[发明专利]一种棱柱形锂离子电池及制备方法，以及其组成的电池模组

说明书

本发明公开了一种棱柱形锂离子电池及其制备方法，以及其组成的电池模组，属锂离子电池领域。包括金属外壳、盖帽、卷芯和电解液；盖帽位于金属外壳的端部；卷芯由正、负极与隔膜卷绕而成；卷芯及电解液位于金属外壳的内部；金属外壳为棱柱形。并公开了一种棱柱形锂离子电池构成的电池模组，该电池模组由m个棱柱形锂离子电池串联组成电池模组M，再由n个电池模组M并联组成电池模组N。在模组过程中，由原来传统的圆柱型锂离子电池金属外壳外部间隙转移到金属外壳内部，金属外壳为棱柱形，组装后电池模组的外形尺寸仅在长或宽的一个方向增加2.8mm，高度保持不变或略有减少。金属外壳内部空间增加，增加了注液量，增大气室空间，提升电池的循环性能、温度循环特性。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，特别涉及一种棱柱形锂离子电池及制备方法，以及其组成的电池模组。

背景技术

圆柱形锂离子电池与方形铝壳电池、软包电池等相比具有体积小巧、便于散热、自动化程度高、一致性好等优点，可以灵活组装后应用于各类电动工具、交通工具。

目前市场对高能量密度电芯的需求量逐渐增加，圆柱形高能量密度电芯多数采用高克容量、高压实的正负极主粉以及增加正极主粉在整个电芯中的质量比来实现。为增加电芯壳体内锂离子电池活性物质的质量，最大化的利用壳体的内部空间，正/负极片、隔膜宽度有所增加，电芯的装配比有所提高，导致电芯的剩余空间非常有限，没有足够的空间来容纳所需的电解液，且电芯剩余空间小，即电芯的气室狭小。

注液量不足时，尤其是应用于含硅负极，循环过程中锂离子在硅负极嵌入脱出使极片不断收缩膨胀，造成负极表面的SEI膜(固体电解质界面膜，solid electrolyteinterface)不断破坏重组，在SEI膜重组过程中对电解液锂盐有较多消耗，锂盐不足将导致电芯在循环后期容量急剧衰减，电池或者电池组失效无法使用的现象。

为了追求更高的能量密度，提高有效活性物质在电芯壳体内部的利用率，壳体注液后剩余空间狭小，即电芯内部气室狭小，电池在温度循环、常温循环中电解液分解产生CO2等气体，由于电芯气室狭小导致电芯内压增大，CID(即current interrupt device电流切断装置)断开或防爆阀破裂。

高能量长寿命的锂离子电池，技术上既要保证电芯具有足够的电解液量且电芯内部气室空间充足，而目前圆柱形锂离子电池无论在电解液的添加量还是内部空间的利用率，都已经利用到了极致状态，改善的难度越来越大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：既要保证锂电池内部电芯具有足够的电解液含量，又要在电芯内部气室空间充足，只有设法增加金属外壳内部空间，可用于增加注液量，增大气室空间，提升电池的循环性能、温度循环特性；同时又能在锂离子电池模组过程(模组过程是由几颗到数百颗电池芯经由并联和/或串联所组成的多个封装的过程)中没有比较大的尺寸变化，保证电池模组后电池组的整体体积基本不变；本发明方案提出一种棱柱形锂离子电池，内部直径仍然采用与传统圆柱形锂离子电池相同，利用棱柱形边角的位置增加了内部空间，从而有效的解决了上述问题，并且外部尺寸没有很大的变化。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种棱柱形锂离子电池，包括金属外壳、盖帽、卷芯和电解液；所述的盖帽位于金属外壳的端部；所述的卷芯由正、负极与隔膜卷绕而成；所述的卷芯及电解液位于金属外壳的内部；特征在于：所述金属外壳为棱柱。

进一步的，所述的金属外壳棱柱为直棱柱。

进一步的，所述的金属外壳棱柱为正棱柱。

更进一步的，所述的金属外壳棱柱为正六棱柱。

所述卷芯为圆柱形。

所述金属外壳横截面的棱角处壁厚为直边段壁厚的1.1-1.5倍。