[发明专利]具有非对称封装和对称电流路径的电池电芯的电池组

说明书

电池电芯具有正电芯极耳、负电芯极耳和电芯层叠；正电芯极耳和负电芯极耳从第一边缘突出，电芯层叠在袋内。阳极箔和阴极箔连接到靠近第一边缘的电芯极耳，阳极箔在第二边缘附近彼此连接。相对于电芯层叠的厚度，存在阳极箔的最外集电器。阴极箔连接到靠近第一边缘的正电芯极耳。阳极箔彼此连接，并且负电芯极耳靠近第二边缘，使得最外集电器在第一边缘和第二边缘之间形成内部汇流条。电池电芯具有非对称封装和对称内部电流路径。一种系统包括驱动负载的电池组，该电池组具有如上所述构造的电池电芯。

引言

电化学电池电芯和电池组用于为各种系统上的扭矩产生电机、附件模块或其他电气负载供电。典型的电池组包括多个可充电电池电芯。在某些电池电芯配置的内部多层层叠中，绝缘材料为隔膜层，设置在带相反电荷的电极箔(即，阴极箔和阳极箔)之间，并封装在含有电解质溶液的密封袋中。隔膜材料，例如薄聚乙烯和/或聚丙烯膜，有助于防止电池电芯内部电路内的电短路情况，同时允许电极之间的电子自由转移。

电极箔能够由合适的导电材料薄片构成，例如用于阴极的铝箔和用于阳极的铜箔。电极箔涂有适用活性材料，例如氧化锂或石墨。使用超声波焊接技术、导电接合技术或另一种导电连接技术，将正电芯极耳和负电芯极耳连接到相应电极的内部极耳引线，使得电芯极耳从箔袋的周边边缘突出一小段距离。因此，在构造电池组时，电芯极耳是用于焊接操作的可接入端子。

电池电芯层叠具有上述箔袋构造，并且具有对称或非对称电芯极耳配置。在本领域中，有时将对称配置称为“N型”配置，将非对称配置称为“P型”配置。在对称电池电芯配置中，正电芯极耳和负电芯极耳从箔袋的径向相对的周边边缘突出。相反，非对称电池电芯的电芯极耳从相同的周边边缘突出，即并排布置。多个类似构造的电池电芯的电芯极耳，无论外部封装构造是否对称，都通过导电互连构件电互连，以便构造一种具有特定应用电压容量的电池组。

发明内容

本发明公开了一种电池电芯，提供以上提及的非对称外部封装，以及对称内部电流。这样，所公开的电池电芯将所需的封装效率(即改进的容积效率)与改进的电流分布相结合。电池电芯可包括外部箔袋，外部箔袋包含在电解质材料中的上述电芯层叠。电极端子在本文中称为电芯极耳，其定位在箔袋的相同横向边缘(即共同边缘)上，或从相同横向边缘突出，以便提供所需的非对称容积/封装效率。然而，电池电芯内的电流流动路径是对称的。也就是说，在箔袋内部的电极之间提供延长距离，以便改进整体电流分布和均匀性。

在此认识到，虽然对称电芯配置通常提供更优化的电流分布水平和电流的均匀性，但由于电芯极耳的位置和所需电极焊接接头的位置径向相对，非对称电芯配置倾向于消耗额外的封装空间。结果，对称电芯配置的容积效率通常低于非对称电芯配置的容积效率。由于电芯极耳的位置并排，非对称电池电芯倾向于更有效地利用电池模块中的可用空间，但是这种益处可能以降低电流分配效率为代价。因此，本公开旨在改进现有的电池电芯容积效率，而不降低电芯内电流性能。

电池电芯的特定实施例具有包括第一边缘和第二边缘的外袋，正电芯极耳、负电芯极耳，以及电芯层叠；第一边缘和第二边缘径向相对，正电芯极耳和负电芯极耳从第一边缘突出，电芯层叠位于袋内。电芯层叠包括多个阳极箔和多个阴极箔。最外集电器，例如阳极箔的最外集电器，相对于电芯层叠的厚度，最外集电器相对于其相对位置是“最外面的”。例如通过阴极极耳引线，将阴极箔电连接至第一边缘附近的正电芯极耳；并且例如通过阳极极耳引线，将多个阳极箔彼此电连接、且电连接至第二边缘附近的负电芯极耳。最外集电器形成内部汇流条，内部汇流条在第一边缘和第二边缘之间延伸，使得电池电芯具有非对称封装配置和对称内部电流路径配置。

根据一个可能的实施例，阳极极耳引线能够共同延伸，延伸高达第二边缘宽度的45％。在另一个实施例中，阳极极耳引线共同延伸，延伸高达第二边缘宽度的90％。通常，精确的百分比是如本文所述的电芯宽度的函数。

每个阳极箔包括开路部件，开路部件配置为控制电池电芯内的电流流动，开路部件可包括在阳极箔的相应表面中冲压或形成的槽。