鋰離子二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子二次電池，其包括電池殼體、收容于電池殼體內(nèi)的電芯、密封安裝于電池殼體上的電池頂蓋，以及灌注于電池殼體內(nèi)的電解液，電池頂蓋上設(shè)有正負(fù)兩個極柱，兩個極柱分別通過連接件與電芯的正負(fù)極片電連接，連接件中的一個或兩個在側(cè)邊上設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部，在電池殼體被外力壓潰時，連接件的凸部與電池殼體接觸而使鋰離子二次電池的正負(fù)極之間實(shí)現(xiàn)外短路。本發(fā)明鋰離子二次電池通過在連接極柱與正負(fù)極片的連接件上設(shè)置凸部，利用原有的連接件實(shí)現(xiàn)鋰離子二次電池壓潰時的外部短路，在提高鋰離子二次電池安全性的同時，保證了其能量密度不受影響。
【專利說明】鋰離子二次電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池，尤其是一種安全性和能量密度都較高的鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池由于具有能量高、容量高、功率高等特點(diǎn)，已開始用于為電動交通工具(例如電動汽車)提供動力。這要求在提升鋰離子二次電池電化學(xué)性能的同時，還必須嚴(yán)格保證電動汽車中作為動力源的鋰離子二次電池的安全性。為了滿足實(shí)際使用中安全性能的要求，鋰離子二次電池應(yīng)當(dāng)能通過在嚴(yán)苛條件下的濫用安全測試，通常進(jìn)行的三個極端安全測試為穿釘、壓潰和過充。
[0003]鋰離子二次電池在進(jìn)行壓潰測試中，其內(nèi)局部區(qū)域的正負(fù)極片會直接接觸或通過某非絕緣介質(zhì)接觸，從而產(chǎn)生電池內(nèi)短路。由于鋰離子二次電池在壓潰時產(chǎn)生的短路點(diǎn)多，而且短路電流較大，會導(dǎo)致電解液的分解產(chǎn)氣以及鋰離子二次電池內(nèi)部過熱的現(xiàn)象，因而有可能引發(fā)鋰離子二次電池起火和爆炸。
[0004]為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)思路是在鋰離子二次電池內(nèi)短路之前先使其發(fā)生外短路，外短路產(chǎn)生的大電流會快速釋放電芯內(nèi)部的能量，確保鋰離子二次電池在內(nèi)短路之后已經(jīng)沒有足夠多的能量造成起火和爆炸。
[0005]目前，按上述思路設(shè)計(jì)的鋰離子二次電池都是在電池殼體與電芯之間增設(shè)兩個導(dǎo)電板:在正常情況下，兩個導(dǎo)電板分別與鋰離子二次電池的正負(fù)極片或正負(fù)極柱電連接，且與殼體絕緣；當(dāng)鋰離子二次電池被刺穿或壓潰時，兩個導(dǎo)電板之間實(shí)現(xiàn)電連接，或是分別與電池殼體電連接，從而使得鋰離子二次電池的正負(fù)極實(shí)現(xiàn)外短路，通過大電流放電而將電芯能量快速釋放到外界，有效避免了鋰離子二次電池內(nèi)部短路時大電流產(chǎn)生的熱量在電池內(nèi)部聚集，排除了安全隱患。
[0006]但是，上述設(shè)計(jì)在實(shí)際使用中存在諸多缺陷，特別是需要在電池殼體內(nèi)增設(shè)平時不起作用的導(dǎo)電板，這將會占用電池內(nèi)部的寶貴空間，導(dǎo)致電池能量密度和功率密度的下降。
[0007]有鑒于此，確有必要提供一種安全性和能量密度都較高的鋰離子二次電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于:提供一種安全性和能量密度都較高的鋰離子二次電池。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，其包括電池殼體、收容于電池殼體內(nèi)的電芯、密封安裝于電池殼體上的電池頂蓋以及灌注于電池殼體內(nèi)的電解液，電池頂蓋上設(shè)有正負(fù)兩個極柱，兩個極柱分別通過連接件與電芯的正負(fù)極片電連接，所述連接件中的一個或兩個在側(cè)邊上設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部，在電池殼體被外力壓潰時，連接件的凸部與電池殼體接觸而使鋰離子二次電池的正負(fù)極之間實(shí)現(xiàn)外短路。
[0010]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述電芯的正負(fù)極片都包括極片引出端，設(shè)有凸部的連接件的一端與其中一個極柱電連接，另一端直接連接至電芯上相應(yīng)極片的極片引出端。
[0011]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述電芯為卷繞、疊加或是卷繞疊加混合結(jié)構(gòu)，其正負(fù)極片以端部的未涂布區(qū)域作為極片引出端。
[0012]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述電芯的正負(fù)極片都包括極片引出端，設(shè)有凸部的連接件包括與一個極柱連接的引出件和通過引出件連接至極柱的集流板，集流板與電芯上相應(yīng)極片的極片引出端焊接連接，所述凸部設(shè)于集流板或引出件的朝向電池殼體的側(cè)邊上。
[0013]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述電芯具有內(nèi)部空間，其正負(fù)極片以端部的未涂布區(qū)域作為極片引出端，集流板包括與相應(yīng)極片未涂布區(qū)域端部相接觸的板體和成型于板體中部的支撐突起，支撐突起插入電芯內(nèi)部空間中，凸部成型于板體的側(cè)邊上。
[0014]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述集流板板體上設(shè)有朝向電芯的焊接突起，焊接突起與相應(yīng)極片的未涂布區(qū)域焊接固定。
[0015]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述凸部設(shè)于連接件的兩個相對側(cè)邊上，其形狀為鋸齒狀、刀刃狀、尖刺狀或凸起的弧形。
[0016]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述電池殼體內(nèi)設(shè)有間隔在電池殼體和連接件之間的絕緣膜。
[0017]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述連接件中的一個與電池殼體絕緣，并設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部，另一個與電池殼體電連接。
[0018]作為本發(fā)明鋰離子二次電池的一種改進(jìn)，所述連接件中的兩個都與電池殼體絕緣，且都設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鋰離子二次電池通過在連接極柱與正負(fù)極片的連接件上設(shè)置凸部，利用原有的連接件實(shí)現(xiàn)鋰離子二次電池壓潰時的外部短路，在提高鋰離子二次電池安全性的同時，保證了其能量密度不受影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明鋰離子二次電池及其有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明，附圖中:
[0021]圖1為本發(fā)明鋰離子二次電池第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明鋰離子二次電池第一實(shí)施方式的A-A向剖視圖。
[0023]圖3為本發(fā)明鋰離子二次電池第一實(shí)施方式的連接件安裝示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明鋰離子二次電池第二實(shí)施方式的剖視圖。
[0025]圖5為本發(fā)明鋰離子二次電池第二實(shí)施方式的集流板及電芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6為本發(fā)明鋰離子二次電池第三實(shí)施方式的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的【具體實(shí)施方式】僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。[0028]請參閱圖1至圖3，本發(fā)明鋰離子二次電池第一實(shí)施方式包括電池殼體10、收容于電池殼體10內(nèi)的電芯20、密封安裝于電池殼體10上的電池頂蓋30,以及灌注于電池殼體10內(nèi)的電解液(圖未示)。
[0029]電池頂蓋30上設(shè)有注液口密封塞300、排放構(gòu)件302以及正負(fù)兩個極柱32、34(由于本發(fā)明不涉及極柱的極性問題，因此不再對其位置和極性進(jìn)行區(qū)分)，兩個極柱32、34分別通過連接件40與電芯20的正負(fù)極片22、24電連接。電芯20的相鄰正負(fù)極片22、24之間設(shè)有隔離膜26。每一極柱32、34外分別套設(shè)有絕緣件36而使極柱32、34與電池頂蓋30絕緣。每一連接件40都通過絕緣片38而與電池頂蓋30絕緣。電芯為20卷繞、疊加或是卷繞疊加混合結(jié)構(gòu)，其正負(fù)極片22、24以端部的未涂布區(qū)域220、240作為極片引出端。連接件40的一端與極柱32或34連接，另一端直接與相應(yīng)極片22或24的極片引出端220或240連接。
[0030]每一連接件40的兩個側(cè)邊上都設(shè)有朝電池殼體10方向凸出的凸部42，凸部42的形狀可以為鋸齒狀、刀刃狀、尖刺狀或凸起的弧形。在電池殼體10被外力壓潰時，連接件40的凸部42會與電池殼體10接觸，從而使得鋰離子二次電池的正負(fù)極之間實(shí)現(xiàn)外短路，以確保鋰離子二次電池不發(fā)生起火或爆炸事故。
[0031]請參閱圖4和圖5，本發(fā)明鋰離子二次電池第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)基本相同，其包括電池殼體10a、收容于電池殼體IOa內(nèi)的電芯20a、密封安裝于電池殼體IOa上的電池頂蓋30a以及灌注于電池殼體IOa內(nèi)的電解液(圖未示)。
[0032]電池頂蓋30a上設(shè)有注液口密封塞300a、排放構(gòu)件302a以及正負(fù)兩個極柱32a、34a，兩個極柱32a、34a分別通過連接件40a與電芯20a的正負(fù)極片22a、24a電連接。電芯20a的相鄰正負(fù)極片22a、24a之間設(shè)有隔離膜26a。每一極柱32a、34a外分別套設(shè)有絕緣件36a而使極柱32a、34a與電池頂蓋30a絕緣。
[0033]與第一實(shí)施方式不同的是，每一連接件40a都包括與一個極柱32a或34a連接的引出件400a和通過引出件400a連接至極柱32a或34a的集流板41a。引出件400a通過絕緣片38a而與電池頂蓋30a絕緣。電芯20a具有內(nèi)部空間28a，其正負(fù)極片22a、24a以端部的未涂布區(qū)域220a、240a作為極片引出端。
[0034]集流板41a包括板體410a和成型于板體410a中部的支撐突起412a，板體410a上設(shè)有朝向電芯20a的焊接突起414a。安裝后，板體410a與相應(yīng)極片22a或24a的未涂布區(qū)域220a、240a端部相接觸，焊接突起414a與極片22a或24a的未涂布區(qū)域220a、240a焊接固定，支撐突起412a則插入電芯20a的內(nèi)部空間28a而對電芯20a起支撐作用。
[0035]每一集流板41a的板體410a都在兩個側(cè)邊上都設(shè)有朝電池殼體IOa方向凸出的凸部42a，凸部42a的形狀可以為鋸齒狀、刀刃狀、尖刺狀或凸起的弧形。在電池殼體IOa被外力壓潰時，集流板41a的凸部42a會與電池殼體IOa接觸，從而使得鋰離子二次電池的正負(fù)極之間實(shí)現(xiàn)外短路，以確保鋰離子二次電池不發(fā)生起火或爆炸事故。
[0036]在其他實(shí)施方式中，也可以在引出件400a的兩側(cè)邊設(shè)置凸部，或者在引出件400a的兩側(cè)邊和集流板41a的兩側(cè)邊同時設(shè)置凸部。
[0037]請參閱圖6，本發(fā)明鋰離子二次電池第三實(shí)施方式與第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)基本相同，只是在電池殼體IOb內(nèi)設(shè)置了絕緣膜12b，絕緣膜12b間隔在連接件40b與電池殼體IOb之間，有效保證了鋰離子二次電池在正常使用時不會發(fā)生外短路。為了保證電池殼體IOb被外力壓潰時，連接件40b的凸部能夠刺破絕緣膜12b，本實(shí)施例連接件40b的凸部需為刀刃狀、尖刺狀等相對尖銳的形狀。
[0038]雖然以上各實(shí)施方式都是兩個都與電池殼體絕緣，且都設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部，但在其他實(shí)施方式中，也可以使其中一個連接件與電池殼體電連接，另一個連接件與電池殼體絕緣并設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部。
[0039]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鋰離子二次電池通過在連接極柱與正負(fù)極片的連接件上設(shè)置凸部，利用原有的連接件實(shí)現(xiàn)鋰離子二次電池壓潰時的外部短路，在提高鋰離子二次電池安全性的同時，保證了其能量密度不受影響。
[0040]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(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，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子二次電池，包括電池殼體、收容于電池殼體內(nèi)的電芯、密封安裝于電池殼體上的電池頂蓋，以及灌注于電池殼體內(nèi)的電解液，電池頂蓋上設(shè)有正負(fù)兩個極柱，兩個極柱分別通過連接件與電芯的正負(fù)極片電連接，其特征在于:所述連接件中的一個或兩個在側(cè)邊上設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部，在電池殼體被外力壓潰時，連接件的凸部與電池殼體接觸而使鋰離子二次電池的正負(fù)極之間實(shí)現(xiàn)外短路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述電芯的正負(fù)極片都包括極片引出端，設(shè)有凸部的連接件的一端與其中一個極柱電連接，另一端直接連接至電芯上相應(yīng)極片的極片引出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述電芯為卷繞、疊加、或卷繞疊加混合結(jié)構(gòu)，其正負(fù)極片以端部的未涂布區(qū)域作為極片引出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述電芯的正負(fù)極片都包括極片引出端，設(shè)有凸部的連接件包括與一個極柱連接的引出件和通過引出件連接至極柱的集流板，集流板與電芯上相應(yīng)極片的極片引出端焊接連接，所述凸部設(shè)于集流板或引出件的朝向電池殼體的側(cè)邊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述電芯具有內(nèi)部空間，其正負(fù)極片以端部的未涂布區(qū)域作為極片引出端，集流板包括與相應(yīng)極片未涂布區(qū)域端部相接觸的板體和成型于板體中部的支撐突起，支撐突起插入電芯內(nèi)部空間中，凸部成型于板體的側(cè)邊上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述集流板板體上設(shè)有朝向電芯的焊接突起，焊接突起與相應(yīng)極片的未涂布區(qū)域焊接固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述凸部設(shè)于連接件的兩個相對側(cè)邊上，其形狀為鋸齒狀、刀刃狀、尖刺狀或凸起的弧形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述電池殼體內(nèi)設(shè)有間隔在電池殼體和連接件之間的絕緣膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述連接件中的一個與電池殼體絕緣，并設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部，另一個與電池殼體電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其特征在于:所述連接件中的兩個都與電池殼體絕緣，且都設(shè)有朝電池殼體方向凸出的凸部。
【文檔編號】H01M10/058GK103560224SQ201310554118
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】李松, 任俊霞 申請人:寧德新能源科技有限公司