本實用新型涉及鋰電池技術領域，特別涉及一種基于疊片式的鋰離子電池結構及電動汽車。

背景技術：

鋰離子電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰離子(Li+)電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來實現(xiàn)充放電工作。在充放電過程中，鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時鋰離子從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。而且，鋰離子電池按內部結構區(qū)分，有卷繞和疊片兩種結構。前者將長條狀的正、負極片和隔膜通過卷繞方式固定；后者是將片狀的正、負極片和隔膜依次堆疊形成。

在傳統(tǒng)技術中，疊片結構的鋰離子電池主要包括正極、負極和隔膜，是一種隔膜覆蓋負極、負極覆蓋正極的片層結構。其中，正極和負極可以設置在同側，也可設置在異側。這種疊片結構的鋰離子電池沒有結構上的保護措施，只能依靠正負極材料、隔膜材料的自身產品特性保障安全，在電池安全性方面貢獻頗淺。但是，這種疊片結構的鋰離子電池經常會應用于電動汽車上。而GB/T31485-2015電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法中羅列了10項安全考察項目，其中的針刺試驗要求非常嚴苛。在針刺試驗過程中，正、負極片直接短路從而產生大量熱量、冒煙甚至起火燃燒。如果電池材料的安全性方面較差(如側重能量型)，往往會出現(xiàn)針刺不合格的問題，實際應用中也存在一定風險。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，為解決上述問題，本實用新型提供一種基于疊片式的鋰離子電池結構及電動汽車，可降低電池針刺過程的溫升和起火爆炸可能性，提高電池安全性。

其技術方案如下：

一種基于疊片式的鋰離子電池結構，包括電池芯體，分別疊設于所述電池芯體兩側的至少一層電池泄能層，以及包裹于所述電池泄能層和所述電池芯體外的電池外殼；

所述電池芯體包括疊設的多塊正極片、負極片，且每塊所述負極片均疊設于相鄰的兩塊所述正極片之間，相鄰的所述正極片和負極片之間疊設有隔膜；所有的所述正極片相互連接，所有的所述負極片相互連接；

所述電池泄能層包括相互疊設的一塊正極泄能片和一塊負極泄能片，以及設置于所述正極泄能片和負極泄能片之間的所述隔膜；每塊所述正極泄能片與所有的所述正極片相互連接，每塊所述負極泄能片與所有的所述負極片相互連接。

下面對進一步技術方案進行說明：

進一步地，所述正極泄能片設置為鋁箔片，所述負極泄能片設置為銅箔片。

進一步地，當所述電池芯體的最外層設置為正極片時，所述電池泄能層的負極泄能片與最外層的所述正極片相鄰；

當所述電池芯體的最外層設置為負極片時，所述電池泄能層的正極泄能片與最外層的所述負極片相鄰。

進一步地，所述正極泄能片的形狀與所述正極片的形狀對應，且所述正極泄能片的面積等于或大于所述正極片的面積，所述正極泄能片的厚度等于或大于所述正極片的厚度。

進一步地，所述負極泄能片的形狀與所述負極片的形狀對應，且所述負極泄能片的面積等于或大于所述負極片的面積，所述負極泄能片的厚度等于或大于所述負極片的厚度。

進一步地，所述正極泄能片的邊緣與所述負極泄能片的邊緣相互錯置。

進一步地，所述電池芯體兩側分別設置有一層或兩層所述電池泄能層。

進一步地，所述正極片和正極泄能片的端部均突出設置有正極集流體，且所有的所述正極集流體焊接連接；

所述負極片和負極泄能片的端部均突出設置有負極集流體，且所有的所述負極集流體焊接連接。

進一步地，還包括與所述正極集流體連接的正極極耳，以及與所述負極集流體連接的負極極耳，所述正極集流體、正極極耳與所述負極集流體、負極極耳設置于所述電池芯體的同側或異側。

此外，本實用新型還提出一種電動汽車，包括如上所述的基于疊片式的鋰離子電池結構。

本實用新型具有如下突出的優(yōu)點：在常規(guī)的疊片結構基礎上，設計包裹的疊片泄能層，增加針對針刺項目的安全防護措施；通過疊片泄能層的包裹設計，在不引進新材料和增加過多成本的基礎上，降低電池針刺過程的溫升和起火爆炸可能性、提高電池安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例所述基于疊片式的鋰離子電池結構的結構示意簡圖；

圖2是本實用新型實施例所述基于疊片式的鋰離子電池結構的電池芯體的結構示意簡圖；

圖3是本實用新型實施例所述基于疊片式的鋰離子電池結構的電池泄能層的結構示意簡圖。

附圖標記說明：

100-電池芯體，110-正極片，120-負極片，130-隔膜，200-電池泄能層，210-正極泄能片，220-負極泄能片，300-電池殼體。

具體實施方式

下面對本實用新型的實施例進行詳細說明：

如圖1所示，本實用新型提出一種基于疊片式的鋰離子電池結構，一種基于疊片式的鋰離子電池結構，包括電池芯體100，分別疊設于所述電池芯體100兩側的至少一層電池泄能層200，以及包裹于所述電池泄能層200和所述電池芯體100外的電池外殼300。通過在疊片式結構的電池芯體100的兩側分別設置電池泄能層200，對電池芯體100進行保護，使得電池芯體100被針刺時，能夠通過電池泄能層200進行泄能，避免電池芯體100出現(xiàn)局部過熱，避免電池針刺過程中產生溫升和起火爆炸，提高電池安全性能。

而且，如圖2所示，所述電池芯體100包括疊設的多塊正極片110、負極片120，且每塊所述負極片120均疊設于相鄰的兩塊所述正極片110之間，相鄰的所述正極片110和負極片120之間疊設有隔膜130；所有的所述正極片110相互連接，所有的所述負極片120相互連接。即通過一塊正極片110和一塊負極片120形成一個電芯單元，而所述電池芯體100可包括多個這樣的電芯單元。電芯單元的正極片110和負極片120之間通過隔膜130進行隔離，相鄰的電芯單元之間也通過隔膜進行隔離。而且，各個電芯單元的正極片110均相互連接、負極片120也相互連接，即可將各個電芯單元并聯(lián)起來，以提供更大的電流和更高的容量。而且，所述正極片110的端部均突出設置有正極集流體，且所有的所述正極集流體焊接連接；所述負極片的端部均突出設置有負極集流體，且所有的所述負極集流體焊接連接。即通過設置負極集流體和正極集流體，并將負極集流體和正極集流體分別進行焊接的方式，將正極片110、負極片120分別連接起來。

此外，如圖3所示，所述電池泄能層200包括相互疊設的一塊正極泄能片210和一塊負極泄能片220，以及設置于所述正極泄能片210和負極泄能片220之間的所述隔膜130；每塊所述正極泄能片210與所有的所述正極片110相互連接，每塊所述負極泄能片220與所有的所述負極片110相互連接。當常規(guī)的疊片結構電池發(fā)生正面針刺時：鋼針(或者實際使用中的尖銳異物)會刺破電池外殼300(所述電池外殼可設置為軟包鋁塑膜、方形塑料或者金屬鋁殼等)扎入疊片結構內部，外層的正極片110、負極片120由此直接短路。正極片110、負極片120上的涂層接觸電阻很大，在短路時會產生大量熱量，同時熱量融化隔膜導致進一步擴大短路面積，隨著針刺的深入電池容易出現(xiàn)局部熱失控。而通過設置上述的電池泄能層200，當疊片結構電池發(fā)生正面針刺時：外層的正極泄能片210和負極泄能片220最先直接短路，這時可以等同于電池的外部短路，所有正極片110、負極片120通過短路電流大面積均勻地產生熱量(可以在整個正極泄能片210和負極泄能片220上產生熱量，不會在的局部產生熱量，從而不會出現(xiàn)局部熱集聚導致隔膜融化)，相對安全地泄放電池大量電量從而抵擋住針刺最危險階段(荷電狀態(tài)最高、短路接觸點最小)。隨著針刺的深入，正極片110、負極片120開始直接短路，此時電池荷電狀態(tài)經歷上一階段短路泄能已經下降，電池尤其是三元材料的荷電狀態(tài)的下降會大大降低針刺安全等級。如果此時正極泄能片210和負極泄能片220與正極片110和負極片120的連接處尚未熔斷(在承受短路電流時容易熔斷，具體視短路電流和針刺速度實際情況而定)，短路仍然會優(yōu)先在正極泄能片210和負極泄能片220接觸處發(fā)生從而進一步避免電池局部熱失控。

而且，所述正極泄能片210的端部均突出設置有正極集流體，且所有的所述正極集流體焊接連接；所述負極泄能片220的端部均突出設置有負極集流體，且所有的所述負極集流體焊接連接。即所有的正極泄能片210通過正極集流體連接，還與所有的正極片110通過所述正極集流體連接；所有的負極泄能片220通過負極集流體連接，還與所有的負極片120通過所述負極集流體連接。這樣，將所有的正極泄能片210與所有的正極片110連接，將所有的負極泄能片220與所有的負極片120連接，便于在針刺時發(fā)生短路。

此外，當所述電池芯體100的最外層設置為正極片110時，所述電池泄能層200的負極泄能片220與最外層的所述正極片110相鄰；當所述電池芯體100的最外層設置為負極片120時，所述電池泄能層200的正極泄能片210與最外層的所述負極片120相鄰。即使得所述電池泄能層的疊片結構(正極泄能片210、負極泄能片220及隔膜130的疊置順序)與電池芯體100的疊片結構(正極片110、負極片120及隔膜130的疊置順序)保持一致，從而使得正極泄能片210、負極泄能片220的疊片順序與正極片110、負極片120總的疊片順序保持一致，從而使得所述電池泄能層200的針刺短接回路數(shù)量最大，以達到更好的泄能散熱效果，提供更好的電池安全性能。此外，所述電池泄能層200的疊片順序也可以與所述電池芯體100的疊片順序采用不同的設置方式。

而且，所述正極泄能片210可設置為鋁箔片，所述負極泄能片220可設置為銅箔片。通過將所述正極泄能片210設置為鋁箔片(正極片110的基材一般也設置為鋁箔，可以與正極片110的基材保持一致)，將所述負極泄能片220設置為銅箔片(負極片120的基材一般也設置為銅箔，可以與負極片120的基材保持一致)，一方面具有良好的導電性和熱學性能(在短路時，能夠在整個正極泄能片210和負極泄能片220上均勻地發(fā)熱，可避免在局部產生熱量聚集)，另一方面也便于和正極片110、負極片120同時加工制作(可與正極片110、負極片120共用材料和加工設備)。此外，所述正極泄能片210和負極泄能片220也可以設置為其他的導電金屬箔片，如金箔片、銀箔片，或其他導電合金箔片。

此外，所述正極泄能片210的形狀可與所述正極片110的形狀對應，且所述正極泄能片210的面積等于或大于所述正極片110的面積，所述正極泄能片210的厚度等于或大于所述正極片110的厚度。這樣，可使得所述正極泄能片210的裁切形狀尺寸可以與正極片110相同，從而可與所述正極片110共用裁切設備和模具；也可以適當加大所述正極泄能片210的裁切尺寸，從而增加針刺保護區(qū)域；還可以適當加厚所述正極泄能片210的厚度，使得疊片時更加平穩(wěn)可靠。而且，所述負極泄能片220的形狀可與所述負極片120的形狀對應，且所述負極泄能片220的面積可等于或大于所述負極片120的面積，所述負極泄能片220的厚度等于或大于所述負極片120的厚度。這樣，可使得所述負極泄能片220的裁切形狀尺寸可以與負極片相同，從而與負極片120共用裁切設備和模具；也可以適當加大所述負極泄能片220的裁切尺寸，從而增加針刺保護區(qū)域；也可以適當加厚所述負極泄能片220的厚度，使得疊片時更加平穩(wěn)可靠。而且，所述正極泄能片210的邊緣與所述負極泄能片220的邊緣相互錯置，這樣可以防止兩者邊緣的毛刺重疊刺破隔膜。具體地，可以使所述正極泄能片210的邊緣與所述負極泄能片220的尺寸保持差異，來實現(xiàn)二者邊緣的錯置；也可以將所述正極泄能片210的邊緣與所述負極泄能片220稍微錯置，來實現(xiàn)二者邊緣的錯置。

此外，所述電池芯體100兩側可分別設置有一層或兩層所述電池泄能層200。這樣，可以達到較好的泄能效果，同時也不會使電池太厚(對電池厚度的增加控制在接受范圍)，影響電池的性能。此外，也可以根據需求對所述電池泄能層200的層數(shù)進行設置，可使得增加層數(shù)。此外，所述基于疊片式的鋰離子電池結構還包括與所述正極集流體連接的正極極耳，以及與所述負極集流體連接的負極極耳，所述正極集流體、正極極耳與所述負極集流體、負極極耳設置于所述電池芯體的同側或異側。

此外，本實用新型還提出一種電動汽車，包括如上所述的基于疊片式的鋰離子電池結構。使得采用這種基于疊片式的鋰離子電池結構的電動汽車，具有更好的安全性能。此外，這種基于疊片式的鋰離子電池結構還可以應用于其他使用電池的設備上。

本實用新型提供的基于疊片式的鋰離子電池結構及電動汽車，在常規(guī)的疊片結構基礎上，設計包裹的疊片泄能層，增加針對針刺項目的安全防護措施；通過疊片泄能層的包裹設計，在不引進新材料和增加過多成本的基礎上，降低電池針刺過程的溫升和起火爆炸可能性、提高電池安全性。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。