CN219393476U - 一种锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂电池，包括至少两类电芯，至少两类电芯之间并联且设置于同一电池壳体之内，第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯，且第一类电芯的能量密度大于第二类电芯的能量密度。本实用新型所述的锂电池在安全性能、能量密度以及快充性能等各方面特性能够实现均衡。

Description

一种锂电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种锂电池。

背景技术

近年来,随着动力、储能以及智能穿戴等领域的飞速发展,人们对新能源储能技术在能量密度、快充、安全性、寿命以及成本等各方面提出了越来越高的要求。在这些众多性能指标中，很多指标之间均存在矛盾的关系，例如，要提升能量密度，则必然要牺牲安全性与充放电倍率；要改善高温特性，必然牺牲低温性能。

现有技术的锂电池均由单一化学体系组成，例如：正极采用磷酸铁锂，负极采用石墨的磷酸铁锂动力电池；正极采用镍钴锰锂氧化物，负极采用石墨的镍钴锰锂电池；正极采用钴酸锂，负极采用石墨的软包电池；正极采用锰酸锂，负极采用石墨的电动车用锂离子电池等。以上所列举的电池类型都有各自的缺点，例如：正极采用磷酸铁锂且负极采用石墨的磷酸铁锂动力电池具有卓越的安全性能，但是能量密度低；正极采用镍钴锰锂氧化物且负极采用石墨的镍钴锰锂电池具有高能量密度，但是安全性能差。目前仍不存在能在各方面均能满足用户需求的完美锂离子电池技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种锂电池，以实现锂电池在安全性能、能量密度以及快充性能等各方面特性的均衡。

本实用新型的目的是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种锂电池，包括至少两类电芯，至少两类所述电芯之间并联且设置于同一电池壳体之内，第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯，且所述第一类电芯的能量密度大于所述第二类电芯的能量密度。

在一些实施方式中，所述第一类电芯包括第一卷芯，所述第二类电芯包括第二卷芯，所述第二卷芯设置于所述第一卷芯的内部，所述锂电池还包括设置于所述第二卷芯的内部的中心支撑件。

在一些实施方式中，所述第一卷芯采用镍钴铝锂氧化物/石墨化学体系,所述第二卷芯采用磷酸铁锂/钛酸锂化学体系。

在一些实施方式中，所述锂电池还包括盖板组件以及绝缘密封件，所述绝缘密封件设置于所述盖板组件与所述电池壳体之间，所述第一卷芯的顶部通过正极耳与所述盖板组件连接,所述第一卷芯的底部通过负极耳与所述电池壳体连接，所述第二卷芯的顶部通过正极耳与所述盖板组件连接,所述第二卷芯的底部通过负极耳与所述电池壳体连接。

在一些实施方式中，所述第一类电芯包括至少两个第一叠片，所述第二类电芯包括至少两个第二叠片,所述第一叠片的正极耳及负极耳分别位于所述第一叠片的长度方向的两侧，所述第二叠片的正极耳及负极耳分别位于所述第二叠片的长度方向的两侧。

在一些实施方式中，所述第一叠片采用镍钴酸锂/石墨化学体系,所述第二叠片采用磷酸铁锂/钛酸锂化学体系。

在一些实施方式中，所述第一叠片的正极耳以及所述第二叠片的正极耳位于同侧并连接，所述第一叠片的负极耳与所述第二叠片的负极耳位于同侧并连接。

在一些实施方式中，所述第一类电芯包括第一卷绕组，所述第二类电芯包括第二卷绕组，所述第一卷绕组的正极耳以及负极耳设置于所述第一卷绕组的侧表面上，且分别位于所述第一卷绕组的侧表面上的两侧，所述第二卷绕组的正极耳以及负极耳设置于所述第二卷绕组的侧表面上，且分别位于所述第二卷绕组的侧表面上的两侧。

在一些实施方式中，所述第一卷绕组采用镍钴锰锂氧化物/石墨化学体系，所述第二卷绕组采用磷酸铁锂/石墨化学体系。

在一些实施方式中，所述第一卷绕组的正极耳以及所述第二卷绕组的正极耳位于侧表面的同侧且连接，所述第一卷绕组的负极耳与所述第二卷绕组的负极耳位于侧表面的同侧且连接。

本实用新型的有益效果至少包括：通过将至少两电芯之间并联且设置于同一电池壳体之内、第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯且第一类电芯的能量密度大于第二类电芯的能量密度、第二类电芯比第一类电芯具有更佳的安全性能和/或快充性能，使得第一类电芯和第二类电芯并联形成的锂电池在能量密度、安全性能以及快充性能等各方面特性具备均衡的性能。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型第一个实施例的锂电池的内部的结构示意图；

图2为本实用新型第二个实施例的锂电池的内部的结构示意图；

图3为本实用新型第三个实施例的锂电池的内部的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型的技术手段，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种锂电池的具体实施方式详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。

本实用新型所述的锂电池包括至少两类电芯，至少两电芯之间并联且设置于同一电池壳体之内，第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯，且第一类电芯的能量密度大于第二类电芯的能量密度，第二类电芯比第一类电芯具有更佳的安全性能和/或快充性能，第一类电芯和第二类电芯并联之后形成的锂电池在能量密度、安全性能以及快充性能等各方面特性具备均衡的性能。

参照图1，本实用新型所述的锂电池包括第一类电芯和第二类电芯，第一类电芯包括设置于电池壳体内的第一卷芯11，第二类电芯包括设置于第一卷芯11内的第二卷芯12，本实用新型所述的锂电池还包括设置于第二卷芯12内的中心支撑件13。第一卷芯11以及第二卷芯12均呈圆筒状，中心支撑件13用于支撑第二卷芯12以及第一卷芯11，中心支撑件13可由塑料或金属制成。第一卷芯11采用镍钴铝锂氧化物/石墨化学体系，即，第一卷芯11的正极材料采用镍钴铝锂氧化物(重量比占90％)、导电剂(重量比占2％)以及粘结剂(重量比占3％)混合制成。第一卷芯11的负极材料采用石墨(重量比占95％)、导电剂(重量比占1.0％)、粘结剂丁苯橡胶(重量比占2.5％)以及分散剂羧甲基纤维素钠(重量比占1.5％)制成。由于第一卷芯11的正极材料采用镍钴铝锂氧化物作为主要材料，第一卷芯11的负极材料采用石墨作为主要材料，因此，第一卷芯11具有较高的能量密度。

第二卷芯12采用磷酸铁锂/钛酸锂化学体系，即，第二卷芯12的正极材料采用磷酸铁锂(重量比占96％)、导电剂纳米碳管(重量比占2.5％)以及粘结剂(重量比占1.5％)混合制成。第二卷芯12的负极材料采用钛酸锂(重量比占95％)、导电剂纳米碳管(重量比占2％)以及粘结剂(重量比占3％)混合制成。由于第二卷芯12的正极材料采用磷酸铁锂作为主要材料，第二卷芯12的负极材料采用钛酸锂作为主要材料，因此，第二卷芯12具有极佳的安全特性以及快充能力，同时具有较高的循环寿命。

第一卷芯11和第二卷芯12并联所形成的锂电池具有较为均衡的性能,既具有较高的能量密度，同时还具有较佳的安全性和快充性能以及循环寿命。

根据本实施例所述的锂电池还包括盖板组件14以及绝缘密封件15，绝缘密封件15设置于盖板组件14与电池壳体16之间，用于在盖板组件14与电池壳体16之间起绝缘密封作用，第一卷芯11的顶部通过正极耳111与盖板组件14连接,第一卷芯11的底部通过负极耳112与电池壳体16连接。第二卷芯12的顶部通过正极耳121与盖板组件14连接,第二卷芯12的底部通过负极耳122与电池壳体16连接。第一卷芯11以及第二卷芯12均可由隔膜-正极-隔膜-负极叠置并卷绕形成。

如图2所示，根据本实施例所述的锂电池包括第一类电芯和第二类电芯，第一类电芯包括设置于电池壳体内的第一叠片21，第二类电芯包括设置于电池壳体内的第二叠片22,第一叠片21以及第二叠片22以第二叠片22、第一叠片21的顺序循环层叠设置,第一叠片21采用钴酸锂/石墨化学体系,即，第一叠片21的正极材料采用钴酸锂(重量比占97％)、炭黑(重量比占2％)以及粘结剂(重量比占1％)混合制成。第一叠片21的负极材料采用石墨(重量比占96％)、炭黑(重量比占1.5％)、丁苯橡胶(重量比占2.5％)混合制成。由于第一叠片21的正极材料采用钴酸锂作为主要材料，第一叠片21的负极材料采用石墨作为主要材料，因此，第一叠片21具有较高的能量密度。

第二叠片22采用磷酸铁锂/钛酸锂化学体系，即，第二叠片22的正极材料采用磷酸铁锂(重量比占96％)、导电剂纳米碳管(重量比占2.5％)以及粘结剂(重量比占1.5％)混合制成。第二叠片22的负极材料采用钛酸锂(重量比占95％)、导电剂纳米碳管(重量比占2％)以及粘结剂(重量比占3％)混合制成。由于第二叠片22的正极材料采用磷酸铁锂作为主要材料，第二卷芯12的负极材料采用钛酸锂作为主要材料，因此，第二叠片22具有极佳的安全特性以及快充能力，同时具有较高的循环寿命。

第一叠片21和第二叠片22并联所形成的锂电池具有较为均衡的性能,既具有较高的能量密度，同时还具有较佳的安全性、快充性能和循环寿命。

第一叠片21可由隔膜-正极-隔膜-负极的顺序依次堆叠形成,第一叠片21的正极耳211及负极耳212分别位于第一叠片21长度方向的两侧。第二叠片22可由隔膜-正极-隔膜-负极的顺序依次堆叠形成,第二叠片22的正极耳221及负极耳222分别位于第二叠片22的长度方向的两侧。第一叠片21的正极耳211以及第二叠片22的正极耳221位于同侧并焊接在一起，第一叠片21的负极耳212以及第二叠片22的负极耳222位于同侧并焊接在一起。

如图3所示，根据本实施例所述的锂电池包括第一类电芯和第二类电芯，第一类电芯包括设置于方形动力电池的电池壳体内的第一卷绕组31，第二类电芯包括设置于方形动力电池的电池壳体内的第二卷绕组32,第一卷绕组31以及第二卷绕组32均呈椭圆柱状，第一卷绕组31位于第二卷绕组32的上方，第一卷绕组31的下表面与第二卷绕组32的上表面抵接，第一卷绕组31以及第二卷绕组32均按照隔膜-负极-隔膜-正极的顺序卷绕形成。第一卷绕组31的正极耳311以及负极耳312均设置于第一卷绕组31的侧表面上，且分别位于第一卷绕组31的侧表面上的两侧。第二卷绕组32的正极耳321以及负极耳322均设置于第二卷绕组32的侧表面上，且分别位于第二卷绕组32的侧表面上的两侧，第一卷绕组31的正极耳311与第二卷绕组32的正极耳321位于侧表面上的同侧且焊接在一起，第一卷绕组31的负极耳312与第二卷绕组32的负极耳322位于侧表面上的同侧且焊接在一起。

第一卷绕组31采用镍钴锰锂氧化物/石墨化学体系,即，第一卷绕组31的正极材料采用镍钴锰锂氧化物(重量比占96％)、炭黑(重量比占2％)以及粘结剂(重量比占2％)混合制成。第一卷绕组31的负极材料采用石墨(重量比占96％)、炭黑(重量比占1.5％)以及丁苯橡胶(重量比占2.5％)混合制成。由于第一卷绕组31的正极材料采用镍钴锰锂氧化物作为主要材料，第一卷绕组31的负极材料采用石墨作为主要材料，因此，第一卷绕组31具有较高的能量密度。

第二卷绕组32采用磷酸铁锂/石墨化学体系，即，第二卷绕组32的正极材料采用磷酸铁锂(重量比占96％)、导电剂纳米碳管(重量比占2.5％)以及粘结剂(重量比占1.5％)混合制成。第二卷绕组32的负极材料采用石墨(重量比占96％)、炭黑(重量比占1.5％)以及丁苯橡胶(重量比占2.5％)混合制成。由于第二卷绕组32的正极材料采用磷酸铁锂作为主要材料，第二卷绕组32的负极材料采用石墨作为主要材料，因此，第二卷绕组32具有极佳的安全特性。

第一卷绕组31和第二卷绕组32并联所形成的锂电池具有较为均衡的性能,既具有较高的能量密度，同时还具有较佳的安全性。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够实施本实用新型。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种锂电池，其特征在于，包括至少两类电芯，至少两类所述电芯之间并联且设置于同一电池壳体之内，第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯，且所述第一类电芯的能量密度大于所述第二类电芯的能量密度。

2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述第一类电芯包括第一卷芯，所述第二类电芯包括第二卷芯，所述第二卷芯设置于所述第一卷芯的内部，所述锂电池还包括设置于所述第二卷芯的内部的中心支撑件。

3.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，所述第一卷芯采用镍钴铝锂氧化物/石墨化学体系,所述第二卷芯采用磷酸铁锂/钛酸锂化学体系。

4.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池还包括盖板组件以及绝缘密封件，所述绝缘密封件设置于所述盖板组件与所述电池壳体之间，所述第一卷芯的顶部通过正极耳与所述盖板组件连接,所述第一卷芯的底部通过负极耳与所述电池壳体连接，所述第二卷芯的顶部通过正极耳与所述盖板组件连接,所述第二卷芯的底部通过负极耳与所述电池壳体连接。

5.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述第一类电芯包括至少两个第一叠片，所述第二类电芯包括至少两个第二叠片,所述第一叠片的正极耳及负极耳分别位于所述第一叠片的长度方向的两侧，所述第二叠片的正极耳及负极耳分别位于所述第二叠片的长度方向的两侧。

6.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于，所述第一叠片采用镍钴酸锂/石墨化学体系,所述第二叠片采用磷酸铁锂/钛酸锂化学体系。

7.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于，所述第一叠片的正极耳以及所述第二叠片的正极耳位于同侧并连接，所述第一叠片的负极耳与所述第二叠片的负极耳位于同侧并连接。

8.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述第一类电芯包括第一卷绕组，所述第二类电芯包括第二卷绕组，所述第一卷绕组的正极耳以及负极耳设置于所述第一卷绕组的侧表面上，且分别位于所述第一卷绕组的侧表面上的两侧，所述第二卷绕组的正极耳以及负极耳设置于所述第二卷绕组的侧表面上，且分别位于所述第二卷绕组的侧表面上的两侧。

9.根据权利要求8所述的锂电池，其特征在于，所述第一卷绕组采用镍钴锰锂氧化物/石墨化学体系，所述第二卷绕组采用磷酸铁锂/石墨化学体系。

10.根据权利要求8所述的锂电池，其特征在于，所述第一卷绕组的正极耳以及所述第二卷绕组的正极耳位于侧表面的同侧且连接，所述第一卷绕组的负极耳与所述第二卷绕组的负极耳位于侧表面的同侧且连接。