CN2701078Y

CN2701078Y - 一种软包装锂离子电池

Info

Publication number: CN2701078Y
Application number: CN 200420045604
Authority: CN
Inventors: 梁世硕
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2014-04-30

Abstract

本实用新型提供了一种软包装锂离子电池，它包括正极、负极、置于所述正极和负极之间的隔膜和电解质，被封装在一个由高分子薄膜和金属箔组成的复合膜外壳内，所述的复合膜外壳的底部有凸出部分。该凸出部分可有效的缓冲抗力，避免了内部的芯体结构受到瞬间的猛烈撞击。有效的避免了因底部撞击而出现的电池电压下降、发热，甚至鼓胀、爆炸等安全性问题。

Description

一种软包装锂离子电池

【技术领域】

本实用新型涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种软包装锂离子电池。

【背景技术】

锂离子电池是一种新型的化学电源，它迎合了现代电子产品发展的要求，这种新的电池技术具有高能量密度、高电压、无污染、不含金属锂、循环寿命高、无记忆效应、充电速度快等特点。目前广泛应用于3C产品，也即个人电脑、移动电话和诸如便携式CD机、PDA之类的个人无线电子设备中。

近年来，为适应电子设备尤其是便携式电子设备发展的需要，作为必要构件的电池要求厚度要薄。但是，用普通的金属外壳作为电池芯体封装部件，其厚度较厚，占用设备空间较大，使得锂二次电池的体积能量密度和重量能量密度降低，并且这类电池还存在着漏夜和内部腐蚀等问题。为克服上述缺陷，寻求采用软质外壳，特别是使用高分子薄膜和金属箔组成的软包装复合膜来替代上述金属外壳作为封装部件，并出现了软包装锂离子电池和聚合物锂离子电池等软壳锂离子电池。但是，作为一种软的外壳结构，其固有的耐撞击性差，使该类型的软壳锂离子电池在使用过程中会由于不慎的跌落或撞击使内部的芯体结构变形，引起电池内部正负极片接触短路或刺破短路，导致电池电压下降、发热甚至引起电池鼓胀、爆炸等安全性问题。

【发明内容】

本实用新型的目的在于，提供一种结构简单、具有良好安全性能的软包装锂离子电池。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种软包装锂离子电池，它包括正极、负极、置于所述正极和负极之间的隔膜和电解质，被封装在一个由高分子薄膜和金属箔组成的复合膜外壳内，其特征在于，所述的复合膜外壳的底部有凸出部分。

本实用新型的软包装锂离子电池，所述的高分子薄膜和金属箔组成的复合膜采用一层或多层高分子薄膜和铝箔组成的铝塑复合膜。

本实用新型的软包装锂离子电池，所述外壳的凸出部分的位置在外壳底部的中心位置或边缘位置。

本实用新型的软包装锂离子电池，所述外壳的凸出部分的凸起高度为0.5～4.0mm，更优为为1.0～2.0mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，本实用新型采用了一种简单的由高分子薄膜和金属箔组成的复合膜外壳结构，在外壳的底部有凸出部分，在电池底部朝下的跌落或撞击过程中，该突出部分首先受力变形，起到了很好的缓冲作用，避免了内部的芯体结构受到瞬间的猛烈撞击。大大减轻了撞击对内部的芯体结构的破坏作用，从而使电池内部正负极片接触短路或刺破短路的几率大大降低，有效的避免了出现电池电压下降、发热，甚至鼓胀、爆炸等安全性问题。

结合附图并通过以下详细说明，本实用新型的特征和优点将会更加显而易见。

【附图说明】

图1是放置电极芯体前的一种外壳示意图。

图2是图1所示的外壳内置电极芯体后形成的电池示意图。

图3是放置电极芯体前的另一种外壳示意图。

图4是图3所示的外壳内置电极芯体后形成的电池示意图。

图5比较例的电池示意图。

图6是本实用新型软包装锂离子电池的立体示意图。

附图符号说明：

1-外壳中的凹槽1A-外壳中的上凹槽1B-外壳中的下凹槽

a-弯折点 b-凹槽边缘

2-正极片 3-负极片 4-隔膜 5-极耳

6-凸出部分 6A-凸出部分的上层复合膜

6B-凸出部分的下层复合膜

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述，应当理解，附图和说明书本质上是说明性的而不是限制性的。

本实用新型的一种软包装锂离子电池，它包括正极、负极、置于所述正极和负极之间的隔膜和电解液，以及封装它们的由高分子薄膜和金属箔组成的复合膜外壳。

所述的正极、负极、隔膜和电解液选用现有技术中的锂二次电池常用的正极、负极、隔膜和电解液。所述的正极是根据公知技术，由能镶嵌和脱嵌锂离子的含锂正极活性物质、导电剂、粘合剂和溶剂搅拌混合成的正极浆料涂布在正极集电体上而成。所述的负极是由能镶嵌和脱嵌锂离子的碳材料、粘合剂和溶剂混合成的负极浆料涂布在负极集电体上而成。正极、负极和隔膜可以通过卷绕或层叠的方式形成电池芯体。所述的隔膜可以采用聚乙烯、聚丙烯复合隔膜纸。所述的电解液是加入锂盐的非水有机溶剂所形成的溶液，非水有机溶剂起介质作用，迁移能够参与化学反应的离子。锂盐和非水有机溶剂可采用非水电解液常用的锂盐和有机溶剂，比如锂盐选用六氟磷酸锂LiPF₆浓度为1M。有机溶剂选用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)的混合物。

本实用新型实例中采用的由高分子薄膜和金属箔组成的复合膜是铝塑复合膜，其有三层，从外向内分别为PET层、Al箔层，PE或PP层。最内一层PE或PP具有热封性能，在一定温度和压力下可以粘合，具有密封性能。

如图1、图2所示，使用冲压模具把复合膜参照电极芯尺寸冲压出一个凹槽1。从复合膜的弯折点a处弯折180度，弯折点a离凹槽边缘b留出一定距离作为凸出部分6。如果弯折点a到凹槽边缘b的距离太小，则电池底部的凸出部分起不到抗力缓冲作用，如果距离太大，会浪费不必要的空间。故留出的距离以0.5～4.0mm为佳，最佳为1.0～2.0mm。本实施方案的外壳凸出部分位于电池底部的边缘位置。

如图3和图4所示，使用冲压模具把复合膜参照电极芯尺寸冲压出凹槽1A和凹槽1B，凹槽1A和凹槽1B边缘b间距为1.0～8.0mm。从凹槽1A和凹槽1B边缘b的中部位置弯折180度，使上下凹槽正对，从弯折点a距凹槽边缘b形成0.5～4.0mm的突出部分6。同理，凹槽1A和凹槽1B边缘b间距最佳为2.0～4.0mm，以便从弯折点a距凹槽边缘b形成的突出部分6的高度为1.0～2.0mm。本实施方案的外壳凸出部分位于电池底部的中心位置，立体示意图如图6所示。

更进一步，凹槽1A和凹槽1B的深度，可在凹槽1A和凹槽1B的总深度不变的情况下进行调整。凹槽1A和凹槽1B的深度不同使预留的突出部分处于外壳底部的不同位置。当其中一凹槽的深度为0时，便是图1、图2所示的类型。

更进一步，还可以通过热压封合的方式对电池壳底的凸出部分进行如下处理，在100--200℃温度和0.05-1.0MPA压力下封合1-4秒，使上层复合膜6A和下层复合膜6B结合在一起，以定型突起部分6，以使其更好的发挥作用。不难理解，当凹槽1A和凹槽1B分别在两张复合膜上时，也可以通过热压封合的方式直接将他们封合在一起，并形成突出部分6。

下面结合实例对本实用新型作进一步的说明。

【实施例1】

将95％重量的钴酸锂LiCoO₂粉末，采用2％重量的聚偏二氟乙烯PVDF为粘合剂，3％重量的乙炔黑为导电剂，N-甲基-2-吡咯烷酮NMP为溶剂，搅拌混合均匀，制得涂布所用的正极浆料。将制得的钴酸锂浆料采用拉浆的方式均匀涂布在铝箔上，烘干、压片、裁成正极极片。

将95％重量的天然石墨、5％重量的粘合剂聚四氟乙烯PTFE，溶剂去离子水搅拌混合均匀，制得涂布所用的负极浆料。将制得的负极浆料采用拉浆的方式均匀涂布在铜箔上，烘干、压片，裁成负极极片。

将正极片，隔膜纸，负极片依次叠层并卷绕成电池芯。

如图1、图2所示，使用冲压模具把铝塑复合膜参照电极芯尺寸冲压出一个凹槽1。从复合膜的弯折点a处弯折180度，弯折点a离凹槽边缘b留出1.5mm距离作为凸出部分6。由正极片2、负极片3、隔膜4组成的电池芯体放置在凹槽1中。经过封装、注液、化成后抽真空封口，在电池内部真空状态下，突出部分的上层复合膜6A和下层复合膜6B自然贴合在一起。最后经过分容得到成品电池。

【实施例2】

本实施例中，对电池壳底的凸出部分进行如下处理：在150℃温度和1.0MPA压力下封合2秒，使上层复合膜6A和下层复合膜6B封合在一起。除此之外，其他工艺过程及条件分别与实施例1相同。

【实施例3】

本实施例中，如图3和图4。使用冲压模具把铝塑复合膜参照电极芯尺寸冲压出凹槽1A和凹槽1B，凹槽1A和凹槽1B边缘间距为4mm。从复合膜的中部弯折点a处弯折180度，使上下凹槽正对，则在外壳底部形成2mm的突出部分6。通过热压封合的方式使上层复合膜6A和下层复合膜6B结合在一切。正极片、负极片及电池芯的制作方法同实施例1。把由正极片2、负极片3、隔膜4组成的电池芯体放置在凹槽1A和凹槽1B中。经过封装、化成、抽真空封口、分容得到成品电池。

【比较例】

本实施例中，如图5所示。使用冲压模具把铝塑复合膜参照电极芯尺寸冲压出一个凹槽1，沿着凹槽边缘把复合膜弯折180度，在弯折的跟部没有留出突出部分。正极片、负极片及电池芯的制作方法同实施例1。把由正极片2、负极片3、隔膜4组成的电池芯体放置在凹槽1中。经过封装、化成、抽真空封口、分容得到成品电池。

对用上述方法制得的四种电池分别进行跌落测试。测试方法如下：

每种电池各取10支，在锂电测试柜(BS-9300电池性能测试仪)上用1C恒流恒压充电2.5小时，充电上限4.2V，使电池充满电。记录电池初始电压，在常温下使电池底部朝下从1.5米的高度跌落到混凝土地面，每支电池分别跌落5次；记录电池电压，观察电池是否发热。计算每种电池初始电压和跌落后电压的平均值。结果如表1：

表1：

电池来源	初始平均电压(V)	跌落后平均电压(V)	现象
电池来源	初始平均电压(V)	跌落后平均电压(V)	现象	实施例1	4.20	4.20	无电池短路、发热
实施例2	4.20	4.20	无电池短路、发热	实施例1	4.20	4.20	无电池短路、发热
实施例2	4.20	4.20	无电池短路、发热	实施例3	4.20	4.20	无电池短路、发热
比较例1	4.20	4.06	一支电池发热	实施例3	4.20	4.20	无电池短路、发热

从测试结果可以看出，实施例1、实施例2和实施例3跌落后电池电压没有下降，没有出现电池短路和发热现象。比较例1跌落后电池平均电压下降了0.14V，一支电池出现了发热现象。

测试表明实施例电池所用的外壳在底部有预留的突出部分，在电池底部朝下的跌落过程中，该突出部分首先受力变形，起到了很好的缓冲作用，避免了内部的芯体结构受到瞬间的猛烈撞击。大大减轻了撞击对内部的芯体结构的破坏作用，从而使电池内部正负极片接触短路或刺破短路的几率大大降低，有效的避免了出现电池电压下降、发热，耐跌落性能优。

比较例电池所用的外壳在底部没有预留的突出部分，在电池底部朝下的跌落过程中，内部的芯体结构受到瞬间的猛烈撞击，电池内部产生微短路，电压下降较多。耐跌落性能差。

Claims

1.一种软包装锂离子电池，它包括正极、负极、置于所述正极和负极之间的隔膜和电解质，被封装在一个由高分子薄膜和金属箔组成的复合膜外壳内，其特征在于，所述的复合膜外壳的底部有凸出部分。

2.如权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于，所述的复合膜为铝塑复合膜。

3.如权利要求1所述的软包装锂离子电池，其特征在于，所述外壳的凸出部分的位置在外壳底部的中心位置或边缘位置。

4.如权利要求1、2或3所述的软包装锂离子电池，其特征在于，所述外壳的凸出部分的凸起高度为0.5～4.0mm。

5.如权利要求4所述的软包装锂离子电池，其特征在于，所述外壳的凸出部分的凸起高度为1.0～2.0mm。