锂电池、电池箱以及车辆的制作方法

1.本技术涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池、电池箱以及车辆。


背景技术：

2.电池的电压是由其正负极板的电势差决定的，一个锂离子单体电池的特征平台电压通常只有三点几伏，更高的电压只能由多个单体串联起来提供。比如在一些大中型的储能的系统中，就是先将若干单体通过串并联的方式组成一个模组，再将若干模组串联成组的方式来构建电池组的。用这种方式生产电池组(或pack)，需要消耗大量的耗材用于单体间电气联接、固定、绝缘、导热等，额外增加了电池系统的重量和体积，降低了系统的能量密度。在对锂电池充电过程中会有部分电解质在负极板表面发生还原反应而被分解产生气体使电池鼓胀，此作用会降低电池正负极片间结构的紧密度，同时也消耗电解质，引起电池性能的降低。目前，锂电池的可维护性较差，除了可进行一些防过充、过放、过载、过温等应用端防护外，基本不能对电池内部进行必要养护干预，使得电池性能劣化较快，从而推高了应用成本。电池在使用过程中性能逐步劣化是必然规律。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种锂电池，所述锂电池能够缓解锂电池的鼓胀。
4.根据本发明实施例的锂电池，包括：多个电芯，多个电芯通过中间极耳串联；封装壳体，封装壳体将每个电芯封装于不同的密封的隔间里，每个隔间里灌装有电解液，每个隔间设有开口，封装壳体上设有间隔的正极耳柱和负极耳柱，多个串联的电芯中的位于首端的电芯的正极耳与正极耳柱电性连接，多个串联的电芯中的位于尾端的电芯的负极耳与负极耳柱电性连接；多个压力平衡器，每个压力平衡器与开口连接。压力平衡器固定于封装壳体上。
5.根据本发明实施例的锂电池，将多个相同的电芯通过中间极耳串联形成多倍体电芯，并通过封装壳体将多倍体电芯封装起来，使得每个电芯处于隔离的密封的不同隔间中，压力平衡器与对应的隔间内连通，且与外界隔绝，在对锂电池充电过程中会有部分电解质在负极板表面发生还原反应而被分解产生气体，压力平衡器能够将产生的气体排出锂电池外，缓减锂电池的鼓胀，防止锂电池正负极片结构的紧密度受到影响。另外，锂电池应用于电池箱中时，无需消耗大量的耗材用于单体间电气联接、固定、绝缘、导热等，减轻了电池箱的重量和体积，提升了系统的能量密度。
6.根据本发明实施例的锂电池，压力平衡器包括：外筒，外筒限定出压力平衡腔；活塞杆，活塞杆在压力平衡腔中可移动，活塞杆位于外筒的部分上还套设有限位螺套，限位螺套的直径大于外筒的直径。部分电解质在负极板表面发生还原反应而被分解产生的气体，进入压力平衡腔，可以推动活塞杆移动以平衡外界和隔间内的气压，同时产生的气体可以留存在压力平衡腔中，从而防止锂电池鼓胀，防止锂电池正极片和负极片结构的紧密度受
到影响。限位螺套能够对活塞杆在压力平衡腔中的移动进行限位，防止活塞杆从压力平衡器中脱出。
7.可选地，锂电池还包括：维护导管，维护导管连通压力平衡器和开口，维护导管与开口密封连接，维护导管连通压力平衡器和开口，使得压力平衡器在损坏老化时还可以进行配件的更换，延长锂电池的使用寿命。
8.可选地，压力平衡腔的外壁上或维护导管上设有维护接口，维护接口上封盖有外盖。在对锂电池充电过程中会有部分电解质在负极板表面发生还原反应，在产生气体的同时会消耗电解液，通过维护接口可以向锂电池内部补充电解质，从而对锂电池进行养护，减缓锂电池劣化速度以提升使用寿命，有效减少资源消耗使其经济性得以提高。外盖在不需要通过维护接口向其中加注电解液时，密封维护接口，防止电解液泄露。
9.可选地，维护接口上还封盖有橡胶密封盖，外盖封盖于橡胶密封盖外，如此能够更好地对维护接口进行密封，防止电解液泄露，同时更好地使得隔间与外界隔绝。
10.可选地，电芯包括多层正极片、多层隔膜以及多层负极片，多层正极片、多层隔膜以及多层负极片相互交替层叠，每个正极片上有正软极耳，每个负极片上有负软极耳，每个电芯的正极耳由多个正软极耳重叠组成，每个电芯的负极耳由多个负软极耳重叠组成，正极耳和负极耳位于电芯的两侧。如此能够增加锂电池结构的多样性，简化多个电芯串联的锂电池的结构设置。其中，正极片是指将锂电池正极材料辊压到金属箔片上制备得到的复合薄片，负极片是指将锂电池负极材料辊压到金属箔片上制备得到的复合薄片，隔膜是指一种用于将正极片和负极片绝缘的多微孔薄膜。
11.可选地，电芯由正极片、隔膜以及负极片卷绕而成，每层正极片上有正软极耳，每层负极片上有负软极耳，每个电芯的正极耳由多个正软极耳重叠组成，每个电芯的负极耳由多个负软极耳重叠组成，正极耳和负极耳位于电芯的两侧。如此能够增加锂电池结构的多样性，简化多个电芯串联的锂电池的结构设置。其中，正极片是指将锂电池正极材料辊压到金属箔片上制备得到的复合薄片，负极片是指将锂电池负极材料辊压到金属箔片上制备得到的复合薄片，隔膜是指一种用于将正极片和负极片绝缘的多微孔薄膜。
12.可选地，多个电芯沿直线排列，封装壳体包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体分隔出多个隔间，相邻的两个隔间之间设有连接区，压力平衡器设于连接区。如此能够合理的布置压力平衡器的位置，防止压力平衡器占用太多空间，避免增加锂电池的整体体积。
13.可选地，电芯包括相对的两个第一侧面和相对的两个第二侧面，正极耳与负极耳分别设于相对的第一侧面上，开口设于第二侧面上，维护导管弯折至连接区，如此能够合理布置维护导管与压力平衡区的位置，方便将维护导管与开口连接安装。
14.可选地，中间极耳上设有辅助电极端子。辅助电极端子可以用于检测电芯的电压以及充放电平衡检测。
15.根据本发明实施例的电池箱，包括上述的锂电池。
16.根据本发明实施例的电池箱，压力平衡器能够将锂电池充电过程中产生的气体排出锂电池外，缓减锂电池的鼓胀，防止锂电池正极片和负极片结构的紧密度受到影响，从而使得锂电池的结构性能更加的稳定，从而使得电池箱的性能更加稳定，减小电池箱出故障的概率。另外无需消耗大量的耗材用于单体间电气联接、固定、绝缘、导热等，减轻了电池箱的重量和体积，提升了系统的能量密度。
17.根据本发明实施例的车辆，包括上述的电池箱。压力平衡器能够将锂电池充电过程中产生的气体排出锂电池外，缓减锂电池的鼓胀，防止锂电池正极片和负极片结构的紧密度受到影响，从而使得锂电池的结构性能更加的稳定，从而使得电池箱的性能更加稳定，减小电池箱出故障的概率。另外无需消耗大量的耗材用于单体间电气联接、固定、绝缘、导热等，减轻了电池箱的重量和体积，提升了系统的能量密度，从而使得车辆的整体重量减轻，供电性能稳定，减少电池箱更换维修次数，从而减少用户后期养护的费用，从而提升车辆的市场竞争力。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为根据本发明实施例的锂电池的立体图；
21.图2为图1中a处的放大图；
22.图3为图1中b处的放大图；
23.图4为图1中c处的放大图；
24.图5为根据本发明实施例的锂电池的压力平衡器的剖视图；
25.图6为根据本发明一些实施例的锂电池的电芯的立体图；
26.图7为图6中d处的放大图；
27.图8为根据本发明的另一些实施例的锂电池的电芯的立体图；
28.图9为图8中e处的放大图；
29.图10为根据本发明实施例的锂电池的电芯通过中间极耳连接的立体图。
30.附图标记：
31.锂电池1，电芯10，正极片102，负极片104，隔膜106，中间极耳11，辅助电极端子112，正极耳12，负极耳13，封装壳体20，隔间21，开口212，正极耳柱22，负极耳柱23，连接区24，压力平衡器30，外筒31，压力平衡腔310，活塞杆32，限位螺套33，维护导管34，维护接口35，注射器36。
具体实施方式
32.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.如图1-图3以及图10所示，根据本发明实施例的锂电池1，包括：多个电芯10，多个电芯10通过中间极耳11串联；封装壳体20，封装壳体20将每个电芯10封装于不同的密封的隔间21里，每个隔间21里灌装有电解液，每个隔间21设有开口212，封装壳体20上设有间隔的正极耳柱22和负极耳23，多个串联的电芯10中的位于首端的电芯10的正极耳12与正极耳
柱22电性连接，多个串联的电芯10中的位于尾端的电芯10的负极耳13与负极耳23电性连接；多个压力平衡器30，每个压力平衡器30与开口212连接，压力平衡器30固定于封装壳体20上。
34.具体地，在对锂电池1充电过程中会有部分电解质在负极片104表面发生还原反应而分解出气体，多次充电后产生气体的量逐步累积使电池鼓胀，此作用会降低电池正极片102和负极片104间结构的紧密度，引起电池性能的降低——内阻增加容量降低，加速锂电池1报废。接入压力平衡器30可以起到缓解电池鼓胀的作用，减缓锂电池1报废，延长锂电池1的使用寿命。
35.根据本发明实施例的锂电池1，将多个相同的电芯10通过中间极耳11串联形成多倍体电芯10，并通过封装壳体20将多倍体电芯10封装起来，使得每个电芯10处于隔离的密封的不同隔间21中，压力平衡器30与对应的隔间21内连通，且与外界隔绝，在对锂电池1充电过程中会有部分电解质在负极片104表面发生还原反应而被分解产生气体，压力平衡器30能够将产生的气体排出锂电池1外，缓减锂电池1的鼓胀，防止锂电池1的正极片102和负极片104结构的紧密度受到影响。另外，锂电池1应用于电池箱中时，无需消耗大量的耗材用于单体间电气联接、固定、绝缘、导热等，减轻了电池箱的重量和体积，提升了系统的能量密度。
36.如图1-图3以及图5所示，根据本发明实施例的锂电池1，压力平衡器30包括：外筒31，外筒31限定出压力平衡腔310；活塞杆32，活塞杆32在压力平衡腔310中可移动，活塞杆32位于外筒31的部分上还套设有限位螺套33，限位螺套33的直径大于外筒31的直径。部分电解质在负极片104表面发生还原反应而被分解产生的气体，进入压力平衡腔310，可以推动活塞杆32向外移动以平衡外界和隔间21内的气压，同时产生的气体可以留存在压力平衡腔310中，从而防止锂电池1鼓胀，防止锂电池1的正极片102和负极片104结构的紧密度受到影响。限位螺套33能够对活塞杆32在压力平衡腔310中的移动进行限位，防止活塞杆32从压力平衡器30中脱出。
37.如图1、图2和图4所示，可选地，锂电池1还包括：维护导管34，维护导管34连通压力平衡器30和开口212，维护导管34与开口212密封连接，维护导管34连通压力平衡器30和开口212，使得压力平衡器30在损坏老化时还可以进行配件的更换，延长锂电池1的使用寿命。
38.如图1、图2和图4所示，可选地，压力平衡腔310的外壁上或维护导管34上设有维护接口35，维护接口35上封盖有外盖。在对锂电池1充电过程中会有部分电解质在负极片104表面发生还原反应，在产生气体的同时会消耗电解液，引起锂电池1性能的降低，使得内阻增加和容量降低，通过维护接口35可以向锂电池1内部补充电解质，从而对锂电池1进行养护，减缓锂电池1劣化速度以提升使用寿命，有效减少资源消耗使其经济性得以提高。外盖在不需要通过维护接口35向其中加注电解液时，密封维护接口35，防止电解液泄露。另外，也可以通过维护接口35将产生的气体抽走，进一步防止产生的气体过多压力平衡腔310无法容纳使得锂电池1鼓胀。
39.另外，对于普通分离式单体电池，制造出来后可以通过分容等手段筛选出容量、内阻、充放电特性等参数接近的电芯10进行配伍，具有较好的灵活性，而集成式多倍体电芯10不具有这样的优势，需要解决各单倍体电芯10的一致性问题。因各单倍体电芯10是在相同生产条件下生产的，所以总体性能也应趋于一致，但生产中各单倍体电芯10用料和工艺偏
差的存在必然导致它们的特性参数出现一定波动，波动过大会影响多倍体整体性能的发挥，因此要对偏离平均值较大的单倍体电芯10进行微调。对于锂电池1来说，当电芯10的具体结构确定时，注入其间的电解液的丰度以及隔间21内的气体量会在一定程度上影响电芯10的充放电特性，因此通过维护接口35可以对内阻过大或者电压变化过快的电芯10补充或者抽取隔间21内的电解液的量值来调整各单倍体电芯10的充放电特性，同时可以抽取产生的气体量，使多倍体各电芯10在充放电过程中保持相近的电压变化趋势而匹配。
40.可选地，维护接口35上还封盖有橡胶密封盖，外盖封盖于橡胶密封盖外，如此能够更好地对维护接口35进行密封，防止电解液泄露，同时更好地使得隔间21与外界隔绝。
41.如图1和图4所示，在一些实施例中，锂电池1的排气作业过程如下：拧开维护接口35处的外盖，将注射器36从橡胶密封盖插入，将压力平衡腔310内的气体抽走，拔出注射器36后迅速拧上外盖。
42.如图1和图4所示，在一些实施例中，锂电池1的加注作业过程如下：拧开维护接口35处的外盖，先用注射器36排尽空气，后将吸入适量电解液的注射器36从维护接口35的橡胶密封盖插入，将电解液注入压力平衡腔310内，拔出注射器36后迅速拧上外盖，推动压力平衡器30的活塞杆32将电解液压入隔间21内。
43.如图8和图9所示，可选地，电芯10包括多层正极片102、多层隔膜106以及多层负极片104，多层正极片102、多层隔膜106以及多层负极片104相互交替层叠，每个正极片102上有正软极耳，每个负极片104上有负软极耳，每个电芯10的正极耳12由多个正软极耳重叠组成，每个电芯10的负极耳13由多个负软极耳重叠组成，正极耳12和负极耳13位于电芯10的两侧。如此能够增加锂电池1结构的多样性，简化多个电芯10串联的锂电池1的结构设置。其中，正极片102是指将锂电池1正极材料辊压到金属箔片上制备得到的复合薄片，负极片104是指将锂电池1负极材料辊压到金属箔片上制备得到的复合薄片，隔膜106是指一种用于将正极片102和负极片104绝缘的多微孔薄膜。
44.如图6和图7所示，可选地，电芯10由正极片102、隔膜106以及负极片104卷绕而成，每层正极片102上有正软极耳，每层负极片104上有负软极耳，每个电芯10的正极耳12由多个正软极耳重叠组成，每个电芯10的负极耳13由多个负软极耳重叠组成，正极耳12和负极耳13位于电芯10的两侧。如此能够增加锂电池1结构的多样性，简化多个电芯10串联的锂电池1的结构设置。其中，正极片102是指将锂电池1正极材料辊压到金属箔片上制备得到的复合薄片，负极片104是指将锂电池1负极材料辊压到金属箔片上制备得到的复合薄片，隔膜106是指一种用于将正极片102和负极片104绝缘的多微孔薄膜。
45.如图1和图2所示，可选地，多个电芯10沿直线排列，封装壳体20包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体分隔出多个隔间21，相邻的两个隔间21之间设有连接区24，压力平衡器30设于连接区24。如此能够合理的布置压力平衡器30的位置，防止压力平衡器30占用太多空间，避免增加锂电池1的整体体积。
46.如图1和图10中所示实施例，六个电芯10呈直线排列，形成六倍体锂电池1。
47.锂电池1的制作过程如下：(将正极耳12或负极耳13的长度方向称为轴向，正极耳12或负极耳13的宽度方向称为侧向)将多个电芯10按照预设方式进行排列，相邻的两个电芯10通过中间极耳11的焊接连接，实现多个电芯10的串联，将上壳体和下壳体包夹于多个电芯10的两侧并进行热压封装，使得多个电芯10分隔于不同的隔间21里，上壳体和下壳体
热压封装时，先将侧向的一侧和轴向的各个区隔段热压粘合，另一侧暂时保持开口212用于加注电解液，电解液加注完成后再在该侧的每个开口212内植入维护导管34并在真空环境下进行热压密封处理，在每条维护导管34的外露端都连接上压力平衡器30，压力平衡器30与对应的隔间21连通且与外界隔绝，如此即完成了锂电池1的封装，接着进行化成处理得到锂电池1，压力平衡器30在初始封装时，活塞处于归零位置，即活塞杆32处于压力平衡腔310靠近维护导管34的一端，本技术的锂电池1的电压是传统单体锂电池1的n倍，并且锂电池1可以进行后期的维护养护。
48.可选地，电芯10包括相对的两个第一侧面和相对的两个第二侧面，正极耳12与负极耳13分别设于相对的第一侧面上，开口212设于第二侧面上，维护导管34弯折至连接区24，如此能够合理布置维护导管34与压力平衡区的位置，方便将维护导管34与开口212连接安装。
49.可选地，中间极耳11上设有辅助电极端子112。辅助电极端子112可以用于检测电芯10的电压以及充放电平衡检测。
50.根据本发明实施例的电池箱，包括上述的锂电池1。
51.根据本发明实施例的电池箱，压力平衡器30能够将锂电池1充电过程中产生的气体排出锂电池1外，缓减锂电池1的鼓胀，防止锂电池1的正极片102和负极片104结构的紧密度受到影响，从而使得锂电池1的结构性能更加的稳定，从而使得电池箱的性能更加稳定，减小电池箱出故障的概率。另外无需消耗大量的耗材用于单体间电气联接、固定、绝缘、导热等，减轻了电池箱的重量和体积，提升了系统的能量密度。
52.根据本发明实施例的车辆，包括上述的电池箱。压力平衡器30能够将锂电池1充电过程中产生的气体排出锂电池1外，缓减锂电池1的鼓胀，防止锂电池1的正极片102和负极片104结构的紧密度受到影响，从而使得锂电池1的结构性能更加的稳定，从而使得电池箱的性能更加稳定，减小电池箱出故障的概率。另外无需消耗大量的耗材用于单体间电气联接、固定、绝缘、导热等，减轻了电池箱的重量和体积，提升了系统的能量密度，从而使得车辆的整体重量减轻，供电性能稳定，减少电池箱更换维修次数，从而减少用户后期养护的费用，从而提升车辆的市场竞争力。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
54.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。