[发明专利]组合式锂离子电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种有效提高电池电化学性能的组合式锂离子电池及其制作方法。

背景技术

目前越来越多的新能源汽车厂商已经将圆柱体电池作为动力电池的首选，圆柱体电池的电化学性能对整车具有举足轻重的影响。电动汽车对动力电池提出的要求是：高功率、高能量、高能量密度、高功率密度、低成本、长寿命、耐滥用/高安全、高可靠性、低温特性好、充电时间短和互换性好。目前市场上电动汽车用锂离子动力电池从结构上可分为卷绕、叠片和卷式叠片三种，从外壳材质来分可分为金属壳(钢、铝)和软包(铝塑膜)和塑胶壳等。

作为电动汽车用首选的圆柱体金属壳锂离子电池优势有很多，主要包括：

1、能量密度高、一致性相对较好：

圆柱体金属壳锂离子电池是采用紧密卷绕结构，然后放进固定体积的圆柱体钢壳里面。圆柱体电池电芯极片-隔膜-极片间接触非常紧密，并且外部钢壳强度很大不变形，这就比软包、方形金属壳电池有更高的能量密度，更好的循环一致性。

2、安全性能好：

圆柱体电池钢壳有很好的保护措施，电池过充过放产气后内部防爆片会反转切断电流回路；同时电流过大温度偏高的时候PTC热敏电阻会起作用，阻止电池继续工作；电池全金属外壳不容易发生变形，外壳不易破损等。这些都是其他类型电池无法比拟的。

但同时圆柱体金属壳锂离子电池也有一些缺点，主要包括：

1、循环性能、倍率性能相对较差：

由于圆柱体电池的特殊结构，相比较软包和方形电池注液量要偏少，同时循环过程中极片逐渐变厚，但由于空间有限，就会造成极片粉料粘连隔膜、粉料与基材间粘结强度变差；最主要的是由于电池有较大的半径，相对厚度较大，这就导致内部热量不易散出，最终导致循环性能、倍率性能变差。

2、一致性要求较高，组装繁琐，监控系统要求高：

虽然圆柱体电池能量密度高，但是由于单体圆柱体金属壳锂离子电池容量往往很低，对于电动汽车等所用大型电池包来说，则需要很多数量的单体电池进行串并联组合，这就要求电池要有更高的一致性；同时也会造成电池组组装过程繁琐，导线、焊接费时费力，也需要针对整个电池组有很好的监控系统。

发明内容

本发明主要解决原有圆柱体锂离子电池由于卷绕半径较大，相对厚度偏厚，导致内部热量分布不均，热量不易散出，电流密度分布不均，极化不平衡，最终导致电池循环性能等电化学性能变差，且单体电池容量较小，对电池一致性要求更高的技术问题；提供一种组合式锂离子电池及其制作方法，减小单个圆柱体锂离子电池的卷绕半径，减小相对厚度，确保内部热量分布均匀，热量易散出，电流密度分布均匀，极化平衡，提高电池循环性能等电化学性能，且有效增大单体电池的容量，有利于满足电池的一致性要求。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的组合式锂离子电池，包括壳体、设在壳体中的电芯、和电芯相连的正极极耳和负极极耳及盖在壳体上的盖帽，所述的电芯有N个，N个电芯通过卷绕在电芯上的极片直接相连，每个电芯的两端分别连有一个所述的正极极耳和一个所述的负极极耳，N≥2。电芯可以是2个、3个、4个等等。本技术方案中的电芯依然采用圆柱体紧密卷绕的方式，事先根据电池设计方案计算出所用极片的尺寸、留白的位置和极耳的位置，采用有多个卷针的卷绕机同时卷绕多个电芯。卷绕好后，多个电芯通过卷绕在电芯上的极片直接相连，电芯和正、负极极耳位置准确对应，负极极耳全面覆盖正极极耳，电芯不发生形变。本技术方案类似多个单体圆柱体电池进行并联连接，但最终性能要远远优于单体电池的并联结构。本技术方案是一个整体结构，不同电芯之间直接通过极片相连接，严格保证了电池的一致性，也有利于电池充放电过程中电流密度的均匀分布，降低了极化现象，而且电池极片的多重并联模式使电池整体欧姆内阻降低，过程产热更低，能量更高。本技术方案采用紧密卷绕结构，整体能量密度和常规圆柱体电池相比不会降低，类似于将一个大圆柱体电池分解成若干个小圆柱体电池，使单个圆柱体电池半径变小，散热效果大大提升，更有利于提高电池的电化学性能。使用时，可以根据实际情况来选择所要使用的正、负极位置和数量，具有很高的灵活和实用性。