CN219917349U - 一种钠离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种钠离子电池，涉及钠离子电池技术领域。该钠离子电池包括电芯、顶盖和壳体。电芯具有正极耳和负极耳。顶盖设有正极柱通孔；正极柱设置于正极柱通孔，且通过绝缘结构与顶盖绝缘连接，顶盖还设有负极柱，负极柱与顶盖一体成型。正极柱与正极耳电连接，负极柱与负极耳电连接。电芯设置于壳体内部，顶盖连接于壳体以封盖电芯。本实用新型提供的钠离子电池可以改善现有技术中极柱位置漏液的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种钠离子电池。
背景技术
目前电芯为了防止短路，在顶盖与其上面极柱之间做了密封绝缘处理，一些公司为了安全起见在正负极柱和顶盖都做绝缘，一些公司为了降低顶盖成本，只在在负极柱和顶盖之间做绝缘处理，其正极直接与铝壳导通。负极由于采用的是铜极柱，其硬度比铝高，在绝缘密封处经常由于极柱的一些缺陷导致负极柱绝缘密封位置漏液。
实用新型内容
本实用新型的目的包括，提供了一种钠离子电池，其能够改善现有技术中极柱位置漏液的技术问题。
本实用新型的实施例可以这样实现：
本实用新型的实施例提供了一种钠离子电池，包括：
电芯，所述电芯具有正极耳和负极耳；
顶盖，设有正极柱通孔；正极柱设置于所述正极柱通孔，且通过绝缘结构与所述顶盖绝缘连接，所述顶盖还设有负极柱，所述负极柱与所述顶盖一体成型；
所述正极柱与所述正极耳电连接，所述负极柱与所述负极耳电连接；
壳体，所述电芯设置于所述壳体内部，所述顶盖连接于所述壳体以封盖所述电芯。
可选地，所述电芯的负极集流体和所述电芯的正极集流体均采用铝箔。
可选地，所述负极集流体的厚度小于或等于所述正极集流体的厚度。
可选地，所述负极集流体的厚度大于4μm，且所述正极集流体的厚度大于或等于6μm且小于13μm。
可选地，所述负极集流体的单位面积质量小于所述正极集流体的单位面积质量。
可选地，所述正极集流体或所述负极集流体为多孔状。
可选地，所述正极集流体上涂布Na3V2(PO4)2F3作为活性物质层。
可选地，所述负极集流体上涂布硬碳作为活性物质层。
可选地，所述钠离子电池还包括正极转接片和负极转接片；所述正极耳通过所述正极转接片与所述正极柱电连接；所述负极耳通过所述负极转接片与所述负极柱电连接；所述正极转接片和所述负极转接片均焊接于所述顶盖内侧。
可选地，所述正极转接片和所述负极转接片的厚度相同，且均采用铝制成。
可选地，所述负极柱和所述顶盖采用铝制成。
本实用新型提供的钠离子电池相对于现有技术的有益效果包括：
在该钠离子电池中，直接将负极柱与顶盖一体成型，省去了负极柱与顶盖之间的密封和绝缘，可以降低钠离子电池的制作成本。与此同时，由于负极柱和顶盖之间采用一体成型的方式成型，直接避免了由于绝缘密封处负极柱的缺陷导致的漏液的情况，提高了产品的良品率。基于此，该钠离子电池能改善现有技术中极柱位置漏液的技术问题。
进一步地，由于负极柱和顶盖均采用铝制成，钠离子电池中的电解液包含的钠离子与铝不产生反应，便能保证钠离子电池具有足够的安全性能。
另外，正极集流体和负极集流体均采用铝箔，为了防止正极集流体的厚度过大导致钠离子电池的能量密度降低或过小导致在冷压过程中容易断带，将正极集流体的厚度设置为6μm-13μm；而由于负极的压实密度较低，便可以采用厚度较低的负极集流体以提高钠离子电池的能量密度，其中，将负极集流体的厚度设置为大于4μm且小于正极集流体的厚度。
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为本申请实施例中提供的顶盖的结构示意图；
图2为本申请实施例中提供的电芯的结构示意图。
图标：10-顶盖；110-正极柱通孔；111-正极柱；112-正极转接片；120-负极柱；121-负极转接片；20-电芯；210-正极耳；211-正极集流体；220-负极耳；221-负极集流体。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。
本申请实施例中提供了一种钠离子电池，该钠离子电池可以用于储存电能，且在该钠离子电池应用于用电设备的情况下，该钠离子电池可以向用电设备输送电能，以实现用电设备的功能。值得说明的是，本实施例中提供的钠离子电池可以改善现有技术中极柱位置漏液的技术问题，并且该钠离子电池还能降低制作成本。
在本实施例中，请结合参阅图1和图2，钠离子电池包括电芯20、顶盖10和壳体。电芯20具有正极耳210和负极耳220。顶盖10设有正极柱通孔110；正极柱111设置于正极柱通孔110，且通过绝缘结构与顶盖10绝缘连接，顶盖10还设有负极柱120，负极柱120与顶盖10一体成型。正极柱111与正极耳210电连接，负极柱120与负极耳220电连接。电芯20设置于壳体内部，顶盖10连接于壳体以封盖电芯20。值得说明的是，图2中所示的电芯20为其卷绕前的卷芯的部分结构示意图。
也就是说，在本实施例中，采用壳体来充当负极，而正极柱111和顶盖10之间采用绝缘材料密封。以上所述，直接将负极柱120与顶盖10一体成型，省去了负极柱120与顶盖10之间的密封和绝缘，可以降低钠离子电池的制作成本。与此同时，由于负极柱120和顶盖10之间采用一体成型的方式成型，直接避免了由于绝缘密封处负极柱120的缺陷导致的漏液的情况，提高了产品的良品率。基于此，该钠离子电池能改善现有技术中极柱位置漏液的技术问题。
在本实施例中，负极柱120和顶盖10采用铝制成。
在本实施例中，电芯20的负极集流体221和电芯20的正极集流体211均采用铝箔。由于负极集流体221和正极集流体211均采用铝箔，也就是说，正极集流体211和负极集流体221均为铝制材料，而铝与钠离子电池中的钠离子不产生化学反应，从而可以防止负极集流体221和正极集流体211被电解液腐蚀损坏，提升电池的稳定性和安全性。
可选地，在本申请的实施例中，负极集流体221的厚度小于或等于正极集流体211的厚度。其中，由于电池的正极的压实密度较大，若正极集流体211的厚度较小则容易导致正极集流体211出现断带的问题，然而负极的压实密度较小，因此对于负极集流体221的强度要求要小于对于正极集流体211的强度要求，即使负极集流体221的厚度较小也能达到防断带的问题；与此同时，为了尽量地提升电池的能量密度，便将负极集流体221的厚度设置为小于正极集流体211的厚度。
进一步地，在本实施例的一些实施方式中，负极集流体221的厚度大于4μm，且正极集流体211的厚度大于或等于6μm且小于13μm。并且，一般地，负极集流体221的厚度小于正极集流体211的厚度。可选地，负极集流体221的厚度可以取值为4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm或12.5μm等；而正极集流体211的厚度可以取值为6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm或13μm等。
值得说明的是，若正极集流体211的厚度过小，则容易在冷压过程中出现断带的问题；而若正极集流体211的厚度过大，则导致电池能量密度降低；基于此，将正极集流体211的厚度设置在6μm-13μm的范围，达到冷压过程中防断带的同事，也能尽量提升电池的能量密度。
可选地，负极集流体221的单位面积质量小于正极集流体211的单位面积质量。其中，由于负极压实密度相较于正极压实密度较低，因此，对于负极集流体221整体的强度要求相较于对于正极集流体211的整体的强度要求较低，便可以将负极集流体221的单位面积质量设置为小于正极集流体211的单位质量，能降低电池的制作难度，也可以降低电池的制作成本。
其中，在本申请的实施例中，正极集流体211和负极集流体221可以采用多孔的铝箔。换言之，可选地，正极集流体211或负极集流体221为多孔状。
在本实施例中，正极集流体211上涂布Na3V2(PO4)2F3作为活性物质层。另外，负极集流体221上涂布硬碳作为活性物质层。
在本实施例中，钠离子电池还包括正极转接片112和负极转接片121；正极耳210通过正极转接片112与正极柱111电连接；负极耳220通过负极转接片121与负极柱120电连接；正极转接片112和负极转接片121均焊接于顶盖10内侧。
可选地，正极转接片112和负极转接片121的厚度相同，且均采用铝制成。
另外，在本实施例中，正极的焊印面积为6mm*15mm，负极的焊印面积为5mm*20mm；并且，正极柱111的焊印面积与正极转接片112的焊印面积相同，负极柱120的焊印面积与负极转接片121的焊印面积相同。
为了证明本实施例中提供的钠离子电池能提高良品率，以下提供了现有技术中负极柱120与顶盖10之间采用绝缘密封的方案与本申请实施例中提供的负极柱120与顶盖10一体成型的方案的对比情况。
首先，制作了1000个电芯20中负极柱120与顶盖10之间形成密封塑胶的顶盖10，在该顶盖10中，正极柱111与顶盖10之间同样设置有绝缘密封；还制作了1000个电芯20中负极柱120与顶盖10一体成型的顶盖10，在该顶盖10中，正极柱111和顶盖10之间同样设置有绝缘密封。然后，将上述的多个顶盖10分别与卷芯进行超声焊接、注液等工序，从而将上述的多个顶盖10均组装形成成品电芯20各1000个。并且，将成品电芯20极柱朝下地放置在对应尺寸的泡棉中。将上述制作形成的成品电芯20在60℃的温度环境下存储30天后观察电芯20极柱位置是否有电解液渗漏。
得到的结论为，正极柱111和负极柱120均与顶盖10采用绝缘密封的顶盖10制作的电芯20存在漏液的概率为0.3％；而，负极柱120与顶盖10一体成型的顶盖10制作的电芯20存在漏液的概率为0.1％。
可以看出，在采用了本申请实施例中提供的钠离子电池的情况下，将废品率降低了66.7％，大幅度地降低了成本的浪费，从而降低了钠离子电池的制作成本。
另外，为了证明负极集流体221的厚度小于正极集流体211的厚度可以提升电池的能量密度，以下提供了两种方案的对比情况。方案一为负极集流体221的厚度小于正极集流体211的厚度，具体的，其中负极集流体221的厚度为9μm，而正极集流体211的厚度为13μm；方案二为负极集流体221的厚度等于正极集流体211的厚度，具体地，负极集流体221的厚度和正极集流体211的厚度均为13μm。
首先，在两个方案中的正极集流体211上均涂布单位密度相同的正极活性涂层，在两个方案中的负极集流体221上涂布单位密度相同的负极活性涂层，在相同的压实密度下，冷压后组装成成品电芯20。确保电池在厚度方向的群域度相同的情况下，即在电芯20在厚度方向上垂直壳体大面的距离相同的情况下进行能量密度的测试。
其中，对于电芯20体积能量密度和重量能量密度的计算，是基于测量电芯20的能量、质量和体积计算得到的。电芯20的体积能量密度等于E0/V0，其中，E0表示电芯20在1C0下放电的能量，V0表示电芯20的体积。电芯20的质量能量密度等于E0/m0，其中，m0表示成品电芯20的重量。
对于E0的测试方法如下：第一步，可进行容量标定；即，将电池在25℃的环境中静置5min，然后以1C倍率恒流放电至2.5V，随后静置30min，继续以1C倍率恒流放电至4.2V后恒压充电至电流倍率小于0.05C，随后静置30min，最后以1C倍率恒流放电至2.5V，记录该第一次放电容量为C0。第二部，进行能量密度标定；即，将第一步中电池在25℃的环境中静置5min，然后以1C0倍率恒流放电至2.5V，随后静置30min，再以1C0倍率恒流充电至4.2V后恒压充电至电流倍率小于0.05C，随后静置30min，最后以1C0倍率恒流放电至2.5V，记录该放电能量为E0。
得到的结论为，方案一种的电芯20的质量能量密度为120Wh/kg，体积能量密度为233Wh/L；而方案二中的电芯20的质量能量密度为112Wh/kg，体积能量密度为221Wh/L。可以明显看出，采用本实施例中的钠离子电池可以达到提升能量密度的目的。
综上所述，在该钠离子电池中，直接将负极柱120与顶盖10一体成型，省去了负极柱120与顶盖10之间的密封和绝缘，可以降低钠离子电池的制作成本。与此同时，由于负极柱120和顶盖10之间采用一体成型的方式成型，直接避免了由于绝缘密封处负极柱120的缺陷导致的漏液的情况，提高了产品的良品率。基于此，该钠离子电池能改善现有技术中极柱位置漏液的技术问题。进一步地，由于负极柱120和顶盖10均采用铝制成，钠离子电池中的电解液包含的钠离子与铝不产生反应，便能保证钠离子电池具有足够的安全性能。另外，正极集流体211和负极集流体221均采用铝箔，为了防止正极集流体211的厚度过大导致钠离子电池的能量密度降低或过小导致在冷压过程中容易断带，将正极集流体211的厚度设置为6μm-13μm；而由于负极的压实密度较低，便可以采用厚度较低的负极集流体221以提高钠离子电池的能量密度，其中，将负极集流体221的厚度设置为大于4μm且小于正极集流体211的厚度，由此可以达到提升电池的能量密度的目的。
以上所述，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述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种钠离子电池，其特征在于，包括：
电芯(20)，所述电芯(20)具有正极耳(210)和负极耳(220)；
顶盖(10)，设有正极柱通孔(110)；正极柱(111)设置于所述正极柱通孔(110)，且通过绝缘结构与所述顶盖(10)绝缘连接，所述顶盖(10)还设有负极柱(120)，所述负极柱(120)与所述顶盖(10)一体成型；
所述正极柱(111)与所述正极耳(210)电连接，所述负极柱(120)与所述负极耳(220)电连接；
壳体，所述电芯(20)设置于所述壳体内部，所述顶盖(10)连接于所述壳体以封盖所述电芯(20)。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述电芯(20)的负极集流体(221)和所述电芯(20)的正极集流体(211)均采用铝箔。
3.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极集流体(221)的厚度小于或等于所述正极集流体(211)的厚度。
4.根据权利要求3所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极集流体(221)的厚度大于4μm，且所述正极集流体(211)的厚度大于或等于6μm且小于13μm。
5.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极集流体(221)的单位面积质量小于所述正极集流体(211)的单位面积质量。
6.根据权利要求5所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极集流体(211)或所述负极集流体(221)为多孔状。
7.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极集流体(211)上涂布Na3V2(PO4)2F3作为活性物质层。
8.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极集流体(221)上涂布硬碳作为活性物质层。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池还包括正极转接片(112)和负极转接片(121)；所述正极耳(210)通过所述正极转接片(112)与所述正极柱(111)电连接；所述负极耳(220)通过所述负极转接片(121)与所述负极柱(120)电连接；所述正极转接片(112)和所述负极转接片(121)均焊接于所述顶盖(10)内侧。
10.根据权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极转接片(112)和所述负极转接片(121)的厚度相同，且均采用铝制成。
11.根据权利要求1-8中任意一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极柱(120)和所述顶盖(10)采用铝制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |