一种软包装电池结构.pdf

本发明属于电池技术领域，特别涉及一种软包装电池结构。一种软包装电池结构，包括将正极片、隔膜、负极片相间而形成的电芯或者以卷绕形式制作的电芯，电芯外面包覆铝塑膜，所述的电芯的外表面设置呈平板状的绝缘硬板，绝缘硬板位于铝塑膜与电芯之间。绝缘硬板对电芯施加压力，使正负极片保持紧密性，从而改善电池性能。本发明通过适用绝缘硬板夹紧电芯，保持极片之间的紧密性，提高电池性能，并且绝缘硬板面上有多数小孔，不会影响电池电解液浸润效果。

1.  一种软包装电池结构，包括将正极片、隔膜、负极片相间而形成的电芯或者以卷绕形式制作的电芯，电芯外面包覆铝塑膜，其特征在于：所述的电芯的外表面设置呈平板状的绝缘硬板，绝缘硬板位于铝塑膜与电芯之间。

2.  根据权利要求1所述的软包装电池结构，其特征在于：绝缘硬板的个数为2个，分别紧贴于电芯的正反两面。

3.  根据权利要求1所述的软包装电池结构，其特征在于：绝缘硬板的厚度为0.05mm~3mm。

4.  根据权利要求1或2或3所述的软包装电池结构，其特征在于：绝缘硬板的边缘处于电芯和负极片之间。

5.  根据权利要求1或2或3所述的软包装电池结构，其特征在于：绝缘硬板上分布有若干个孔。

6.  根据权利要求5所述的软包装电池结构，其特征在于：所述的孔在绝缘硬板上呈均匀分布。

一种软包装电池结构
技术领域
本发明属于电池技术领域，特别涉及一种软包装电池结构。
背景技术
一般锂离子动力软包电池的结构为：以叠片形式，将正极片、隔膜、负极片相间而形成的电芯（或者以卷绕形式制作电芯），然后连接外部端子，放入铝塑膜中，注入电解液。
软包电池适用的外壳为软材质，目前动力电池的需求越来越苛刻，特别是对倍率性能、功率性能及循环性能的要求越来越高，为了保障长循环寿命（例如1C 2000~3000循环），充足的电解液量是必须的，但是相反电解液量越多，极片之间的界面间隙会越大，正极极片和负极极片的紧密性对电池的性能影响非常大，电池的充放电过程是锂离子在正负极之间顺着电解液来回转移的过程，极片之间的间隙大等于锂离子通过的路程远及锂离子通过率下降，这会导致电池的循环寿命、倍率特性、功率特性有影响，甚至会导致析锂问题，而且单包电池外观也会受到影响。
发明内容
本发明提供一种可以较大幅度提高电池的循环性能、防止电芯循环过程中出现鼓边问题的软包装电池结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种软包装电池结构，包括将正极片、隔膜、负极片相间而形成的电芯或者以卷绕形式制作的电芯，电芯外面包覆铝塑膜，所述的电芯的外表面设置呈平板状的绝缘硬板，绝缘硬板位于铝塑膜与电芯之间。绝缘硬板对电芯施加压力，使正负极片保持紧密性，从而改善电池性能。
作为优选，绝缘硬板的个数为2个，分别紧贴于电芯的正反两面。
作为优选，绝缘硬板的厚度为0.05mm~3mm。绝缘硬板的厚度和硬度是成正比的，厚度越厚硬度自然会提高，要想对电芯有充分的压力一定的硬度是不可缺少的，但是过厚的设计会对整个电池的设计，尤其是电池的厚度有影响，电池的厚度又和电池的体积比能量密度有直接关系。所以适当的厚度设计及其重要。
作为优选，绝缘硬板的边缘略短于电芯的边缘，且绝缘硬板的边缘略长于负极片的边缘，即已经叠片并包装完成后的软包装电池中，绝缘硬板的边缘恰好处于电芯和负极片之间。绝缘硬板尺寸如超过电芯表面就不得不增加铝塑膜冲坑大小，这会导致电池的死区增加，影响整个电池的设计尺寸。但如果绝缘硬板尺寸小于负极极片就不能充分对所有极片区域施加压力，没覆盖到的边缘区域会有析锂的风险。一般负极极片设计尺寸比隔膜尺寸大于等于1mm，所以绝缘硬板尺寸可设计为小于电芯尺寸1mm即可。即绝缘硬板的长和宽的尺寸比电芯的长和宽各小1mm。
作为优选，绝缘硬板上分布有若干个孔。进一步优选的是，这些孔在绝缘硬板上呈均匀分布。电解液是四面八方浸润到极片的，但是如果增加绝缘硬板，而且对电芯施加压力，电芯正反表面的浸润会受到影响，所以绝缘硬板上均匀的孔可以让电解液充分的和电芯正反表面接触，解决浸润问题。
本发明的有益效果是：本发明通过适用绝缘硬板夹紧电芯，保持极片之间的紧密性，提高电池性能，并且绝缘硬板面上有多数小孔，不会影响电池电解液浸润效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，其中，1为绝缘硬板，2为电芯，3为胶带；
图2是本发明绝缘硬板的结构示意图，其中，1为绝缘硬板，4为孔；
图3是本发明实施例1制得电池的循环数据结果图；
图4是本发明实施例1制得电池的外观图，其中a为本发明制得的电池，b为未加入绝缘硬板的电池；
图5是本发明实施例1制得电池的俯视图，其中a为本发明制得的电池，b为未加入绝缘硬板的电池。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1：
如图1所示的一种软包装电池结构，包括将正极片、隔膜、负极片相间而形成的电芯或者以卷绕形式制作的电芯，电芯2外面包覆铝塑膜，所述的电芯的外表面设置呈平板状的绝缘硬板1，绝缘硬板位于铝塑膜与电芯之间。绝缘硬板1的个数为2个，采用胶带3将2片绝缘硬板1分别固定于电芯的正反两面，使绝缘硬板夹紧电芯。绝缘硬板1上均匀分布有多个孔4，见图2。
制备正极极片：混合90重量份的磷酸铁锂（LFP)，4重量份的导电炭黑SP，1重量份的碳纳米管（VGCF），以及5重量份的聚偏氟乙烯（PVDF），并添加80重量份的N-N-二甲基吡咯烷酮搅拌形成浆液，均匀的涂覆在正极基流体压延铝箔上，干燥后用碾压机进行碾压，制成正极极片。
制备负极极片：混合95.2重量份的人造石墨材料，1.0重量份的导电炭黑SP， 1.3重量份的羟甲基纤维素（CMC）以及2.5重量份的丁苯胶（SBR），并添加140重量份的去离水搅拌形成浆液，均匀的涂覆在负极基流体电解铜箔上，干燥后用碾压机进行碾压，制成负极极片。
准备隔膜：隔膜采用厚度为30微米的聚丙烯(PP)隔膜。
准备电解液：电解液为六氟磷酸锂(LiPF6)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）的重量比（15.4:37:5:5:12:25.6），另外加2%碳酸亚乙烯酯（VC）和亚硫酸丙烯酯（PS）添加剂。
准备外壳：外壳采用铝塑膜，铝塑膜采用厚度为152微米具有尼龙层、粘结层、PP层、粘结层、铝箔、粘结层、PP层层状复合结构材料。
准备外接端子：正极端子采用0.2毫米厚铝材质极耳，负极端子采用0.2毫米铜镀镍极耳。
准备绝缘硬板，厚度2mm，大小比叠片后电芯的四边小1mm，即绝缘硬板的长和宽的尺寸比电芯的长和宽各小1mm。版面打小孔。
准备电池：以叠片形式，将正极极片、隔膜、负极极片相间叠片形成电芯，单向焊接极耳；焊接完电芯用准备好的2块绝缘硬板放在电芯上下面，用胶带3等固定绝缘硬板，保持电芯被夹紧；然后进行铝塑膜热封，注入电解液，热封封口；依次进行搁置-预充-抽空-化成-分容，制成50Ah锂离子动力电池。
电池充放电截止电压为2.0-3.65V。
经测试，制得的锂离子动力电池具有如下改善：
1、循环寿命提高5%，循环数据见图3（改善后为本发明实施例1制得的电池，改善前为同等条件下未加入绝缘硬板制得的电池，下同），
分容完成的成品电池需要进行单包循环寿命测试，测试条件为：1C/1C（50A/50A）的电流，以3.65V恒流充电+3.65V恒压充电，截止电流0.05C(2.5A)/2.0V放电条件下进行循环测试，直到容量保持率衰减到80%。
2、改善电池鼓边问题，见图4。
zig-zag叠片电池结构两边隔膜是敞开的，只有最后2圈包围没法达到松紧要求，正常进行注液后走一定的循环的电池，因两边正负极极片之间有间隙，紧密性不好，会开始产生析锂，之后会像滚雪球，析锂问题会越来越严重导致股边，像图4所示。但是加了绝缘材质硬板，对电芯施加物理上的压力，正好可以保持电芯正负极极片的紧密性，解决电池析锂问题。
3、改善电芯外观，见图5。
为了达到长循环寿命增加电解液量会导致电池偏软，会导致电池表面褶皱现象，如未改善电池，但是增加绝缘硬板，因绝缘硬板本身是硬材质、表面平整，所以电池不会造成褶皱等外观问题。
实施例2
具体方案同实施例1，不同之处为：绝缘硬板厚度为0.5mm，大小比叠片后电芯四边小1mm，版面打小孔。制成的电池经测试，循环寿命提高2%。
实施例3
具体方案同实施例1，不同之处为：绝缘硬板厚度为2mm，大小比叠片后电芯四边小1mm，版面打小孔。制成的电池经测试，循环寿命提高5%。
实施例4
具体方案同实施例1，不同之处为：绝缘硬板厚度为3mm，大小比叠片后电芯四边小1mm，版面打小孔。制成的电池经测试，循环寿命提高7%。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。