CN218568926U - 锂电池预制件及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种锂电池预制件及锂离子电池。锂电池预制件包括:第一封装结构,正极耳和负极耳的一端均伸出第一包覆腔;第二封装结构,第二封装结构限制出第二包覆腔,第一包覆腔内和第二包覆腔内设有能够相互导通的电解液;补锂结构,包括能够对电芯本体进行补锂的补锂极片、与补锂极片连接的极耳和用于导电的连接件,补锂极片和极耳位于第二包覆腔内,连接件的一端与极耳连接,连接件的另一端伸出第二包覆腔,第二封装结构与第一封装结构可拆卸地连接,以便在补锂后将第二封装结构从第一封装结构上拆除。本实用新型的技术方案的锂电池预制件可以避免锂离子电池在补锂后增加额外重量,从而更有利于能量密度的提升,还能降低电池安全风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域,具体而言,涉及一种锂电池预制件及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池普遍存在首次充电容量高,而放电容量偏低的问题,其主要原因是正极脱出的锂离子通过电解液会在负极表面形成固体电解质膜(SEI膜)等,导致正极材料中的部分锂离子被消耗,形成不可逆容量,最终导致电芯的首次库伦效率与容量降低。因此,有必要对锂离子电池进行补锂,从而提高正极活性材料的利用效率。
现有技术中,一般采用在正极材料中添加补锂剂或对电池本体内部极片进行预锂的方法来对锂离子电池进行补锂。其中,采用添加补锂剂的方式,虽然在理论上可提高电池容量,但是,这样会降低活性物质所占比例或额外增加电池重量,从而造成能量密度的损失;而采用对电池本体内部极片进行预锂的方式,需要过量的补锂金属,这样容易导致过量的锂金属残留在电池内部,在循环过程中容易形成“死锂”,从而增加了电池的重量,降低电池的能量密度,也会导致电池安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种锂电池预制件及锂离子电池,上述锂电池预制件可以避免锂离子电池在补锂后增加额外重量,从而更有利于能量密度的提升,同时还能降低电池安全风险。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种锂电池预制件,包括:电芯结构,包括电芯本体以及与电芯本体均连接的正极耳和负极耳;第一封装结构,限制出用于包覆电芯本体的第一包覆腔,正极耳和负极耳的一端均伸出第一包覆腔;第二封装结构,位于第一封装结构的一侧,第二封装结构限制出与第一包覆腔相连通的第二包覆腔,第一包覆腔内和第二包覆腔内设有能够相互导通的电解液;补锂结构,包括能够对电芯本体进行补锂的补锂极片、与补锂极片连接的极耳和用于导电的连接件,补锂极片和极耳位于第二包覆腔内,连接件的一端与极耳连接,连接件的另一端伸出第二包覆腔,第二封装结构与第一封装结构可拆卸地连接,以便在补锂后将第二封装结构从第一封装结构上拆除。
进一步地,补锂极片包括一个锂铜复合带或沿补锂极片的厚度方向堆叠设置的多个锂铜复合带,锂铜复合带包括铜带和设置在铜带的一侧的锂层。
进一步地,锂铜复合带的宽度为2cm至20cm;和/或,锂铜复合带的厚度为2μm至200μm。
进一步地,铜带由铜箔制成,铜箔的厚度大于或等于5μm,且小于或等于10μm。
进一步地,沿锂铜复合带的长度方向,部分铜带凸出于锂层并形成极耳。
进一步地,连接件的外周设有粘接层,第二封装结构通过粘接层与连接件密封连接。
进一步地,第一封装结构的相对两侧均设有第二封装结构,至少一个第二封装结构上设有补锂结构。
进一步地,补锂结构与电芯本体之间具有间隔,间隔大于或等于20mm,且小于或等于30mm。
进一步地,第一封装结构和第二封装结构均由铝塑膜制成;或者,第一封装结构和第二封装结构一体成型设置。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了一种锂离子电池,由上述的锂电池预制件拆除第二封装结构和补锂结构形成。
应用本实用新型的技术方案,通过在电芯结构的外侧设置第二封装结构和补锂结构,这样,在电池首次充放电之前,可以采用电化学预锂的方式对负极进行预锂,即连接负极耳和补锂结构的连接件进行放电过程,从而对电芯结构的负极进行补锂,以提高电池的首次库伦效率,从而提高电池可逆容量;在补锂结束后,再将第二封装结构从第一封装结构上拆除,从而将补锂结构从电芯结构上拆除,这样,可以避免锂离子电池增加额外重量,从而更有利于能量密度的提升,同时还能降低电池安全风险。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1示出了本实用新型的锂电池预制件的一个实施例的结构示意图;
图2示出了本实用新型的锂电池预制件的另一个实施例的结构示意图;以及
图3示出了本实用新型的锂电池预制件的另一个实施例的结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
1、电芯本体;2、补锂极片;3、连接件;4、第二封装结构;5、侧封印;6、正极耳;7、负极耳;8、第一封装结构。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
需要说明的是,本实用新型的实施例的锂离子电池为软包电池结构,可操作性强。
如图1至图3所示,本实用新型的实施例提供了一种锂电池预制件。锂电池预制件包括电芯结构、第一封装结构8、第二封装结构4和补锂结构。其中,电芯结构包括电芯本体1以及与电芯本体1均连接的正极耳6和负极耳7;第一封装结构8限制出用于包覆电芯本体1的第一包覆腔,正极耳6和负极耳7的一端均伸出第一包覆腔;第二封装结构4位于第一封装结构8的一侧,第二封装结构4限制出与第一包覆腔相连通的第二包覆腔,第一包覆腔内和第二包覆腔内设有能够相互导通的电解液;补锂结构包括能够对电芯本体1进行补锂的补锂极片2、与补锂极片2连接的极耳和用于导电的连接件3,补锂极片2和极耳位于第二包覆腔内,连接件3的一端与极耳连接,连接件3的另一端伸出第二包覆腔,第二封装结构4与第一封装结构8可拆卸地连接,以便在补锂后将第二封装结构4从第一封装结构8上拆除。
上述技术方案中,通过在电芯结构的外侧设置第二封装结构4和补锂结构,这样,在电池首次充放电之前,可以采用电化学预锂的方式对负极进行预锂,即连接负极耳7和补锂结构的连接件3进行放电过程,利用电解液,可以实现第一包覆腔和第二包覆腔内离子的导通,以对电芯结构的负极进行补锂,以提高电池的首次库伦效率,从而提高电池可逆容量;在补锂结束后,再将第二封装结构4从第一封装结构8上拆除,从而将补锂结构从电芯结构上拆除,这样,后续在制成锂离子电池后,可以避免锂离子电池增加额外重量,从而更有利于能量密度的提升,同时还能降低电池安全风险。
需要说明的是,本实用新型的实施例中,第一包覆腔内和第二包覆腔内均设有电解液,且第一包覆腔和第二包覆腔可以通过电解液连通,即可以实现离子的导通。
进一步地,通过设置连接件3,可以使补锂极片2与第二封装结构4的边缘具有一定的距离,从而避免补锂极片2影响第二封装结构4的封装,且便于使补锂极片2通过连接件3与负极耳进行电连接。
需要说明的是,本实用新型的实施例中,第二封装结构4可以为电池封装过程中形成的气袋。
需要说明的是,本实用新型的实施例中,电化学预锂方式为:注液后,将锂电池预制件在40~60℃下静置1~5天,优选为45℃下静置2~3天,然后将其负极与补锂极片2连接,在恒流条件下进行放电。在电解液的浸润下,通过外接电源,补锂极片2可以有针对性地为负极补锂,这样,待电池的正极和负极接通,电芯结构进行首次充放电时,可避免更多正极的活性锂被消耗,从而提高电池可逆容量。
优选地,本实用新型的实施例中,电池注液系数为4~10g/Ah,更优选为6~8g/Ah。
优选地,本实用新型的实施例中,锂电池预制件静置一般采用平铺方式,以保证电解液将补锂极片2和电芯结构连通。
需要说明的是,本实用新型的实施例中,将第二封装结构4去除为软包电池的典型二封工序。上述工艺具备可操作性,且补锂极片2在拆除后可循环利用,同时还能定量地为正极或者负极补锂,避免资源的浪费。优选地,软包电池的典型二封工序可参照正常软包电池工艺。
具体地,本实用新型的实施例中,补锂极片2包括一个锂铜复合带或沿补锂极片的厚度方向堆叠设置的多个锂铜复合带,锂铜复合带包括铜带和设置在铜带的一侧的锂层。
通过上述设置,可以使锂层附着在铜带上,这样可以使铜带对锂层进行支撑。
由于铜材料的锂化电位比铝材料的锂化电位低,且铝材料需要利用电池自身的锂对铝锂化,形成锂铝合金,导致电位偏移,因此相对于现有技术中补锂电极利用铝带对锂层进行支撑而言,本实施例采用铜带,可以使补锂极片2的电位更好地与电池负极的电位进行匹配。
优选地,本实用新型的实施例中,补锂极片2包括一个至十个锂铜复合带。锂铜复合带的数量优选为3个至5个,这样,沿补锂极片2的厚度方向堆叠设置多个锂铜复合带,实现更多补锂量的同时,可以实现锂化过程更加顺畅和均一。
具体地,本实用新型的实施例中,单个锂铜复合带的宽度为2cm至20cm,且锂铜复合带的厚度为2μm至200μm。这样,可以保证锂铜复合带完全浸没于电解液中,加速补锂结构的锂化过程。需要说明的是,锂铜复合带的宽度指的是图1中的竖直方向的尺寸,锂铜复合带的厚度是指垂直于图1纸面的方向的尺寸。
优选地,本实用新型的实施例中,锂铜复合带的宽度为5cm至10cm,锂铜复合带的厚度为10μm~100μm。
具体地,本实用新型的实施例中,铜带由铜箔制成,铜箔的厚度大于或等于5μm,且小于或等于10μm。·
上述技术方案中,铜带由铜箔制成,由于铜箔具有低表面氧气特性,这样,可以改善锂层的附着力,且铜箔具有优良的导通性。
优选地,本实用新型的实施例中,铜箔的厚度为5μm至8μm。
优选地,本实用新型的实施例中,沿锂铜复合带的长度方向,部分铜带凸出于锂层并形成极耳。这样,便于加工,无需再额外设置极耳。
具体地,本实用新型的实施例中,连接件3的外周设有粘接层,第二封装结构4通过粘接层与连接件3密封连接。这样,可以实现第二封装结构4与连接件3之间的密封连接,避免出现漏液的情况。
优选地,本实用新型的实施例中,粘接层可以为极耳胶。
如图2所示,在本实用新型的一个实施例中,第一封装结构8的相对两侧均设有第二封装结构4,其中一个第二封装结构4上设有补锂结构。这样,通过额外设置第二封装结构4,可以将补锂结构设置在非气袋区域,使补锂结构和气袋之间互不影响。
优选地,如图2所示,将补锂结构设置在两个第二封装结构4中的位于下方的第二封装结构4中,且将电池静侧放置,这样,可以使电芯结构和补锂结构更好地浸没在电解液中,并且还可以节约电解质的用量。
如图3所示,在本实用新型的一个实施例中,第一封装结构8的相对两侧均设有第二封装结构4,且两个第二封装结构4上均设有补锂结构。
由于补锂结构更易向靠近负极的一侧进行补锂,因此,通过在电芯结构的两侧各设置一个补锂结构,这样,两个补锂结构可以向负极的两侧提供锂离子,从而能够更加均匀地对负极进行补锂。
如图1所示,本实用新型的实施例中,补锂结构与电芯本体1之间具有间隔,间隔大于或等于20mm,且小于或等于30mm。这样,便于对第一封装结构8进行封装,即在补锂结构与电芯本体1之间设置侧封印5,从而便于拆除第二封装结构4,且在拆除第二封装结构4之后可以防止第一封装结构8出现漏液的情况。
具体地,本实用新型的实施例中,第一封装结构8和第二封装结构4均由铝塑膜制成。这样,便于对电芯结构进行封装。
如图1所示,本实用新型的实施例中,第一封装结构8和第二封装结构4一体成型设置。这样,便于加工,以避免采用额外的连接件对第一封装结构8和第二封装结构4进行连接。
本实用新型的实施例提供了一种锂离子电池。锂离子电池由上述的锂电池预制件拆除第二封装结构4和补锂结构形成。即锂离子电池包括第一封装结构8以及第一封装结构8内的电芯结构。
上述锂离子电池具有上述锂电池预制件的全部优点,此处不再赘述。
从以上的描述中,可以看出,本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果:通过在电芯结构的外侧设置第二封装结构和补锂结构,这样,在电池首次充放电之前,可以采用电化学预锂的方式对负极进行预锂,即连接负极耳和补锂结构的连接件进行放电对电芯结构的负极进行补锂,以提高电池的首次库伦效率,从而提高电池可逆容量;在补锂结束后,再将第二封装结构从第一封装结构上拆除,从而将补锂结构从电芯结构上拆除,这样,可以避免锂离子电池增加额外重量,从而更有利于能量密度的提升,同时还能降低电池安全风险。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,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则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂电池预制件,其特征在于,包括:
电芯结构,包括电芯本体(1)以及与所述电芯本体(1)均连接的正极耳(6)和负极耳(7);
第一封装结构(8),限制出用于包覆所述电芯本体(1)的第一包覆腔,所述正极耳(6)和所述负极耳(7)的一端均伸出所述第一包覆腔;
第二封装结构(4),位于所述第一封装结构(8)的一侧,所述第二封装结构(4)限制出与所述第一包覆腔相连通的第二包覆腔,所述第一包覆腔内和所述第二包覆腔内设有能够相互导通的电解液;
补锂结构,包括能够对所述电芯本体(1)进行补锂的补锂极片(2)、与所述补锂极片(2)连接的极耳和用于导电的连接件(3),所述补锂极片(2)和所述极耳位于所述第二包覆腔内,所述连接件(3)的一端与所述极耳连接,所述连接件(3)的另一端伸出所述第二包覆腔,所述第二封装结构(4)与所述第一封装结构(8)可拆卸地连接,以便在补锂后将所述第二封装结构(4)从所述第一封装结构(8)上拆除。
2.根据权利要求1所述的锂电池预制件,其特征在于,所述补锂极片包括一个锂铜复合带或沿所述补锂极片的厚度方向堆叠设置的多个锂铜复合带,所述锂铜复合带包括铜带和设置在所述铜带的一侧的锂层。
3.根据权利要求2所述的锂电池预制件,其特征在于,所述锂铜复合带的宽度为2cm至20cm;
和/或,所述锂铜复合带的厚度为2μm至200μm。
4.根据权利要求2所述的锂电池预制件,其特征在于,所述铜带由铜箔制成,所述铜箔的厚度大于或等于5μm,且小于或等于10μm。
5.根据权利要求2所述的锂电池预制件,其特征在于,沿所述锂铜复合带的长度方向,部分所述铜带凸出于所述锂层并形成所述极耳。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的锂电池预制件,其特征在于,所述连接件(3)的外周设有粘接层,所述第二封装结构(4)通过所述粘接层与所述连接件(3)密封连接。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的锂电池预制件,其特征在于,所述第一封装结构(8)的相对两侧均设有所述第二封装结构(4),至少一个所述第二封装结构(4)上设有所述补锂结构。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的锂电池预制件,其特征在于,所述补锂结构与所述电芯本体(1)之间具有间隔,所述间隔大于或等于20mm,且小于或等于30mm。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的锂电池预制件,其特征在于,所述第一封装结构(8)和所述第二封装结构(4)均由铝塑膜制成;或者,所述第一封装结构(8)和所述第二封装结构(4)一体成型设置。
10.一种锂离子电池,其特征在于,由权利要求1至9中任一项所述的锂电池预制件拆除所述第二封装结构(4)和所述补锂结构形成。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
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