CN218788482U - 锂离子电池、电池模组和电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种锂离子电池、电池模组和电池包，锂离子电池包括极柱和极片，极柱与极片连接，极片包括极片本体和第一避让区域，第一避让区域由极片本体朝向极柱的一端向远离极柱的方向凹陷形成，极柱在极片上的投影位于第一避让区域内。本实用新型在极片对应极柱的区域设置空白的第一避让区域，增大极柱到极片本体的距离，使得极片本体能够偏离极柱产热最严重的区域，降低极片本体靠近极柱区域的温度，从而降低极片本体各部分之间的温差，使得极片本体温度分布更加均匀，提高锂电子电池的使用寿命。此外，设置第一避让区域还能够增大锂电子电池内部的空间，为后续锂电子电池使用过程中产气提供更多的空间，进一步延长电池的使用寿命。

Description

锂离子电池、电池模组和电池包

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，特别涉及一种锂离子电池、电池模组和电池包。

背景技术

锂离子电池作为一种新型高能电池，具有能量密度高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，在电动汽车等领域得到了广泛运用。从结构角度区分，锂离子电池主要可以分为方壳、软包、圆柱三种结构。方壳锂离子电池因封装可靠性高、单体容量大、扩容相对方便等优点，在国内得到普遍应用。

目前，顶部出极柱的方壳电池，通常可分为两侧出极耳和顶部出极耳两种结构。其中，两侧出极耳的电池如下图1所示，包括正极柱11、负极柱12、顶盖13、正引脚14、负引脚15、正极耳16和负极耳17。正极柱11和负极柱12安装在顶盖13上，正引脚14和负引脚15呈“L”型，正引脚14和负引脚15的上方与顶盖13焊接，正引脚14和负引脚15的下方与对应的正极耳16和负极耳17焊接。电池充放电过程中，极柱部位由于电流汇聚，温度是最高的，导致位于极柱正下方区域的极片温度明显偏高，整个电池温度分布不均匀，不同部位温差较大。在电池的整个生命周期内，长时间处于高温的区域，其活性物质容量衰减更快，副反应剧烈，大量产气，整个电池界面也不均匀，降低电池的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中位于极柱正下方的部分极片温度过高，导致电池温度分布不均匀，降低电池使用寿命的缺陷，提供一种锂离子电池、电池模组和电池包。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种锂离子电池，包括极柱和极片，所述极柱与所述极片连接，所述极片包括极片本体和第一避让区域，所述第一避让区域由所述极片本体朝向所述极柱的一端向远离所述极柱的方向凹陷形成，所述极柱在所述极片上的投影位于所述第一避让区域内。

在本方案中，在极片对应极柱的区域设置空白的第一避让区域，增大极柱到极片本体的距离，使得极片本体能够偏离极柱产热最严重的区域，降低极片本体靠近极柱区域的温度，从而降低极片本体各部分之间的温差，使得极片本体温度分布更加均匀，提高锂电子电池的使用寿命。此外，设置第一避让区域还能够增大锂电子电池内部的空间，为后续锂电子电池使用过程中产气提供更多的空间，进一步延长电池的使用寿命。

较佳地，所述第一避让区域在第一方向上的长度为0.5mm-5mm，第一方向为所述极片朝向所述极柱的一端到所述极片远离所述极柱的一端的方向；

和/或，所述极柱在所述极片上的投影全部位于所述第一避让区域内，所述第一避让区域的侧壁在第二方向上到所述极柱的外壁面的距离为0.5mm-5mm，第二方向与第一方向垂直。

在本方案中，通过合理布局第一避让区域的大小，在降低极片本体靠近极柱区域的温度的同时，保证极片的大小不会影响锂电子电池的性能。

较佳地，所述极片的数量为多个，多个所述极片依次堆叠，所述锂离子电池还包括极耳及隔膜；

所述极耳连接在所述极片的所述极片本体上，所述极片通过所述极耳与所述极柱连接，所述隔膜夹设于相邻的两个所述极片之间，所述隔膜完全覆盖所述极片，所述极耳外露于所述隔膜。

在本方案中，通过极耳实现对应的极柱和极片之间的电连接，保证锂电子电池的正常使用。隔膜用于隔离相邻的两个极片，防止极片中的正极片和负极片相互接触而形成的短路，进一步保证锂电子电池的正常使用。

较佳地，所述隔膜包括隔膜本体和第二避让区域，所述隔膜本体完全覆盖所述极片的所述极片本体，所述第二避让区域由所述隔膜本体朝向所述极柱的一端向远离所述极柱的方向凹陷形成，所述极柱在所述隔膜上的投影位于所述第二避让区域内。

在本方案中，在隔膜对应极柱的区域设置空白的第二避让区域，增大极柱到隔膜本体的距离，使得隔膜本体能够偏离极柱产热最严重的区域，降低隔膜本体靠近极柱区域的温度，从而防止隔膜本体传导更多的热量给极片本体，防止极片本体的局部温度过高，进一步降低极片本体各部分之间的温差，使得极片本体温度分布更加均匀，提高锂电子电池的使用寿命。此外，设置第二避让区域也能够增大锂电子电池内部的空间，为后续锂电子电池使用过程中产气提供更多的空间，进一步延长电池的使用寿命。

较佳地，所述第二避让区域在第一方向上的长度为1mm-6mm，第一方向为所述隔膜朝向所述极柱的一端到所述隔膜远离所述极柱的一端的方向；

和/或，所述极柱在所述隔膜上的投影全部位于所述第二避让区域内，所述第二避让区域的侧壁在第二方向上到所述极柱的外壁面的距离为0.5mm-5mm，第二方向与第一方向垂直。

在本方案中，通过合理布局第二避让区域的大小，在降低隔膜本体靠近极柱区域的温度的同时，保证隔膜本体能够完全覆盖住极片的极片本体，防止极片中的正极片和负极片相互接触。

较佳地，所述极柱包括正极柱和负极柱，所述极片包括正极片和负极片，所述极耳包括正极耳和负极耳，所述正极耳连接在所述正极片的所述极片本体上，所述正极片通过所述正极耳与所述正极柱连接，所述负极耳连接在所述负极片的所述极片本体上，所述负极片通过所述负极耳与所述负极柱连接；

所述正极耳和所述负极耳在第一方向上相对设置，第一方向为所述极片朝向所述极柱的一端到所述极片远离所述极柱的一端的方向。

在本方案中，正极耳和负极耳相对设置，方便正极耳与正极柱的连接和负极耳与负极柱的连接，提高组装效率。

较佳地，所述负极片在第二方向上的长度大于所述正极片在第二方向上的长度，所述正极片还包括绝缘区域，所述绝缘区域设置在所述正极片的所述极片本体和所述正极耳之间，第二方向与第一方向垂直。

在本方案中，上述设置为了进一步避免正极片与负极片接触，防止短路，保证锂离子电池的正常使用。

较佳地，所述锂离子电池为方壳电池。

在本方案中，方壳锂离子电池封装可靠性高、单体容量大、扩容相对方便。

一种电池模组，所述电池模组包括多个如上所述的锂离子电池。

在本方案中，电池模组通过多个锂电子电池共同给设备供电，能够提供更大的电量。

一种电池包，所述电池包包括多个如上所述的锂离子电池或多个如上所述的电池模组。

在本方案中，上述设置使得电池包能够拥有更大的电量，为电动汽车等大型设备供电。

本实用新型的积极进步效果在于：在极片对应极柱的区域设置空白的第一避让区域，增大极柱到极片本体的距离，使得极片本体能够偏离极柱产热最严重的区域，降低极片本体靠近极柱区域的温度，从而降低极片本体各部分之间的温差，使得极片本体温度分布更加均匀，提高锂电子电池的使用寿命。此外，设置第一避让区域还能够增大锂电子电池内部的空间，为后续锂电子电池使用过程中产气提供更多的空间，进一步延长电池的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术的锂离子电池的内部结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的锂离子电池的内部结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的正极片的结构示意图。

图4为本实用新型一实施例的负极片的结构示意图。

图5为本实用新型一实施例的隔膜的结构示意图。

图6为本实用新型一实施例的正极片、负极片和隔膜配合的结构示意图。

图7为本实用新型一实施例的正极片、负极片和隔膜配合的另一结构示意图。

现有技术附图标记说明：

正极柱11

负极柱12

顶盖13

正引脚14

负引脚15

正极耳16

负极耳17

本实用新型附图标记说明：

顶盖2

正极柱31

负极柱32

极片本体41

第一避让区域42

正极片43

负极片44

正引脚51

负引脚52

正极耳61

负极耳62

隔膜7

隔膜本体71

第二避让区域72

绝缘区域8

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

本实施例提供了一种电池模组，包括多个如图2所示的锂电子电池，电池模组通过多个锂电子电池共同给设备供电，能够提供更大的电量。而且，当锂电子电池发生故障时，仅需要替换或维修对应的锂电子电池，不用替换或维修整个电池模组，降低维护成本。

如图2-图5所示，锂电子电池包括顶盖2、壳体(图中未示出)、极柱、极片、引脚、极耳和隔膜7。顶盖2和壳体配合形成密闭的腔室，腔室用于容纳极片、引脚、极耳和隔膜7，极柱设置在顶盖2上，并露出于腔室，极片位于极柱的正下方，极片通过引脚和极耳与极柱连接，锂电子电池通过极柱实现与其他电连接件的电连接。

如图2-图4所示，极片包括极片本体41和第一避让区域42。极耳的一端与极片的极片本体41连接，极耳的另一端与对应的引脚连接，进而再通过引脚与对应的极柱连接，以实现极片与极柱的电连接，保证锂电子电池的正常使用。第一避让区域42由极片本体41朝向极柱的一端向远离极柱的方向(图2所示的自上而下的方向)凹陷形成，极柱在极片上的投影位于第一避让区域42内，即极片本体41偏离极柱的正下方，极柱的正下方为第一避让区域42。

在本实施例中，在极片对应极柱的区域设置空白的第一避让区域42，增大极柱到极片本体41的距离，使得极片本体41能够偏离极柱产热最严重的区域，降低极片本体41靠近极柱区域的温度，从而降低极片本体41各部分之间的温差，使得极片本体41温度分布更加均匀，提高锂电子电池的使用寿命。此外，设置第一避让区域42还能够增大锂电子电池内部的空间，为后续锂电子电池使用过程中产气提供更多的空间，进一步延长电池的使用寿命。

在本实施例中，第一避让区域42可以通过在极片本体41的对应区域切割形成该处凹陷，具体切割方式可以采用激光模切或五金模切等。

在本实施例中，极柱在极片上的投影全部位于第一避让区域42内，使得极片本体41完全偏离极柱的正下方，极片本体41能够完全远离极柱产热最严重的区域，进一步降低极片本体41靠近极柱区域的温度，使得极片本体41温度分布更加均匀，提高锂电子电池的使用寿命。在其他可替代的实施方式中，也可以是极柱在极片上的投影部分位于第一避让区域42内，部分位于极片本体41上，由于位于极柱正下方的极片本体41的面积变小，也能够减小极片本体41温度过高部分的面积，通过减小高温部分的面积来延长锂离子电池的寿命。

如图2所示，定义极片朝向极柱的一端到极片远离极柱的一端的方向为第一方向(即极片的宽度方向/图2中的X方向)，定义极片的长度方向为第二方向(即图2中的左右方向/图2中的Y方向)，第一方向与第二方向垂直。

优选地，第一避让区域42在第一方向上的长度a为0.5mm-5mm，第一避让区域42的侧壁在第二方向上到极柱的外壁面的距离b为0.5mm-5mm。本实施例通过合理布局第一避让区域42的大小，在降低极片本体41靠近极柱区域的温度的同时，保证极片的大小不会影响锂电子电池的性能。

在本实施例中，第一避让区域42为顶部和其中一侧壁开放的缺口，该形状的第一避让区域42加工方便，加工效率高。在其他可替代的实施方式中，第一避让区域42也可以是仅顶部开放，两侧壁均封闭的槽状结构，该状态下，第一避让区域42的两侧壁到对应侧的极柱的外壁面的距离b均满足0.5mm-5mm。

如图2、图6和图7所示，本实施例中的极片的数量为多个，多个极片依次堆叠，隔膜7夹设于相邻的两个极片之间，隔膜7完全覆盖极片，以实现相邻的两个极片之间的隔离。极耳外露于隔膜，以方便与对应的引脚连接。

具体地，多个极片包括若干个正极片43和负极片44，正极片33和负极片44依次交叉堆叠，隔膜7夹设于正极片43和负极片44之间。其中，本实施例中的隔膜7为一体式结构，正极片43和负极片44交替放置在隔膜7上，通过折叠隔膜7使正极片43和负极片44隔离。隔膜7完全覆盖正极片43和负极片44，隔膜7的长、宽尺寸均大于正极片43和负极片44的对应尺寸，以防止正极片43和负极片44相互接触而形成的短路，保证锂电子电池的正常使用。

如图5所示，隔膜7包括隔膜本体71和第二避让区域72，隔膜本体71完全覆盖极片的极片本体41。具体地，隔膜本体71完全覆盖正极片43的极片本体41和负极片44的极片本体41，隔膜本体71的长、宽尺寸均大于正极片43的极片本体41和负极片44的极片本体41的对应尺寸，以防止正极片43的极片本体41和负极片44的极片本体41相互接触而形成的短路，保证锂电子电池的正常使用。第二避让区域72由隔膜本体71朝向极柱的一端向远离极柱的方向(图2所示的自上而下的方向)凹陷形成，极柱在隔膜7上的投影位于第二避让区域72内，即隔膜本体71偏离极柱的正下方，极柱的正下方为第二避让区域72。

在本实施例中，在隔膜7对应极柱的区域设置空白的第二避让区域72，增大极柱到隔膜本体71的距离，使得隔膜本体71能够偏离极柱产热最严重的区域，降低隔膜本体71靠近极柱区域的温度，从而防止隔膜本体71传导更多的热量给极片本体41，防止极片本体41的局部温度过高，进一步降低极片本体41各部分之间的温差，使得极片本体41温度分布更加均匀，提高锂电子电池的使用寿命。此外，设置第二避让区域72也能够增大锂电子电池内部的空间，为后续锂电子电池使用过程中产气提供更多的空间，进一步延长电池的使用寿命。

在本实施例中，第二避让区域72可以通过在隔膜本体71的对应区域切割形成该处凹陷，具体切割方式可以采用激光模切或五金模切等。

在本实施例中，极柱在隔膜7上的投影全部位于第二避让区域72内，使得隔膜本体71完全偏离极柱的正下方，隔膜本体71能够完全远离极柱产热最严重的区域，进一步降低隔膜本体71靠近极柱区域的温度，使得隔膜本体71温度分布更加均匀，提高锂电子电池的使用寿命。在其他可替代的实施方式中，也可以是极柱在隔膜7上的投影部分位于第二避让区域72内，部分位于隔膜本体71上，由于位于极柱正下方的隔膜本体71的面积变小，也能够减小隔膜本体71温度过高部分的面积，通过减小高温部分的面积来延长锂离子电池的寿命。

优选地，第二避让区域72在隔膜7朝向极柱的一端到隔膜7远离极柱的一端的方向上的长度c为1mm-6mm，第二避让区域72的侧壁在第二方向上到极柱的外壁面的距离d为0.5mm-5mm。其中，隔膜7朝向极柱的一端到隔膜7远离极柱的一端的方向即为第一方向。本实施例通过合理布局第二避让区域72的大小，在降低隔膜本体71靠近极柱区域的温度的同时，保证隔膜本体71能够完全覆盖住正极片43的极片本体41和负极片44的极片本体41，防止正极片43和负极片44相互接触。

需要说明的是，虽然第二避让区域72在第一方向上的长度c的最小值大于第一避让区域42在第一方向上的长度a的最小值，但并不意味着隔膜本体71不能够完全覆盖极片本体41。如图2所示，在隔膜7折叠之后，隔膜本体71的上端面是位于极片本体41的上端面的上方，因此在设置第二避让区域72在第一方向上的长度c时，还需要考虑该段多出的区域。

在本实施例中，第二避让区域72为顶部和其中一侧壁开放的缺口，该形状的第二避让区域72加工方便，加工效率高。在其他可替代的实施方式中，第二避让区域72也可以是仅顶部开放，两侧壁均封闭的槽状结构，该状态下，第二避让区域72的两侧壁到对应侧的极柱的外壁面的距离d均满足0.5mm-5mm。

如图2所示，极柱包括正极柱31和负极柱32，正极柱31和负极柱32均设置在顶盖2上。引脚包括正引脚51和负引脚52，极耳包括正极耳61和负极耳62。正极耳61连接在正极片43的极片本体41上，正引脚51的一端与正极柱31连接，另一端与正极耳61连接，从而实现正极片43与正极柱31的连接。负极耳62连接在负极片44的极片本体41上，负引脚52的一端与负极柱32连接，另一端与负极耳62连接，从而实现负极片44与负极柱32的连接。

其中，正极片43和负极片44上均设置有第一避让区域42，正极柱31的正下方对应正极片43的第一避让区域42，负极柱32的正下方对应负极片44的第一避让区域42，隔膜7在正极柱31和负极柱32的正下方均设置有第二避让区域72。

如图2和图7所示，正极柱31和负极柱32在第一方向上相对设置，正极柱31和负极柱32分别设置在图2所示的锂电子电池所示的左右两侧，正极耳61和负极耳62也在第一方向上相对设置，正极耳61设置在正极柱31的同侧，即均设置在锂电子电池的右侧，负极耳62设置在负极柱32的同侧，即均设置在锂电子电池的左侧，从而方便正极耳61与正极柱31的连接和负极耳62与负极柱32的连接，提高组装效率。

如图3和图4所示，由于负极片44的尺寸会大于正极片43的尺寸，即负极片44在第二方向上的长度大于正极片43在第二方向上的长度，为了进一步避免正极片43与负极片44接触，正极片43还包括绝缘区域8，绝缘区域8设置在正极片43的极片本体41和正极耳61之间，从而防止由于正极片43和负极片44接触形成的短路，保证锂离子电池的正常使用。其中，绝缘区域8可以为由绝缘材料形成的涂层。

本实施例还提供了锂电子电池的成型方法，具体包括：

将完成匀浆后的正极材料涂敷在铝箔表面，经烘干、辊压、分切、极耳模切、裁片等步骤后制得初步的正极片43，而后采用五金模切或激光模切将极片部分切除，从而制得如图3所示的本实施例中的正极片43。

将完成匀浆后的负极材料涂敷在铜箔表面，经烘干、辊压、分切、极耳模切、裁片等步骤后制得初步的负极片44，而后采用五金模切或激光模切将极片部分切除，从而制得如图4所示的本实施例中的负极片44。

根据极片切除面积，在隔膜7上通过冲切或者激光裁切的方式，切出与极片匹配的第二避让区域72，从而制得如图5所示的隔膜7。

通过叠片的方式将正极片43、负极片44、隔膜7制成如图7所示的叠片结构。

通过激光焊接或者超声焊接，将极耳焊接至对应的引脚。

包膜，装入顶盖2和壳体后，完成装配及后续所有工序，制得成品锂电子电池。

在本实施例中，上述中的锂电子电池为方壳电池，方壳锂离子电池封装可靠性高、单体容量大、扩容相对方便。在其他可替代的实施方式中，本实施例中的锂电子电池也可以用于软包电池或圆柱电池等。

在本实施例中，上述中锂电子电池各部件的材料、相互之间的具体连接方式均属于现有技术，在此不再赘述。

本实施例还提供了一种电池包，用于为电动汽车供电，电池包包括多个如上所述的电池模组，从而能够具有更多的电量，满足电动汽车的电量需求。

在其他可替代的实施方式中，多个锂电子电池也可以不组成若干个电池模组，而是直接作为独立的个体组成电池包为电动汽车供电。

在其他可替代的实施方式中，本实施例中的电池包还可以用于给其他用电设备供电。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于装置或组件在附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组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。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括极柱和极片，所述极柱与所述极片连接，所述极片包括极片本体和第一避让区域，所述第一避让区域由所述极片本体朝向所述极柱的一端向远离所述极柱的方向凹陷形成，所述极柱在所述极片上的投影位于所述第一避让区域内。

2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一避让区域在第一方向上的长度为0.5mm-5mm，第一方向为所述极片朝向所述极柱的一端到所述极片远离所述极柱的一端的方向；

和/或，所述极柱在所述极片上的投影全部位于所述第一避让区域内，所述第一避让区域的侧壁在第二方向上到所述极柱的外壁面的距离为0.5mm-5mm，第二方向与第一方向垂直。

3.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述极片的数量为多个，多个所述极片依次堆叠，所述锂离子电池还包括极耳及隔膜；

所述极耳连接在所述极片的所述极片本体上，所述极片通过所述极耳与所述极柱连接，所述隔膜夹设于相邻的两个所述极片之间，所述隔膜完全覆盖所述极片，所述极耳外露于所述隔膜。

4.如权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜包括隔膜本体和第二避让区域，所述隔膜本体完全覆盖所述极片的所述极片本体，所述第二避让区域由所述隔膜本体朝向所述极柱的一端向远离所述极柱的方向凹陷形成，所述极柱在所述隔膜上的投影位于所述第二避让区域内。

5.如权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述第二避让区域在第一方向上的长度为1mm-6mm，第一方向为所述隔膜朝向所述极柱的一端到所述隔膜远离所述极柱的一端的方向；

和/或，所述极柱在所述隔膜上的投影全部位于所述第二避让区域内，所述第二避让区域的侧壁在第二方向上到所述极柱的外壁面的距离为0.5mm-5mm，第二方向与第一方向垂直。

6.如权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述极柱包括正极柱和负极柱，所述极片包括正极片和负极片，所述极耳包括正极耳和负极耳，所述正极耳连接在所述正极片的所述极片本体上，所述正极片通过所述正极耳与所述正极柱连接，所述负极耳连接在所述负极片的所述极片本体上，所述负极片通过所述负极耳与所述负极柱连接；

所述正极耳和所述负极耳在第一方向上相对设置，第一方向为所述极片朝向所述极柱的一端到所述极片远离所述极柱的一端的方向。

7.如权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片在第二方向上的长度大于所述正极片在第二方向上的长度，所述正极片还包括绝缘区域，所述绝缘区域设置在所述正极片的所述极片本体和所述正极耳之间，第二方向与第一方向垂直。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池为方壳电池。

9.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括多个如权利要求1-8中任意一项所述的锂离子电池。

10.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括多个如权利要求1-8中任意一项所述的锂离子电池或多个如权利要求9所述的电池模组。

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