專利名稱：一種單體高電壓的二次鋰離子電池的制作方法
技術領域：
一種單體高電壓的二次鋰離子電池技術領域[0001]本實用新型屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種單體高電壓的二次鋰離子電池。
技術背景[0002]鋰離子電池目前已經(jīng)廣泛地應用在多種移動設備中，目前的鋰離子電池一般內(nèi)部只有一個鋰離子電池單元，工作電壓范圍一般為3. (Γ4. 2V，而在多數(shù)EV電芯中，會存在多個鋰離子電池單元,鋰離子電池單元間均為并聯(lián)結構,此種結構可以提高電池的容量值， 但是無法提供足夠高的工作電壓。若設備要在高電壓下才能工作，如攝像機、電動工具、EV/ HEV等，此時就需要在設備中做多電池串聯(lián)。多節(jié)鋰離子電池需要在設備中進行串聯(lián)。多節(jié)電池在設備內(nèi)串聯(lián)勢必要占用一定的空間，如包裝袋的數(shù)量增加，保護電路復雜，連接導線增多等，對于一些設備空間十分有限的移動設備來說，必然造成能量密度的降低和成本的增加。[0003]如果單純提高鋰離子電池的工作電壓是非常困難的，工作電壓的升高需要材料體系方面的突破，這是非常困難的，而且電池的工作電壓達到6 7V甚至更高后，一般的鋰離子電池的電解液溶劑會因為電池內(nèi)部的高電壓而發(fā)生分解，電池會鼓氣，厚度膨脹，內(nèi)阻增大等問題而無法正常工作導致失效，甚至出現(xiàn)安全性問題。如何在單體電池內(nèi)成倍地提高電池的工作電壓，同時還能保證電池自身的可靠性和安全性是本實用新型要著重解決的問題。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，而提供一種單體高電壓的鋰離子二次電池，此電池可使移動設備內(nèi)無需多節(jié)電池串聯(lián)即可滿足移動設備的高電壓需求，且能在一定程度上減少了因電池串聯(lián)導致的空間浪費，提高了電池的能量密度。為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種單體高電壓的二次鋰離子電池，包括包裝袋、容納于所述包裝袋內(nèi)的電芯和灌注于所述包裝袋內(nèi)的電解液，所述包裝袋包括頂封區(qū)和底封區(qū)，其中，所述電芯包括至少兩個串聯(lián)的鋰離子電芯單元，相鄰的兩個鋰離子電芯單元之間設置有絕緣膜。在對電池進行封裝時，將鋰離子電芯單元之間的絕緣膜和包裝鋁箔袋(為包裝袋的一種)一同封裝起來，將所有的鋰離子電芯單元在同一包裝鋁箔袋中隔絕開來。相互獨立的鋰離子電芯單元間電解液是相互獨立的，不會因為電池電壓升高后導致電池內(nèi)電解液的分解。[0006]作為本實用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進，所述電芯包括至少四個串聯(lián)的鋰離子電芯單元。[0007]作為本實用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進，每個鋰離子電芯單元設置有伸出于頂封區(qū)的正極極耳和負極極耳。每個鋰離子電芯單元含有一個正極極耳和一個負極極耳，兩個或多個鋰離子電芯單元為上下結構，其中一個鋰離子電芯單元處于另一個鋰離子電芯單元之上，鋰離子電池單元之間分別使用絕緣膜將其完全隔開。[0008]作為本實用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進，在相鄰的兩個鋰離子電芯單元中，其中一個鋰離子電芯單元的正極極耳與另一個鋰離子電芯單元的負極極耳焊接。[0009]作為本實用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進，所述正極極耳或所述負極極耳設置有焊接區(qū)；在封裝完畢后，在電池外部，使用電阻焊或超聲波或激光將一個鋰離子電芯單元的正極和相鄰的另一個鋰離子電芯單元負極通過焊接區(qū)焊接在一起， 如此依次焊接所有的鋰離子電芯單元。這樣鋰離子電池的總電壓可以達到普通鋰離子電池的兩倍甚至多倍。[0010]作為本實用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進，所述絕緣膜的厚度為8 μ m-80 μ m。[0011]作為本實用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進，所述絕緣膜的厚度為15 μ m-25 μ m，此厚度為本實用新型的最優(yōu)厚度，能使鋰離子電芯單元間電解液是相互獨立。[0012]本實用新型的有益效果是；通過對本實用新型所述電芯設置包括至少兩個串聯(lián)的鋰離子電芯單元，且相鄰的鋰離子電芯單元間隔有絕緣膜，使得在單體鋰離子電池內(nèi)提高電池的工作電壓到普通鋰離子電池的兩倍甚至多倍，避免了移動設備中需要多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)的要求，同時鋰離子電池內(nèi)部利用絕緣膜隔絕各鋰離子電芯單元，使其相互獨立、絕緣，電芯單元之間電解液是不可以流動的，所以不會引起電池內(nèi)電解液因高電壓導致溶劑的分解，也可以一定程度地提高鋰離子電池的能量密度。

[0013]圖I為本實用新型的俯視結構示意圖(兩個鋰離子電芯單元)。[0014]圖2為圖I的I-I縱剖面構造圖。[0015]圖3為本實用新型的俯視結構示意圖(多個鋰離子電芯單元)。[0016]圖4為圖3的II-II縱剖面構造圖。
具體實施方式
[0017]下面結合實施例和說明書附圖，對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。[0018]一種單體高電壓的二次鋰離子電池，包括包裝袋、容納于所述包裝袋內(nèi)的電芯和灌注于所述包裝袋內(nèi)的電解液，包裝袋包括頂封區(qū)4和底封區(qū)9，其中，電芯包括至少兩個串聯(lián)的鋰離子電芯單元，相鄰的兩個鋰離子電芯單元之間設置有絕緣膜7。[0019]如圖1、2所示，這是本實用新型的實施例1，鋰離子電池正極I為鋰離子電芯單元 11的正極，鋰離子電池負極3為鋰離子電芯單元12的負極，鋰離子電池中間極2為鋰離子電芯單元11負極6和鋰離子電芯單元12正極5采用電阻焊或超聲波或激光焊接后組成， 它們通過焊接區(qū)10進行焊接，其焊接的空間范圍為30。在使用過程中，用戶需將正負極端子連接在用電器兩端即可，中間極2用于監(jiān)控和平衡電池內(nèi)的兩個鋰離子電芯單元之間的電壓。鋰離子電池采用熱封裝的方式，在側部、頭部和尾部完成封裝，其頭部封裝區(qū)為頂封區(qū)4，尾部封裝區(qū)為底封區(qū)9。[0020]鋰離子電芯單元11和鋰離子電芯單元12上下重疊在一起，確保鋰離子電芯單元 11負極6和鋰離子電芯單元12正極5重疊在一起，封裝完畢后在電池外部采用電阻焊或超聲波或激光的方式將其焊接在一起組成串聯(lián)電路。兩個鋰離子電芯單元間存在一絕緣膜 7，其絕緣膜7的厚度為15 μ m,我們使用熱封裝的方法將兩個鋰離子電芯單元的絕緣膜7和包裝鋁箔袋8的熔合層完全封裝，這種絕緣膜7結構可以完全阻隔兩個鋰離子電芯單元，防止兩個鋰離子電芯單元的電解液混合后同處在電池的高電壓下導致分解失效。[0021]如圖3、4所示，這是本實用新型的實施例2，同實施例I的結構類似。不同的是由多個鋰離子電芯單元組成，由原來的兩個鋰離子電芯單元增加到鋰離子電芯單元13，甚至增加到鋰離子電芯單元20，鋰離子電芯單元間正負極極耳的位置有差別，這種極耳位置的移動是為了保證多個鋰離子電芯單元重疊封裝后，相鄰單元直接正負極極耳的焊接串聯(lián)。 鋰離子電芯單元的數(shù)量需根據(jù)所需單體電壓來設計，其中每個鋰離子電芯單元極耳的位置需要根據(jù)單元的數(shù)量和電池的總寬度等平均分配。具體實施過程如下首先將不同極耳位置的鋰離子電芯單元按順序從下而上重疊在一起，每相鄰兩個鋰離子電芯單元之間需安裝一次絕緣膜7，其絕緣膜7的厚度為25 μ m，裝配過程中需定位好上下兩個鋰離子單元極耳位置，裝配完成后，對電池的側邊、頂邊和底邊進行熱封裝，封裝時確保包裝鋁箔袋8和絕緣膜7能一同封裝在一起。完成封裝的電池即可進行其他工序的生產(chǎn)，生產(chǎn)完畢后的鋰離子電池正負極間電壓即可達到普通單體鋰離子電池的整數(shù)倍。[0022]若是將多個普通的鋰離子電池進行串聯(lián)升高電壓，相鄰的鋰離子電池之間會增加兩層包裝鋁箔袋，同時每個鋰離子軟包裝電池還要單獨配備保護電路等，這些都會使電池組的能量密度降低和成本的提高。根據(jù)簡單的計算，能量密度一般能提高29Γ5%。[0023]本實用新型至少具有如下優(yōu)點一、制造成本更低，價格更便宜；二、質量能量比大大提高；三、方便用戶使用；四、有良好的穩(wěn)定性，提高了高電壓電池的循環(huán)使用壽命； 五、改善了鋰離子電池高低溫性能，有效提高低溫放電性能。[0024]根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式
，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中·使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本實用新型構成任何限制。
權利要求1.一種單體高電壓的二次鋰離子電池，包括包裝袋、容納于所述包裝袋內(nèi)的電芯和灌注于所述包裝袋內(nèi)的電解液，所述包裝袋包括頂封區(qū)和底封區(qū)，其特征在于所述電芯包括至少兩個串聯(lián)的鋰離子電芯單元，相鄰的兩個鋰離子電芯單元之間設置有絕緣膜。
2.根據(jù)權利要求I所述的單體高電壓的二次鋰離子電池，其特征在于所述電芯包括至少四個串聯(lián)的鋰離子電芯單元。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的單體高電壓的二次鋰離子電池，其特征在于每個鋰離子電芯單元設置有伸出于頂封區(qū)的正極極耳和負極極耳。
4.根據(jù)權利要求3所述的單體高電壓的二次鋰離子電池，其特征在于在相鄰的兩個鋰離子電芯單元中，其中一個鋰離子電芯單元的正極極耳與另一個鋰離子電芯單元的負極極耳焊接。
5.根據(jù)權利要求4所述的單體高電壓的二次鋰離子電池，其特征在于所述正極極耳或所述負極極耳設置有焊接區(qū)。
6.根據(jù)權利要求I所述的單體高電壓的二次鋰離子電池，其特征在于所述絕緣膜的厚度為8 μ m-80 μ m。
7.根據(jù)權利要求6所述的單體高電壓的二次鋰離子電池，其特征在于所述絕緣膜的厚度為 15 μ m-25 μ m。
專利摘要本實用新型屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種單體高電壓的二次鋰離子電池；包括包裝袋、容納于所述包裝袋內(nèi)的電芯和灌注于所述包裝袋內(nèi)的電解液，所述包裝袋包括頂封區(qū)和底封區(qū)，其中，所述電芯包括至少兩個串聯(lián)的鋰離子電芯單元，相鄰的兩個鋰離子電芯單元之間設置有絕緣膜。本實用新型可以在單體鋰離子電池內(nèi)提高電池的工作電壓到普通鋰離子電池的兩倍甚至多倍，避免了移動設備中需要多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)的要求，同時鋰離子電池內(nèi)部利用絕緣膜隔絕各鋰離子電芯單元，使其相互獨立、絕緣，所以不會引起電池內(nèi)電解液因高電壓導致溶劑的分解，也可以一定程度地提高鋰離子電池的能量密度。
文檔編號H01M10/0525GK202662721SQ20122023688
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2012年5月24日
發(fā)明者張磊 申請人:寧德新能源科技有限公司, 東莞新能源科技有限公司