[发明专利]一种高电压动力电池

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池及其应用领域，尤其涉及一种可为纯电动汽车、混合动力汽车、电动摩托车等提供能量的高电压动力锂离子电池。

背景技术

发展电动汽车是能够缓解能源危机和环境恶化的有效手段，而发展电动汽车的关键技术是动力电池。由于锂离子电池具有比能量大、工作电压高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点，因此在未来极有可能大规模应用于电动汽车的动力电源。

目前开发应用的单体动力锂离子电池，无论是方形还是圆柱形，电池内部一般由一个电池单元构成，单体电池的工作电压范围大致在2.0～4.5V之间。因此，要满足电动车辆的高电压负荷（20～500V），必须串联多个单体电池构成能够高电压输出的动力电池组。外部串联单体电池的方式对于单体电池的一致性有很高的要求，而且外部电气连接会使连接电阻增大，同时也会使制作成本增加，安全系数降低。

为克服以上缺陷，中国专利CN101719562A发明了一种高电压锂离子电池的电芯，这种电芯内部采用串联双极性电极片的方式对外提供几十甚至几百伏特的高电压输出。但是，如何能够保证电芯内阻小、密封特性好、绝缘特性好，是制作该类电池的技术难点。

目前的动力电池从形状上说主要包括：圆柱形、方形和软包装三种结构。它们各有局限性：圆柱形电池导电能力有限，不宜做大容量电池；方形电池耐热性能差，存在直角形夹角，容易导致内部受压不均匀；软包装电池引流受限制，受力能力差，容易遭受破坏。对于在电动车辆上使用的动力电池，工作环境恶劣，经常会遭受剧烈振荡甚至碰撞，上述三种结构均不适宜应用于制作内部串联的高电压动力锂离子电池。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种大型扣式高电压动力锂离子电池，通过电池壳的折边区域和电池内部的弹性垫片为电芯边缘的环形密封圈提供持久的压应力，保证电芯内部各电池单元的电解质不泄露，并将电芯整体密封于电池壳内，保证了良好的密封特性和内阻特性。

本发明采用以下技术方案：

本发明涉及一种高电压动力电池，其特征在于：该高电压动力电池外形呈圆饼形状，电池直径与电池高度比大于1，优选为5～20，电池直径8～150cm，优选为10～50cm，电池高度0.5～16cm，优选为1～8cm。根据本发明，上述高电压动力电池包括：电芯、弹性垫片、电池凹座、电池盖、绝缘壳和柔性集流线。其中，电池凹座与电池盖配套组成电池壳，电芯的上下表面分别粘接有弹性垫片，且电芯与弹性垫片置于电池壳内部，绝缘壳将整个电池壳外部密封，正、负极柔性集流线分别固定连接在电池壳的上下表面并穿过绝缘壳引出，便于与外部连接。特别地，所述电芯由两个或两个以上的电池单元叠加组成，每个电池单元由两个圆形双极性电极片上下叠加组成，且在相邻的两个双极性电极片之间设有至少一层的隔离层，防止电池单元内部短路。所述双极性电极片侧边周围包裹有环形密封圈。

根据本发明，将电芯、弹性垫片和电池盖一起置入电池凹座后，施加轴向机械载荷使得电池凹座的突出边缘径向向内弯曲，发生塑性变形，形成了电池壳的折边区域。

并且，根据本发明，电池壳的折边区域形成的轴向挤压力作用于弹性垫片，使电芯边缘的环形密封圈受到持久的弹性压应力，以保证电芯内部串联的电池单元之间接触紧密，降低电池内阻。优选的电池折边区域对电芯产生的压应力为0.5～10MPa。当电池在使用过程受到外在的轴向挤压时，弹性垫片的弹性力作用可为电芯提供向外抗挤压的缓冲力，避免电芯内部因受剧烈挤压而遭受破坏，导致电池短路，提高了电池的耐冲击力；当该电池受到外在的轴向拉伸时，弹性垫片的弹性力作用可为电芯提供向内弹进的力，避免电池工作中因拉伸力导致电池内阻突然增大甚至开路，使得动力电池在使用过程中具有较强的耐冲击力。