[发明专利]一种高电压电池

说明书

本发明提供了一种高电压电池，其双极性电池堆包括位于上下两个端面的端面电池单元以及位于两个端面电池单元之间的中间电池单元。端面电池单元设有基部和增容部，增容部设有与基部的材料相同的上下电极板、正极材料层、负极材料层和隔离层。利用增容部可以灵活地增大端面电池单元的容量和表面积，可以避免因端面电池单元容量衰减过快导致的高电压电池中的各单元容量不一致问题，还有利于强化散热效率、避免电池内部温度过高，进而优化高电压电池性能和循环寿命。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地涉及一种高电压电池。

背景技术

高电压电池的电池堆由两个单极性电极片、若干个双极性电极片、隔离层和电解液组成。高电压电极片是指在双极性集流体两侧分别涂覆正极材料层和负极材料层后具有两个极性的电极片，单极性电极片是指在单极性集流体一侧涂覆正极材料层或负极材料层后具有单极性的电极片。由于高电压电池堆的电池单元由集流体、正极材料层、隔离层、负极材料层和另一集流体构成，每个电池单元都是一个独立的电化学结构，因而可以通过增加双极性电极片的数量来增加电池单元的个数，进而提高电池的总体电压。高电压电池具有电池单元之间电阻能耗小、电极表面电流和电位分布均匀、电池充放电速度快等优势，因此适用于电动汽车、电力调频等领域。

但是，由于高电压电池是由若干电池单元串联而成，因此对各电池单元的一致性要求较高。在这些串联电池单元中，高电压电池的端面电池单元所处的工作、环境特征最为复杂。在导电方面，端面电池单元需要承担端面汇流工作，易导致近极耳处的电极材料放电深度过大以及温度过高；在散热方面，高电压电池主要依靠端面集流体进行散热，导致端面电池单元受到外部冷源、内部热源和极耳处区域高温的共同作用，从而产生较大温差。因此，端面电池单元在使用过程中易产生容量衰减过快或者容量不均等问题，成为高电压电池的“短板”，导致各串联电池单元性能不一致，从而影响电池整体性能的发挥。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种高电压电池，其双极性电池堆包括位于上下两个端面的端面电池单元以及位于两个端面电池单元之间的中间电池单元。端面电池单元设有基部和增容部，增容部设有与基部的材料相同的上下电极板、正极材料层、负极材料层和隔离层。利用增容部可以灵活地增大端面电池单元的容量和表面积，可以避免因端面电池单元容量衰减过快导致的高电压电池中的各单元容量不一致的问题，还有利于强化散热效率、避免电池内部温度过高，进而优化高电压电池的性能和循环寿命。

本发明提供的技术方案如下：

根据本发明提供一种高电压电池，其包括外壳以及设置于外壳内的双极性电池堆。双极性电池堆包括位于双极性电池堆的上下端面的两个端面电池单元以及位于双极性电池堆的两个端面电池单元之间的中间电池单元。端面电池单元包括基部和增容部，中间电池单元至少包括基部。基部和增容部分别设有两个电极板、位于一电极板一侧的正极材料层、位于另一电极板一侧的负极材料层以及置于正极材料层与负极材料层之间的隔离层。端面电池单元的增容部从端面电池单元的基部向外延伸，端面电池单元的增容部和基部的整体面积大于中间电池单元的基部的面积。也就是说，中间电池单元可以仅包括基部，上下端面电池单元既包括基部、又包括增容部，中间电池单元的基部与端面电池单元的基部大致相同。增容部是对基部进行扩容的，增容部的材料选择、材料配比、层叠结构、各层厚度等与端面电池单元的基部基本上相同，从而使得增容部对基部进行扩容时能够确保端面单元的整体一致性。通过对端面电池单元增设增容部，既增加了端面电池单元的电极活性材料的质量从而缓解了端面电池单元因容量衰减过快导致的端面与中心电池单元的不一致性问题，又增大了端面电池单元的上下电极板的表面积从而提高了电池堆的散热效率。

双极性电池堆的端面电池单元的端面电极板可以直接与电极柱导电连接，另外，双极性电池堆也可以另设极耳，极耳与端面电池单元的端面电极板导电连接。优选地，可以将极耳与端面电池单元增容部的靠近电池堆外侧的增容部外侧电极板导电连接，也就是说，可以将极耳设置在增容部的位置，这样可以缓解汇流过程中产生的欧姆热向电池内部传导，优化了电池整体的温度均匀性。