锂离子电池的制作方法

[0001]
本发明涉及一种锂离子电池。


背景技术：

[0002]
随着锂电池技术的发展，高电压、大容量锂电池已成为行业发展的趋势。
[0003]
目前市场上主要还是采用单电池-模组-pack包的方式进行锂电池的串并联操作，以满足不同的电压、容量需求。但该方式会存在较多的连接件，极大限制了电池包能量密度的提升。
[0004]
因此，有必要提出一种锂离子电池以解决上述问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的是提供一种锂离子电池，其提升了锂离子电池的能量密度，而且可满足不同的电压、容量使用需求。
[0006]
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种锂离子电池，其包括：壳体；其具有第一端盖；所述第一端盖上设置有正极柱和负极柱；卷芯单元，其设置于所述壳体内；所述卷芯单元包括多个彼此电连接的卷芯组，所述卷芯组包括多个单体卷芯；所述单体卷芯具有正极耳和负极耳；在所述卷芯组内，一个所述单体卷芯的所述正极耳与另一个所述单体卷芯的所述正极耳或所述负极耳相焊接；所述卷芯单元具有正极电极和负极电极；所述正极电极与所述正极柱电连接；所述负极电极与所述负极柱电连接。
[0007]
作为一种优选的实施方式，所述卷芯组至少具有第一展开状态和第一成型状态；在所述第一展开状态下；一个所述单体卷芯与另一个所述单体卷芯并列设置；在所述第一成型状态下，多个单体卷芯沿厚度方向相堆叠。
[0008]
作为一种优选的实施方式，在长度方向上，所述正极耳和所述负极耳在所述单体卷芯的一侧间隔排布；在所述第一展开状态下；一个所述单体卷芯的所述正极耳和另一个所述单体卷芯的所述负极耳相正对并相焊接。
[0009]
作为一种优选的实施方式，在所述卷芯组中，所述单体卷芯的个数为奇数；以使未焊接的所述正极耳形成所述卷芯组的第一正极；未焊接的所述负极耳形成所述卷芯组的第一负极。
[0010]
作为一种优选的实施方式，所述卷芯组为两个；所述卷芯单元至少具有第二展开状态和第二成型状态；在所述第二展开状态下；两个所述卷芯组并列设置，在所述第二成型状态下，多个卷芯组沿厚度方向相堆叠。
[0011]
作为一种优选的实施方式，在所述第二展开状态下；两个所述卷芯组中其中一个所述卷芯组的所述第一正极和另一个所述卷芯组的所述第一正极相正对并相焊接且形成所述正极电极；两个所述卷芯组中其中一个所述卷芯组的所述第一负极和另一个所述卷芯组的所述第一负极相正对并相焊接且形成所述负极电极。
[0012]
作为一种优选的实施方式，在所述卷芯组中，各个所述单体卷芯相堆叠；且各个所
述单体卷芯的所述正极耳相焊接且形成所述卷芯组的第一正极；各个所述单体卷芯的所述负极耳相焊接且形成所述卷芯组的第一负极。
[0013]
作为一种优选的实施方式，在长度方向上，所述正极耳和所述负极耳在所述单体卷芯的一侧间隔排布；在所述单体卷芯的堆叠方向上，所述正极耳彼此正对；所述负极耳彼此正对。
[0014]
作为一种优选的实施方式，在所述卷芯单元中，各个所述卷芯组相堆叠；在所述堆叠方向上，所述第一正极和所述第一负极交替排布。
[0015]
作为一种优选的实施方式，所述卷芯组的个数为奇数；一个所述卷芯组的所述第一正极和另一个所述卷芯组的所述第一负极相焊接，且未焊接的所述第一正极形成所述卷芯单元的正极电极；一个所述卷芯组的所述第一负极和另一个所述卷芯组的所述第一正极相焊接，且未焊接的所述第一负极形成所述卷芯单元的负极电极。
[0016]
本申请提供的锂离子电池的有益效果是：本申请实施方式所述的锂离子电池通过设置壳体、至少一个连接组件和多个卷芯组使得能通过连接件将多个卷芯组相串联；且卷芯组包括多个相并联的单体卷芯；如此卷芯组的串联可任意搭配且单体卷芯的并联数量可任意搭配，如此可满足不同的电压、容量需求，提高了锂电池的适用性。进一步地，本发明不需要额外的连接件，如此能够有效提升电池包的能量密度。因此，本发明提供了一种锂离子电池，其减少了外部连接件的存在，提升了锂离子电池的能量密度，而且可满足不同的电压、容量使用需求。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1为本申请实施例一中两个单体卷芯焊接后的三维示意图；
[0019]
图2为本申请实施例一中两个单体卷芯焊接后的正视图；
[0020]
图3为本申请实施例一中两个单体卷芯合芯后的结构示意图；
[0021]
图4为本申请实施例一中三个单体卷芯焊接后的三维示意图；
[0022]
图5为本申请实施例一中三个单体卷芯合芯后的结构示意图；
[0023]
图6为本申请实施例一中两个卷芯组焊接后的俯视图；
[0024]
图7为本申请实施例一中两个卷芯组焊接后的三维示意图；
[0025]
图8为本申请实施例一中两个卷芯组合芯后的三维示意图；
[0026]
图9为本申请实施例一中两个卷芯组合芯后正极耳侧的正视图；
[0027]
图10为本申请实施例一中两个卷芯组合芯后负极耳侧的正视图；
[0028]
图11为本申请实施例二中两个单体卷芯焊接后的三维示意图；
[0029]
图12为本申请实施例二中三个卷芯组焊接后的三维示意图；
[0030]
图13为本申请实施例二中三个卷芯组合芯后的三维示意图；
[0031]
图14为本申请实施例二中三个卷芯组合芯后正极耳侧的正视图；
[0032]
图15为本申请实施例二中三个卷芯组合芯后负极耳侧的正视图。
[0033]
附图标记说明：
[0034]
13、第一端盖；14、卷芯单元；15、卷芯组；17、单体卷芯；19、正极耳；21、负极耳；22、正极柱；25、负极柱；27、第一正极；31、第一负极；32、正极电极；33、负极电极；35、镍片；37、胶带；43、第一焊印；45、第二焊印；47、第三焊印；49、第四焊印；51、第五焊印；53、第一连接片；55、第二连接片；57、第一保护片；59、第二保护片。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
请参阅图1至图15。本申请一种实施方式提供的锂离子电池，其可以包括：壳体；其具有第一端盖13；所述第一端盖13上设置有正极柱22和负极柱25；卷芯单元14，其设置于所述壳体内；所述卷芯单元14包括多个彼此电连接的卷芯组15，所述卷芯组15包括多个单体卷芯17；所述单体卷芯17具有正极耳19和负极耳21；在所述卷芯组15内，一个所述单体卷芯17的所述正极耳19与另一个所述单体卷芯17的所述正极耳19或所述负极耳21相焊接；所述卷芯单元14具有正极电极32和负极电极33；所述正极电极32与所述正极柱22电连接；所述负极电极33与所述负极柱25电连接。
[0037]
从以上技术方案可以看出：本申请实施方式所述的锂离子电池通过设置壳体和卷芯单元14使得能通过在卷芯组15内，一个单体卷芯17的正极耳19与另一个单体卷芯17的正极耳19或负极耳21相焊接；且卷芯单元14正极电极32与正极柱22电连接；负极电极33与负极柱25电连接；如此可以直接在卷芯阶段就进行串并联操作，减少甚至取消锂电池模组，能有效提高电池包的能量密度。另一方面，卷芯组15之间的电连接可任意搭配且单体卷芯17的数量可任意搭配，如此可满足不同的电压、容量需求，提高了锂电池的适用性，且更加容易实现定制化。
[0038]
在本实施方式中，壳体整体上呈中空的长方体状。该中空部分形成收容腔。当然该壳体不限于为长方体状，还可以是其他的形状，例如正方体状等，对此本申请不作规定。进一步地，壳体包括纵长延伸的壳本体和盖设在壳本体上的第一端盖13。进一步地，例如如图所示，该第一端盖13上设置有正极柱22和负极柱25。
[0039]
在本实施方式中，卷芯单元14设置于壳体内。具体地，卷芯单元14设置于壳本体内。本申请实施方式所述的锂离子电池可以在卷芯单元14入壳后注液。也可以是该卷芯单元14为组装完成后的锂电池。例如该单体卷芯17为一个封装完成的软包电池(该卷芯封装在铝塑膜中，并已完成注液)。
[0040]
进一步地，卷芯单元14包括多个彼此电连接的卷芯组15。该卷芯组15包括多个单体卷芯17。该单体卷芯17具有正极耳19和负极耳21。在卷芯组15内，一个单体卷芯17的正极耳19与另一个单体卷芯17的正极耳19或负极耳21相焊接。如此可以直接在卷芯阶段就进行串并联操作，减少甚至取消锂电池模组，能有效提高电池包的能量密度。
[0041]
具体地，请参见图1至图10。图1是本申请实施例一中两个单体卷芯17焊接后的三维示意图。图2是本申请实施例一中两个单体卷芯17焊接后的正视图。图3是本申请实施例
一中两个单体卷芯17合芯后的结构示意图。图4是本申请实施例一中三个单体卷芯17焊接后的三维示意图。图5是本申请实施例一中三个单体卷芯17合芯后的结构示意图。图6是本申请实施例一中两个卷芯组15焊接后的俯视图。图7是本申请实施例一中两个卷芯组15焊接后的三维示意图。图8是本申请实施例一中两个卷芯组15合芯后的三维示意图。图9是本申请实施例一中两个卷芯组15合芯后正极耳19侧的正视图。图10是本申请实施例一中两个卷芯组15合芯后负极耳21侧的正视图。下面将结合图1至图10介绍本申请实施例一的卷芯单元14的具体结构。
[0042]
在一个实施方式中，卷芯组15至少具有第一展开状态和第一成型状态。在第一展开状态下；一个单体卷芯17与另一个单体卷芯17并列设置。例如如图2所示，两个单体卷芯17在左右方向并列设置。例如如图4所示，两个单体卷芯17与一个单体卷芯17在左右方向并列设置。在第一成型状态下，多个单体卷芯17沿厚度方向相堆叠。例如如图4所示，单体卷芯17的厚度方向为上下方向。3个单体卷芯17沿上下方向相堆叠。
[0043]
进一步地，在长度方向上，正极耳19和负极耳21在单体卷芯17的一侧间隔排布。也即正极耳19和负极耳21间隔排布于单体卷芯17的相同侧。例如如图1所示，位于左边的单体卷芯17的正极耳19和负极耳21间隔排布于其右侧壁上。位于右边的单体卷芯17的正极耳19和负极耳21间隔排布于其左侧壁上。在第一展开状态下；一个单体卷芯17的正极耳19和另一个单体卷芯17的负极耳21相正对并相焊接。例如如图1、图2所示，一个单体卷芯17的正极耳19和另一个单体卷芯17的负极耳21通过镍片35焊接在一起。具体地，如图1、图2所示，一个单体卷芯17的正极耳19和另一个单体卷芯17的负极耳21分别夹持在两片镍片35中，并通过超声波焊接的方式得到第一焊印43。如此，该两个单体卷芯17之间为串联的连接方式。进一步地，如图3所示，对图2中焊接完成的两个单体卷芯17进行合芯。也即如图3所示，将图2中焊接完成的两个单体卷芯17沿其厚度方向堆叠。由于在第一展开状态下；一个单体卷芯17的正极耳19和另一个单体卷芯17的负极耳21相正对，所以两个单体卷芯17沿其厚度方向堆叠后，在厚度方向上，正极耳19和负极耳21交替排列。例如如图所示，正极耳19和负极耳21沿上下方向交替排列。且为了避免影响后期装配，经过焊接的正极耳19、负极耳21，在合芯后处于相互拉伸的状态。
[0044]
进一步地，在卷芯组15中，单体卷芯17的个数为奇数；以使未焊接的正极耳19形成卷芯组15的第一正极27；未焊接的负极耳21形成卷芯组15的第一负极31。如图4和图5所示，卷芯组15中单体卷芯17的个数为3。从而如图3、图4所示，当两个单体卷芯17合芯后，将图3所示的两个单体卷芯17再与一个单体卷芯17相互配对。也即使得一个单体卷芯17与两个合芯后的单体卷芯17并列设置，并使得一个单体卷芯17的正极耳19和两个合芯后的单体卷芯17的负极耳21相正对并相焊接。具体地，如图4所示，一个单体卷芯17的正极耳19和两个合芯后的单体卷芯17的负极耳21分别夹持在两片镍片35中，并通过超声波焊接的方式得到第一焊印43。如此，该两个合芯后的单体卷芯17与一个单体卷芯17之间为串联的连接方式。进一步地，如图5所示，对图4中焊接完成的两个合芯后的单体卷芯17和一个单体卷芯17进行合芯。也即如图5所示，将图4中焊接完成的两个合芯后的单体卷芯17和一个单体卷芯17沿其厚度方向堆叠且为了避免影响后期装配，经过焊接的正极耳19、负极耳21，在合芯后处于相互拉伸的状态。并通过胶带37固定三个单体卷芯17。
[0045]
进一步地，卷芯组15为两个。卷芯单元14至少具有第二展开状态和第二成型状态。
在第二展开状态下；两个卷芯组15并列设置。例如如图6、图7所示，两个卷芯组15在左右方向并列设置。在第二成型状态下，多个卷芯组15沿厚度方向相堆叠。例如如图8所示，卷芯组15的厚度方向为左右方向。两个卷芯组15沿左右方向相堆叠。
[0046]
在本实施方式中，卷芯单元14具有正极电极32和负极电极33；正极电极32与正极柱22电连接；负极电极33与负极柱25电连接。具体地，在第二展开状态下；两个卷芯组15中其中一个卷芯组15的第一正极27和另一个卷芯组15的第一正极27相正对并相焊接且形成正极电极32。两个卷芯组15中其中一个卷芯组15的第一负极31和另一个卷芯组15的第一负极31相正对并相焊接且形成负极电极33。例如如图6、图7所示，将图5所示的两个卷芯组15沿左右方向并列设置进行配对操作后，将两侧的一个卷芯组15的第一正极27和另一个卷芯组15的第一正极27夹持在第一连接片53和第一保护片57之间，并通过超声波焊接得到第二焊印45形成正极电极32；将两侧的一个卷芯组15的第一负极31和另一个卷芯组15的第一负极31夹持在第二连接片55和第二保护片59之间，并通过超声波焊接得到第三焊印47形成负极电极33；最后再将第一连接片53与第一端盖13的正极柱22相正对，可通过激光焊接的方式得到第一连接片53与第一端盖13之间的第四焊印49。将第二连接片55与第一端盖13的负极柱25相正对，可通过激光焊接的方式得到第二连接片55与第一端盖13之间的第五焊印。如此，该两个卷芯组15之间为并联的连接方式。进一步地，由于正极柱22设置于第一端盖13上，负极柱25设置于第一端盖13上，所以正极电极32与正极柱22电连接，负极电极33与负极柱25电连接。进一步地，正极耳19侧的第一连接片53、第一保护片57的材质均为铝。负极耳21侧的第二连接片55、第二保护片59的材质均为铜。本发明不限定上述具体的焊接方式。
[0047]
进一步地，如图8、图9、图10所示，合芯结束后可通过胶带37来固定这六个单体卷芯17，至此就完成了六个单体卷芯17三串两并的组装方式。
[0048]
进一步地，请参见图11至图15。图11是本申请实施例二中两个单体卷芯17焊接后的三维示意图。图12是本申请实施例二中三个卷芯组15焊接后的三维示意图。图13是本申请实施例二中三个卷芯组15合芯后的三维示意图。图14是本申请实施例二中三个卷芯组15合芯后正极耳19侧的正视图。图15是本申请实施例二中三个卷芯组15合芯后负极耳21侧的正视图。下面将结合图11至图15介绍本申请实施例二的卷芯单元14的具体结构。
[0049]
在一个实施方式中，在卷芯组15中，各个单体卷芯17相堆叠。例如如图11所示，单体卷芯17的厚度方向为上下方向。两个单体卷芯17沿上下方向相堆叠。进一步地，各个单体卷芯17的正极耳19相焊接且形成卷芯组15的第一正极27；各个单体卷芯17的负极耳21相焊接且形成卷芯组15的第一负极31。如此各个单体卷芯17之间为串联的连接方式。
[0050]
具体地，在长度方向上，正极耳19和负极耳21在单体卷芯17的一侧间隔排布。也即正极耳19和负极耳21间隔排布于单体卷芯17的相同侧。例如如图11所示，两个单体卷芯17的正极耳19和负极耳21间隔排布于其右侧壁上。在单体卷芯17的堆叠方向上，正极耳19彼此正对；负极耳21彼此正对。例如如图11所示，单体卷芯17的厚度方向为上下方向。两个正极耳19在上下方向上彼此正对；两个负极耳21在上下方向上彼此正对。如此能方便两个单体卷芯17的正极耳19相焊接且形成卷芯组15的第一正极27；两个单体卷芯17的负极耳21相焊接且形成卷芯组15的第一负极31。
[0051]
进一步地，在卷芯单元14中，各个卷芯组15相堆叠；在堆叠方向上，第一正极27和第一负极31交替排布。例如如图11所示，各个卷芯组15沿左右方向相堆叠，如此，第一正极
27和第一负极31在左右方向上交替排布。如此能方便相邻卷芯组15的第一正极27和第一负极31相焊接。
[0052]
进一步地，卷芯组15的个数为奇数；一个卷芯组15的第一正极27和另一个卷芯组15的第一负极31相焊接，且未焊接的第一正极27形成卷芯单元14的正极电极32；一个卷芯组15的第一负极31和另一个卷芯组15的第一正极27相焊接，且未焊接的第一负极31形成卷芯单元14的负极电极33。例如如图12所示，卷芯组15的个数为3个。两对相邻的第一正极27和第一负极31相焊接，且未焊接的第一正极27形成卷芯单元14的正极电极32；一未焊接的第一负极31形成卷芯单元14的负极电极33。将正极电极32与第一端盖13的正极柱22相正对，将负极电极33与第一端盖13的负极柱25相正对，并通过激光焊接的方式进行焊接。本发明不限定上述具体的焊接方式。
[0053]
进一步地，如图13、图14、图15所示，合芯结束后可通过胶带37来固定这六个单体卷芯17，至此就完成了六个单体卷芯17两并三串的组装方式。
[0054]
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0055]
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。