一種高性能動力鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于動力鋰離子電池【技術領域】，具體涉及高性能動力鋰離子電池，包括頂蓋、鋁殼和若干聚合物軟包電芯，頂蓋包括正極極柱和負極極柱，聚合物軟包電芯引出正極耳和負極耳，若干聚合物軟包電芯并聯(lián)成電芯組，電芯組置于鋁殼腔內，正極耳與正極極柱電連接，負極耳與負極極柱電連接。本實用新型采用聚合物軟包電芯入鋁殼，使鋁殼電池具有類似軟包聚合物電池的高性能，且聚合物軟包電芯的封裝袋對電芯有保護作用，降低對鋁殼機械強度和密封焊接的要求，以降低鋁殼厚度和焊接加工成本，提高單位體積能量密度。安全性高，結構和性能優(yōu)勢明顯，利于回收，聚合物軟包電芯并聯(lián)成電芯組還能降低內阻,實現(xiàn)電池大電流輸出特性，可提高電池功率密度。
【專利說明】一種高性能動力鋰離子電池

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于動力鋰離子電池【技術領域】，具體涉及一種高性能動力鋰離子電池。

【背景技術】
[0002]能源危機及環(huán)境惡化問題日趨嚴重，全球石油危機尤為突出，按照目前世界石油消耗速度看，全球石油儲藏量大約在50-100年內將消耗殆盡，傳統(tǒng)汽車對石油的依賴不僅加快了石油的消耗速度，而且排放的有害氣體嚴重地污染了人類的生活環(huán)境。降低汽車行業(yè)對石油的依賴已經(jīng)成為人類解決能源危機、防止環(huán)境進一步惡化的有效辦法。其中使用動力電池作為動力源已成為汽車行業(yè)一大發(fā)展方向。
[0003]現(xiàn)今的動力汽車使用的動力電池一般由多個單體鋰離子電池集成，使用大容量的單體鋰離子電池可以減少小容量鋰離子電池在動力汽車中因數(shù)量巨大而帶來的集成難度，同時可以極大地提高整車的安全性能。早期的動力型大容量單體鋰離子電池采用的是鋼殼外結構，但大重量的鋼殼在整個單體電池中所占比重很大，嚴重降低了單個電池的質量能量密度?，F(xiàn)在廣泛采用的是密度較小的鋁殼，優(yōu)點是鋁殼較輕，提升了單個電池的質量能量
Fth也/又。
[0004]但由于鋁材的機械強度遜于鋼材，故安全性相對降低，一旦鋁殼破損，會出現(xiàn)漏液等一系列安全問題；同時為了確保有足夠的強度，鋁殼的厚度相對會較厚，導致體積能量密度的提升受限。此外，集流體與集電板直接焊接的結構設計，導致工藝實現(xiàn)困難，加大制作成本；同時該結構內部裸電芯不能進行類似于聚合物軟包電池夾具烘烤等緊密優(yōu)化工藝、實現(xiàn)正負極片之間緊密的接觸，從而導致電芯電化學性能不能得到最大化的發(fā)揮。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于:針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種易于加工優(yōu)化的高性能動力鋰離子電池，提高了動力鋰離子電池的質量能量密度和體積能量密度。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:一種高性能動力鋰離子電池，包括頂蓋、鋁殼和若干個聚合物軟包電芯，所述頂蓋包括正極極柱和負極極柱，所述聚合物軟包電芯引出正極耳和負極耳，若干個所述聚合物軟包電芯并聯(lián)成電芯組，且所述電芯組置于所述鋁殼腔內，所述正極耳與所述正極極柱電連接，所述負極耳與所述負極極柱電連接。所述鋁殼里放置封裝好的聚合物軟包電芯以代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁殼電池內部的裸電芯，因此降低對鋁殼機械強度的要求，使得鋁殼可以做得更薄，減小鋁殼的厚度和質量，提高了動力電池的質量能量密度和體積能量密度，若干個聚合物軟包電芯并聯(lián)成電芯組，提高了動力鋰離子電池的集成度，降低了動力鋰離子電池的內阻，實現(xiàn)電池大電流輸出特性，提高電池功率密度。
[0007]作為本實用新型所述的高性能動力鋰離子電池的一種改進，包括設置于所述鋁殼腔內的正極連接片和負極連接片，所述正極耳與所述正極極柱之間通過所述正極連接片連接，所述負極耳與所述負極極柱之間通過所述負極連接片連接。相比于集流體與電極連接片的直接連接，通過極耳與電極連接片連接的連接方式利于加工，為了進一步降低加工難度，所述負極耳居中連接于所述負極連接片上，所述正極耳居中連接于所述正極連接片上，連接方式可以為激光焊接。
[0008]作為本實用新型所述的高性能動力鋰離子電池的一種改進，置于所述鋁殼腔內的聚合物軟包電芯的數(shù)量為2個。所述正極耳和所述負極耳均為“Z”型結構，2個所述聚合物軟包電芯的正極耳分別連接在所述正極連接片的上下兩側，2個所述聚合物軟包電芯的負極耳分別連接在所述負極連接片的上下兩側?！癦”型結構的正極耳和負極耳能夠緊貼所述正極連接片和所述負極連接片，易于分別與所述正極連接片和所述負極連接片連接，使得極耳與電極連接片的連接更加牢固，且優(yōu)化了空間，降低了對鋁殼腔內空間的占用率，減少鋁殼的體積，提高了動力鋰離子電池的體積能量密度。
[0009]作為本實用新型所述的高性能動力鋰離子電池的一種改進，所述電芯組與所述鋁殼之間設有內襯絕緣層提高動力電池的使用安全性。
[0010]作為本實用新型所述的高性能動力鋰離子電池的一種改進，所述負極耳表面鍍有鎳層。
[0011]作為本實用新型所述的高性能動力鋰離子電池的一種改進，所述鋁殼為直四棱柱結構。直四棱柱結構利于多個高性能動力鋰離子電池集成在一起，提高空間的利用率。
[0012]作為本實用新型所述的高性能動力鋰離子電池的一種改進，所述聚合物軟包電芯包括軟包裸電芯和鋁塑封裝袋，所述軟包裸電芯熱壓塑封于所述鋁塑封裝袋內，所述軟包裸電芯由包括隔離膜、負極極片及正極極片的電芯疊層卷繞而成，所述負極極片包括負極集流體，所述正極極片包括正極集流體，所述負極集流體與所述負極耳連接，所述正極集流體與所述正極耳連接，所述負極集流體和所述正極集流體分別設置于所述電芯疊層卷繞方向的兩側。
[0013]作為本實用新型所述的高性能動力鋰離子電池的一種改進，所述電芯疊層的疊放順序依次為所述隔離膜、所述負極極片、所述隔離膜、所述正極極片，所述負極極片包括銅箔片及涂敷于所述銅箔片上的電極活性物質，所述銅箔片長度方向留有一側未涂敷所述電極活性物質的空白銅箔區(qū)作為負極集流體，涂敷所述電極活性物質的銅箔區(qū)作為負極活性物質涂敷區(qū)，所述正極極片包括鋁箔片及涂敷于所述鋁箔片上的電極活性物質，所述鋁箔片長度方向留有一側未涂敷所述電極活性物質的空白鋁箔區(qū)作為正極集流體，涂敷所述電極活性物質的鋁箔區(qū)作為正極活性物質涂敷區(qū)，所述正極集流體與所述正極活性物質涂敷區(qū)之間的交界處涂有陶瓷涂層。
[0014]作為本實用新型所述的高性能動力鋰離子電池的一種改進，所述電芯疊層展開后，在長度方向上所述負極極片的頭尾均超過所述正極極片，所述負極活性物質涂敷區(qū)面積能完全覆蓋所述正極活性物質涂敷區(qū)，所述負極極片與所述正極極片之間的所述隔離膜能完全覆蓋所述負極活性物質涂敷區(qū)。
[0015]本實用新型的有益效果在于:
[0016]1，高安全性。本實用新型使用的是聚合物軟包電芯直接入鋁殼，鋁殼內腔沒有電解液，故有效的避免外界的機械破壞或內部電解液對鋁殼的腐蝕所導致的電池的漏液和因漏液所引起的一系列安全問題。同時，內部的聚合物軟包電芯的封裝也具有保護內部電芯的功能，起到雙重保護的作用；
[0017]2，高能量密度。本實用新型中，由于采用聚合物軟包電芯直接入鋁殼，降低了對鋁殼機械強度的要求，因而鋁殼的厚度可以適當降低，提高單位體積的能量密度和比能量;
[0018]3，結構和性能發(fā)揮優(yōu)勢明顯。采用聚合物軟包電芯，便于進行夾具烘烤、抽氣等緊密優(yōu)化工藝，實現(xiàn)電芯內部正負極片之間緊密接觸，有利于電芯內部正負極電化學反應，提升電芯電化學性能；同時聚合物軟包電芯極耳與電極連接片連接工藝實現(xiàn)簡單，節(jié)約生產成本；
[0019]4，利于回收，降低使用成本。本實用新型中，核心的部件是聚合物軟包電芯，而且鋁殼內腔沒有電解液。所以，假若由于外部因素導致鋁殼的破損，只要內部聚合物軟包電芯不被破壞，這種受損的電池可以返回制造廠家迅速修復破損鋁殼再使用，節(jié)約風險成本。而現(xiàn)有技術的鋁殼電池，一旦鋁殼破壞，一方面會有安全隱患，同時幾乎不能進行修復再利用，只能報廢；
[0020]5，降低內阻。聚合物軟包電芯并聯(lián)成電芯組裝入鋁殼，降低動力鋰離子電池的內阻，實現(xiàn)電池大電流輸出特性，可提高電池功率密度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型的分解示意圖。
[0023]圖3為本實用新型中電芯疊層展開示意圖。
[0024]圖4為本實用新型中具有“Z”型極耳的聚合物軟包電芯示意圖。
[0025]圖5為本實用新型中具有“Z”型極耳的電芯組與正極連接片和負極連片連接示意圖。
[0026]圖6為本實用新型中軟包裸電芯結構示意圖。
[0027]其中，1.頂蓋，2.鋁殼，3.聚合物軟包電芯，4.正極極柱，5.負極極柱，6.正極耳，
7.負極耳，8.電芯組，9.內襯絕緣層，10.正極連接片，11.負極連接片，12.軟包裸電芯，13.鋁塑封裝袋，14.隔離膜，15.電芯疊層，16.正極集流體，17.負極集流體，18.負極活性物質涂敷區(qū)，19.正極活性物質涂敷區(qū)，20.陶瓷涂層。

【具體實施方式】
[0028]下面將結合【具體實施方式】和說明書附圖對本實用新型及其有益效果作進一步詳細說明，但是，本實用新型的【具體實施方式】并不局限于此。
[0029]如圖1至5所示，一種高性能動力鋰離子電池，包括鋁合金頂蓋1、長方體結構的鋁合金鋁殼2和2個聚合物軟包電芯3，頂蓋I包括鋁材質的正極極柱4和銅材質的負極極柱5，聚合物軟包電芯3引出鋁材質的正極耳6和表面鍍有鎳層的銅材質的負極耳7，2個聚合物軟包電芯3并聯(lián)成電芯組8，且電芯組8置于鋁殼2腔內，電芯組8與鋁殼2之間設有PET材質的內襯絕緣層9，鋁殼2腔內設有正極連接片10和負極連接片11，正極連接片10與正極極柱4焊接，負極連接片11與負極極柱5連接，正極耳6居中焊接到正極連接片10上，負極耳7居中連接到負極連接片11上，使得正極耳6通過正極連接片10與正極極柱4電連接，負極耳7通過負極連接片11與負極極柱5電連接。
[0030]其中，聚合物軟包電芯3包括軟包裸電芯12和鋁塑封裝袋13，鋁塑封裝袋13由上下兩封裝片分別沖坑熱壓封裝而成，軟包裸電芯12熱壓塑封于鋁塑封裝袋13內，軟包裸電芯12由包括隔離膜14、負極極片及正極極片的電芯疊層15卷繞而成，負極極片包括負極集流體17，正極極片包括正極集流體16，負極集流體17與負極耳7連接，正極集流體16與正極耳6連接，負極集流體17和正極集流體16分別設置于電芯疊層15卷繞方向的兩偵U。電芯疊層15的疊放順序依次為隔離膜14一負極極片一隔離膜14一正極極片，負極極片包括銅箔片及涂敷于銅箔片上的電極活性物質，銅箔片留有一側未涂敷電極活性物質的空白銅箔區(qū)作為負極集流體17，涂敷電極活性物質的銅箔區(qū)作為負極活性物質涂敷區(qū)18，正極極片包括鋁箔片及涂敷于鋁箔片上的電極活性物質，鋁箔片留有一側未涂敷電極活性物質的空白鋁箔區(qū)作為正極集流體16，涂敷電極活性物質的鋁箔區(qū)作為正極活性物質涂敷區(qū)19，正極集流體16與正極活性物質涂敷區(qū)19之間的交界處涂有陶瓷涂層20。電芯疊層15展開后，在長度方向上負極極片的頭尾均超過正極極片，即在長度方向上負極極片能覆蓋正極極片，負極活性物質涂敷區(qū)18面積能完全覆蓋正極活性物質涂敷區(qū)19，負極極片與正極極片之間的隔離膜14能完全覆蓋負極活性物質涂敷區(qū)18。
[0031]作為優(yōu)選，正極耳6和負極耳7均為“Z”型結構。2個聚合物軟包電芯3的正極耳6分別連接在正極連接片10的上下兩側，2個聚合物軟包電芯3的負極耳7分別連接在負極連接片11的上下兩側?！癦”型結構的正極耳6和負極耳7能緊貼正極連接片10和負極連接片11，易于分別與正極連接片10和負極連接片11連接，使得極耳與電極連接片的連接更加牢固。
[0032]本實施方式中，采用了聚合物軟包電芯3直接裝入鋁殼2，聚合物軟包電芯3的鋁塑封裝袋13對電芯有一定的保護作用，因此降低了對鋁殼2機械強度的要求，所以鋁殼2的厚度可以適當降低，以提高單位體積的能量密度。同時，聚合物軟包電芯3，便于進行夾具烘烤、抽氣等緊密優(yōu)化工藝，實現(xiàn)電芯內部正負極片之間緊密接觸，有利于電芯內部正負極電化學反應，提升電芯電化學性能；聚合物軟包電芯3通過極耳與電極連接片的連接工藝實現(xiàn)簡單，節(jié)約生產成本；2個聚合物軟包電芯3并聯(lián)成電芯組8降低了動力鋰離子電池的內阻。
[0033]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能夠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述的【具體實施方式】，凡是本領域技術人員在本實用新型的基礎上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本實用新型的保護范圍。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】
1.一種高性能動力鋰離子電池，其特征在于:包括頂蓋、鋁殼和若干個聚合物軟包電芯，所述頂蓋包括正極極柱和負極極柱，所述聚合物軟包電芯引出正極耳和負極耳，若干個所述聚合物軟包電芯并聯(lián)成電芯組，且所述電芯組置于所述鋁殼腔內，所述正極耳與所述正極極柱電連接，所述負極耳與所述負極極柱電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:還包括設置于所述鋁殼腔內的正極連接片和負極連接片，所述正極耳與所述正極極柱之間通過所述正極連接片連接，所述負極耳與所述負極極柱之間通過所述負極連接片連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:所述聚合物軟包電芯的數(shù)量為2個。
4.根據(jù)權利要求3所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:所述正極耳和所述負極耳均為“Z”型結構，2個所述聚合物軟包電芯的正極耳分別連接在所述正極連接片的上下兩側，2個所述聚合物軟包電芯的負極耳分別連接在所述負極連接片的上下兩側。
5.根據(jù)權利要求1所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:所述電芯組與所述鋁殼之間設有內襯絕緣層。
6.根據(jù)權利要求1所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:所述負極耳表面鍍有鎳層。
7.根據(jù)權利要求1所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:所述鋁殼為直四棱柱結構。
8.根據(jù)權利要求1所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:所述聚合物軟包電芯包括軟包裸電芯和鋁塑封裝袋，所述軟包裸電芯熱壓塑封于所述鋁塑封裝袋內，所述軟包裸電芯由包括隔離膜、負極極片及正極極片的電芯疊層卷繞而成，所述負極極片包括負極集流體，所述正極極片包括正極集流體，所述負極集流體與所述負極耳連接，所述正極集流體與所述正極耳連接，所述負極集流體和所述正極集流體分別設置于所述電芯疊層卷繞方向的兩側。
9.根據(jù)權利要求8所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:所述電芯疊層的疊放順序依次為所述隔離膜、所述負極極片、所述隔離膜、所述正極極片，所述負極極片包括銅箔片及涂敷于所述銅箔片上的電極活性物質，所述銅箔片留有一側未涂敷所述電極活性物質的空白銅箔區(qū)作為負極集流體，-涂敷所述電極活性物質的銅箔區(qū)作為負極活性物質-涂敷區(qū)，所述正極極片包括鋁箔片及-涂敷于所述鋁箔片上的電極活性物質，所述鋁箔片留有一側未涂敷所述電極活性物質的空白鋁箔區(qū)作為正極集流體，涂敷所述電極活性物質的鋁箔區(qū)作為正極活性物質涂敷區(qū)，所述正極集流體與所述正極活性物質涂敷區(qū)之間的交界處涂有陶瓷涂層。
10.根據(jù)權利要求9所述的高性能動力鋰離子電池，其特征在于:所述電芯疊層展開后，在長度方向上所述負極極片的頭尾均超過所述正極極片，所述負極活性物質涂敷區(qū)面積能完全覆蓋所述正極活性物質涂敷區(qū)，所述負極極片與所述正極極片之間的所述隔離膜能完全覆蓋所述負極活性物質涂敷區(qū)。
【文檔編號】H01M2/26GK204243090SQ201420803500
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權日:2014年12月18日
【發(fā)明者】戈志敏, 于紫陽, 袁正秋 申請人:東莞鋰威能源科技有限公司