專利名稱：一種新型高電壓鋰離子動力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種新型高電壓鋰離子動力電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池由于具有電壓高、比能量高、循環(huán)使用次數(shù)多、存儲時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，不僅在便攜式電子設(shè)備上如移動電話、數(shù)碼攝像機(jī)和手提電腦得到廣泛應(yīng)用，而且也廣泛應(yīng)用于電動汽車、電動自行車以及電動工具等大中型電動設(shè)備方面，因此，對鋰離子電池的性能要求越來越高。 以電動汽車和電網(wǎng)蓄能為重大應(yīng)用背景的鋰離子動カ電池，在滿足安全、環(huán)保、成本、壽命等基本條件下，其關(guān)鍵性能指標(biāo)是高電壓和快速放電能力。現(xiàn)有鋰離子電池的工作電壓范圍僅是2. 0-4. 25V，如果是磷酸鐵鋰體系則工作電壓范圍更低，僅僅在2. 0-3. 65V之間。因此，要滿足高電壓負(fù)荷，必須由多個(gè)單體電池外部串聯(lián)而成，這樣會增大連接內(nèi)阻，且增大了安全風(fēng)險(xiǎn)和制作成本，從而大大限制了鋰離子電池在電動汽車和儲能領(lǐng)域上的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單的大容量高電壓的鋰離子動カ電池。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
ー種新型高電壓鋰離子動カ電池，包括電池殼，在所述的電池殼內(nèi)設(shè)置有由至少兩個(gè)單體電芯極組串聯(lián)而成的組合電芯極組；所述組合電芯極組的正極集流體通過電池蓋上的正極引線與正極極柱連接，所述組合電芯極組的負(fù)極集流體通過電池蓋上的負(fù)極引線與負(fù)極極柱連接。所述組合電芯極組是由所述單體電芯極組按ー個(gè)單體電芯極組的負(fù)極集流體與下ー個(gè)單體電芯極組的正極集流體重疊并采用超聲焊焊接在一起而形成。所述單體電芯極組結(jié)構(gòu)相同，且均采用卷繞結(jié)構(gòu)。所述單體電芯極組均采用負(fù)極片包覆正極片結(jié)構(gòu)，所述的正極片和負(fù)極片分別為雙面涂覆電極材料并帶有未涂覆空白區(qū)的鋁箔和銅箔。所述組合電芯極組的正極集流體為未與其它單體電芯極組的負(fù)極集流體焊接的單體電芯極組的正極集流體，所述組合電芯極組的負(fù)極集流體為未與其它單體電芯極組的正極集流體焊接的單體電芯極組的負(fù)極集流體。所述正極引線及正極極柱為鋁材質(zhì)，所述負(fù)極引線及負(fù)極極柱為銅材質(zhì)，所述負(fù)極引線表面鍍鎳。所述正極弓丨線、負(fù)極引線外側(cè)以及底部包覆有絕緣墊片。所述電池蓋上設(shè)有電壓監(jiān)測端子，所述電壓監(jiān)測端子通過電壓監(jiān)測弓丨線連接在所述單體電芯極組的連接部位。
所述電壓監(jiān)測引線為銅引線。在所述電池蓋上設(shè)有安全閥及注液孔。本發(fā)明通過采用多個(gè)單體電芯極組直接串聯(lián)連接形成組合電芯極組，且與正負(fù)極柱分別連接的正負(fù)極引線與組合電芯極組的正負(fù)極集流體直接連接的結(jié)構(gòu)，因而降低了電池內(nèi)阻，實(shí)現(xiàn)了電池的大電流輸出特性，可以使電池容量大幅提高，提高電池功率密度，整體結(jié)構(gòu)簡單，集流性能優(yōu)良，有利于提高鋰離子電池的整體性能。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的電池的立體結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電池殼的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電池蓋的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的電池蓋的俯視結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的電池的裝配結(jié)構(gòu)剖面示意 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的串聯(lián)的電芯極組的結(jié)構(gòu)示意 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的單體電芯極組的結(jié)構(gòu)示意 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的單體電芯極組的展開示意 圖9為圖7沿A-A方向的剖視 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的墊片的結(jié)構(gòu)示意 圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的安全閥的結(jié)構(gòu)示意 圖中1為電池殼，2為電池蓋，3為組合電芯極組,4為第一單體電芯極組、5為第二單體電芯極組，6為正極極柱，7為第一安全閥、8為第二安全閥，9為負(fù)極極柱，10為正極引線，11為負(fù)極引線，12為電池電壓監(jiān)測端子，13為注液孔，14為電壓監(jiān)測引線，15為正極集流體鋁箔，16為負(fù)極集流體銅箔，17為隔膜，18為正極片，19為負(fù)極片，20為絕緣墊片，21為泄壓膜，22為保護(hù)膜。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明。參見圖廣5，ー種新型高電壓鋰離子動カ電池，包括有長方體形狀的電池殼1，電池蓋2，在所述電池蓋2上的正極極柱6、負(fù)極極柱9、注液孔13 ;所述電池殼I內(nèi)嵌入有由第一單體電芯極組4、第二單體電芯極組5串聯(lián)形成組合電芯極組3，所述組合電芯極組3的正極集流體通過正極引線10與所述正極極柱6連接，負(fù)極集流體16通過負(fù)極引線11與所述負(fù)極極柱9連接。參見圖6所示，所述的第一單體電芯極組4的負(fù)極集流體與所述第二単體電芯極組5的正極集流體重疊并采用超聲焊焊接在一起。所述第一單體電芯極組4和所述第二電芯極組5為結(jié)構(gòu)相同的極組，均采用卷繞結(jié)構(gòu)，且均為負(fù)極片包覆正極片結(jié)構(gòu)，參見圖7、所示，該圖示出了單體電芯極組的結(jié)構(gòu)。該單體電芯極組展開后順序?yàn)楦裟?7、負(fù)極片19、隔膜17、正極片18 ;所述正極片18和負(fù)極片19為雙面連續(xù)涂覆電極材料、平行于電極材料留出空白未涂覆的鋁箔和銅箔。負(fù)極片19涂覆電極材料部分完全覆蓋正極片18涂覆電極材料部分。制作時(shí)，先將兩層隔膜17纏繞在卷針上，卷繞一周后在兩層隔膜17中間插入所述負(fù)極片19，卷繞一周后再在隔膜17另外ー側(cè)插入正極片18，隔膜17完全覆蓋負(fù)極片19涂覆活性物質(zhì)部分，并使正極片18、負(fù)極片19不接觸。卷繞完成后，單體電芯極組的正極片18和負(fù)極片19上預(yù)留的空白鋁箔與銅箔集流體位于單體電芯極組的左右兩端。參見圖7所示,所述正極片18右側(cè)具有的未涂覆電極材料的集流體招箔15-1,位于所述單體電芯極組4的右端，所述負(fù)極片19左側(cè)具有的未涂覆電極材料集流體銅箔16-1，位于所述單體電芯極組4的左端。兩個(gè)單體電芯極組在制作完成后，將第一單體電芯極組4的負(fù)極集流體銅箔16-1 與第二單體電芯極組5的正極集流體銅箔重疊對齊，進(jìn)行超聲焊接，得到組合電芯極組3，如圖6。其中，第一單體電芯極組4的正極片18未涂覆活性電極材料的空白集流體鋁箔15-1設(shè)在組合電芯極組3的ー側(cè)，作為組合電芯極組3的正極集流體鋁箔15 ;第二單體電芯極組5的負(fù)極片未涂覆活性物質(zhì)部分的空白集流體銅箔設(shè)在組合電芯極組3的另ー側(cè)，作為組合電芯極組3的負(fù)極集流體銅箔16。組合電芯極組3制作完成后，分別對組合電芯極組3左端的負(fù)極集流體銅箔16和右端的正極集流體鋁箔15進(jìn)行預(yù)焊，預(yù)焊完成，將組合電芯極組3與電池蓋2組裝。所述正極集流體鋁箔15插入電池蓋2的正極引線10中固定焊接，同時(shí)將負(fù)極集流體銅箔16插入電池蓋2的負(fù)極引線11中固定焊接；組合電芯極組3的中間，即單體電芯極組4和單體電芯極組5的相連接部位對齊設(shè)在電池蓋2上的電壓監(jiān)測引線14，并固定焊接在一起。參見圖10，所述組合電芯極組3與電池蓋2正極引線10、負(fù)極引線11固定焊接之后，在左右兩側(cè)的正負(fù)極引線外側(cè)以及底部包覆絕緣墊片20。所述的絕緣墊片20折疊成盒狀，其基材為PP，在其底部有三個(gè)通孔，以便于電解液流通。本發(fā)明實(shí)施例中，所述的正極極柱6和負(fù)極極柱9均為帶有螺紋的螺柱，其中，正極極柱6為鋁材質(zhì)，負(fù)極極柱9為銅材質(zhì)。電池蓋2中所述正極引線10為采用鋁制成的引線，負(fù)極引線11為采用銅制成的引線，所述負(fù)極引線11的表面鍍鎳。在所述電池蓋2的中間位置設(shè)有電池電壓監(jiān)測端子12，連接電壓監(jiān)測引線14，用于監(jiān)測電池內(nèi)阻、單體電芯極組的電壓、內(nèi)阻等電性能參數(shù)。所述電壓監(jiān)測引線14為銅制成。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述的電池蓋2上還設(shè)有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的第一安全閥7及第ニ安全閥8，第一安全閥7設(shè)在所述正極極柱6和所述電壓監(jiān)測端子12之間，第二安全閥8在負(fù)極極柱9和所述電壓監(jiān)測端子12之間。參見圖11所示，該圖示出本發(fā)明實(shí)施例提供的第一安全閥7的結(jié)構(gòu)，所述的安全閥包括泄壓膜21以及設(shè)在所述的泄壓膜21外的保護(hù)膜22。所述第一安全閥7、第二安全閥8均為金屬膜材質(zhì)制成，具體為泄壓破壞式放氣閥，在安全閥的泄壓膜21外側(cè)設(shè)有保護(hù)膜22，可以防止非電池內(nèi)部原因的外力破壞而使第一安全閥7、第二安全閥8失效。本發(fā)明實(shí)施例中所述的電池的裝配結(jié)構(gòu)如圖5所示，最終成型的新型大容量高功率鋰離子電池的結(jié)構(gòu)如圖I所示。以上所述僅僅是兩上單體電芯極組串聯(lián)而成，具體在實(shí)施時(shí)，所述的單體電芯極組還可以3個(gè)，4個(gè)，甚至更多，具體數(shù)量不限。只要將多個(gè)單體電芯極組按一單體電芯極組的負(fù)極集流體對應(yīng)另一単體電芯極組的正極集流體，依次重疊焊接，并將位于兩端的單體電芯極組的正極集流體(未與其它單體電芯極組的負(fù)極集流體焊接的正極集流體)以及負(fù)極集流體(未與其它單體電芯極組的正極集流體焊接的負(fù)極集流體)作為電池的正極集流體以及負(fù)極集流體，通過電池蓋上的正級引線與負(fù)極引線分別與電池蓋上的正極極柱、負(fù)極極柱連接，并在電池蓋上設(shè)注液孔及相應(yīng)的安全閥、電壓監(jiān)測端子。 所述的電壓監(jiān)測端子根據(jù)串聯(lián)的單體電芯極組的數(shù)量來定，即在每兩個(gè)單體電芯極組的焊接處分別通過電壓監(jiān)測引線連接ー電壓監(jiān)測端子，同時(shí)所述的安全閥的數(shù)量為，ー個(gè)單體電芯極組對應(yīng)ー個(gè)安全閥設(shè)置。本發(fā)明通過內(nèi)部單體電芯采用卷繞結(jié)構(gòu)，組合電芯極組采用単體電芯極組串聯(lián)形式，采用正負(fù)極集流體直接通過正負(fù)極引線與正負(fù)極極柱的連接結(jié)構(gòu)，使正負(fù)極集流體與正負(fù)極引線大面積直接焊接固定，從而一方面提高了電池的電壓，提高了電池的能量，另ー方面降低了電池整體內(nèi)阻，提高了電池的大電流放電性能，實(shí)現(xiàn)了電池的高功率輸出特性；因此，本發(fā)明電池結(jié)構(gòu)簡單，輸出電壓高，集流性能優(yōu)良。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，包括電池殼，在所述的電池殼內(nèi)設(shè)置有由至少兩個(gè)單體電芯極組串聯(lián)而成的組合電芯極組；所述組合電芯極組的正極集流體通過電池蓋上的正極引線與正極極柱連接，所述組合電芯極組的負(fù)極集流體通過電池蓋上的負(fù)極引線與負(fù)極極柱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，所述組合電芯極組是由所述單體電芯極組按ー個(gè)單體電芯極組的負(fù)極集流體與下一個(gè)單體電芯極組的正極集流體重疊并采用超聲焊焊接在一起而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，所述單體電芯極組結(jié)構(gòu)相同，且均采用卷繞結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型高電壓鋰離子動力電池，其特征在干，所述單體電芯極組均采用負(fù)極片包覆正極片結(jié)構(gòu)，所述的正極片和負(fù)極片分別為雙面涂覆電極材料并帶有未涂覆空白區(qū)的鋁箔和銅箔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，所述組合電芯極組的正極集流體為未與其它單體電芯極組的負(fù)極集流體焊接的單體電芯極組的正極集流體，所述組合電芯極組的負(fù)極集流體為未與其它單體電芯極組的正極集流體焊接的單體電芯極組的負(fù)極集流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，所述正極引線及正極極柱為鋁材質(zhì)，所述負(fù)極引線及負(fù)極極柱為銅材質(zhì)，所述負(fù)極引線表面鍍鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，所述正極引線、負(fù)極引線外側(cè)以及底部包覆有絕緣墊片。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，所述電池蓋上設(shè)有電壓監(jiān)測端子，所述電壓監(jiān)測端子通過電壓監(jiān)測引線連接在所述單體電芯極組的連接部位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，所述電壓監(jiān)測引線為銅引線。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述的新型高電壓鋰離子動カ電池，其特征在于，在所述電池蓋上設(shè)有安全閥及注液孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種新型高電壓鋰離子動力電池，包括電池殼，在所述的電池殼內(nèi)設(shè)置有由至少兩個(gè)單體電芯極組串聯(lián)而成的組合電芯極組；所述組合電芯極組的正極集流體通過電池蓋上的正極引線與正極極柱連接，所述組合電芯極組的負(fù)極集流體通過電池蓋上的負(fù)極引線與負(fù)極極柱連接。本發(fā)明通過采用多個(gè)單體電芯極組直接串聯(lián)連接形成組合電芯極組，正負(fù)極引線分別與組合電芯極組的正負(fù)極集流體直接連接的結(jié)構(gòu)，因而降低了電池內(nèi)阻，實(shí)現(xiàn)了電池的大電流輸出特性，可以使電池容量大幅提高，提高電池功率密度，整體結(jié)構(gòu)簡單，集流性能優(yōu)良，有利于提高鋰離子電池的整體性能。
文檔編號H01M2/26GK102683755SQ20121020337
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者崔立豐, 張娜, 鄒玉峰, 高飛 申請人:天津力神電池股份有限公司