锂电芯和智能电池制造技术

技术编号:21068450 阅读:37 留言:0更新日期:2019-05-08 11:45
本公开提供一种锂电芯和智能电池。锂电芯包括:呈板状的支撑板;电芯组件,电芯组件卷绕在支撑板上,使支撑板被包覆于电芯组件内。电芯组件包括至少一个负极、至少一个正极,以及能够将正极与负极间隔设置的隔膜。壳体,壳体具有一容纳腔,用于收容支撑板以及电芯组件,壳体分别与正极的至少一部分以及负极的至少一部分胶结连接。以及电解质,电解质填充于电芯组件内,和/或壳体与电芯组件之间的空间。其中,支撑板用于支撑电芯组件,电芯组件能够粘附于支撑板的两个相对表面,从而电芯组件与支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。支撑板为电芯组件提供有效支撑,保持电芯组件的内部张紧力及粘接形态稳定,电芯组件的结构稳定性好。

Lithium batteries and smart batteries

【技术实现步骤摘要】
锂电芯和智能电池
本公开属于电池
,涉及一种锂电芯和智能电池。
技术介绍
在传统的锂电芯技术中,聚合物锂金属电池内的锂电芯采用叠片型结构,锂电芯在铝合金薄板的夹持下构成一锂电池,锂电芯受到均衡的夹持力。因此,叠片型的聚合物锂金属电池在循环充放电过程中,锂金属均匀沉积出来,而不会导致枝晶产生,电芯的安全性能高。而在卷绕型锂金属电池内的锂电芯通过卷绕方式加工成型,锂电芯由柔性的多层薄膜状材料卷绕而成。在相关技术中,锂电芯呈卷绕结构装入到方形的外壳,其中,锂电芯的上下两个相对表面叠加并保持受力均衡。而锂电芯的两侧边弯曲成弧形,两侧边无法得到有效支撑导致结构松散,相应地,锂电芯的整体受力不够均衡。因此,卷绕型锂金属电池在循环充放电过程中,锂电芯会有锂金属析出,容易导致电芯发生安全事故。虽然,有些传统技术为了解决锂电芯会有锂金属析出的问题,采用在锂电芯内增加支撑结构,以防卷绕型电芯变形,但是专利技术人发现,即使这样做仍然不能有效解决锂电芯会有锂金属析出的问题。例如,中国专利CN20190465U公开一种可防止电池芯内圈极片弧形转角处产生断裂及隔膜出现破损现象的方形卷绕式锂电池。其中方形卷绕式锂电池包括负极片、隔膜和正极片依次叠放并卷绕而成的电池芯,所述的电池芯中部留有卷针孔,所述的卷针孔内设有具有耐酸碱、绝缘的不可逆形变的垫片。专利技术人发现,该专利技术的锂电池在使用状态时,例如,在处于震动比较大的使用情况下,锂电芯会仍然有可能发生锂金属析出的问题。中国专利CN1018343317A公开一种卷绕式锂电池电芯所公开的电芯结构中,电芯位于电池罐内部,通过导电连接件,分别与电池罐正极和负极的导出端子连接。该电芯主要包括一个电池内芯和一个电池外芯,电池外芯由正极板、隔膜、负极板依次层叠放置,并卷绕成涡状,包裹在所述的电池内芯上。专利技术人发现,该专利技术的锂电池在使用状态时,例如,在处于震动比较大的使用情况下,锂电芯会仍然有可能发生锂金属析出的问题。而经过专利技术人的长期观察和实验,上述文献中公开的锂电芯技术仍然不能完全解决锂电芯在充放电过程中有锂金属析出形成锂晶枝的问题。而锂晶枝的产生易导致卷绕型的电池出现高温甚至爆炸等事故,严重影响电池的安全性能。
技术实现思路
有鉴于此,本公开提供一种锂电芯和智能电池。具体地,本公开是通过如下技术方案实现的:根据本公开实施例的第一方面,提供了一种锂电芯,包括:呈板状的支撑板;电芯组件,所述电芯组件卷绕在所述支撑板上,使所述支撑板被包覆于所述电芯组件内,所述电芯组件包括至少一个负极、至少一个正极,以及能够将所述正极与负极间隔设置的隔膜,所述支撑板至少部分与所述隔膜贴合;壳体,所述壳体具有一容纳腔,用于收容所述支撑板以及所述电芯组件,所述壳体分别与所述正极的至少一部分以及所述负极的至少一部分胶结连接;以及电解质,所述电解质填充于所述电芯组件内,和/或所述壳体与所述电芯组件之间的空间;其中,所述支撑板用于支撑所述电芯组件,所述支撑板的两个相对表面贴附于所述电芯组件,使所述电芯组件能够粘附于所述支撑板的两个相对表面,从而所述电芯组件与所述支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。可选地,所述电芯组件卷绕并张紧于所述支撑板的两个相对表面;或,所述电芯组件卷绕成型并形成有一扁平长孔,所述支撑板能够插入所述扁平长孔。可选地,所述支撑板的侧面所能承受的压强为P,2kgf/cm2≤P≤10kgf/cm2,且所述支撑板在此压强条件下保持形状稳定。可选地,所述支撑板的厚度小于或等于3毫米。可选地,所述支撑板表面的粗糙度范围为3~10微米。可选地,所述支撑板的表面涂覆有基础涂层,所述基础涂层用于胶结连接所述支撑板外表面与所述电芯组件的接触部分。可选地,所述基础涂层的厚度为1~5微米。可选地,所述基础涂层包括如下至少一种材料:聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶。可选地,所述基础涂层涂覆于所述支撑板的两个相对表面的整个区域,或者涂覆于所述支撑板的预设区域。可选地,所述支撑板由刚性材料制成。可选地,所述支撑板由耐酸碱腐蚀材料制成。可选地,所述支撑板由金属材料或非金属材料制成。可选地,所述支撑板的宽度与所述电芯组件的宽度相匹配。可选地,两个所述相对表面的连接处设为曲面,所述电芯组件张紧于所述曲面并沿所述曲面弯曲。可选地,所述曲面为弧形曲面,所述弧形曲面向远离所述支撑板的中心区域的方向逐渐倾斜。可选地,所述电芯组件的内表面涂覆有粘结涂层。可选地,所述粘结涂层包括如下至少一种材料:聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。可选地,所述支撑板与所述电芯组件的最内层贴合,所述电芯组件的最内层为所述隔膜。可选地,所述隔膜的宽度大于或等于所述正极以及所述负极的宽度。可选地,所述隔膜包括基膜、涂覆于所述基膜两侧表面的第一涂层以及涂覆于所述第一涂层外的第二涂层,所述第一涂层用于控制电流的流动,所述第二涂层用于胶结连接与所述第二涂层贴合的表面。可选地,所述第一涂层包括如下至少一种材料:氧化镁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、沸石、碳化钛。可选地,所述第一涂层的厚度设为2~3微米。可选地,所述第二涂层包括如下至少一种材料:聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。可选地,所述支撑板的表面涂覆有基础涂层,所述第二涂层的材质与所述基础涂层的材质相同。可选地,所述第二涂层厚度设为1~2微米。可选地,所述隔膜的厚度设为b,所述支撑板的表面设有凸起部,所述凸起部的高度设为b1,其中,b1<b。可选地,所述正极设有至少一正极耳,所述正极耳凸设于所述电芯组件的一侧;所述负极设有至少一负极耳,所述负极耳凸设于所述电芯组件的一侧;其中,所述至少一个正极耳和至少一个负极耳穿插至所述壳体外。可选地,所述负极包括锂金属或锂金属化合物。可选地,所述负极为表面附着锂金属膜或锂金属化合物的铜箔。可选地,所述正极为表面附着包含单质硫、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰至少一种材料的铝箔。可选地,所述壳体包括如下至少一种:铝塑膜、钢壳、铝壳。可选地,所述电解质包括如下至少一种:包含六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂、凝胶状电解质。根据本公开实施例的第二方面,提供了一种智能电池,包括:电池外壳,设有容纳腔;设于所述电池外壳的正极端子和负极端子,所述正极端子和负极端子用于与外部装置电连接;至少一个如上所述的锂电芯,收容在所述容纳腔内;以及控制组件,安装在所述容纳腔内,其中,所述控制组件与所述正极端子、所述负极端子、以及所述锂电芯电连接,用于对所述锂电芯的状态进行管控,所述锂电芯通过所述正极端子、所述负极端子进行充电或放电。可选地,所述电池外壳设为方形结构。可选地,所述电池外壳包括如下至少一种:绝缘塑料壳、钢壳、铝壳。可选地,所述控制组件包括安装于所述电池外壳内的控制板和安装于控制板的处理器,所述控制板与所述正极端子、所述负极端子、以及所述锂电芯电连接,所述处理器用于对所述锂电芯的状态进行管控。可选地,所述控制组件还包括安装于所述控制板的检测元件,所述检测元件用于检测锂电芯和/或容纳空间内的气体参数。本公开提供的实施例公开的技术方案可以具有以下有益效果:电芯组件粘附于支撑板并构成一个整体,电芯组件的形状稳定性好。电芯组件卷绕于支撑板并粘附于支撑板上,支本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种锂电芯,其特征在于,包括:呈板状的支撑板;电芯组件,所述电芯组件卷绕在所述支撑板上,使所述支撑板被包覆于所述电芯组件内,所述电芯组件包括至少一个负极、至少一个正极,以及能够将所述正极与负极间隔设置的隔膜,所述支撑板至少部分与所述隔膜贴合;壳体,所述壳体具有一容纳腔,用于收容所述支撑板以及所述电芯组件,所述壳体分别与所述正极的至少一部分以及所述负极的至少一部分胶结连接;以及电解质,所述电解质填充于所述电芯组件内,和/或所述壳体与所述电芯组件之间的空间;其中,所述支撑板用于支撑所述电芯组件,所述支撑板的两个相对表面贴附于所述电芯组件,使所述电芯组件能够粘附于所述支撑板的两个相对表面,从而所述电芯组件与所述支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。

【技术特征摘要】
1.一种锂电芯,其特征在于,包括:呈板状的支撑板;电芯组件,所述电芯组件卷绕在所述支撑板上,使所述支撑板被包覆于所述电芯组件内,所述电芯组件包括至少一个负极、至少一个正极,以及能够将所述正极与负极间隔设置的隔膜,所述支撑板至少部分与所述隔膜贴合;壳体,所述壳体具有一容纳腔,用于收容所述支撑板以及所述电芯组件,所述壳体分别与所述正极的至少一部分以及所述负极的至少一部分胶结连接;以及电解质,所述电解质填充于所述电芯组件内,和/或所述壳体与所述电芯组件之间的空间;其中,所述支撑板用于支撑所述电芯组件,所述支撑板的两个相对表面贴附于所述电芯组件,使所述电芯组件能够粘附于所述支撑板的两个相对表面,从而所述电芯组件与所述支撑板能够形成一个不可相对移动的整体。2.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述电芯组件卷绕并张紧于所述支撑板的两个相对表面;或,所述电芯组件卷绕成型并形成有一扁平长孔,所述支撑板能够插入所述扁平长孔。3.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板的侧面所能承受的压强为P,2kgf/cm2≤P≤10kgf/cm2,且所述支撑板在此压强条件下保持形状稳定。4.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板的厚度小于或等于3毫米。5.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板表面的粗糙度范围为3~10微米。6.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板的表面涂覆有基础涂层,所述基础涂层用于胶结连接所述支撑板外表面与所述电芯组件的接触部分。7.根据权利要求6所述的锂电芯,其特征在于,所述基础涂层的厚度为1~5微米。8.根据权利要求6或7所述的锂电芯,其特征在于,所述基础涂层包括如下至少一种材料:聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶。9.根据权利要求6所述的锂电芯,其特征在于,所述基础涂层涂覆于所述支撑板的两个相对表面的整个区域,或者涂覆于所述支撑板的预设区域。10.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板由刚性材料或弹性材料制成。11.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板由耐酸碱腐蚀材料制成。12.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板由金属材料或非金属材料制成。13.根据权利要求1或2所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板的宽度与所述电芯组件的宽度相匹配。14.根据权利要求13所述的锂电芯,其特征在于,两个所述相对表面的连接处设为曲面,所述电芯组件张紧于所述曲面并沿所述曲面弯曲。15.根据权利要求14所述的锂电芯,其特征在于,所述曲面为弧形曲面,所述弧形曲面向远离所述支撑板的中心区域的方向逐渐倾斜。16.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述电芯组件的内表面涂覆有粘结涂层。17.根据权利要求16所述的锂电芯,其特征在于,所述粘结涂层包括如下至少一种材料:聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠。18.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述支撑板与所述电芯组件的最内层贴合,所述电芯组件的最内层为所述隔膜。19.根据权利要求1所述的锂电芯,其特征在于,所述隔膜的宽度大于或等于所述正极以...

【专利技术属性】
技术研发人员:许柏皋赵涛
申请(专利权)人:深圳市大疆创新科技有限公司
类型:新型
国别省市:广东,44

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