[发明专利]一种硬壳锂离子电池结构

说明书

本发明提出了一种硬壳锂离子电池结构，其特征在于，包括壳体、位于壳体内的电芯以及顶盖，所述顶盖的边角与壳体的边角为过盈配合连接结构；所述壳体为中空结构，于壳体内壁上沿高度方向设置有若干虹吸槽，虹吸槽底部与壳体底部齐平，虹吸槽顶部距离壳体顶部边缘5±0.5mm。本发明利用带有虹吸槽结构的厚铝壳，一方面可以抑制电池循环和存储过程中的厚度膨胀，另一方面可以利用虹吸槽的虹吸效应，改善电池内部电解液分布情况，解决硬壳大电池顶部和边缘电解液浸润不佳的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种硬壳锂离子电池结构。

背景技术

“可再生能源+储能”是新能源发展的必然选择，而储能应用场景的复杂性决定了储能电池技术的多元化发展方向。用于储能的锂离子电池应满足成本低、长寿命、高安全等特性，围绕“低成本、长寿命、高安全、易回收”的总体目标，发展各类储能电池。而锂离子电池本身是一种可反复充放电的二次电池，它由阴阳极极片、隔离膜、电解液、机械结构件等主要成分组成。在循环、存储、安全测试等条件下电芯内部存在副反应产气或析锂膨胀。特别地，在一些异常使用的情形下，这些副反应加剧导致电池边缘严重臌胀，进而影响电池和电池组的安全性。在电池失效分析研究过程中，析锂和膨胀主要是由于前期电解液浸润不良、电池内部膨胀阻抗增大而导致，因此通常在电池循环过程中会给电池带夹具循环，对电池施加一定的应力缓解电池膨胀、抑制电池的膨胀，从而改善电池内部的电解液分布、厚度膨胀和阻抗变化。

针对电池铝壳的结构设计，现有技术方案中，发明专利CN105140429A公开了一种叠片式锂电池铝壳体结构及其制作方法，该方法制作的叠片式锂电池铝壳体结构具有良好的强度可靠性和密封性，可以提高电池外形一致性；但不能有效抑制电池循环过程中的膨胀变形，也未能改善电解液浸润等问题；

发明专利CN105140430A公开了一种大功率叠片式锂电池铝壳体结构，壳壁外表面设置有多个套于筒状壳壁上的环状的加强筋板，提供一种可以保证电池壳体的强度、刚性，而重量不显著增加的壳体结构和制造方法；此方法某种程度上可以抑制电池的膨胀，但电池铝壳结构较复杂，未能改善电池电解液浸润和散热问题；

发明专利CN109818081A公开了锂电池浸润工艺和锂电池浸润化成方法，制成半成品电池后注入电解液，将电池转移到手套箱内部的真空室内、进行抽真空，直至真空室内部的真空度达到P，保压时间为t；将完成注液浸润步骤之后的半成品电池进行封口以制成成品电池；将成品电池先倒立搁置浸润，再直立搁置浸润。本发明公开的锂电池浸润化成工艺具有提高了电解液的浸润效果，但不能兼顾电池膨胀抑制，该发明最大的缺点是改善浸润的方法太复杂；

发明专利CN109830755A公开了一种用于锂电池的电解液浸润方法，本浸润方法通过不断交替变换锂电池所处的环境，使得电解液达到充分浸润的效果，同时能够防止锂电池出现鼓胀变形的现象；该改善电解液浸润的方法过于复杂，且抑制膨胀的效果不明显。

现有公开的技术方案中，对于电解液的浸润改善主要通过材料的配方设计或隔膜表面涂层来实现，少数通过不断改变环境的方式改善浸润，操作起来过于复杂；发明一种自吸液浸润和抑制膨胀兼顾功能的结构件及锂电池显得十分必要，特别是针对循环、储存、安全测试后的电芯电解液分布及膨胀变形。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种硬壳锂离子电池结构，解决储能用锂离子电池自身电解液浸润不均问题、循环膨胀问题以及散热和安全性问题，对于储能领域的大规模应用有着重要的意义。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种硬壳锂离子电池结构，包括壳体、位于壳体内的电芯以及顶盖，所述顶盖的边角与壳体的边角为过盈配合连接结构；所述壳体为中空结构，于壳体内壁上沿高度方向设置有若干虹吸槽，虹吸槽底部与壳体底部齐平，虹吸槽顶部距离壳体顶部边缘5±0.5mm。

进一步地，所述虹吸槽等距分步于壳体内侧且于壳体长对应侧面上分步有5根虹吸槽，宽对应侧面上分布有2根虹吸槽。