一种动力电池的电芯绝缘结构及电池的制作方法

专利检索2022-05-10  15



1.本实用新型属于电池生产制造的技术领域,具体涉及一种动力电池的电芯绝缘结构及电池。


背景技术:

2.如今,锂离子电池作为一种新型二次电池,具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点,在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。电池裸电芯一般为卷绕式结构,在长期充放电过程中,由于极片厚度反弹或膨胀,导致极片、隔离膜层间距一致性变差,最终促使电池容量衰减加快,对于大容量的动力电池来说,这种情况更为严重。
3.现有的电池结构中,将裸电芯四周用绝缘片完整包住,这会导致电池极片在长期充放电过程中可能出现受力不均,或出现界面差而促使电池的容量衰减周期加快等。


技术实现要素:

4.本实用新型的目的之一在于:针对现有技术的不足,提供一种动力电池的电芯绝缘结构,能够优化电池长期充放电过程中极片受力情况,提高电池循环稳定性。
5.为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
6.一种动力电池的电芯绝缘结构,包括至少一个包覆件,所述包覆件用于间隔裸电芯和电池壳体;所述包覆件具有避空部,所述避空部的位置对应于裸电芯的大面。
7.优选的,所述包覆件避空部处的厚度小于包覆件其他部位的厚度。
8.优选的,所述避空部的面积和所述裸电芯的大面面积之比为0.1~0.9。
9.优选的,所述避空部的面积和所述裸电芯的大面面积之比为0.3~0.8。
10.优选的,所述避空部为盲孔,所述盲孔的开口端位于所述包覆件对应所述电芯的一面。
11.优选的,所述包覆件避空部处的中心厚度小于所述包覆件避空部处的边缘厚度。
12.优选的,所述避空部为通孔,所述通孔沿厚度方向贯穿所述包覆件。
13.优选的,所述避空部的形状为多边形、圆形或椭圆形,所述包覆件为pp材料或pet材料一体注塑/冲切成型。
14.优选的,所述包覆件包括两个间隔设置的绝缘部,所述避空部设在两个所述绝缘部之间。
15.本实用新型的目的之二在于提供一种电池,包括裸电芯;多个绝缘片及如上述动力电池的电芯绝缘结构,至少一个所述包覆件覆盖裸电芯的大面,多个所述绝缘片围成用于容置所述裸电芯和所述包覆件的空间,所述电芯绝缘结构为一体式结构或分体式结构。
16.本实用新型的有益效果在于,本实用新型包括至少一个包覆件,所述包覆件用于间隔裸电芯和电池壳体;所述包覆件具有避空部,所述避空部的位置对应于裸电芯的大面。由于现有的电池结构中,将裸电芯四周用绝缘片完整包住,这会导致电池极片在长期充放
等术语应做广义理解,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,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.以下结合附图1~9对本实用新型作进一步详细说明,但不作为对本实用新型的限定。
38.实施方式一
39.下面结合附图1~2描述实施方式一
40.动力电池的电芯绝缘结构,包括至少一个包覆件1,包覆件1用于间隔裸电芯5和电池壳体;包覆件1具有避空部,避空部的位置对应于裸电芯5的大面100。
41.由于现有的电池结构中,将裸电芯四周用绝缘片完整包住,这会导致电池极片在长期充放电过程中可能出现受力不均,出现界面差而促使电池的容量衰减周期加快等,因此,包覆件1靠近裸电芯5的大面100的一侧设置有避空部,避空部位于包覆件1与裸电芯5大面100对应的区域,提供极片厚度反弹或膨胀的空间,改善电池在长期充放电过程中由于极片厚度反弹或膨胀,而导致极片中间部位层间距较紧、极片边缘部位层间距偏松的受力不均问题,避免析锂的异常发生,有助于提高电池循环稳定性,包覆件1可部分覆盖或完全覆盖裸电芯5的大面100,避空部大致位于包覆件1的中央位置,确保与裸电芯5膨胀的位置对应,使得裸电芯5的膨胀位置和裸电芯5的其它部分均匀受力,降低发生电芯外部受力不均的情况,优化层间距的一致性,改善极片界面。
42.于本实施方式中,包覆件1和避空部均为方形,包覆件1完全包覆裸电芯5的大面100,包覆件1的面积大于避空部的面积,包覆件1和避空部的边角具有一定的弧度,避免包覆件1和避空部的边角过尖,发生刺穿极片或隔膜的情况,由于裸电芯5一般具有两个大面100,可将两个包覆件1覆盖裸电芯5的两个大面100,且在包覆件1设避空部,然后再包覆绝缘片,避免裸电芯5的其它部分和电池壳体接触,此外,也可将两个具有避空部的包覆件1、两个不具有避空部的包覆件1及位于底部的底面包覆件3组成电芯绝缘结构,能够包围裸电芯5,起到绝缘裸电芯5和电池壳体的作用。
43.在根据本实用新型的动力电池的电芯绝缘结构中,包覆件1为一体式结构。具体的,采用一体式结构,能够提高包覆件1整体的结构强度,有助于延长包覆件1的使用寿命。
44.在根据本实用新型的动力电池的电芯绝缘结构中,避空部为盲孔21,盲孔21的开口端位于包覆件1对应裸电芯5的一面。具体的,避空部采用盲孔21,且开口端位于包覆件1对应裸电芯5的一面,当裸电芯5发生反弹或膨胀时,盲孔21能够提供裸电芯5反弹或膨胀的空间,还能确保包覆件1具有足够的强度,有助于延长包覆件1的使用寿命,其中,盲孔21的深度小于包覆件1的厚度,盲孔21的长度和宽度可以根据实际裸电芯5反弹或膨胀的位置进行调整,盲孔21的形状包括但不限于多边形、圆形或椭圆形,还可以是不规则的多边形,优选采用矩形或方形。
45.在根据本实用新型的动力电池的电芯绝缘结构中,包覆件1避空部处的厚度小于包覆件1其他部位的厚度。具体的,包覆件1避空部处的中心厚度小于包覆件1避空部处的边缘厚度,由于裸电芯5反弹或膨胀时,裸电芯5的大面100可能会形成类似弧形的凸起,避空部的中心厚度小于避空部的边缘厚度,即在厚度方向上,靠近裸电芯5,能够贴合裸电芯5的
大面100凸起的弧度,不仅避免避空部的的内壁或拐角刮蹭到裸电芯5的极片,还能使得裸电芯5的大面100整体的受力更加均匀,改善电池在长期充放电过程中由于极片厚度反弹或膨胀,而导致极片中间部位层间距较紧、极片边缘部位层间距偏松的受力不均问题,避免析锂的异常发生,有助于提高电池循环稳定性。其中,厚度方向为包覆件1的上表面到包覆件1的下表面的方向,也可以理解为测量包覆件1厚度的方向。
46.在根据本实用新型的动力电池的电芯绝缘结构中,避空部的面积和裸电芯5的大面100面积之比为0.1~0.9。限定避空部的面积和裸电芯5的大面100面积之比,防止避空部的面积过小,导致无法给裸电芯5反弹或膨胀的空间,使得裸电芯5的受力不均匀,同时,防止避空部的面积过大,导致包覆件1整体的生产成本上升。
47.在根据本实用新型的动力电池的电芯绝缘结构中,避空部的形状为多边形、圆形或椭圆形,包覆件1为pp材料或pet材料一体注塑/冲切成型。根据实际裸电芯5膨胀的区域,可以把避空部的形状设计成多边形、圆形或椭圆形,其中,包覆件1采用但不限于pp材料或pet材料制成,也可采用pp材料和pet材料混合后制成,避空部可在包覆件1成型过程中形成,也可在包覆件1成型后,通过机器加工形成,此外,包覆件1的加工方式包括但不限于注塑或冲切成型。
48.本实用新型的工作原理是:
49.包覆件1靠近裸电芯5的大面100的一侧设置有避空部,避空部位于包覆件1与裸电芯5大面100对应的区域,提供极片厚度反弹或膨胀的空间,改善电池在长期充放电过程中由于极片厚度反弹或膨胀,而导致极片中间部位层间距较紧、极片边缘部位层间距偏松的受力不均问题,避免析锂的异常发生,有助于提高电池循环稳定性,包覆件1可部分覆盖或完全覆盖裸电芯5的大面100,避空部大致位于包覆件1的中央位置,确保与裸电芯5膨胀的位置对应,使得裸电芯5的膨胀位置和裸电芯5的其它部分均匀受力,降低发生电芯外部受力不均的情况,优化层间距的一致性,改善极片界面。
50.实施方式二
51.与实施方式一不同的是:本实施方式的避空部为通孔22,通孔22沿厚度方向贯穿包覆件1,避空部的面积和裸电芯5的大面100面积之比为0.3~0.8。具体的,避空部也可采用通孔22,即沿厚度方向贯穿包覆件1,当裸电芯5发生反弹或膨胀时,通孔22也能够提供裸电芯5反弹或膨胀的空间,还能有助于减少包覆件1的原材料,有助于降低绝缘结构整体的成本,其中,在裸电芯5反弹或膨胀,裸电芯5的凸起部分能够穿过通孔22,避免包覆件1挤压裸电芯5的大面100,导致裸电芯5受力不均的情况;进一步限定避空部的面积和裸电芯5的大面100面积之比,满足降低包覆件1的成本,还能提供极片厚度反弹或膨胀的空间,起到改善电池受力不均的情况。其中,包覆件1还可以采用非一体式结构,即通过组装的方式形成,如将两个对称的凹型板组装在一起,但本实用新型不以此为限,满足形成避空部即可。
52.其他结构与实施方式一相同,这里不再赘述。
53.实施方式三
54.与实施方式二不同的是:本实施方式的电芯绝缘结构还包括底面包覆件3,包覆件1均连接于底面包覆件3,包覆件1和底面包覆件3围成用于容置裸电芯5的空间。由于裸电芯5一般具有两个大面100,于本实施方式中,两个具有避空部的包覆件1、两个不具有避空部的包覆件1及位于底部的底面包覆件3组成电芯绝缘结构,不仅能够包围裸电芯5,起到绝缘
裸电芯5和电池壳体的作用,还能改善电池在长期充放电过程中由于极片厚度反弹或膨胀,而导致极片中间部位层间距较紧、极片边缘部位层间距偏松的受力不均问题,避免析锂的异常发生,有助于提高电池循环稳定性,其中,四个包覆件1均连接于底面包覆件3,可以为一体式结构,通过折叠形成预设形状,如类似盒体的结构,起到容纳和绝缘裸电芯5即可;包覆件1和底面包覆件3也可以为pp材料或pet材料一体注塑/冲切成型。
55.其他结构与实施方式二相同,这里不再赘述。
56.实施方式四
57.与实施方式一不同的是:本实施方式的包覆件1包括两个间隔设置的绝缘部11,避空部设在两个绝缘部11之间。具体的,避空部可以为盲孔21或通孔22,且避空部呈方形,设在两个绝缘部11之间,有助于增加避空部整体的面积,提供裸电芯5反弹或膨胀的空间,还能有助于减少包覆件1的原材料,有助于降低绝缘结构整体的成本。
58.其他结构与实施方式一相同,这里不再赘述。
59.电池的制造
60.本实用新型包括实施方式一至四的动力电池的电芯绝缘结构。
61.具体的,电池,包括裸电芯5;多个绝缘片4及如实施方式一至四的动力电池的电芯绝缘结构,至少一个包覆件1覆盖裸电芯5的大面100,多个绝缘片4围成用于容置裸电芯5和包覆件1的空间。
62.需要说明的是:由于裸电芯5一般具有两个大面100,在两个包覆件1覆盖裸电芯5的两个大面100后,裸电芯5的另外两个侧面及底面没有得到有效的绝缘,仍有与电池客体发生接触的概率,通过将绝缘片4折叠成预设形状,如类似盒体的结构,且具有四个侧面和一个底面,能绝缘裸电芯5的另外两个侧面及底面,降低电池发生短路的概率。
63.可替代的,两个具有避空部的包覆件1、两个不具有避空部的包覆件1及位于底部的底面包覆件3组成电芯绝缘结构,不仅能够包围裸电芯5,起到绝缘裸电芯5和电池壳体的作用,还能改善电池在长期充放电过程中由于极片厚度反弹或膨胀,而导致极片中间部位层间距较紧、极片边缘部位层间距偏松的受力不均问题,避免析锂的异常发生,有助于提高电池循环稳定性,其中,四个包覆件1均连接于底面包覆件3,可以为一体式结构,通过折叠形成预设形状,如类似盒体的结构,起到容纳和绝缘裸电芯5即可。
64.根据上述说明书的揭示和教导,本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。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,并不对本实用新型构成任何限制。
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