锂离子二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子二次电池，其包括电池壳体、收容于电池壳体内的电芯、密封安装于电池壳体上的电池顶盖，以及灌注于电池壳体内的电解液，电池顶盖上设有正负两个极柱，两个极柱分别通过连接件与电芯的正负极片电连接，连接件中的一个或两个在侧边上设有朝电池壳体方向凸出的凸部，在电池壳体被外力压溃时，连接件的凸部与电池壳体接触而使锂离子二次电池的正负极之间实现外短路。本发明锂离子二次电池通过在连接极柱与正负极片的连接件上设置凸部，利用原有的连接件实现锂离子二次电池压溃时的外部短路，在提高锂离子二次电池安全性的同时，保证了其能量密度不受影响。
【专利说明】锂离子二次电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂离子二次电池，尤其是一种安全性和能量密度都较高的锂离子二次电池。
【背景技术】
[0002]锂离子二次电池由于具有能量高、容量高、功率高等特点，已开始用于为电动交通工具(例如电动汽车)提供动力。这要求在提升锂离子二次电池电化学性能的同时，还必须严格保证电动汽车中作为动力源的锂离子二次电池的安全性。为了满足实际使用中安全性能的要求，锂离子二次电池应当能通过在严苛条件下的滥用安全测试，通常进行的三个极端安全测试为穿钉、压溃和过充。
[0003]锂离子二次电池在进行压溃测试中，其内局部区域的正负极片会直接接触或通过某非绝缘介质接触，从而产生电池内短路。由于锂离子二次电池在压溃时产生的短路点多，而且短路电流较大，会导致电解液的分解产气以及锂离子二次电池内部过热的现象，因而有可能引发锂离子二次电池起火和爆炸。
[0004]为了解决上述问题，现有技术的设计思路是在锂离子二次电池内短路之前先使其发生外短路，外短路产生的大电流会快速释放电芯内部的能量，确保锂离子二次电池在内短路之后已经没有足够多的能量造成起火和爆炸。
[0005]目前，按上述思路设计的锂离子二次电池都是在电池壳体与电芯之间增设两个导电板:在正常情况下，两个导电板分别与锂离子二次电池的正负极片或正负极柱电连接，且与壳体绝缘；当锂离子二次电池被刺穿或压溃时，两个导电板之间实现电连接，或是分别与电池壳体电连接，从而使得锂离子二次电池的正负极实现外短路，通过大电流放电而将电芯能量快速释放到外界，有效避免了锂离子二次电池内部短路时大电流产生的热量在电池内部聚集，排除了安全隐患。
[0006]但是，上述设计在实际使用中存在诸多缺陷，特别是需要在电池壳体内增设平时不起作用的导电板，这将会占用电池内部的宝贵空间，导致电池能量密度和功率密度的下降。
[0007]有鉴于此，确有必要提供一种安全性和能量密度都较高的锂离子二次电池。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于:提供一种安全性和能量密度都较高的锂离子二次电池。
[0009]为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子二次电池，其包括电池壳体、收容于电池壳体内的电芯、密封安装于电池壳体上的电池顶盖以及灌注于电池壳体内的电解液，电池顶盖上设有正负两个极柱，两个极柱分别通过连接件与电芯的正负极片电连接，所述连接件中的一个或两个在侧边上设有朝电池壳体方向凸出的凸部，在电池壳体被外力压溃时，连接件的凸部与电池壳体接触而使锂离子二次电池的正负极之间实现外短路。
[0010]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述电芯的正负极片都包括极片引出端，设有凸部的连接件的一端与其中一个极柱电连接，另一端直接连接至电芯上相应极片的极片引出端。
[0011]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述电芯为卷绕、叠加或是卷绕叠加混合结构，其正负极片以端部的未涂布区域作为极片引出端。
[0012]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述电芯的正负极片都包括极片引出端，设有凸部的连接件包括与一个极柱连接的引出件和通过引出件连接至极柱的集流板，集流板与电芯上相应极片的极片引出端焊接连接，所述凸部设于集流板或引出件的朝向电池壳体的侧边上。
[0013]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述电芯具有内部空间，其正负极片以端部的未涂布区域作为极片引出端，集流板包括与相应极片未涂布区域端部相接触的板体和成型于板体中部的支撑突起，支撑突起插入电芯内部空间中，凸部成型于板体的侧边上。
[0014]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述集流板板体上设有朝向电芯的焊接突起，焊接突起与相应极片的未涂布区域焊接固定。
[0015]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述凸部设于连接件的两个相对侧边上，其形状为锯齿状、刀刃状、尖刺状或凸起的弧形。
[0016]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述电池壳体内设有间隔在电池壳体和连接件之间的绝缘膜。
[0017]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述连接件中的一个与电池壳体绝缘，并设有朝电池壳体方向凸出的凸部，另一个与电池壳体电连接。
[0018]作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述连接件中的两个都与电池壳体绝缘，且都设有朝电池壳体方向凸出的凸部。
[0019]与现有技术相比，本发明锂离子二次电池通过在连接极柱与正负极片的连接件上设置凸部，利用原有的连接件实现锂离子二次电池压溃时的外部短路，在提高锂离子二次电池安全性的同时，保证了其能量密度不受影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明锂离子二次电池及其有益效果进行详细说明，附图中:
[0021]图1为本发明锂离子二次电池第一实施方式的结构示意图。
[0022]图2为本发明锂离子二次电池第一实施方式的A-A向剖视图。
[0023]图3为本发明锂离子二次电池第一实施方式的连接件安装示意图。
[0024]图4为本发明锂离子二次电池第二实施方式的剖视图。
[0025]图5为本发明锂离子二次电池第二实施方式的集流板及电芯结构示意图。
[0026]图6为本发明锂离子二次电池第三实施方式的剖视图。
【具体实施方式】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和【具体实施方式】，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的【具体实施方式】仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。[0028]请参阅图1至图3，本发明锂离子二次电池第一实施方式包括电池壳体10、收容于电池壳体10内的电芯20、密封安装于电池壳体10上的电池顶盖30,以及灌注于电池壳体10内的电解液(图未示)。
[0029]电池顶盖30上设有注液口密封塞300、排放构件302以及正负两个极柱32、34(由于本发明不涉及极柱的极性问题，因此不再对其位置和极性进行区分)，两个极柱32、34分别通过连接件40与电芯20的正负极片22、24电连接。电芯20的相邻正负极片22、24之间设有隔离膜26。每一极柱32、34外分别套设有绝缘件36而使极柱32、34与电池顶盖30绝缘。每一连接件40都通过绝缘片38而与电池顶盖30绝缘。电芯为20卷绕、叠加或是卷绕叠加混合结构，其正负极片22、24以端部的未涂布区域220、240作为极片引出端。连接件40的一端与极柱32或34连接，另一端直接与相应极片22或24的极片引出端220或240连接。
[0030]每一连接件40的两个侧边上都设有朝电池壳体10方向凸出的凸部42，凸部42的形状可以为锯齿状、刀刃状、尖刺状或凸起的弧形。在电池壳体10被外力压溃时，连接件40的凸部42会与电池壳体10接触，从而使得锂离子二次电池的正负极之间实现外短路，以确保锂离子二次电池不发生起火或爆炸事故。
[0031]请参阅图4和图5，本发明锂离子二次电池第二实施方式与第一实施方式的结构基本相同，其包括电池壳体10a、收容于电池壳体IOa内的电芯20a、密封安装于电池壳体IOa上的电池顶盖30a以及灌注于电池壳体IOa内的电解液(图未示)。
[0032]电池顶盖30a上设有注液口密封塞300a、排放构件302a以及正负两个极柱32a、34a，两个极柱32a、34a分别通过连接件40a与电芯20a的正负极片22a、24a电连接。电芯20a的相邻正负极片22a、24a之间设有隔离膜26a。每一极柱32a、34a外分别套设有绝缘件36a而使极柱32a、34a与电池顶盖30a绝缘。
[0033]与第一实施方式不同的是，每一连接件40a都包括与一个极柱32a或34a连接的引出件400a和通过引出件400a连接至极柱32a或34a的集流板41a。引出件400a通过绝缘片38a而与电池顶盖30a绝缘。电芯20a具有内部空间28a，其正负极片22a、24a以端部的未涂布区域220a、240a作为极片引出端。
[0034]集流板41a包括板体410a和成型于板体410a中部的支撑突起412a，板体410a上设有朝向电芯20a的焊接突起414a。安装后，板体410a与相应极片22a或24a的未涂布区域220a、240a端部相接触，焊接突起414a与极片22a或24a的未涂布区域220a、240a焊接固定，支撑突起412a则插入电芯20a的内部空间28a而对电芯20a起支撑作用。
[0035]每一集流板41a的板体410a都在两个侧边上都设有朝电池壳体IOa方向凸出的凸部42a，凸部42a的形状可以为锯齿状、刀刃状、尖刺状或凸起的弧形。在电池壳体IOa被外力压溃时，集流板41a的凸部42a会与电池壳体IOa接触，从而使得锂离子二次电池的正负极之间实现外短路，以确保锂离子二次电池不发生起火或爆炸事故。
[0036]在其他实施方式中，也可以在引出件400a的两侧边设置凸部，或者在引出件400a的两侧边和集流板41a的两侧边同时设置凸部。
[0037]请参阅图6，本发明锂离子二次电池第三实施方式与第二实施方式的结构基本相同，只是在电池壳体IOb内设置了绝缘膜12b，绝缘膜12b间隔在连接件40b与电池壳体IOb之间，有效保证了锂离子二次电池在正常使用时不会发生外短路。为了保证电池壳体IOb被外力压溃时，连接件40b的凸部能够刺破绝缘膜12b，本实施例连接件40b的凸部需为刀刃状、尖刺状等相对尖锐的形状。
[0038]虽然以上各实施方式都是两个都与电池壳体绝缘，且都设有朝电池壳体方向凸出的凸部，但在其他实施方式中，也可以使其中一个连接件与电池壳体电连接，另一个连接件与电池壳体绝缘并设有朝电池壳体方向凸出的凸部。
[0039]综上所述，与现有技术相比，本发明锂离子二次电池通过在连接极柱与正负极片的连接件上设置凸部，利用原有的连接件实现锂离子二次电池压溃时的外部短路，在提高锂离子二次电池安全性的同时，保证了其能量密度不受影响。
[0040]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【权利要求】
1.一种锂离子二次电池，包括电池壳体、收容于电池壳体内的电芯、密封安装于电池壳体上的电池顶盖，以及灌注于电池壳体内的电解液，电池顶盖上设有正负两个极柱，两个极柱分别通过连接件与电芯的正负极片电连接，其特征在于:所述连接件中的一个或两个在侧边上设有朝电池壳体方向凸出的凸部，在电池壳体被外力压溃时，连接件的凸部与电池壳体接触而使锂离子二次电池的正负极之间实现外短路。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述电芯的正负极片都包括极片引出端，设有凸部的连接件的一端与其中一个极柱电连接，另一端直接连接至电芯上相应极片的极片引出端。
3.根据权利要求2所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述电芯为卷绕、叠加、或卷绕叠加混合结构，其正负极片以端部的未涂布区域作为极片引出端。
4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述电芯的正负极片都包括极片引出端，设有凸部的连接件包括与一个极柱连接的引出件和通过引出件连接至极柱的集流板，集流板与电芯上相应极片的极片引出端焊接连接，所述凸部设于集流板或引出件的朝向电池壳体的侧边上。
5.根据权利要求4所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述电芯具有内部空间，其正负极片以端部的未涂布区域作为极片引出端，集流板包括与相应极片未涂布区域端部相接触的板体和成型于板体中部的支撑突起，支撑突起插入电芯内部空间中，凸部成型于板体的侧边上。
6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述集流板板体上设有朝向电芯的焊接突起，焊接突起与相应极片的未涂布区域焊接固定。
7.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述凸部设于连接件的两个相对侧边上，其形状为锯齿状、刀刃状、尖刺状或凸起的弧形。
8.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述电池壳体内设有间隔在电池壳体和连接件之间的绝缘膜。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述连接件中的一个与电池壳体绝缘，并设有朝电池壳体方向凸出的凸部，另一个与电池壳体电连接。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的锂离子二次电池，其特征在于:所述连接件中的两个都与电池壳体绝缘，且都设有朝电池壳体方向凸出的凸部。
【文档编号】H01M10/058GK103560224SQ201310554118
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】李松, 任俊霞 申请人:宁德新能源科技有限公司