【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，特别涉及一种耐膨胀电池的电芯结构及其制备方法、电池以及用电装置。
技术介绍
1、随着社会的发展，机械电动化、能源合理利用的程度越来越高，对动力电池、储能电池的需求越来越大，电池的尺寸也越来越大。锂离子电池因为其优异的性能，得到了非常大的发展，尤其是以方形铝壳为代表的方形硬壳锂或者钠离子电池，由于其投入低、易加工成组而得到了巨量应用。但是，伴随着电池尺寸的发展，锂离子电池逐步展现出一些缺陷，比如：电池尺寸大了以后，电池的循环性能变差。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一种耐膨胀电池的电芯结构，改善电池的循环性能。
2、为实现上述目的，本专利技术提出的一种耐膨胀电池的电芯结构，所述耐膨胀电池的电芯结构包括电芯和设于所述电芯至少一表面的弹性件，所述电芯的厚度为30mm至100mm。
3、弹性件是指在沿厚度方向施加一定挤压力后，其厚度会变薄，同时撤销挤压力后，其又恢复原状的厚度。
4、考虑到电芯在充放电过程中会发生膨胀收缩的现象，在电池壳体尺寸一定的情况下，在电芯收缩时，电芯的体积不足以填充壳体的厚度空间，这样，电芯处于一个没有压力的状态，极片间的间隙会不断的扩大，导致极片间的接触变差，逐渐的在负极表面析出金属枝晶，产生气泡等，进而导致电池寿命受损。
5、为了解决上述技术问题，采用在电芯的至少一表面设置弹性件，弹性件填充在电芯与壳体之间，在电芯充放电导致的不断膨胀收缩的过程中，弹性件的两侧分别接触壳体内侧与电芯
6、电芯厚度，电芯厚度是指极片与隔膜层叠设置的方向，例如，在负极极片的一表面设置隔膜，在隔膜背离负极极片的一侧设置正极极片，电芯的厚度方向与负极极片的一表面垂直。
7、特别是，针对大型电池，电池尺寸大了以后，电池的循环性能变差，电池很容易鼓胀，导致电池的寿命大幅缩短，远远比不上小型电池的性能数据。本申请的耐膨胀电池的电芯结构设计特别适合30mm至100mm尺寸的电芯。可以理解的是，小电芯的性能优于大电芯，主要原因是小电芯与壳体之间的间隙d小，小电芯收缩过程中极片之间的间隙也小，极片之间的接触没有大电芯恶化的严重，因此本方案主要用于大厚度电芯，改善大厚度电芯的循环性能。
8、可以理解的是，电芯的至少一表面设置弹性件，也即，可以在电芯的一个表面设置弹性件，也可以在电芯的多个表面设置弹性件，本领域技术人员可根据实际需要进行设置。
9、可选地，所述弹性件的材质包括多孔材料，所述多孔材料的孔隙率为10％至90％。
10、可以理解的是，多孔材料是指材料中包括孔道结构，孔道结构有助于在挤压过程中压缩变形，同时有助于容纳电解液，提高电池的保液能力。
11、考虑到电池在工作过程中会产热，为了方便散热，可以提高多孔材料的孔隙率，提高弹性件的散热性。
12、可选地，所述多孔材料包括泡棉，所述泡棉包括聚氨酯、聚乙烯、聚醚、丁苯橡胶中的至少一种；
13、和/或，所述多孔材料包括开孔型多孔材料；
14、和/或，所述电芯的高度为100mm至1000mm。
15、泡棉为塑料粒子发泡过的材料，泡棉具有弹性、重量轻等特点，泡棉包括但不限于聚氨酯、聚乙烯、聚醚、丁苯橡胶中的至少一种。
16、多孔材料包括开孔型多孔材料。
17、开孔型多孔材料是指孔与孔之间相互连通。
18、考虑到闭孔中会填充气体，不清楚闭孔中的气体是否含有水等会引起电池产生副反应的风险，为了防止闭孔破裂之后，产生上述风险的问题，本申请采用开孔结构，在使用之前排掉开孔型多孔材料中气体或水，避免引入水、氧气等杂质于电池中，另外，开孔型多孔材料，电解液可以在孔隙中流动，提高电解液的保液能力，在电芯膨胀后，将开孔型多孔材料挤压，挤出电解液，有效浸润电芯，改性电池的循环性能。
19、电芯的高度为100mm至1000mm，电芯的高度方向与电芯的厚度方向垂直。特别是，针对具有一定高度的电池，电解液需要爬升到电芯顶部实现对顶部的浸润，电芯高度越高，爬升能力越弱，电芯高处电解液浸润能力越差，采用开孔型多孔材料，可以保持电芯高处电解液的浸润，提高电池循环性能。
20、可选地，所述多孔材料的承压能力为1kg/cm2至9kg/cm2。
21、承压能力是指多孔材料的弹性件在挤压的过程中具有一定的回弹力，在一定挤压力范围下弹性件可以保持不变形，以对电芯产生挤压力，使耐膨胀电池的电芯结构保持紧凑，多孔材料的承压能力为1kg/cm2至9kg/cm2。
22、可选地，所述多孔材料的压缩比为60％至95％。
23、压缩比为(压缩前的厚度-压缩后的厚度)/压缩前的厚度×100％；说明弹性件被压缩的程度，在电芯膨胀过程中，电芯挤压弹性件，使得弹性件被压缩，使得壳体能够腾出空间供膨胀的电芯容置。多孔材料的压缩比为60％至95％。
24、可选地，所述弹性件设于所述电芯的一个表面；
25、和/或，所述弹性件粘接于所述电芯的表面。
26、理论上弹性件可以根据需要设于电芯的各表面，考虑到弹性件的设置会降低热量的传递，为了减轻上述问题，在电芯的一个表面设置弹性件，如此，在电芯的其他表面无弹性件，提高电池的散热性能。可以理解的是，电芯包括表面和侧面，表面的面积大于侧面的面积，由于电芯表面的膨胀收缩变化大于其侧边，弹性件优选设于电芯的表面。
27、弹性件粘接于电芯的表面，可以将弹性件通过粘结剂直接胶合设置于电芯的表面。
28、还可以理解的是，为了避免弹性件的设置降低电池的质量能量密度，弹性件的结构为网状，类似于编织网，也即，在弹性件上裁剪形成孔洞，减轻弹性件的重量。
29、可选地，本申请还提供一种耐膨胀电池的电芯结构的制备方法，包括：制备电芯，所述电芯的厚度为30mm至100mm，在所述电芯的至少一个表面设置弹性件，得到耐膨胀电池的电芯结构。
30、可选地，本申请还提供一种电池，所述电池包括如所述的耐膨胀电池的电芯结构，所述电池包括壳体，所述耐膨胀电池的电芯结构设于所述壳体，所述壳体与所述电芯之间形成间隙，定义所述间隙的尺寸为d，所述弹性件未被挤压的厚度为大于等于0.5d，小于等于2d，所述d的范围值为3mm至10mm。
31、弹性件未被挤压的厚度为大于等于0.5d，小于等于2d，优选d至2d，使得电芯在收缩的过程中弹性件能抵压至电芯表面，减轻电芯收缩过程中极片间隙变大的问题。
32、可选地，所述电池包括锂二次电池或者钠二次电池；
33、和/或，所述壳体的材质包括铝、钢、塑胶；
34、和/或，所述电池包括硬壳电池；
35、和/或，所述电池的形状包括方形或不规则平板形状。
36、可以理解的是，电池包括但不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述耐膨胀电池的电芯结构包括电芯和设于所述电芯至少一表面的弹性件，所述电芯的厚度为30mm至100mm。
2.如权利要求1所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述弹性件的材质包括多孔材料，所述多孔材料的孔隙率为10％至90％。
3.如权利要求2所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述多孔材料包括泡棉，所述泡棉包括聚氨酯、聚乙烯、聚醚、丁苯橡胶中的至少一种；
4.如权利要求2或3所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述多孔材料的承压能力为1kg/cm2至9kg/cm2。
5.如权利要求2或3所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述多孔材料的压缩比为60％至95％。
6.如权利要求1至3中任一项所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述弹性件设于所述电芯的一个表面；
7.一种如权利要求1至6中任一项所述的耐膨胀电池的电芯结构的制备方法，其特征在于，包括：
8.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1至6中任一项所述的耐膨胀电池的电芯结构
9.如权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池包括锂二次电池或者钠二次电池；
10.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求8或9所述的电池。
...【技术特征摘要】
1.一种耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述耐膨胀电池的电芯结构包括电芯和设于所述电芯至少一表面的弹性件，所述电芯的厚度为30mm至100mm。
2.如权利要求1所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述弹性件的材质包括多孔材料，所述多孔材料的孔隙率为10％至90％。
3.如权利要求2所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述多孔材料包括泡棉，所述泡棉包括聚氨酯、聚乙烯、聚醚、丁苯橡胶中的至少一种；
4.如权利要求2或3所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述多孔材料的承压能力为1kg/cm2至9kg/cm2。
5.如权利要求2或3所述的耐膨胀电池的电芯结构，其特征在于，所述多孔材料的压缩比为60％至95％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吕江英，
申请(专利权)人：深圳盘古钠电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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