设置有定位防护装置的铝塑膜叠片锂离子电池

摘要

一种设置有定位防护装置的铝塑膜叠片锂离子电池。其包括：叠片体，包括层叠的极片以及隔膜，各所述极片的宽度端部分别伸出有至少一个极耳焊接部；铝塑膜壳体，封装在所述叠片体外；电解液，密封在所述铝塑膜壳体内；极耳，一端与所述层叠体上相互层叠的极耳焊接部连接，另一端伸出在所述铝塑膜壳体外；定位防护装置，封装在所述铝塑膜壳体内，位于所述叠片体与所述极耳连接的头部上，所述极耳与所述极耳焊接部之间的连接端定位在所述定位防护装置上，所述定位防护装置呈刚性。应用该技术方案有利于保护电池，提高电池外形一致性，以及提高电池的保液性能。

权利要求

1.一种铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，包括：叠片体，包括层叠的极片以及隔膜，各所述极片的宽度端部分别伸出有至少一个极耳焊接部；

铝塑膜壳体，封装在所述叠片体外；

电解液，密封在所述铝塑膜壳体内；

极耳，一端与所述层叠体上相互层叠的极耳焊接部连接，另一端伸出在所述铝塑膜壳体外；

定位防护装置，封装在所述铝塑膜壳体内，位于所述叠片体与所述极耳连接的头部上，所述极耳与所述极耳焊接部之间的连接端定位在所述定位防护装置上，所述定位防护装置呈刚性；

在所述定位防护装置上设置有凹槽，

所述极耳与所述极耳焊接部的连接端呈弯折状，弯折状连接端部末端镶嵌卡位固定在所述凹槽内。

2.根据权利要求1所述的铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，所述极耳与所述极耳焊接部的连接端部呈向下弯折状，弯折状的连接端末端与所述极耳焊接位之间的夹角小于90度。

3.根据权利要求2所述的铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，弯折状的连接端末端与所述极耳焊接位之间的夹角为60度。

4.根据权利要求1所述的铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，在所述定位防护装置上，正对所述叠片体侧还设置有孔部，各所述孔部的一端为第一开口，所述第一开口朝向所述叠片体，在各所述孔部内渗有所述电解液。

5.根据权利要求4所述的铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，各所述孔部的另一端为非开口的封闭端。

6.根据权利要求4所述的铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，各所述孔部的另一端为第二开口。

7.根据权利要求4或5或6所述的铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，各所述孔部的轴向方向与所述叠片体的长度方向平行。

8.根据权利要求1至4之任一所述的铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，所述定位防护装置由塑胶制成。

9.根据权利要求1至4之任一所述的铝塑膜叠片锂离子电池，其特征是，在所述叠片体的长度方向四周包裹有胶布，在所述叠片体的头部未包裹有胶布。

说明书

设置有定位防护装置的铝塑膜叠片锂离子电池

技术领域

[0001] 本发明涉及锂离子制造领域，尤其涉及一种设置有定位防护装置的铝塑膜叠片锂离子电池。

背景技术

[0002] 近年来，锂离子电池具有工作电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等特点，锂离子电池快速发展，被广泛应用于各种移动设备。

[0003] 叠片锂离子电池是目前主要的一种锂离子电池，其特别适用于大容量、高倍率电池应用。目前的叠片锂离子电池主要采用塑模封装。

[0004] 目前的铝塑膜叠片锂离子电池的结构如下，其包括相互层叠的正极片、负极片以及隔膜，在任意两相邻的正极片、负极片之间分别间隔有一个隔膜，在正极片、负极片的宽度端部分别伸出有用于跟极耳焊接的极耳焊接部，在垂直方向上，伸出的极耳焊接部上下正对层叠，在叠片体的一宽度端部形成有两列极性相反的极耳焊接部，将上下正对的极耳焊接部相互焊接在一起，并且共同与极耳相焊接，其中将与正极片的极耳焊接部连接的极耳记为正极耳，将与负极片的极耳焊接部连接的极耳记为负极耳，将极耳焊接部所在的宽度端部记为叠片体的头部。在得到叠片体后，通过胶布捆绑固定叠片体的长度方向的四周，在叠片体的头部粘贴胶布，使胶布包裹该头部以及四周从而固定叠片体以及固定叠片体的头部。

[0005] 将上述得到的叠片体置入铝塑膜预先冲好的凹位中，进行铝塑膜热封、灌注、化成，抽真空二次热封等工艺，即得铝塑膜叠片锂离子电池。

[0006] 本发明人在进行本发明的研究过程中发现，现有技术至少存在以下的缺陷：

[0007] 电池在使用过程中，现有铝塑膜叠片锂离子电池的头部容易出现极耳晃动现象，容易出现燃烧或极耳断裂等问题，，影响电池的寿命；

[0008] 另外，现有铝塑膜叠片锂离子电池的头位位置容易在铝塑膜抽真空封装出现凹陷，影响电池外观且浪费电池内部空间。

发明内容

[0009] 本发明实施例的目的之一在于提供一种设置有定位防护装置的铝塑膜叠片锂离子电池。应用该技术方案有利于保护电池，提高电池外形一致性，以及提高电池的保液性能。

[0010] 本发明实施例提供的一种铝塑膜叠片锂离子电池，包括：

[0011] 叠片体，包括层叠的极片以及隔膜，各所述极片的宽度端部分别伸出有至少一个极耳焊接部；

[0012] 铝塑膜壳体，封装在所述叠片体外；

[0013] 电解液，密封在所述铝塑膜壳体内；

[0014] 极耳，一端与所述层叠体上相互层叠的极耳焊接部连接，另一端伸出在所述铝塑膜壳体外；

[0015] 定位防护装置，封装在所述铝塑膜壳体内，位于所述叠片体与所述极耳连接的头部上，所述极耳与所述极耳焊接部之间的连接端定位在所述定位防护装置上，所述定位防护装置呈刚性；

[0016] 在所述定位防护装置上设置有凹槽，

[0017] 所述极耳与所述极耳焊接部的连接端呈弯折状，弯折状连接端部末端镶嵌卡位固定在所述凹槽内。

[0018] 可选地，所述极耳与所述极耳焊接部的连接端部呈向下弯折状，弯折状的连接端末端与所述极耳焊接位之间的夹角小于90度。

[0019] 可选地，弯折状的连接端末端与所述极耳焊接位之间的夹角为60度。

[0020] 可选地，在所述定位防护装置上，正对所述叠片体侧还设置有孔部，各所述孔部的一端为第一开口，所述第一开口朝向所述叠片体，在各所述孔部内渗有所述电解液。

[0021] 可选地，各所述孔部的另一端为非开口的封闭端。

[0022] 可选地，各所述孔部的另一端为第二开口。

[0023] 可选地，各所述孔部的轴向方向与所述叠片体的长度方向平行。

[0024] 可选地，所述定位防护装置由塑胶制成。

[0025] 可选地，在所述叠片体的长度方向四周包裹有胶布，在所述叠片体的头部未包裹有胶布。

[0026] 由上可见，应用本实施例技术方案，由于在铝塑膜壳体内叠片体的头部还固定有一定位防护装置以固定极耳，能避免极耳晃动而避免断路或者短路。

[0027] 另外，该定位防护装置为刚性材料制成，其覆盖在叠片体的头部，与叠片体组成的组件呈规则状，使铝塑膜叠片锂离子电池的头部在经过抽真空封装后仍然呈平直规则状，而不会由于抽真空铝塑膜封装而凹陷导致电池头部凹陷变形等问题。其相对于现有技术在叠片体顶部张贴胶布包裹的技术方案，采用本实施例技术方案有利于确保电池的一致性以及外形规则性，提高电池的品质。

[0028] 另外，本实施例覆盖在叠片体头部的定位防护装置为刚性，其可以有效保护叠片体的头部，避免碰撞对叠片体头部的损害，避免极耳朵松动导致断路或者短路等情况发生，有利于延长电池的使用寿命。

[0029] 在本实施例中由于在叠片体的头部覆盖有刚性的定位防护装置以保护其头部以及定位极耳的连接，故在叠片体的头部无需张贴包裹胶布，而省略了叠片体头部包裹胶布的步骤，而实际上，由于叠片体的头部伸出有极耳，在头部形状不规则，在其头部包裹胶布工序不易于操作，而采用本实施例技术方案可以省略该工序步骤，有利于提高电池制作的工艺效率。

附图说明

[0030] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定。

[0031] 图1为本实施例1提供的设置有定位防护装置的铝塑膜叠片锂离子电池立体结构示意图；

[0032] 图2为本实施例1中图1的俯视结构示意图；

[0033] 图3为本实施例1中图1的侧视结构示意图；

[0034] 图4为本实施例1中图1的主视结构示意图；

[0035] 图5为本实施例1中图4叠片体与定位防护装置的连接部位的A-A剖面结构示意图。

[0036] 附图标记：

[0037] 101：叠片体；   104：铝塑膜壳体；  103：极耳；

[0038] 102：定位防护装置；   105：极耳焊接部。

具体实施方式

[0039] 下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0040] 参见图1-5所示，本实施例提供了一种铝塑膜叠片锂离子电池，其包括：叠片体101、铝塑膜壳体104、电解液(图中未画出)、极耳103、定位防护装置102。

[0041] 其中叠片体101由极片与隔膜上下层叠组成，极片包括正极片、负极片，任意两正极片、负极片之间均间隔有隔膜。各极片分别由涂覆有极性材料层的极片本体以及伸出在极片本体的宽度端部的极耳焊接部105构成，该极耳焊接部105为金属基材，为涂覆有极性材料层，用于与极耳103焊接连接。

[0042] 叠片体101上形成有至少两列上下正对层叠的极耳焊接部105列，将各极耳焊接部105列相互焊接在一起，并且在各极耳焊接部105列上分别焊接极耳103，从而在叠片体101上连接有分别与极耳103，其中与正极片的极耳焊接部105列连接的极耳103为正极耳103，与负极片的极耳焊接部105列连接的极耳103为负极耳103。

[0043] 本实施例的定位防护装置102为刚性材料制成，固定在本实施例的叠片体101与极耳103连接的头部，位于叠片体101头部与铝塑膜壳体104之间，使叠片体101头部的极耳焊接部105与极耳103之间的连接端定位固定在定位防护装置102上，用于固定叠片体101头部的极耳103的安装，避免极耳103晃动而导致短路或者短路等问题。

[0044] 铝塑膜壳体104作为电池的封装壳体，将叠片体101、电解液以及定位防护装置102封装在铝塑膜壳体104内，极耳103与叠片体101连接的端部被封装在铝塑膜壳体104内，另一自由端伸出在铝塑膜壳体104外。在极耳103上固定有极耳胶105，当铝塑膜封装时，该极耳胶105与铝塑膜受热熔融结合在一起，实现密封连接。

[0045] 由上可见，应用本实施例技术方案，由于在铝塑膜壳体104内叠片体101的头部还固定有一定位防护装置102以固定极耳103，能避免极耳103晃动而避免断路或者短路。

[0046] 另外，该定位防护装置102为刚性材料制成，其覆盖在叠片体101的头部，与叠片体101组成的组件呈规则状，使铝塑膜叠片锂离子电池的头部在经过抽真空封装后仍然呈平直规则状，而不会由于抽真空铝塑膜封装而凹陷导致电池头部凹陷变形等问题。其相对于现有技术在叠片体101顶部张贴胶布包裹的技术方案，采用本实施例技术方案有利于确保电池的一致性以及外形规则性，提高电池的品质。

[0047] 另外，本实施例覆盖在叠片体101头部的定位防护装置102为刚性，其可以有效保护叠片体101的头部，避免碰撞对叠片体101头部的损害，避免极耳103朵松动导致断路或者短路等情况发生，有利于延长电池的使用寿命。

[0048] 在本实施例中由于在叠片体101的头部覆盖有刚性的定位防护装置102以保护其头部以及定位极耳103的连接，故在叠片体101的头部无需张贴包裹胶布，而省略了叠片体101头部包裹胶布的步骤，而实际上，由于叠片体101的头部伸出有极耳103，在头部形状不规则，在其头部包裹胶布工序不易于操作，而采用本实施例技术方案可以省略该工序步骤，有利于提高电池制作的工艺效率。

[0049] 作为本实施例的示意，在本实施例的定位防护装置102上设置有凹槽，叠片体101头部的焊接部与极耳103之间的连接端部的末端镶嵌卡位固定在凹槽内，以固定极耳103与叠片体101之间的连接部，避免极耳103晃动。

[0050] 作为本实施例的示意，本实施例的极耳焊接部105与极耳103之间的连接端部末端弯折，相对应地，定位防护装置102上的凹槽形状与极耳焊接部105与极耳103之间的连接端部末端的形状相适配，其末端镶嵌卡位固定在凹槽内，由于连接端部的末端发生形变，在该形变弹力的作用下，其末端牢牢抵在定位防护装置102的凹槽边缘，而不易于移位，能更好地避免极耳焊接部105与极耳103之间的连接端部脱位。

[0051] 作为本实施例的进一步示意，本实施例的极耳焊接部105与极耳103之间的连接端部末端向下弯折，弯折成使其末端与极耳103焊接位之间的夹角小于90度，极其末端弯折的角度大于90度，使末端的形变弹力更大，更紧密地抵在定位防护装置102的凹槽边缘，而不易于移位。譬如极耳焊接部105与极耳103之间的连接端部末端向下弯折的角度为120度，使末端与极耳焊接部105之间的夹角为60度。

[0052] 作为本实施例的示意，在本实施例的定位防护装置102上、正对所述叠片体101侧还设置有多个孔部，各孔部的一端为开口(即为第一开口)，第一开口朝向叠片体101头部，在各孔部内渗有电解液。其相对于现有技术，应用本实施例技术方案可以更好地利用铝塑膜壳体104内叠片体101头部上由于极耳103连接而造成在头部的空间作为储藏电解液空间，以在电池应用过程中为叠片体101补充电解液，恢复电池容量，提高电池的循环性能。

[0053] 试验证明，由于本实施例的电解液储藏在叠片体101头部的刚性定位防护装置102中的孔部内(在孔部可以填充有富液填充料)，在铝塑膜抽真空塑封的过程中，定位防护装置102的外表面承受了几乎全部的抽真空负压，而孔部内的负压压力较小，其内的电解液不易于被抽走，更好的实现储液的功能，在实现对叠片体101头部的保护以及极耳103固定的同时，还增加了电池的储液性能。

[0054] 相对于在叠片体101的头部设置富液填充材料储藏电解液的技术方案，该富液填充材料为软性材料，无法实现对叠片体101头部的保护以及极耳103固定的作用。

[0055] 作为本实施例的示意，本实施的的定位防护装置102上的各孔部可以为两端均开口装，也可以设计为单端开口状，即仅一端设置有第一开口，另一端呈非开口封闭状。试验证明，采用单端开口状能有利于电解液的储藏。

[0056] 作为本实施例的示意，本实施例的孔部可以为直线状，也可以优选但不限于为曲线状。试验证明，将其设置为曲线回旋状更有利于电解液的储藏。

[0057] 作为本实施例的示意，本实施例的孔部可以设置为正对叠片体101头部的开口相对孔部中部或者其他位置的孔径较窄，试验证明，采用该设计更有利于电解液的储藏。

[0058] 本实施例的定位防护装置102可以由塑胶制成，也可以由其他防腐蚀的刚性绝缘材料制成。

[0059] 另外，由图5可见，在本实施例中，使极耳103与叠片体连接的末端位于靠近极耳焊接部105的末端侧面对面焊接后，使极耳103的末端与极耳焊接部105的末端共同向下弯折即可，相对于极耳的末端朝向靠近极耳焊接部105与叠片体的伸出端的连接方式，实验证明，采用本实施例技术方案能既能避免极耳103与极耳焊接部105的焊接连接部分弯折受力方向相同，不易于由于弯折而开裂而导致接触不良，且更有利于降低该焊接部分在铝塑膜电池中所占的空间，提高其内部空间的利用率，且这样焊接容易使其末端更容易镶嵌于本实施例的定位防护装置102中。

[0060] 试验数据分析：

[0061] 试验例1：

[0062] 以在叠片体的一宽度端部伸出两极性相反的极耳(正极耳、负极耳)为示意，本本实施例的效果进行试验分析。

[0063] 本试验例的该铝塑膜叠片锂离子电池样品的规格为：AP8542126-G2A-4500mAh。其中，AP表示纯钴体系，8542126表示该聚合物锂离子电池的厚、宽、长尺寸为8.5mm、42mm、126mm，G表示标称倍率为15C，2表示电池为高容量型，A表示正极为纯钴酸锂，4500表示电池的标称容量。

[0064] 在本实施例叠片体头部上覆盖有定位防护装置，该定位防护装置为是实心体，未设置有可储藏电解液的孔部。

[0065] 试验例2：

[0066] 本实施例的铝塑膜叠片锂离子电池样品的规格同试验例1，其结构与试验例1所不同之处仅仅在于：本试验例中的定位防护装置上设置有多排孔部，孔部呈直线贯通状，第一开口设置在正对叠片体的头部侧，第二开口设置在正对铝塑膜侧。

[0067] 试验例3：

[0068] 本实施例的铝塑膜叠片锂离子电池样品的规格同试验例1，其结构与试验例2所不同之处仅仅在于：本试验例中的定位防护装置上的多排孔部均为曲线线贯通状，第一开口设置在正对叠片体的头部侧，第二开口设置在正对铝塑膜侧。

[0069] 试验例4：

[0070] 本实施例的铝塑膜叠片锂离子电池样品的规格同试验例1，其结构与试验例2所不同之处仅仅在于：本试验例中的定位防护装置上的多排孔部均为直线非贯通状，各孔部在正对叠片体的头部侧设置有第一开口，孔部的另一端部为封闭的非开口状。

[0071] 试验例5：

[0072] 本实施例的铝塑膜叠片锂离子电池样品的规格同试验例1，其结构与试验例2所不同之处仅仅在于：本试验例中的定位防护装置上的多排孔部均为曲线非贯通状，各孔部在正对叠片体的头部侧设置有第一开口，孔部的另一端部为封闭的非开口状，各孔部呈“S”形。

[0073] 对照例1：

[0074] 本实施例的铝塑膜叠片锂离子电池样品的规格同试验例1，在叠片体的头部未覆盖有定位防护装置，而是通过胶布包裹固定极耳与极耳焊接部之间的连接。

[0075] 对照例2：

[0076] 本实施例的铝塑膜叠片锂离子电池样品的规格同试验例1，其与对照例1的不同之处在于，在叠片体的头部还填充有材质与隔膜相同的富液填充物。

[0077] 上述各对照例以及试验例的生产环境、主要工艺以及测试工艺如下：

[0078] 1、正极单面面密度117±2g/m2，双面面密度234±3g/m2(涂布过程中发现有偏重现象，温度23.0℃，湿度35.1％，露点6.76℃，生产时间9月22号6:06-9:36)。负极单面面密度54±2g/m2，双面面密度108±2g/m2(温度23.5℃，湿度33.3％，露点6.44℃，生产时间9月22号0:32-2:37)；

[0079] 2、叠片生产时间9月24号8:12-10:33，用自动叠片机生产(车间温度25.6℃，湿度41.9％，露点11.7℃)；

[0080] 3、封装生产时间9月25号9:38-11:42，(车间温度26.3℃，湿度38.3％，露点10.97℃)；

[0081] 4、注液生产时间9月27号10:26-11:46(车间温度26.1℃，湿度28.4％，露点6.38℃)；

[0082] 5、化成生产时间9月28日8:12-17:23(车间温度28.5℃，湿度42.4％，露点14.49℃)；

[0083] 6、抽气生产时间9月29日13:13-15:36，过程中发现电芯体偏薄(车间温度23.5℃，湿度65.4％，露点16.64℃)；

[0084] 7、电池性能检测时间9月30日8:41-12月10日9:53，检测设备为新威倍率检测柜(车间温度24.5℃，湿度65.8％，露点17.68℃)。

[0085] 按照上述铝塑膜叠片体锂离子电池的制备工艺，分别制得上述实验例1-5，对照例1-2的样品10个，在电池制备过程中对锂离子电池的失液率进行测试，得到表一、二所示的液失量测试数据表。

[0086] 在电池抽真空封装完毕得到锂铝塑膜叠片锂离子电池后，观察样品的外观，得到表三所示的样品成品外观质量对照表。

[0087] 取对照例1-2，试验例1-5中各合格电池3PCS进行循环检测；循环200周后测得电池的容量保持率，容量保持率越好，表明储液能力越强，可以提升电池循环性能。

[0088] 在表一、二、三、四中：

[0089] 序号1-10为未加本实施例的刚性定位防护装置的叠片锂离子电池(即对照例1的电池)；

[0090] 序号11-20为在叠片体的头部填充了富液填充物的叠片锂离子电池(即对照例2的电池)。

[0091] 序号21-30为在叠片体的头部加了定位防护装置的叠片锂离子电池样品(即试验例1的电池)；

[0092] 序号31-40为加了带直线贯通状孔部的定位防护装置的叠片锂离子电池样品(即试验例2的电池)；

[0093] 序号41-50为带曲线贯通状的定位防护装置的叠片锂离子电池样品(即试验例3的电池)；

[0094] 序号51-60为带直线非贯通状的定位防护装置的叠片锂离子电池样品(即试验例4的电池)；

[0095] 序号61-70为为带曲线非贯通状的定位防护装置的叠片锂离子电池样品(即试验例5的电池)。

[0096] 表一：液失量测试数据表

[0097]

[0098]

[0099]

[0100]

[0101] 表二为对表一数据进行整理得到的数据分析：

[0102] 表二

[0103]

[0104]

[0105] 由表一、二可见，采用本试验例2-5所示技术方案，在铝塑膜电池的封装过程有利于大大降低电池的失液率，而电池的失液率越小，其电池的循环性能越佳。故采用本实施例2-5所示技术方案有利于盖上电池的循环性能。参见表一可见，采用试验例5技术方案能取得意想不到的有益效果。

[0106] 表三：样品成品外观质量对照表

[0107]

[0108] 由表三可见，在铝塑膜叠片体锂离子电池内设置本实施例的定位防护装置，有利于提高电池的外观平整性，降低电池的外观不良率。

[0109] 表四：循环200周容量保持率表

[0110]

[0111] 由表四可见，采用本实施例技术方案有利于提高电池的循环性能。尤其是采用试验例5可取的意向不到的优良效果。

[0112] 以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。