一种锂离子电池及电池包的制作方法

专利2025-12-11  6


本发明涉及电池,尤其涉及一种锂离子电池及电池包。


背景技术:

1、现有锂离子电池主要有方型电池、圆柱电池两种(在此将刀片电池归类于方型电池),其内部极片组装方式主要包括卷绕和叠片两种方式,通常来说叠片式的极组适用于方型电池,卷绕式的极组适用于圆柱电池。

2、方型电池因其在电池包中排列紧密,空间利用率较高,因而电池包能够达到较高的体积能量密度。然而正因为方型电池的单体容量较高,当一个单体方形电池出现故障之后,电池包整体会出现较大的损失。而圆柱电池因其单体容量较低,当一个单体圆柱电池出现故障后,电池包整体的损失较少,可以有效克服方型电池这一缺点。不过圆柱电池在组成电池包时,相邻单体圆柱电池之间的间隙较大,造成电池包内的空间浪费,体积能量密度较低。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂离子电池及电池包,可以有效提高电池包的体积能量密度,同时在单体锂离子电池出现故障时,不会导致电池包容量出现较大损失。

2、为达上述目的,本发明采用以下技术方案:

3、一方面,本发明提供一种锂离子电池,包括:

4、壳体,包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁,所述第一侧壁与所述第二侧壁之间、所述第二侧壁与所述第三侧壁之间、所述第三侧壁与所述第四侧壁之间、以及所述第四侧壁与所述第一侧壁之间均通过弧形侧壁连接,所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁、所述第四侧壁和所述弧形侧壁在所述壳体的高度方向形成第一开口和第二开口;

5、卷芯,设置在所述壳体内,所述卷芯包括层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片,所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片一同卷绕成型,所述第二极片被包裹在所述隔膜和所述第一极片的内侧,所述第一极片位于靠近所述壳体的最外侧;

6、其中,所述第一侧壁、所述第三侧壁沿所述壳体的宽度方向的尺寸为a,所述第二侧壁、所述第四侧壁沿所述壳体的长度方向的尺寸为b,所述弧形侧壁的半径为r,20cm≤a≤b≤50cm,0cm<r≤a/2。

7、可选地,所述第一极片卷绕后形成若干依次套设的第一卷芯层,所述第一卷芯层连接第一极耳组件,所述第一极耳组件设置在所述第一极片的一侧,且所述第一极耳组件与第一集流体连接;

8、和/或,沿所述壳体的周侧指向所述壳体的中轴线的方向,若干所述第一卷芯层的尺寸依次递减。

9、可选地,位于最外侧的所述第一卷芯层包括依次连接的第一侧面、第一过渡面、第二侧面、第二过渡面、第三侧面、第三过渡面、第四侧面和第四过渡面,所述第一侧面与所述第一侧壁平行且间隔设置,所述第二侧面与所述第二侧壁平行且间隔设置,所述第三侧面与所述第三侧壁平行且间隔设置,所述第四侧面与所述第四侧壁平行且间隔设置,所述第一过渡面、所述第二过渡面、所述第三过渡面和所述第四过渡面分别与一个所述弧形侧壁相邻且间隔设置;

10、其中,所述第一侧面、所述第三侧面沿所述壳体的宽度方向的尺寸均为c,0cm<c≤(a-2r);

11、所述第二侧面、所述第四侧面沿所述壳体的长度方向的尺寸均为d,0cm<d≤(b-2r)。

12、可选地,所述第一极耳组件包括呈三角形的第一极耳、第二极耳、第三极耳和第四极耳,所述第一极耳的底边与所述第一侧面连接,所述第二极耳的底边与所述第二侧面连接,所述第三极耳的底边与所述第三侧面连接,所述第四极耳的底边与所述第四侧面连接,所述第一极耳、所述第二极耳、所述第三极耳和所述第四极耳与所述第一集流体连接;

13、其中,沿所述壳体的宽度方向,所述第一极耳、所述第三极耳的底边长度与所述第一侧面、所述第三侧面的尺寸相等,均为c;

14、和/或,沿所述壳体的长度方向,所述第二极耳、所述第四极耳的底边长度与所述第二侧面、所述第四侧面的尺寸相等,均为d。

15、可选地,在所述第一极耳和所述第三极耳中,沿所述壳体的长度方向,与所述第一极耳、所述第三极耳的底边垂直的高均为e,0cm<e≤b/2;

16、和/或,在所述第二极耳和所述第四极耳中,沿所述壳体的宽度方向,与所述第二极耳、所述第四极耳的底边垂直的高均为f,0cm<f≤a/2。

17、可选地,沿所述壳体的高度方向,所述第一过渡面、所述第二过渡面、所述第三过渡面和所述第四过渡面的投影的弧长相等,均为g;

18、其中,g=πr/2,r为所述第一过渡面、所述第二过渡面、所述第三过渡面和所述第四过渡面沿壳体的高度方向的投影的弧长的半径。

19、可选地,所述第二极片卷绕后形成若干依次套设的第二卷芯层,所述第二卷芯层连接有第二极耳组件,所述第二极耳组件设置在所述第二极片的一侧,且所述第二极耳组件与第二集流体连接;

20、和/或,沿所述壳体的周侧指向所述壳体的中轴线的方向,若干所述第二卷芯层的尺寸依次递减。

21、可选地,沿所述壳体的高度方向,所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁的尺寸为h,h的取值范围为55cm≤h≤100cm。

22、可选地,所述锂离子电池还包括第一盖板和第二盖板,所述第一盖板设置于所述第一开口处并与所述壳体连接,所述第一盖板上设有极柱,所述极柱与所述第一极片连接;所述第二盖板设置于所述第二开口处并与所述壳体连接,所述第二盖板与所述第二极片连接。

23、另一方面,本发明提供一种电池包,包括箱体,以及若干上述任一方案中的锂离子电池,若干所述锂离子电池阵列排布在所述箱体内。

24、本发明的有益效果为:

25、本发明提供一种锂离子电池,包括壳体和位于壳体内的卷芯。壳体包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁,四个侧壁之间均通过弧形侧壁连接。壳体高度方向的两端形成第一开口和第二开口。卷芯包括层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片,第一极片、隔膜和第二极片卷绕成型。壳体上相邻的两侧壁之间通过弧形侧壁进行过渡,壳体的周向较为圆滑无尖角,从而避免了相邻两个锂离子电池在排列时发生剐蹭,对锂离子电池具有一定的保护作用。并且锂离子电池整体呈方形柱状。多个锂离子电池在电池包的箱体内排列时,相邻两个锂离子电池之间的空隙较小,因此可以提高空间利用率,电池包的体积能量密度大。另外,单个锂离子电池的容量较小,当某个锂离子电池失效时,不会对电池包的整体容量造成较大影响。

26、本发明还提供一种电池包,包括箱体,以及若干上述锂离子电池。若干锂离子电池在箱体内阵列排布。由于锂离子电池的特殊形状,使得锂离子电池之间的空隙较小,有利于提高箱体内的体积利用率,电池包的体积能量密度大,同时由于单个锂离子电池的容量与常规圆柱电池的容量接近,在某个锂离子电池发生故障后,不会导致电池包的整包容量损失较大。并且该锂离子电池与现有的圆柱电池的生产线可实现兼容生产,无需投资新建产线,降低成本。



技术特征:

1.一种锂离子电池,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述第一极片卷绕后形成若干依次套设的第一卷芯层,所述第一卷芯层连接第一极耳组件,所述第一极耳组件设置在所述第一极片的一侧,且所述第一极耳组件与第一集流体连接;

3.根据权利要求2所述的锂离子电池,其特征在于,位于最外侧的所述第一卷芯层包括依次连接的第一侧面、第一过渡面、第二侧面、第二过渡面、第三侧面、第三过渡面、第四侧面和第四过渡面,所述第一侧面与所述第一侧壁平行且间隔设置,所述第二侧面与所述第二侧壁平行且间隔设置,所述第三侧面与所述第三侧壁平行且间隔设置,所述第四侧面与所述第四侧壁平行且间隔设置,所述第一过渡面、所述第二过渡面、所述第三过渡面和所述第四过渡面分别与一个所述弧形侧壁相邻且间隔设置;

4.根据权利要求3所述的锂离子电池,其特征在于,所述第一极耳组件包括呈三角形的第一极耳、第二极耳、第三极耳和第四极耳,所述第一极耳的底边与所述第一侧面连接,所述第二极耳的底边与所述第二侧面连接,所述第三极耳的底边与所述第三侧面连接,所述第四极耳的底边与所述第四侧面连接,所述第一极耳、所述第二极耳、所述第三极耳和所述第四极耳与所述第一集流体连接;

5.根据权利要求4所述的锂离子电池,其特征在于,在所述第一极耳和所述第三极耳中,沿所述壳体的长度方向,与所述第一极耳、所述第三极耳的底边垂直的高均为e,0cm<e≤b/2;

6.根据权利要求3所述的锂离子电池,其特征在于,沿所述壳体的高度方向,所述第一过渡面、所述第二过渡面、所述第三过渡面和所述第四过渡面的投影的弧长相等,均为g;

7.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述第二极片卷绕后形成若干依次套设的第二卷芯层,所述第二卷芯层连接有第二极耳组件,所述第二极耳组件设置在所述第二极片的一侧,且所述第二极耳组件与第二集流体连接;

8.根据权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池,其特征在于,沿所述壳体的高度方向,所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁的尺寸为h,h的取值范围为55cm≤h≤100cm。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池还包括第一盖板和第二盖板,所述第一盖板设置于所述第一开口处并与所述壳体连接,所述第一盖板上设有极柱,所述极柱与所述第一极片连接;所述第二盖板设置于所述第二开口处并与所述壳体连接,所述第二盖板与所述第二极片连接。

10.一种电池包,其特征在于,包括箱体,以及若干权利要求1-9中任一项所述的锂离子电池,若干所述锂离子电池阵列排布在所述箱体内。


技术总结
本发明涉及电池技术领域,具体公开了一种锂离子电池及电池包,锂离子电池包括壳体和卷芯,卷芯位于壳体内。壳体包括四个侧壁,四个侧壁之间均通过弧形侧壁连接,壳体的周向较为圆滑无尖角,从而避免了相邻两个锂离子电池在排列时发生剐蹭,对锂离子电池具有一定的保护作用。并且锂离子电池整体呈方形柱状,多个锂离子电池在电池包的箱体内排列时,相邻两个锂离子电池之间的空隙较小,体积能量密度大。另外,单个锂离子电池的容量较小,当某个锂离子电池失效时,不会对电池包的整体容量造成较大影响。本发明还提供一种电池包,包括若干上述锂离子电池。

技术研发人员:李庆森,盛杰
受保护的技术使用者:蜂巢能源科技(上饶)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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