CN2569353Y - 锂离子动力蓄电池的芯体 - Google Patents

Abstract

一种锂离子动力蓄电池的芯体，由极片与隔膜层叠构成，其特征在于还包括芯体的上、下面平行的上栅板和下栅板、弹簧片及其卡钩；每个卡钩的下端与下栅板连为一体，每个卡钩的上端向芯体方向弯曲，其弯曲部分有凹槽，弹簧片卡在凹槽内；本实用新型可提高锂离子动力蓄电池的能量密度、提高锂离子动力蓄电池内部弹性结构部件的机械强度以及降低电池组装的工艺难度。

Description

锂离子动力蓄电池的芯体

(一)技术领域

本实用新型涉及电化学二次电池领域，更详细地说是内部安装有网格状栅板式弹性装置的锂离子动力蓄电池的芯体。

(二)背景技术

图1是现有锂离子动力蓄电池的芯体结构及制造流程图，如图所示，通过压紧极片1和隔膜2交替层叠构成芯体，极片边有极耳3，在充放电过程中由于极片的反复膨胀和收缩，往往会造成极片之间接触不良、不均匀、不充分或过于紧密等，进而造成极片的极化程度不均匀(即一致性变差)、电池的内阻增大，以及电池的功率密度、循环寿命、能量密度等性能指标下降。此外，极片的反复膨胀和收缩还会造成电池的外壳变形，从而给电池组的串并联组装、使用和安全都带来不利影响。

图2是为了解决上述问题采取的一种锂离子动力蓄电池的芯体结构示意图，在叠层极片1的一侧与电池壳壁之间插入一整块实心平板4，再在该平板与电池壳壁之间插入一整块金属弹簧片5。采用这种结构装置的优点是：当极片膨胀或收缩时，夹在整块实心平板与电池壳壁之间的整块金属弹簧片则相应地收缩或膨胀，从而使极片始终能够接触均匀、充分和紧密，也可以缓冲极片发生膨胀时对电池壳壁产生的压力，因此可以防止电池外壳发生变形甚至破裂。但采用这种结构装置还存在以下缺点：

(1)添加的整块实心平板和整块金属弹簧片整块连片无隙以及较厚重，从而增加了电池的重量和体积，导致电池的重量比能量和体积比能量降低；

(2)由于电池内部极片的反复膨胀、收缩以及气胀等对平板或壳体产生的压力较大，在使用过程中可能会因为平板或壳体的机械强度不够而产生形变甚至破裂，从而导致电池破损或失效；

(3)组装电池时，需要先将极片与隔膜交替层叠在电池壳之中，插入实心平板，对之施加一定的压力将实心平板向极片方向挤压使实心平板和与壳壁之间的间隙足够宽时，再将整块金属弹簧片插入该间隙中，因此组装工艺的难度较大。而且一旦组装完毕后，对组装不当的极片、隔膜、整块实心平板、整块金属弹簧片等的再调整、修理等都较为困难，并会造成产品合格率的降低。

(三)实用新型内容

本实用新型针对目前极片层叠式方形锂离子动力蓄电池所采用的弹性结构装置所存在的缺点和问题，为提高锂离子动力蓄电池的能量密度、提高锂离子动力蓄电池内部弹性结构部件的机械强度以及降低电池组装的工艺难度等，提供一种安装了网格状栅板式弹性装置的锂离子动力蓄电池的芯体。

图3是本实用新型的锂离子动力蓄电池芯体结构示意图，如图所示，由极片1与隔膜2层叠构成，3是极耳，还包括芯体的上、下面平行的上栅板4和下栅板5、弓形弹簧片6及其卡钩7；每个卡钩7的下端与下栅板5连为一体，每个卡钩7的上端向芯体方向弯曲，其弯曲部分有凹槽，弹簧片6卡在凹槽内。

上栅板4和下栅板5网格中的每根栅条背面上有突起的“脊”，使每根栅条的横截面呈“

”形或“

”形。电池的芯体被夹在这两块面平行的栅板之间，两块栅板有“脊即的面朝壳壁，并且电池芯体中的极片1及隔膜2所处的平面与上、下栅板4、5所处的平面平行。其中下栅板5的四个角及其边上分别固定有可控制调节芯体极片1与隔膜2之间松紧程度的卡钩7。

组装电池芯体时，先将电池芯体的极片与隔膜整齐地叠放(即电池芯体的角和边与下栅板的角和边在位置上相互对应)在下栅板的卡钩之间的空间里，再将上栅板覆盖于电池的芯体之上(其角和边与下栅板的角和边在位置上相互对应)，继而对上栅板朝电池芯体方向施以一定的压力，调节卡钩使上栅板与下栅板之间的极片、隔膜的松紧程度适宜后再将弹簧片固定安装在卡钩上，最后解除对上栅板施加的压力。就这样，由该装置整合、固定和控制调节的一整套电池芯体便组装完毕，并即可将整套装置套入电池壳内。

所述上、下两块栅板的整体形状可以是长方形的，也可以是其它形状。

所述上、下两块栅板的栅条(包括栅条上的“脊”)的形状、长度、宽度及厚度等既可以是相同的，也可以是不同的。

所述上、下栅板平面上镂空的基元网格形状可以是三角形、方形或多边形，也可以是圆形、椭圆形、心形等，可以是规则的和对称的，也可以是不规则的和不对称的。

所述组成该弹性结构装置的两块网格状栅板上突起的“脊”可以有一条，也可以有两条或多条。

所述下栅板的四角及边上分别固定的卡钩的分布可以是对称的，也可以是不对称的。

所述下栅板的四条边及其夹角上分别固定的卡钩数目可以是2个，也可以多于2个。每个卡钩的钩曲部分与上栅板之间都安装1片弓形弹簧片。

所述弹簧片既可以是弓形的，也可以是其它形状。

本实用新型与现有技术(即背景技术)相比具有如下优点：

(1)本实用新型所采用的网格状栅板和弹簧片的重量相对于采用整块实心平板和弹性橡胶垫或整块弹簧片的重量要轻很多，使电池额外增加的重量相对较少，从而提高了电池的重量比能量和比功率；

(2)由于栅板的栅条上有突起的“脊”，使栅条的横截面呈“ ”形、“ ”形等形状，类似于半“工”字型结构，可以增大栅条的刚性和强度，使栅板不易产生形变，在使用过程中有利于极片之间接触均匀、充分和松紧适度，从而有利于提高锂离子动力蓄电池内部极片间的一致性，延长电池的使用寿命。此外，这种横截面呈半“工”字型的结构也可以使栅板采用相对较薄的材料，从而又有利于提高电池的重量比能量和比功率；

(3)电池的极片、隔膜和该弹性结构装置的各个组件等都可以在电池壳外组装、调整、固定成为一个完整的电池芯体后再套入电池壳内，因此降低了锂离子动力蓄电池组装工艺的难度；此外，如果需要对已经装入电池壳内的电池芯体重新进行调整或修理，还可以较容易地将整个电池芯体拉出电池壳外再进行操作，因此也有利于对电池芯体的二次甚至多次的调整或修理，从而可有效提高电池产品的合格率。

(四)附图说明

图l是现有锂离子动力蓄电池芯体结构及制造流程图；

图2是现有锂离子动力蓄电池芯体另一结构示意图；

图3是本实用新型锂离子动力蓄电池芯体结构示意图；

图4是图3中的弹簧片卡钩与下栅板结构示意图；

图5是图3中的弹簧片卡钩与弹簧片结构示意图。

(五)具体实施方式

如图3、4、5所示，本实用新型的锂离子动力蓄电池芯体由极片1与隔膜2层叠构成，3是极耳，还包括芯体的上、下面平行的上栅板4和下栅板5、弓形弹簧片6及其卡钩7；每个卡钩7的下端与下栅板5连为一体，每个卡钩7的上端向芯体方向弯曲，其弯曲部分有凹槽，弹簧片6卡在凹槽内。

其中下栅板5的四角及其每两个角之间都分别固定有卡钩7。上栅板4和下栅板5网格中的每根栅条上面向电池壳壳壁侧都有一条突起的“脊”，每根栅条的横截面呈半工字的“

”形。电池芯体中的极片及隔膜所处的平面与上、下栅板所处的平面都平行。弹簧片被安装在上栅板与卡钩的钩曲部分之间，并可对夹在上栅板和下栅板之间的电池芯体施加一定的压力。

所述上、下栅板4、5的整体形状都为相同面积的长方形，两块栅板的栅条(二包括栅条上的“脊”)的形状、宽度和高度都相同，栅条上突起的“脊”都只有一条，两块栅板中镂空的网格呈三角形；所述下栅板的四个角及其每两个角之间都分别各固定一个卡钩(总数是七个)，并且分别与下栅板对边上的卡钩是对称分布的。这种卡钩对上、下栅板起连接和固定的作用，由其与上栅板共同连接固定的弓形弹簧片对电池芯体中极片、隔膜之间堆叠的松紧程度起着调节控制的作用。

Claims (4)

1、一种锂离子动力蓄电池芯体，由极片与隔膜层叠构成，其特征在于还包括芯体的上、下面平行的上栅板和下栅板、弹簧片及其卡钩；每个卡钩的下端与下栅板连为一体，每个卡钩的上端向芯体方向弯曲，其弯曲部分有凹槽，弹簧片卡在凹槽内。

2、根据权利要求1所述的锂离子动力蓄电池芯体，其特征在于上栅板和下栅板网格中的每根栅条背面上有突起的“脊”，使每根栅条的横截面呈“

”形或“

”形。

3、根据权利要求1或2所述的锂离子动力蓄电池芯体，其特征在于上、下栅板中镂空的网格呈三角形。

4、根据权利要求1或2或3所述的锂离子动力蓄电池芯体，其特征在于所述弹簧片呈弓形。

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