CN106252739B - 一种一体化设计高功率锂离子蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化设计高功率锂离子蓄电池，其包含：外壳；叠片式电芯，收容于外壳内，其包含一对多层引出端；盖板，安装于外壳顶部；一对极柱，设置在盖板上，其中一极柱构成正极柱，由铝材料制成，另一极柱构成负极柱，由铜材料制成；正极柱和负极柱各自包含一位于外壳内的集流部，且该一对集流部分别与所述叠片式电芯的一对多层引出端对应连接。其优点是：通过宽裕的极柱集流体面积设计以便短时通过超大电流密度，使锂离子电池具有超高的倍率性能和安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子蓄电池技术领域，具体涉及一种一体化设计高功率锂离子蓄电池。
背景技术
锂离子蓄电池相对于铅酸电池、镉镍电池、氢镍电池具有更高的能量密度、长循环寿命以及更低自放电率等优点，当前已广泛应用于各类电子产品以及新能源汽车领域。
目前商品化生产的高功率锂离子电池主要采用卷绕和叠层方式生产电芯，而卷绕工艺制备的圆柱形电芯存在电流密度分布不均匀，电池内阻高，发热量大等缺陷。而叠层方式生产的电芯具有内阻小，极化小等优势。
许多应用场合，如纯电动汽车，在车辆启动时需要很大的启动电流，刹车时需要在很短的时间内回收能量，因此要求动力电池能够瞬时大电流工作。而此时传统锂离子电池受限于结构原因，内部极柱与极耳处导流面积狭窄，从而导致电流无法快速通过，限制了锂电池的倍率性能；同时，由于电池内阻很大，电极的极耳发热严重，导致电池温度不可控升高，会造成安全性以及循环寿命的重大隐患。
因此，需要提供一种能够极大提高锂离子电池的功率性能的一体化设计的电池结构，以进一步拓展其应用领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化设计高功率锂离子蓄电池，通过宽裕的极柱集流体面积设计以便短时通过超大电流密度，结合高能多点焊接方式与电芯芯体的多层引出端连接，并且左右端引出极耳采用电芯设计方式，使锂离子电池具有超高的倍率性能和安全性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种一体化设计高功率锂离子蓄电池，其特征是，包含：
外壳；
叠片式电芯，收容于外壳内，其包含一对多层引出端；
盖板，安装于外壳顶部；
一对极柱，设置在盖板上，其中一极柱构成正极柱，由铝材料制成，另一极柱构成负极柱，由铜材料制成；正极柱和负极柱各自包含一位于外壳内的集流部，且该一对集流部分别与所述叠片式电芯的一对多层引出端对应连接。
上述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其中：
每个极柱还分别包含一螺纹部，螺纹部与集流部一体成型，各个极柱的螺纹部从盖板内侧穿出，并依次通过密封垫圈、平垫圈、弹簧垫圈以及铜螺母固定到盖板上。
上述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其中：
每个极柱的集流部分别由一对相对设置的导流片组成，该一对导流片将叠片式电芯上对应的一多层引出端夹紧。
上述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其中：
每个导流片的集流面尺寸为100mm×10mm，每个导流片的厚度为1.2mm。
上述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其中：
所述外壳和盖板均采用铝材料制成。
上述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其中：
采用激光焊接方式将外壳与盖板进行密封。
上述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其中：
所述盖板上设有安全阀。
上述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其中：
所述极柱的螺纹部直径为8mm。
上述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其中：
每个集流部的一对导流片分别通过多点焊接方式与叠片式电芯上对应的一多层引出端连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点：通过宽裕的极柱集流体面积设计以便短时通过超大电流密度，结合高能多点焊接方式与电芯芯体的多层引出端连接，并且左右端引出极耳设计方式，使锂离子电池具有超高的倍率性能和安全性能。
附图说明
图1为本发明中的极柱的立体图；
图2为本发明中的一对极柱与盖板的连接关系示意图；
图3为本发明的立体图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1~3所示，一种一体化设计高功率锂离子蓄电池，其包含：外壳4；叠片式电芯，收容于外壳4内，其包含一对多层引出端即极耳；盖板2，安装于外壳4顶部；一对极柱1，设置在盖板2上，其中一极柱1构成正极柱，另一极柱1构成负极柱，由于锂离子蓄电池是电位在4V左右的高电位电化学体系，不锈钢或镍极柱在高电位电化学体系中会发生电化学腐蚀和自放电等现象，因此正极柱设计采用纯铝材料，负极柱设计采用纯铜材料；正极柱和负极柱各自包含一位于外壳4内的集流部，且该一对集流部分别与所述叠片式电芯的一对多层引出端对应连接，通过设置集流部，以满足大电流密度支持以及提高散热性能。
每个极柱1还分别包含一螺纹部11，螺纹部11与集流部一体成型，各个极柱1的螺纹部11从盖板2内侧穿出，并依次通过密封垫圈31、平垫圈32、弹簧垫圈33以及铜螺母34固定到盖板2上，以增强电池的密封性能，防止电解液的泄露，提高电池使用安全性；同时可以提高电池的机械力学性能。。
每个极柱1的集流部分别由一对相对设置的导流片12组成，采用片式结构，使得集流部的比重轻，并且能够降低给电池比能量带来的负面影响，该一对导流片12将叠片式电芯上对应的一多层引出端夹紧；本实施例中，螺纹部11与一对导流片12之间通过一阻隔件13连接，阻隔件用于防止导流片12从盖板2内侧穿出以及便于连接件（密封垫圈31、平垫圈32、弹簧垫圈33以及铜螺母34）安装后极柱1的稳固。
本实施例中，每个导流片12的集流面尺寸为100 mm×10mm，每个导流片12的厚度为1.2mm，所述极柱1的螺纹部11直径为8mm，可以承载大电流脉冲放电。
所述外壳4和盖板2均采用铝材料制成。
采用激光焊接方式将外壳4与盖板2进行密封，具体的，通过焊接机配备的显微镜监视视频预焊接后，再进行环绕式一次性焊接，焊接完成后，将电池置于电解液溶剂中加压检漏。
所述盖板2上设有安全阀21，能避免锂离子电池的壳体爆裂，可靠性好。
本实施例中，每个集流部的一对导流片12分别通过多点焊接方式与叠片式电芯上对应的一多层引出端连接。为进一步提高空间利用率以及电池性能，叠片式电芯的一对极耳设置在外壳内部左右两侧，相应的，一对极柱1的集流部对应位于外壳的内部两侧，其螺纹部11则位于盖板2的左右两侧位置。
本发明通过设计新型的电池内部结构，使得锂离子蓄电池的功率性能得到显著提升，采用这种结构设计的10Ah锂离子蓄电池，功率性能可以达到5000W/kg及以上，循环寿命1000次，同时能够通过车用动力电池等相关安全试验要求，极大地拓宽了锂离子电池的使用范围。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种一体化设计高功率锂离子蓄电池，其特征在于，包含：
外壳(4)；
叠片式电芯，收容于外壳(4)内，其包含一对多层引出端；
盖板(2)，安装于外壳(4)顶部；
一对极柱(1)，设置在盖板(2)上，其中一极柱(1)构成正极柱，由铝材料制成，另一极柱(1)构成负极柱，由铜材料制成；正极柱和负极柱各自包含一位于外壳(4)内的集流部，且该一对集流部分别与所述叠片式电芯的一对多层引出端对应连接；每个极柱(1)的集流部分别由一对相对设置的导流片(12)组成，该一对导流片(12)将叠片式电芯上对应的一多层引出端夹紧；每个集流部的一对导流片(12)分别通过多点焊接方式与叠片式电芯上对应的一多层引出端连接。
2.如权利要求1所述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其特征在于：
每个极柱(1)还分别包含一螺纹部(11)，螺纹部(11)与集流部一体成型，各个极柱(1)的螺纹部(11)从盖板(2)内侧穿出，并依次通过密封垫圈(31)、平垫圈(32)、弹簧垫圈(33)以及铜螺母(34)固定到盖板(2)上。
3.如权利要求1所述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其特征在于：
每个导流片(12)的集流面尺寸为100mm×10mm，每个导流片(12)的厚度为1.2mm。
4.如权利要求1所述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其特征在于：
所述外壳(4)和盖板(2)均采用铝材料制成。
5.如权利要求1所述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其特征在于：
采用激光焊接方式将外壳(4)与盖板(2)进行密封。
6.如权利要求1所述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其特征在于：
所述盖板(2)上设有安全阀(21)。
7.如权利要求2所述的一体化设计高功率锂离子蓄电池，其特征在于：
所述极柱(1)的螺纹部(11)直径为8mm。
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