CN2859828Y - 一种安全锂电池电芯结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池的电芯结构，包括正、负极片及其之间的隔膜，在极片上设置有极耳，极片由基片和基片上的涂层组成，内层极片为常规四边形极片；外层极片是可兜折内层极片的长极片，外层极片至少有两层，且外层极片至少有一对相对的侧面上涂覆无极性的涂层。可兜叠外层极片的长度是常规极片的两倍再加上连接用基片的长度，极耳的宽度与常规极耳相同，可兜叠外层极片的连接基片上贴有耐温耐溶剂的绝缘胶片或胶带。由本实用新型提供的具有兜折式外层极片的电芯结构具有优异的耐针刺，耐机械和热冲击，耐过充和机械挤压性能，解决了锂离子电池通常存在的安全问题及隐患。

Description

一种安全锂电池电芯结构

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及到一种锂电池的电芯极片的结构。

背景技术

锂电池分聚合物锂离子电池和液态锂离子电池两种，锂电池在安全性、体积、重量、容量、放电性能方面均具有较强的优势，故而现在采用的锂电池多为锂离子/锂聚合物电池，而随着锂离子电池技术的发展，其性价比不断提高，导致其被各行各业广泛应用，而各行各业的要求又不断推动锂电池向大容量发展，大容量就要求锂电池具备较大的存储体积，这导致了厚度的增加。对于锂电池，其基本结构为由相互叠加的电芯构成电池，而电池电芯又由相互重叠的极片构成，极片的基本组合为正及负极征循环重叠，两不同性的极片间设置有绝缘隔膜，在每个极片的边上设置有极耳，同极性的极耳相互重叠，捆扎焊接后再与外极耳焊接；

叠片式电池在制作时极片都采用平埔式结构，和卷绕式电池相比，不存在拐角处和两头大量的多余集流体，因此，其体积比容量比卷绕式电池高出很多，是高容量电池所采用的主要结构方式。

电池极片的结构包括基片和涂敷在基片表面上的极性涂层，为了提升电池的循环性能及大电流充放电性能，基片及其上的涂层都很薄。所以，正极片，隔膜片，负极片循环叠加到规定的层数后，经过极耳并联，造成叠加后的组合比较松散。由于容量的增加和松散结构特征带来了这种结构电池的耐针刺、耐冲击、以及过充、耐热冲击等性能变差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高容量、高安全性能的锂电池电芯结构。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

设计了一种锂电池的电芯结构，包括正、负极片及其之间的隔膜，在极片上设置有极耳，极片由基片和基片上的涂层组成，内层极片为常规四边形极片；外层极片是可兜折内层极片的长极片，外层极片至少有两层，且外层极片至少有一对相对的侧面上设有无极性的涂层。可兜叠外层极片的连接基片上贴有耐温耐溶剂的绝缘胶片或胶带，相邻的外层可兜折极片的基片分别为铜箔和铝箔。

本实用新型与现有技术相比具有以下显著效果：

本实用新型所提供的锂电池电芯的外层兜折长极片相邻侧面上设置无极性的涂层，外层极片对合后兜住重叠叠加到规定层数的极片形成折叠式电芯结构，当电池受到针形穿刺、机械和热冲击、机械挤压、过充等安全测试时，外层极片首先短路导通，将电池内的电量放掉。短路后产生的大量热由次外层和最外层的无涂层或有单面涂层的金属基片将热量导出而快速散发，避免了热量在电池内部集聚而发生起火和爆炸等安全问题，解决了锂离子电池通常存在的安全问题及隐患。

附图说明

图1是常规极片的形状示意图；

图2是外层极片的形状示意图；

图3是本实用新型电芯的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详述。

一种锂电池的电芯结构，包括正、负极片及其之间的隔膜，在极片上设置有极耳，极片由基片和基片上的极性涂料层组成，内层通过正极，隔膜，负极，隔膜重复交错的方式按所要求的容量进行折叠，达到要求的厚度，且正极极耳和正极极耳位置相对，负极极耳与负极极耳位置相对。由于具体使用状态限制，目前的锂电池外形多为在长方体的基础上稍加变形，因此实施例中极片形状采用矩形，当然也可以根据具体情况推广到异形锂电池。图1给示了常规的矩形状极片1，极片的基片11上设置有极性的涂层12，一般极片的极耳13均位于极片宽片的一侧，正、负极极片的形状一致，在利用本实用新型进行锂电池的生产加工时，内层极片仍使用常规极片，只是当内层极片与隔膜2交错叠加达到规定的层数需进行下一道捆扎工序时，才采用图2所示的连体式兜折内层极片的外层极片，可兜叠外层极片的长度是常规极片的两倍再加上连接用基片的长度，宽度与常规极耳相同或稍小或稍大，可兜叠外层极片的连接基片6上贴有耐温耐溶剂的绝缘胶片或胶带61，使用时当然需要注意外层与内层极片的极性不同。

本实施例中外层兜折式的极片包括次外层和最外层两层，当然也可以采用多层兜折式外层极片，本实施例仅以两层外层极片为例说明之。实际加工时次外层极片3和最外层极片5的极性必须相反，且之间也有绝缘胶层4隔开，以防止短路发生，可参见图3。次外层和最外层的极片通过兜尾的方法，从电芯的一侧包到另一侧。兜折后的同极性最外层和次外层极片的极耳相互对映、与极耳相对的极片底端相互间由基片连为一体，该可兜折的外层极片的长度是常规极片的两倍数一般还需加上连接基片的长度，宽度与常规极耳相同。可兜叠外层极片的连接基片6上贴有耐温耐溶剂的绝缘胶片或胶带61，不设置极性涂层。

最外层极片上单面涂有极性涂层或无极性涂层，最好是其上无极性涂层。次外层极片其单面有极性涂层或无极性涂层，但最好是单面涂有极性涂层，且极性涂层侧面向内层极片，而无极性涂层一个侧面面向最外层极片。必须注意的是，次外层和最外层相对的那一个侧面的基片上都必须没有极性涂层。

本实施例中最外层的极性与次外层的极性必须相反，即次外层是正极且其采用的基片为铝箔，则最外层必须是负极性且其采用基片为铜箔；反之，次外层是负极且其采用基片为铜箔，则次外层必须是正极性且其采用的基片为铝箔。当然次外层极片和最外层极片的基片也可根据实际情况变化采用其他金属箔。

当倒数第三层极片为双面涂有极性涂层时，次外层如是负极极性，则其为单面涂有极性涂层，且涂有极性涂层面面向第三层；次外层如为正极极性，则其为单面涂有极性涂层或无极性涂层；当倒数第三层为单面涂有极性涂层时，则次外层可与其合并，此时倒数第三层变为次外层。

本实用新型也包括最外层是多层上面无极性涂层的相同金属或不同金属箔基片的集合体，这些集合体的极性可以是同性，或交错异性。当然这些基片也可以同时在内部极片之间插入，插入数量不限。但插入基片应与具有相同基片的涂有极性物质的内部电极片相对应的极耳联在一起。

Claims (4)

1、一种锂电池的电芯结构，包括正、负极片及其之间的隔膜，在极片上设置有极耳，极片由基片和基片上的涂层组成，内层极片为常规四边形极片，其特征是：外层极片是可兜折内层极片的长极片，外层极片至少有两层，且外层极片至少有一对相对的侧面上涂覆有无极性的涂层。

2、根据权利要求1所述的锂电池的电芯结构，其特征是：所述兜折后的同极性外层极片的极耳相互对映，可兜叠外层极片的长度是常规极片的两倍再加上连接用基片的长度，宽度与常规极耳相同。

3、根据权利要求2所述的锂电池的电芯结构，其特征是：所述可兜叠外层极片的连接基片上贴有耐温耐溶剂的绝缘胶片或胶带。

4、根据权利要求3所述的锂电池的电芯结构，其特征是：所述相邻的外层可兜折极片的基片分别为铜箔和铝箔。

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