專利名稱：一種鋰離子動力電池及其電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子動力電池及其電池組。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是20世紀開發(fā)成功的一種新型電池，因其具有比能量高、放電電壓穩(wěn)定、沒有記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點，近年來已廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中，如移動電話、便攜式計算機、攝像機、照相機等，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)電池。目前，大容量的鋰離子動力電池已在電動汽車中試用，將成為21世紀電動汽車的主要動力電源之一，而且在人造衛(wèi)星、航空航天和儲能方面具有廣闊的前景。 如果鋰離子電池過充電或短路，將會導致電池內(nèi)部的電解液分解產(chǎn)生氣體，嚴重時還會引起爆炸或起火，造成安全隱患，對于電動汽車上應(yīng)用的鋰離子動力電池來說，由于行駛過程中的振動或顛簸，這種安全隱患更為嚴重。所以一般鋰離子動力電池必須在其蓋板或殼體上設(shè)置安全閥，該安全閥會在電池的內(nèi)壓過高時自動開啟，利于內(nèi)部的氣體泄漏，從而防止爆炸或起火，以保證電池的安全性能。 然而問題在于，安全閥開啟時，電池內(nèi)部的電解液會隨之從安全閥處流出，有可能導致與電池連接的電路板短路起火。 另外，在電動汽車、電動自行車上的實際使用為多節(jié)鋰離子動力電池串并聯(lián)組成的電池組，由于電池組各個電池安全閥的一致性難以保證，可能導致不同安全閥啟動時機的差異，或過早或過晚，并且某個電池的安全閥泄氣完畢再恢復(fù)后該電池的內(nèi)部狀態(tài)已經(jīng)與電池組中其它電池有較明顯的差異，上述差異均會加快電池內(nèi)部狀態(tài)的不斷惡化，可能導致該電池安全閥工作可靠性降低，還來不及啟動就爆炸了。
實用新型內(nèi)容本實用新型一方面提供一種鋰離子動力電池，以避免電池內(nèi)部的電解液從安全閥處流出而導致的安全隱患。 本實用新型的另一方面提供一種鋰離子動力電池組，以防止電池組內(nèi)各個電池安全閥的差異引起的電池爆炸問題。 為解決上述問題，本實用新型提供一種鋰離子動力電池，包括[0009] 硬殼，由耐壓材料制成； 電池芯，包括至少兩個子電芯，所述電池芯被密封在所述硬殼內(nèi)部；[0011] 軟殼，將所述子電芯包裹封裝。[0012] 所述軟殼為鋁塑膜。 所述耐壓材料包括金屬材料或硬質(zhì)塑料。[0014] 所述包裹封裝為真空封裝。 所述硬殼包括殼體和與所述殼體密封連接的蓋板。[0016] 還包括設(shè)置于所述蓋板上的正極和負極端子，所述至少兩個子電芯的正極極耳并
聯(lián)后與所述正極端子電性連接，負極極耳并聯(lián)后與所述負極端子電性連接。
還包括所述正極或負極端子包括螺柱和相應(yīng)的至少兩個鉚釘，所述鉚釘將螺
柱與所述蓋板固定連接。 所述子電芯采用疊片工藝制造或者采用巻繞工藝制造。
相應(yīng)的，還提供一種鋰離子動力電池組，包括至少兩個串聯(lián)或并聯(lián)連接的鋰離子動力電池；其中，所述鋰離子動力電池包括[0020] 硬殼，由耐壓材料制成； 電池芯，包括至少兩個子電芯，所述電池芯被密封在所述硬殼內(nèi)部；[0022] 軟殼，將所述子電芯包裹封裝。 還包括與鋰離子動力電池連接的保護電路，用于檢測所述至少兩個鋰離子動力電
池中電壓或容量降低超過安全值的電池。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點 上述鋰離子動力電池中，當子電芯內(nèi)部因短路、過充電等原因造成氣脹時，包裹子電芯的不耐壓的軟殼開裂，電解液泄漏到所述硬殼內(nèi)，而由于硬殼由耐壓材料制成并且完全密封的，沒有開口也沒有安全閥，由軟殼內(nèi)釋放的氣體和電解液被完全限制在電池，只需根據(jù)預(yù)先設(shè)計電解液放氣量選擇匹配的耐壓材料和尺寸作為硬殼，就可以防止電池爆炸，而且電解液不會泄漏到硬殼外部，從而避免電池內(nèi)部的電解液從安全閥處流出而導致的安全隱患。 另外，所述軟殼優(yōu)選采用導電材料，當電池內(nèi)部部分子電芯的軟殼破裂導致漏液時，由于所述硬殼內(nèi)含有子電芯的正負子極耳和電解液，可能會導致硬殼內(nèi)其他子電芯的短路，相鄰子電芯導電的軟殼又使這種短路加劇，進而會造成瞬間大電流，熔斷所述子極耳，使得子極耳與延伸柄之間形成子電芯斷路，從而使所述短路被終止，從而避免問題進一步擴大，提高電池的安全性。 所述鋰離子動力電池組中，各個電池都沒有設(shè)置安全閥，而是采取先軟殼包裝子電芯硬殼包裝電池芯的模式，通過軟殼包裝，單個子電芯在過充或短路等情況下軟殼破裂自動泄壓，安全性能得到了保障，并且其泄露的電解液還是在密封的硬殼之內(nèi)，不會導致電池組內(nèi)其他電池的短路起火或電池自身爆炸的現(xiàn)象，從而防止電池組內(nèi)各個電池安全閥的差異引起的電池爆炸問題，提高了電池組使用的安全可靠性。
通過附圖所示，本實用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。
圖1為實施例一中鋰離子動力電池的結(jié)構(gòu)示意圖；[0030] 圖2為圖1中鋰離子動力電池的子電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；[0031] 圖3為實施例二中鋰離子動力電池的結(jié)構(gòu)示意圖；[0032] 圖4為實施例三中鋰離子動力電池組的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。 在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。 其次，本實用新型結(jié)合示意圖進行詳細描述，在詳述本實用新型實施例時，為便于說明，表示裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本實用新型保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。 為突出本實用新型的特點，附圖中沒有給出與本實用新型的實用新型點必然直接相關(guān)的部分。 鋰離子動力電池的安全性和可靠性是業(yè)內(nèi)普遍關(guān)心的問題，要在電動汽車中大規(guī)模應(yīng)用，必須保證電池的安全性。目前，一般采用在殼體或蓋板上設(shè)置的安全閥來防止電池爆炸或起火，電池正常工作的狀態(tài)下，安全閥關(guān)閉，電池內(nèi)部是由殼體封閉的；當電池內(nèi)部氣壓高于安全值時，安全閥自動開啟進行泄氣，當內(nèi)部氣壓恢復(fù)正常值時，安全閥又自動關(guān)閉，從而能夠預(yù)防電池內(nèi)部的電解質(zhì)分解產(chǎn)生氣體帶來的安全隱患。 但是，實際上安全閥并不能完全解決問題，由于安全閥開啟泄氣時，電池殼體內(nèi)的電解液也會隨之泄露，流到與電池連接的電路板上則可能導致電路板短路起火，而且，對于多個鋰離子動力電池串并聯(lián)成的電池組，由于各個電池安全閥的一致性難以保證，導致整體上電池安全閥的工作可靠性降低。 發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，上述問題都是由安全閥所帶來的，要徹底解決上述問題一個有效的途徑就是尋找不使用安全閥就能防止電池爆炸或起火的技術(shù)方案。 基于此，本實用新型的技術(shù)方案提供了一種鋰離子動力電池及其電池組，其中所述鋰離子動力電池，采用硬殼和軟殼復(fù)合包裝方式，避免爆炸或起火等安全隱患。[0041]
以下結(jié)合附圖詳細說明所述鋰離子動力電池的一個實施例。[0042] 實施例一 圖1為本實施例中鋰離子動力電池的結(jié)構(gòu)示意圖，為清楚表明本實施例的電池結(jié)構(gòu)，圖中略去了部分的子電芯。 如圖1所示，所述鋰離子動力電池包括 硬殼10，由耐壓材料制成；所述耐壓材料優(yōu)選為金屬材料或硬質(zhì)塑料；所述硬殼10包括殼體11和位于所述殼體上方的蓋板12，蓋板12與殼體11密封焊接，一起形成電池內(nèi)部空間； 電池芯13，位于所述電池內(nèi)部空間，包括至少兩個子電芯14，所述電池芯13被密封在所述硬殼10內(nèi)部； 軟殼15，將所述子電芯14包裹封裝，所述軟殼為不耐壓的柔性包裝材料，優(yōu)選為
鋁塑膜。 如圖2所示，本實施例中的子電芯14采用疊片工藝制作，即將特定尺寸的多個方形正極極片、負極極片和隔膜一層一層的依次重復(fù)疊加組成疊片型子電芯。采用鋁塑膜包裹封裝，子電芯的正極子極耳141和負極子極耳142分別由所述軟殼15內(nèi)伸出。優(yōu)選的，所述包裹封裝為真空封裝，可以將子電芯內(nèi)部的多余空氣排除。 如圖1所示，多個封裝后的子電芯并聯(lián)形成電池芯13，所述電池芯13的正、負極極耳分別與電池的正負極端子電性連接。具體的，各個子電芯14的正極子極耳141與延伸柄16焊接，所述延伸柄16作為電池芯13的正極極耳，各個子電芯14的負極子極耳(圖未示)與另一延伸柄17焊接，所述延伸柄17作為電池芯13的負極極耳，所述電池芯13的正、負極極耳與電池硬殼上的正負極端子電性連接。 本實施例中所述正負極端子為設(shè)置于蓋板12上的雙螺柱結(jié)構(gòu)，所述雙螺柱結(jié)構(gòu)包括兩個螺柱18和每個螺柱18對應(yīng)的兩個鉚釘19，所述螺柱18包括螺紋部和與所述螺紋部垂直的彎折部(圖中未示出)；其中，所述彎折部與所述蓋板12通過兩個鉚釘19固定連接。 螺柱18與蓋板12之間通過膠墊(圖中未示出)隔離絕緣所述延伸柄16、 17分別
與兩個螺柱18的彎折部(圖中未示出)鉚接，從而與螺柱18電性連接。 上述鋰離子動力電池中，當子電芯內(nèi)部因短路、過充電等原因造成氣脹時，包裹子
電芯的不耐壓的軟殼開裂，電解液泄漏到所述硬殼內(nèi)，而由于硬殼由耐壓材料制成并且完
全密封的，沒有開口也沒有安全閥，由軟殼內(nèi)釋放的氣體和電解液被完全限制在電池，只需
根據(jù)預(yù)先設(shè)計電解液放氣量選擇匹配的耐壓材料和尺寸作為硬殼，就可以防止電池爆炸，
而且電解液不會泄漏到硬殼外部，從而避免電池內(nèi)部的電解液從安全閥處流出而導致的安
全隱患。 另外，所述軟殼優(yōu)選采用導電材料，當電池內(nèi)部部分子電芯的軟殼破裂導致漏液時，由于所述硬殼內(nèi)含有子電芯的正負子極耳和電解液，可能會導致硬殼內(nèi)其他子電芯的短路，相鄰子電芯導電的軟殼又使這種短路加劇，進而會造成瞬間大電流，熔斷所述子極耳，使得子極耳與延伸柄之間形成子電芯斷路，從而使所述短路被終止，從而避免問題進一步擴大，提高電池的安全性。 以下詳細說明所述鋰離子動力電池的制造方法，具體包括以下步驟[0055] 步驟1、將鋁塑膜沖壓成型，形成與子電芯相應(yīng)尺寸大小的凹槽；[0056] 步驟2、將子電芯放入所述凹槽中并熱封除注液邊以外的其余各邊；[0057] 步驟3、從所述注液邊注入適量含消氣添加劑的電解液； 步驟4、抽真空并熱封注液邊，將所述子電芯真空封裝，形成軟包裝的子電芯；[0059] 步驟5、切除子電芯包裝多余的鋁塑膜材料，并將側(cè)邊折起以減少其占用空間；[0060] 步驟6、將N個所述軟包裝的子電芯采用雙面膠等膠體固定連接，以形成電池芯，并將所述電池芯裝入金屬材料的殼體內(nèi)； 步驟7、將N個軟包裝子電芯的正(負)極極耳穿過絕緣阻燃墊板與正(負)延伸柄焊接(或鉚接等連接方式)； 步驟8、在殼體上放置蓋板并激光焊接將殼體和蓋板密封； 步驟9、對電池進行化成處理，所述化成處理指電池首次充電及后續(xù)為充分活化而進行的1 5個充放電循環(huán)，一般鋰離子電池化成時由于水的分解或電解液、負極與鋰的反應(yīng)會產(chǎn)生相應(yīng)的氣體。 此外，的其他實施例中，所述蓋板上僅設(shè)有一個螺柱和相應(yīng)的兩個鉚釘，電池芯的正極極耳與螺柱電性連接，而負極極耳與所述殼體的內(nèi)壁焊接，這樣一來，以螺柱和殼體分別為電池的正負極端子，所述殼體為導電材料。減少一個螺柱，可以減少從螺柱與蓋板連接處漏液的幾率。 上述實施例中，所述子電芯采用疊片工藝制造，本實用新型的其他實施例中，所述
子電芯還可以為采用巻繞工藝制造的巻芯，具體在以下實施例中，詳細說明。 實施例二 圖3為本實施例中所述鋰離子動力電池的結(jié)構(gòu)示意圖，為突出本實用新型的特
點，圖中僅示出了三個子電芯，而且省略了其中一個子電芯的軟殼。 所述鋰離子動力電池包括 長方體形的硬殼20，由耐壓材料制成；所述耐壓材料優(yōu)選為金屬材料；所述硬殼20包括殼體21和位于所述殼體上方的蓋板22，蓋板22與殼體21密封焊接，形成電池內(nèi)部空間； 電池芯23，位于所述電池內(nèi)部空間，包括至少兩個并聯(lián)連接的子電芯24 ; 軟殼25，將所述子電芯24包裹封裝，所述軟殼為不耐壓的柔性包裝材料，優(yōu)選為
鋁塑膜。其中，所述子電芯24的正負子極耳分別從軟殼25中伸出。 以上結(jié)構(gòu)與實施例一類似，本實施例與實施例一的區(qū)別在于，所述子電芯24為采用巻繞工藝制作的圓柱形的巻芯，所述各個巻芯24的正極子極耳27與延伸柄29焊接，所述延伸柄29作為電池芯23的正極極耳與蓋板22上設(shè)置的鉚釘26鉚接，從而實現(xiàn)正極極耳與鉚釘26的電性連接，所述各個巻芯24的負極子極耳28分別與殼體21的內(nèi)壁焊接，這樣一來，硬殼20作為電池的負極端子，鉚釘26作為電池的正極端子。 顯然，所述正負極端子也可以采用與實施例一相同的雙螺柱結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。[0074] 相對于實施例一，本實施例中的巻芯采用巻繞工藝制作，由于目前巻繞工藝的自動化設(shè)備每5 10S即可完成一個巻芯的巻繞，將多個巻芯并聯(lián)則只需30S 60S就可以完成，傳統(tǒng)的疊片工藝則需要先將正、負極極片分切成很多個方形子極片，然后再與隔膜一層一層的依次重復(fù)疊加，疊層完成后所有的正極或負極極耳焊接而制成電池芯，疊片的動作通常為5 10秒，以40層正極子極片、41層負極子極片、83層隔膜，每一個疊片動作5S為例，完成所有疊片動作需要13.7分鐘，而相當容量的3個巻芯并聯(lián)的電池芯最多只需1.5分鐘，可見生產(chǎn)效率獲得明顯的提高。
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型技術(shù)方案提供的鋰離子動力電池組的實施方式。 實施例三 圖4為本實施例中鋰離子動力電池組的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，該電池組包括[0078] 至少兩個串聯(lián)或并聯(lián)連接的鋰離子動力電池31 ;其中，所述鋰離子動力電池包括硬殼，由耐壓材料制成；電池芯，包括至少兩個并聯(lián)連接的子電芯，所述電池芯被密封在所述硬殼內(nèi)部；軟殼，將所述子電芯包裹封裝。本實施例中的鋰離子動力電池可以為實施例一或二中任一電池，在此不再贅述。 優(yōu)選的，所述鋰離子動力電池組還包括與所有鋰離子動力電池連接的保護電路
32，用于檢測所述至少兩個鋰離子動力電池中電壓或容量降低超過安全值的電池。 當超過安全值時，所述保護電路發(fā)出報警信號，以及時對電池進行處理從而降低安全隱患。 本實施例中的鋰離子動力電池采取先鋁塑膜軟包裝然后金屬硬殼包裝的模式，通
過鋁塑膜軟包裝，單個子電芯在過充或短路等情況下鋁塑膜自動泄壓，安全性能得到了保障，并且其泄露的電解液還是在密封的金屬硬殼之內(nèi)，不會導致電池組內(nèi)其他電池的短路
起火現(xiàn)象，從而提高了電池組使用的安全可靠性。 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制。 雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本實用新型。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種鋰離子動力電池，其特征在于，包括硬殼，由耐壓材料制成；電池芯，包括至少兩個子電芯，所述電池芯被密封在所述硬殼內(nèi)部；軟殼，將所述子電芯包裹封裝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述軟殼為鋁塑膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述耐壓材料包括金屬材料 或硬質(zhì)塑料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述包裹封裝為真空封裝。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述硬殼包括殼體 和與所述殼體密封連接的蓋板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子動力電池，其特征在于，還包括設(shè)置于所述蓋板上的 正極和負極端子，所述至少兩個子電芯的正極極耳并聯(lián)后與所述正極端子電性連接，負極 極耳并聯(lián)后與所述負極端子電性連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子動力電池，其特征在于，還包括所述正極或負極端子 包括螺柱和相應(yīng)的至少兩個鉚釘，所述鉚釘將螺柱與所述蓋板固定連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述子電芯采用疊片工藝制 造或者采用巻繞工藝制造。
9. 一種鋰離子動力電池組，其特征在于，包括至少兩個串聯(lián)或并聯(lián)連接的鋰離子動 力電池；其中，所述鋰離子動力電池包括硬殼，由耐壓材料制成；電池芯，包括至少兩個子電芯，所述電池芯被密封在所述硬殼內(nèi)部； 軟殼，將所述子電芯包裹封裝。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子動力電池組，其特征在于，還包括與鋰離子動力電池 連接的保護電路，用于檢測所述至少兩個鋰離子動力電池中電壓或容量降低超過安全值的 電池。
專利摘要本實用新型提供一種鋰離子動力電池及其電池組，所述動力電池包括硬殼，由耐壓材料制成；電池芯，包括至少兩個子電芯，所述電池芯被密封在所述硬殼內(nèi)部；軟殼，將所述子電芯包裹封裝。所述軟殼為鋁塑膜。所述耐壓材料包括金屬材料或硬質(zhì)塑料。所述包裹封裝為真空封裝。所述硬殼包括殼體和與所述殼體密封連接的蓋板。所述鋰離子動力電池能夠避免電池內(nèi)部的電解液從安全閥處流出而導致的安全隱患，所述鋰離子動力電池組，能夠防止電池組內(nèi)各個電池安全閥的差異引起的電池爆炸問題。
文檔編號H01M10/38GK201440437SQ200920155949
公開日2010年4月21日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者王易瑋, 王馳偉, 袁定凱, 郭春泰 申請人:天津市捷威動力工業(yè)有限公司