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一種單體高電壓的二次鋰離子電池的制作方法

文檔序號:7119104閱讀:232來源:國知局
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(shù)領(lǐng)域
一種單體高電壓的二次鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于鋰離子電池領(lǐng)域,尤其涉及一種單體高電壓的二次鋰離子電池。
技術(shù)背景[0002]鋰離子電池目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在多種移動設(shè)備中,目前的鋰離子電池一般內(nèi)部只有一個(gè)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(gè)鋰離子電池單元,鋰離子電池單元間均為并聯(lián)結(jié)構(gòu),此種結(jié)構(gòu)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(shè)備要在高電壓下才能工作,如攝像機(jī)、電動工具、EV/ HEV等,此時(shí)就需要在設(shè)備中做多電池串聯(lián)。多節(jié)鋰離子電池需要在設(shè)備中進(jìn)行串聯(lián)。多節(jié)電池在設(shè)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(hù)電路復(fù)雜,連接導(dǎo)線增多等,對于一些設(shè)備空間十分有限的移動設(shè)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(dá)到6 7V甚至更高后,一般的鋰離子電池的電解液溶劑會因?yàn)殡姵貎?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(dǎo)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(shí)還能保證電池自身的可靠性和安全性是本實(shí)用新型要著重解決的問題。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)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(shè)備內(nèi)無需多節(jié)電池串聯(lián)即可滿足移動設(shè)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(dǎo)致的空間浪費(fèi),提高了電池的能量密度。為達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)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(gè)串聯(lián)的鋰離子電芯單元,相鄰的兩個(gè)鋰離子電芯單元之間設(shè)置有絕緣膜。在對電池進(jìn)行封裝時(shí),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(dú)立的鋰離子電芯單元間電解液是相互獨(dú)立的,不會因?yàn)殡姵仉妷荷吆髮?dǎo)致電池內(nèi)電解液的分解。[0006]作為本實(shí)用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進(jìn),所述電芯包括至少四個(gè)串聯(lián)的鋰離子電芯單元。[0007]作為本實(shí)用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進(jìn),每個(gè)鋰離子電芯單元設(shè)置有伸出于頂封區(qū)的正極極耳和負(fù)極極耳。每個(gè)鋰離子電芯單元含有一個(gè)正極極耳和一個(gè)負(fù)極極耳,兩個(gè)或多個(gè)鋰離子電芯單元為上下結(jié)構(gòu),其中一個(gè)鋰離子電芯單元處于另一個(gè)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(shí)用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進(jìn),在相鄰的兩個(gè)鋰離子電芯單元中,其中一個(gè)鋰離子電芯單元的正極極耳與另一個(gè)鋰離子電芯單元的負(fù)極極耳焊接。[0009]作為本實(shí)用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進(jìn),所述正極極耳或所述負(fù)極極耳設(shè)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(gè)鋰離子電芯單元的正極和相鄰的另一個(gè)鋰離子電芯單元負(fù)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(dá)到普通鋰離子電池的兩倍甚至多倍。[0010]作為本實(shí)用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進(jìn),所述絕緣膜的厚度為8 μ m-80 μ m。[0011]作為本實(shí)用新型所述的單體高電壓的二次鋰離子電池的一種改進(jìn),所述絕緣膜的厚度為15 μ m-25 μ m,此厚度為本實(shí)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(dú)立。[0012]本實(shí)用新型的有益效果是;通過對本實(shí)用新型所述電芯設(shè)置包括至少兩個(gè)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(shè)備中需要多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)的要求,同時(shí)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(dú)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(dǎo)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(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖(兩個(gè)鋰離子電芯單元)。[0014]圖2為圖I的I-I縱剖面構(gòu)造圖。[0015]圖3為本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖(多個(gè)鋰離子電芯單元)。[0016]圖4為圖3的II-II縱剖面構(gòu)造圖。
具體實(shí)施方式
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖,對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述,但本實(shí)用新型的實(shí)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(gè)串聯(lián)的鋰離子電芯單元,相鄰的兩個(gè)鋰離子電芯單元之間設(shè)置有絕緣膜7。[0019]如圖1、2所示,這是本實(shí)用新型的實(shí)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(fù)極3為鋰離子電芯單元12的負(fù)極,鋰離子電池中間極2為鋰離子電芯單元11負(fù)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(jìn)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(fù)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(gè)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(cè)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(fù)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(gè)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(gè)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(jié)構(gòu)可以完全阻隔兩個(gè)鋰離子電芯單元,防止兩個(gè)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(dǎo)致分解失效。[0021]如圖3、4所示,這是本實(shí)用新型的實(shí)施例2,同實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)類似。不同的是由多個(gè)鋰離子電芯單元組成,由原來的兩個(gè)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(fù)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(gè)鋰離子電芯單元重疊封裝后,相鄰單元直接正負(fù)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(shè)計(jì),其中每個(gè)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(shí)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(gè)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(gè)鋰離子單元極耳位置,裝配完成后,對電池的側(cè)邊、頂邊和底邊進(jìn)行熱封裝,封裝時(shí)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(jìn)行其他工序的生產(chǎn),生產(chǎn)完畢后的鋰離子電池正負(fù)極間電壓即可達(dá)到普通單體鋰離子電池的整數(shù)倍。[0022]若是將多個(gè)普通的鋰離子電池進(jìn)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(shí)每個(gè)鋰離子軟包裝電池還要單獨(dú)配備保護(hù)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(jì)算,能量密度一般能提高29Γ5%。[0023]本實(shí)用新型至少具有如下優(yōu)點(diǎn)一、制造成本更低,價(jià)格更便宜;二、質(zhì)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(dǎo),本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此,本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
,對本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外,盡管本說明書中·使用了一些特定的術(shù)語,但這些術(shù)語只是為了方便說明,并不對本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
權(quán)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(gè)串聯(lián)的鋰離子電芯單元,相鄰的兩個(gè)鋰離子電芯單元之間設(shè)置有絕緣膜。
2.根據(jù)權(quán)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(gè)串聯(lián)的鋰離子電芯單元。
3.根據(jù)權(quán)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(gè)鋰離子電芯單元設(shè)置有伸出于頂封區(qū)的正極極耳和負(fù)極極耳。
4.根據(jù)權(quán)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(gè)鋰離子電芯單元中,其中一個(gè)鋰離子電芯單元的正極極耳與另一個(gè)鋰離子電芯單元的負(fù)極極耳焊接。
5.根據(jù)權(quán)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(fù)極極耳設(shè)置有焊接區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)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(quán)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(shí)用新型屬于鋰離子電池領(lǐng)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(gè)串聯(lián)的鋰離子電芯單元,相鄰的兩個(gè)鋰離子電芯單元之間設(shè)置有絕緣膜。本實(shí)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(shè)備中需要多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)的要求,同時(shí)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(dú)立、絕緣,所以不會引起電池內(nèi)電解液因高電壓導(dǎo)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(quán)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
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