二限位件(202)组合形成M个所述容纳槽(21)，T＝M+1。

5.根据权利要求1-4任一所述的复合电芯，其特征在于，所述固定体(3)为绝缘胶带或绝缘胶水。

6.根据权利要求1-4任一所述的复合电芯，其特征在于，所述储液体(2)由聚醚、聚乙烯醇聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯制成。

7.根据权利要求1-4任一所述的复合电芯，其特征在于，所述储液体(2)的孔直径为0.05-1mm。

8.根据权利要求1-4任一所述的复合电芯，其特征在于，所述储液体(2)的孔隙率为20％-80％。

9.一种电池，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一所述的复合电芯以及壳体(4)，所述复合电芯设置于所述壳体(4)内。

10.一种电池包，其特征在于，包括：多个如权利要求9所述的电池，多个电池依序连接。

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