一种锂离子电池及锂离子电池组的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种锂离子电池及锂离子电池组。本实用新型提供的锂离子电池包括电池极组，该电池极组包括正极板、负极板和绝缘层，并由正极板与负极板相互卷绕或叠放，形成扁平形结构；绝缘层设于正极板和负极板之间，用于使正极板与负极板相互隔离；正极板与负极板相互卷绕或叠放而形成的扁平形结构的一个端面上，正极板高于绝缘层，并且高于绝缘层的正极板与密封装置上的正极通过金属连接；正极板与负极板相互卷绕或叠放而形成的扁平形结构的另一个端面上，负极板高于绝缘层，并且高于绝缘层的负极板与密封装置上的负极通过金属连接。上述锂离子电池散热性能好，且锂离子电池在保障大倍率充放电性能高的同时保障了电池的高安全性。
【专利说明】一种锂离子电池及锂离子电池组
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电池领域，尤其是涉及一种锂离子电池及锂离子电池组。
【背景技术】
[0002]锂离子电池由于其电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好等优点在现代社会得到广泛的应用。现有的锂离子电池按其结构可分为三类，即圆柱形电池、方形电池和扣式电池，上述三种结构的锂离子电池各自有其优点，也有其不足之处。其中，圆柱形电池优点在于其圆柱形的结构对电池极组有极强的束缚力，电池在循环过程中不会出现极组膨胀，塌陷等问题，其稳定性较好；同时，由于圆柱形电池的极耳焊接在其两个端面上，难以设置多个极耳，因而其电池功率一直不是很大，且其轴向散热缓慢；方形电池一般具有多个极耳，其电池倍率性能突出，不过，方形电池四周作为结构束缚的支撑力点，对角线交叉位置受力最薄弱，而且电池循环过程中由于内部胀气极易导致极组膨胀从而导致电池结构损坏，性能下降，稳定性变差；同时，在其进行高倍率充放电的过程，其内部产生较多的热量，而仅通过电池上下表面散热，无法满足电池温度调节的要求，进而导致内部产气加剧，使电池性能衰减更加明显；扣式电池内部采用叠片工艺实现，正负极片活性物质与电池正负极正对，正负极直接通过正负极活性物质相连，导电性能差，所以扣式电池多用在便携电源方面使用，不能要求大功率输出。
[0003]在实际使用中，上述三种结构电池具有以下方面的不足；
[0004]首先，上述三种结构的电池中，圆柱形电池通过轴向的两个端面传热、方形电池及扣式电池也是通过其上下表面辐射热量，并且在其散热过程中都要通过电池的正负极活性物质，而电池正负极活性物质传热系数< lW/m.k，从而导致上述三种电池结构的散热效率较低；
[0005]其次，由于温度对上述三种电池结构采用的磷酸铁锂、三元材料等的充放电容量影响较大，在上述三种结构的电池组成电池组时，处于不同位置上的电池个体之间的温度差异会影响电池的充放电容量，具体表现为，充放电压差大，影响整个电池组的容量及循环寿命。
[0006]此外，上述三种结构的锂离子电池内部的电流先汇集在极耳附近，而后通过极耳建立电流通道向外输出，由此导致电池的倍率性能限于极耳个数及导电能力不能得到充分的发挥，使电池充电时间较长。
实用新型内容
[0007]本实用新型为解决上述现有技术中存在的散热效率低、倍率性能不能得到充分发挥的不足，本实用新型提供一种锂离子电池及锂离子电池组，其不仅具有较高的散热效率，同时还可以充分发挥电池的倍率性能，有效降低电池的充电时间。
[0008]本实用新型为解决上述问题而提供的锂离子电池，包括具有正极和负极两个极性的密封装置，以及设于密封装置内部的电池极组，其中，所述电池极组包括正极板、负极板和绝缘层，并由所述正极板与负极板相互卷绕或叠放，形成扁平形结构；所述绝缘层设于所述正极板和负极板之间，用于使正极板与负极板相互隔离；所述正极板与负极板相互卷绕或叠放而形成的扁平形结构的一个端面上，正极板高于绝缘层，并且高于绝缘层的正极板与密封装置上的正极连接；所述正极板与负极板相互卷绕或叠放而形成的扁平形结构的另一个端面上，负极板高于绝缘层，并且高于绝缘层的负极板与密封装置上的负极连接。
[0009]优选的是，所述正极板包括多个正极基本单元，并由所述多个正极基本单元连接而成；所述相连接的两个正极基本单元之间设有温度开关和过流开关，且所述正极基本单元之间仅通过所述温度开关和过流开关连接；所述负极板包括多个负极基本单元，并由所述多个负极基本单元连接而成；所述相连接的两个负极基本单元之间设有温度开关和过流开关，且所述负极基本单元之间仅通过所述温度开关和过流开关连接。
[0010]优选的是，所述正极板与负极板相互卷绕或叠放而形成扁平形结构的径向的直径或宽度大于其轴向的高度。
[0011]优选的是，所述密封装置上的正极采用磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂或钴酸锂作为正极的活性物质。
[0012]优选的是，所述正极板与密封装置的正极，以及负极板与密封装置的负极之间通过焊接相连接。
[0013]本实用新型提供的锂离子电池组，由多个锂离子电池连接而成，其中，所述锂离子电池采用如上述方案所述的锂离子电池。
[0014]优选的是，所述锂离子电池组中连接锂离子电池的连接件上设有加热装置和散热装置，用以对锂离子电池组的温度以及锂离子电池组中的各个锂离子电池的温度的一致性进行调节。
[0015]本实用新型提供的锂离子电池具有以下有益效果；
[0016]首先，本实用新型提供的锂离子电池的正极板与密封装置的正极之间，负极板与密封装置的负极之间均通过金属连接，以铜和铝为例，其传热系数分别为数40lW/m.K和237ff/m.K,由此可知，相比现有技术中通过活性物质散热，其传热系数小于lW/m.k，本实用新型提供的锂离子电池的散热效率为现有技术的200-400倍。
[0017]其次，本实用新型提供锂离子电池的极组上下端面直接与电池的正负极端面连接，极片内部电流沿着极片宽度方向横向传导，而非现有技术中的先汇集在极耳附近，从而优化了电池内部电流密度，提高了电池内部电流的传导速度，从而提高了锂离子电池的大倍率充放电性能。
[0018]本实用新型提供的锂离子电池组，其采用本实用新型提供的锂离子电池，通过圆饼结构的轴向散热，其散热效率大幅提高，从而降低了锂离子电池因产热不能及时散失导致的温度差异，使得锂离子电池组的充放电压差比较小，具有较长的循环寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型提供的锂离子电池的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型提供的锂离子电池的电池极组的结构示意图。
【具体实施方式】[0021]为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的锂离子电池进行详细描述。
[0022]图1为本实用新型提供的锂离子电池的结构示意图；图2为本实用新型提供的锂离子电池的电池极组的结构示意图。如图1及图2所示，本实用新型提供的锂离子电池包括具有正极和负极两个极性的密封装置1，以及设于密封装置内部的电池极组2 ;其中，密封装置I包括上盖11和下盖12 ;电池极组2包括正极板21、负极板22和绝缘层23,正极板21与负极板22相互卷绕，形成扁平形结构，且该扁平形结构的径向的直径大于其轴向的高度；绝缘层23设于正极板21和负极板22之间,用于使正极板21与负极板22相互隔离；正极板21与负极板22相互卷绕而形成的扁平形结构的一个端面上，正极板21高于绝缘层23，并且高于绝缘层23的正极板21与密封装置I上的正极连接；正极板21与负极板22相互卷绕而形成的扁平形结构的另一个端面上，负极板22高于绝缘层23，并且高于绝缘层23的负极板22与密封装置上的负极连接。
[0023]上述的扁平形结构，可以为圆饼形，方形或正多边形结构，本申请对扁平形结构的轮廓形状不做限定。
[0024]优选方案中，金属片可采用铜铝箔作为正负极基材。所述绝缘层23可采用隔膜。
[0025]在本实施例中，正极板21包括多个正极基本单元，并由多个正极基本单元连接而成；相连接的两个正极基本单元之间设有温度开关和过流开关，且相连接的正极基本单元之间仅通过温度开关和过流开关连接；负极板22包括多个负极基本单元，并由多个负极基本单元连接而成；相连接的两个负极基本单元之间设有温度开关和过流开关，且相连接的负极基本单元之间仅通过温度开关和过流开关连接。
[0026]具体地，在本实施例中，密封装置上的正极采用磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂或钴酸锂作为正极的活性物质。
[0027]具体地，在本实施例中，正极板21与密封装置I的正极，以及负极板22与密封装置I的负极之间通过焊接相连接。
[0028]综上所述，本实用新型上述实施例提供的锂离子电池的正极板21与密封装置I的正极之间，负极板22与密封装置I的负极之间均通过金属连接，以铜和铝为例，其传热系数分别为数401W/m.K和237W/m.K，由此可知，相比现有技术中通过活性物质散热，其传热系数小于lW/m.k，本实用新型提供的锂离子电池的散热效率为现有技术的200-400倍。
[0029]其次，本实用新型上述实施例提供的锂离子电池的电池极组2上下端面直接与电池的正负极端面连接，极片内部电流沿着极片宽度方向横向传导，而非现有技术中的先汇集在极耳附近，从而优化了电池内部电流密度，提高了电池内部电流的传导速度，从而提高电池的大倍率充放电性能。
[0030]作为另一个方案，本实用新型还提供一种锂离子电池组，其由多个锂离子电池连接而成，其中，上述锂离子电池采用本实用新型上述实施例中提供的锂离子电池。
[0031]具体地，组成锂离子电池组的多个锂离子电池通过连接件相互连接，该连接件上设有加热装置和散热装置，用以对锂离子电池组的温度以及锂离子电池组中的各个锂离子电池的温度的一致性进行调节。
[0032]本实用新型上述实施例提供的锂离子电池组，其采用本实用新型提供的锂离子电池，通过扁平结构的轴向散热，其散热效率大幅提高，从而降低了锂离子电池因产热不能及时散失导致的温度差异，使得锂离子电池组的充放电压差比较小，具有较长的循环寿命。
[0033]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种锂离子电池，包括具有正极和负极两个极性的密封装置，以及设于密封装置内部的电池极组，其特征在于，所述电池极组包括正极板、负极板和绝缘层，并由所述正极板与负极板相互卷绕或叠放，形成扁平形结构； 所述绝缘层设于所述正极板和负极板之间，用于使正极板与负极板相互隔离； 所述正极板与负极板相互卷绕或叠放而形成的扁平形结构的一个端面上，正极板高于绝缘层，并且高于绝缘层的正极板与密封装置上的正极通过金属连接； 所述正极板与负极板相互卷绕或叠放而形成的扁平形结构的另一个端面上，负极板高于绝缘层，并且高于绝缘层的负极板与密封装置上的负极通过金属片连接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极板包括多个正极基本单元，并由所述多个正极基本单元连接而成；所述相连接的两个正极基本单元之间设有温度开关和过流开关，且所述正极基本单元之间仅通过所述温度开关和过流开关连接； 所述负极板包括多个负极基本单元，并由所述多个负极基本单元连接而成；所述相连接的两个负极基本单元之间设有温度开关和过流开关，且所述负极基本单元之间仅通过所述温度开关和过流开关连接。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极板与负极板相互卷绕或叠放而形成扁平形结构的径向的直径或宽度大于其轴向的高度。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述密封装置上的正极采用磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂或钴酸锂作为正极的活性物质。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极板与密封装置的正极，以及负极板与密封装置的负极之间通过焊接相连接。
6.一种锂离子电池组，由多个锂离子电池连接而成，其特征在于，所述锂离子电池采用如权利要求1_5任一项所述的锂离子电池。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池组，其特征在于，所述锂离子电池组中连接锂离子电池的连接件上设有加热装置和散热装置，用以对锂离子电池组的温度以及锂离子电池组中的各个锂离子电池的温度的一致性进行调节。
【文档编号】H01M2/20GK203386863SQ201320406176
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2013年7月9日
【发明者】田秀君 申请人:田秀君