[發(fā)明專利]高功率動力軟包裝鋰離子電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810154166.3
• 申請日: 2008-12-16
• 公開（公告）號: CN101752613A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱揚;葉茂;劉鳳龍;李敬;脫佳彬;杜磊;呂小梅
• 申請（專利權(quán)）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 閆俊芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種高功率動力軟包裝鋰離子電池，通過對電池內(nèi)部整體集流結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進，提高電池的電化學性能。

背景技術(shù)

鋰離子電池與鉛酸、鎘鎳等其他類型的電池相比具有比容量大、工作電壓高、充電速度快、工作溫度范圍寬、循環(huán)壽命長、體積小、重量輕等優(yōu)點。目前，已廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、電動工具等領(lǐng)域，并且其應用范圍越來越廣泛。

隨著鋰離子電池使用范圍的擴大，我們習慣上把應用于動力電源系統(tǒng)的化學電源稱為動力電池，如應用于電動工具、電動車等領(lǐng)域，動力電池使用條件復雜，同時也要求電池具有更高的容量性能和功率性能以及優(yōu)良的安全性能。目前傳統(tǒng)意義上的動力電池較多的采用鉛酸電池和鎘鎳電池，這兩種電池可以提供較大的輸出電流以適用電動工具和電動車經(jīng)常需要大功率輸出時的使用要求，要想采用鋰離子電池作為動力電池必須在目前的基礎(chǔ)上進一步提高電池的功率性能以滿足動力電池的使用要求。

目前動力鋰離子電池被較多的開始應用于電動車領(lǐng)域，這種單體電池大多為方型結(jié)構(gòu)在組合時可以更加有效的利用空間，殼體采用鋼殼或者鋁殼等金屬硬質(zhì)材料，內(nèi)部普遍采用多極組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，單極組采用疊片或者卷繞式結(jié)構(gòu)。采用金屬殼體結(jié)構(gòu)會造成較大的質(zhì)量負擔和生產(chǎn)成本，不利于提高單體電池的質(zhì)量比容量，而且采用這種結(jié)構(gòu)內(nèi)部連接與集流結(jié)構(gòu)非常繁瑣，會出現(xiàn)較多的空間浪費和局部內(nèi)阻過高情況，而動力電池在實際工況中所出現(xiàn)的大功率輸出情況非常明顯，局部內(nèi)阻過高會導致內(nèi)部出現(xiàn)過高的局部溫升，造成電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體，內(nèi)壓過大，使電池的極化現(xiàn)象更為明顯，直接導致電池使用壽命縮短并出現(xiàn)較高的安全隱患。因此，要想最終實現(xiàn)鋰離子電池在動力系統(tǒng)上的成功應用，迫切要求我們改變現(xiàn)有的設(shè)計思路，進一步提高電池的能量和功率性能，簡化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善電池內(nèi)部的集流結(jié)構(gòu)，使電池內(nèi)部實現(xiàn)一個一致的電場和溫度場，來滿足動力電源系統(tǒng)的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)動力電池中所存在的缺點，徹底的對現(xiàn)有的動力電池模式進行改變，通過采用鋁塑復合膜的外部封裝結(jié)構(gòu)來提高電池的質(zhì)量比能量和能量密度，通過創(chuàng)新型的卷繞式疊片結(jié)構(gòu)來改善內(nèi)部極組的集流結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)部增加微孔狀塑料骨架結(jié)構(gòu)來改善鋁塑膜封裝電池強度低的缺陷，以提高電池的安全性能，提供了一種高功率動力軟包裝鋰離子電池。

本發(fā)明高功率動力軟包裝鋰離子電池，通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)，隔膜為按照方形電池極組結(jié)構(gòu)進行卷繞的結(jié)構(gòu)，其特征在于：在所述隔膜每個方形面的拐點處插入極片，極片為雙向引出極耳結(jié)構(gòu)，極組中心設(shè)置微孔塑料板骨架。

本發(fā)明極耳采用雙向超聲焊接引出方式與極組邊上留的空箔進行焊接。所述電池外部封裝采用鋁塑復合膜封裝結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明具有如下有益效果：

內(nèi)部極組采用方形結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的方形極組分為卷繞式和疊片式兩種結(jié)構(gòu)，卷繞式結(jié)構(gòu)空間利用率低，并且卷繞式方形極組結(jié)構(gòu)厚度很難控制一致，在內(nèi)部微量產(chǎn)氣時很容易造成褶皺和空氣帶，導致極片出現(xiàn)析鋰，影響電池使用壽命和安全性能，而疊片式結(jié)構(gòu)可以很好的解決這些問題，極組厚度均勻可以有效的避免極組內(nèi)部的褶皺和析鋰現(xiàn)象，目前常用的疊片式結(jié)構(gòu)通常采用“之”字形疊片結(jié)構(gòu)或者套袋式結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)都不能對極組進行有效的定位，在電池使用過程中如果出現(xiàn)振動情況很容易出現(xiàn)極片錯位，出現(xiàn)安全隱患。本發(fā)明提供了一種新型的“卷繞疊片式”極組結(jié)構(gòu)，取長補短，綜合了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，有效的改善了兩種結(jié)構(gòu)存在的缺陷，即采用“隔膜卷繞、極片層疊”結(jié)構(gòu)，隔膜仍按照方形電池極組結(jié)構(gòu)進行卷繞，在每個方形面的拐點處插入極片，通過隔膜對疊片式極片結(jié)構(gòu)進行了緊固定位，實現(xiàn)了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合。極片采用雙向引出極耳結(jié)構(gòu)，極耳采用超聲波焊接方式連接，實現(xiàn)了內(nèi)部集流結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計。

電池在外部封裝上采用鋁塑復合膜封裝結(jié)構(gòu)，這種封裝材料可以實現(xiàn)質(zhì)量和空間的最優(yōu)利用，提高了電池的能量密度，并對極組進行真空緊湊封裝，通過外部封裝對極組進行了固定，減少了復雜裝配結(jié)構(gòu)帶來的外部阻抗對電極體系的影響，但是鋁塑膜封裝結(jié)構(gòu)散熱性能較金屬殼體差，因此將極組設(shè)計成薄片形以增加電池在大電流放電時的散熱能力，但鋁塑膜封裝材料為軟性材質(zhì)，強度較差，如果面積較大，薄片型電池在大面積承受壓力時容易發(fā)生整體形變，本發(fā)明創(chuàng)新的在極組中間加入了微孔狀硬質(zhì)PP塑料板作為軟包裝電池的骨架結(jié)構(gòu)，改善了電池的強度性能，并且微孔狀結(jié)構(gòu)在電池進行真空封裝后，可以容納一定的氣體，有效地防止了電池在大電流放電時產(chǎn)生微量氣體造成電池鼓脹，內(nèi)阻增大現(xiàn)象。

附圖說明

圖1是本發(fā)明極組主視圖；