一种用于抵抗针刺的电池结构的制作方法

1.本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种用于抵抗针刺的电池结构。


背景技术：

2.锂离子电池是以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，通过锂离子在电池正负极之间的往返脱出和嵌入实现充放电的一种二次电池。锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔膜组成。
3.锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、自放电小、充电速度快等优势，在石油能源逐步短缺以及碳达峰的大背景下，锂离子电池具有很广阔的应用场景。
4.gb/t31485-2015规定针刺测试方法为使用φ5mm～φ8mm的耐高温钢针(针尖的圆锥角度为45
°
～60
°
)以25mm/s的速度，从垂直于蓄电池极板的方向贯穿，停留1h，要求电池不起火、不爆炸。目前针刺项目是许多厂家需要攻克的难题，目前的主要方法是通过改善电解液和使用耐高温隔膜来抵抗针刺短路后造成的温升，但依然无法通过条件苛刻的针刺测试。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的问题是提供一种用于抵抗针刺的电池结构，尤其适合降低电池针刺后电池内短路引起的温升，避免电池发生爆炸，提高电池安全性。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种用于抵抗针刺的电池结构，所述电池结构用于叠片式锂离子电池，包括：单体电池和吸热层；
8.其中，所述电池结构被设置为所述单体电池叠片成型，所述吸热层设于所述单体电池的外侧，用于减缓所述电池结构内部短路造成的温升。
9.进一步的，所述单体电池包括正极片和负极片，所述电池结构被设置为所述正极片与所述负极片间隔排列的层级结构。
10.进一步的，所述正极片包括设置于正极板其中一端的正极极耳，以及，所述负极片包括设置于负极板其中一端的负极极耳。
11.进一步的，每相邻间隔排列设置的所述正极片与所述负极片之间设有隔膜。
12.进一步的，所述吸热层材料为镍、镍铬合金、铅中的一种或几种。
13.进一步的，所述吸热层厚度为0.1mm-1mm。
14.进一步的，所述电池结构的内部填充有电解质。
15.进一步的，所述电池结构的外部设有用于密封所述电池结构铝塑壳。
16.进一步的，所述吸热层的尺寸大于或等于所述单体电池的尺寸。
17.本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，在普通单体电池外部，通过简单、低成本的方式连接一个吸热层，在针刺测试时，电流通过钢针和吸热层，能
减少电池内短路造成的温升，缓解能量释放，提高电池通过针刺的概率。
附图说明
18.图1是本实用新型一实施方案的一种用于抵抗针刺的电池结构示意图。
19.图2是本实用新型一实施方案的吸热层10示意图。
20.图中：
21.1、隔膜
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2、正极片
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3、负极片
22.4、正极极耳
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5、负极极耳
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6、铝塑壳
23.10、吸热层
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.如图1-2所示，出示了本实用新型实施例的结构，本实用新型实施例涉及一种用于抵抗针刺的电池结构，该电池结构用于叠片式锂离子电池，包括：单体电池和吸热层10，单体电池包括正极片2和负极片3；
26.其中，电池结构被设置为单体电池叠片成型的层级结构，即正极片2和负极片3以“z”字叠片的方式依次叠设，每相邻正极片2与负极片3之间通过隔膜1隔开，具体的，吸热层10设于单体电池的外侧，用于减缓电池结构内部短路造成的温升。
27.进一步优化方案，正极片2包括设置于正极板其中一端的正极极耳4，以及，负极片3包括设置于负极板其中一端的负极极耳5，在本方案中，所述的正极极耳4焊接在一起，形成外部结构的总正极极耳，同理，所有的负极极耳5也焊接在一起，形成外部结构的总负极极耳，且所有的正极片2和所有的负极片3以并联的方式接入杆电池结构内部。
28.优选的方案中，该电池结构在制作时，需将带有正极片2和负极片3的电芯装入铝塑壳6中，再注入电解质后进行热压封装，从而得到单体电池，将吸热层10以焊接的方式与正极极耳4连接，得到有抵抗针刺结构的单体电池，需要注意的是，吸热层10材料为镍、镍铬合金、铅中的一种或几种。
29.在本实用新型的实施例中，在进行针刺测试时，钢针从单体电池上方垂直插入，如果没有吸热层10，钢针会依次穿过负极3、正极2，形成局部短路，放出大量热，造成隔膜1受热收缩，正负极片直接接触，发生大面积短路，温度剧烈上升。同时，正极片2材料受热会释放大量活性氧，造成更大规模的热失控，使电池起火、甚至爆炸。
30.而在连接吸热层10后，钢针先通过吸热层10与电池正极极耳4相连，然后钢针接触负极片3，此时电流从正极极耳4经过，吸热层10与负极片3形成短路，由于吸热层10拥有较大电阻，电流会在此持续放热，减少钢针与电池内部正负极片的短路放热量，钢针之后继续穿刺整只电池，造成持续短路，吸热层10分担大部分短路热量，而且，吸热层10材料为镍、镍铬合金、铅中的一种，经过模具加工而成，具有一定的导热性和耐高温性能，所以吸热层10短时间不会熔断，能持续产生作用。
31.优选的方案中，吸热层10厚度为0.1mm-1mm，且吸热层10的尺寸大于或等于单体电池的尺寸，能够有效保护整只电池。
32.根据本实用新型实施例的一种用于抵抗针刺的电池结构，其产生的有益效果是：由于采用上述技术方案，在普通单体电池外部，通过简单、低成本的方式连接一个吸热层，在针刺测试时，电流通过钢针和吸热层，能减少电池内短路造成的温升，缓解能量释放，提高电池通过针刺的概率。
33.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。


技术特征：
1.一种用于抵抗针刺的电池结构，所述电池结构用于叠片式锂离子电池，其特征在于，包括：单体电池和吸热层；其中，所述电池结构被设置为所述单体电池叠片成型，所述吸热层设于所述单体电池的外侧，用于减缓所述电池结构内部短路造成的温升。2.根据权利要求1所述的一种用于抵抗针刺的电池结构，其特征在于，所述单体电池包括正极片和负极片，所述电池结构被设置为所述正极片与所述负极片间隔排列的层级结构。3.根据权利要求2所述的一种用于抵抗针刺的电池结构，其特征在于，所述正极片包括设置于正极板其中一端的正极极耳，以及，所述负极片包括设置于负极板其中一端的负极极耳。4.根据权利要求2或3所述的一种用于抵抗针刺的电池结构，其特征在于，每相邻间隔排列设置的所述正极片与所述负极片之间设有隔膜。5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于抵抗针刺的电池结构，其特征在于，所述吸热层材料为镍、镍铬合金、铅中的一种或几种。6.根据权利要求5所述的一种用于抵抗针刺的电池结构，其特征在于，所述吸热层厚度为0.1mm-1mm。7.根据权利要求1或2或3或6所述的一种用于抵抗针刺的电池结构，其特征在于，所述电池结构的内部填充有电解质。8.根据权利要求7所述的一种用于抵抗针刺的电池结构，其特征在于，所述电池结构的外部设有用于密封所述电池结构铝塑壳。9.根据权利要求1或2或3或6或8所述的一种用于抵抗针刺的电池结构，其特征在于，所述吸热层的尺寸大于或等于所述单体电池的尺寸。

技术总结
本实用新型提供一种用于抵抗针刺的电池结构，包括单体电池和吸热层；其中，所述电池结构被设置为所述单体电池叠片成型，所述吸热层设于所述单体电池的外侧，用于减缓所述电池结构内部短路造成的温升。本实用新型的有益效果是在普通单体电池外部，通过简单、低成本的方式连接一个吸热层，在针刺测试时，电流通过钢针和吸热层，能减少电池内短路造成的温升，缓解能量释放，提高电池通过针刺的概率。提高电池通过针刺的概率。提高电池通过针刺的概率。


技术研发人员：侯人杰 刘婧 桑林 郑涛
受保护的技术使用者：中电科能源有限公司
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/12/12