一种电芯、电池模组和电池包制造技术

本发明专利技术公开了一种电芯、电池模组和电池包，涉及电芯技术领域；该电芯包括壳体、卷芯和电解液，卷芯和电解液设置于壳体内，卷芯通过层叠设置的正极片、隔离膜及负极片叠片或卷绕成型；正极片包括正极集流体和正极活性材料，负极片包括负极集流体和负极活性材料，正极集流体与负极集流体二者中至少一者为复合集流体，复合集流体包括绝缘支撑层和至少设置于所述绝缘支撑层一侧的导电层，绝缘支撑层厚度为A，单位为um；隔离膜厚度为F，单位为um；电芯容量为D，单位为Ah；电芯的容量与电芯表面积的比值为E，单位为Ah/cm2；A、F、D及E满足0.67≤100*(A+F)*E/D≤40。该电芯具有能量密度高、安全性能高的优点。能高的优点。能高的优点。

A battery cell, battery module and battery pack

【技术实现步骤摘要】
一种电芯、电池模组和电池包


[0001]本专利技术涉及电芯
，具体而言，涉及一种电芯、电池模组和电池包。

技术介绍

[0002]目前锂离子电芯的极片所用的正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。铜箔和铝箔具有优良的导电性，但是电芯受到针刺、挤压等损伤时，电芯内部容易短路，引起电芯热失控。
[0003]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种能量密度高、安全性能高的电芯、电池模组和电池包。
[0005]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种电芯，包括：
[0007]壳体、卷芯和电解液，卷芯和电解液设置于壳体内，卷芯通过层叠设置的正极片、隔离膜以及负极片叠片或卷绕成型；正极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的正极活性材料，负极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极活性材料，正极集流体与负极集流体二者中的至少一者为复合集流体，复合集流体包括绝缘支撑层和至少设置于所述绝缘支撑层一侧的导电层，绝缘支撑层的厚度为A，单位为um；隔离膜厚度为F，单位为um；电芯的容量为D，单位为Ah；电芯的容量与电芯表面积的比值为E，单位为Ah/cm2；
[0008]绝缘支撑层的厚度A、隔离膜厚度F、电芯的容量D以及电芯的容量与电芯表面积的比值E满足0.67≤100*(A+F)*E/D≤40。
[0009]在可选的实施方式中，绝缘支撑层的厚度A、隔离膜厚度F、电芯的容量D以及电芯的容量与电芯表面积的比值E满足1.90≤100*(A+F)*E/D≤8.75。
[0010]在可选的实施方式中，绝缘支撑层的厚度A的范围为1
‑
30um；
[0011]优选地，绝缘支撑层的厚度A的范围为5
‑
15um。
[0012]在可选的实施方式中，隔离膜的厚度F的范围为5
‑
20um；优选地，隔离膜的厚度F的范围为5
‑
15um。
[0013]在可选的实施方式中，电芯的容量D的范围为3
‑
250Ah；优选地，电芯的容量D的范围为50
‑
250Ah。
[0014]在可选的实施方式中，电芯的容量与电芯表面积的比值E的范围为0.05
‑
0.3Ah/cm2；电芯的容量与电芯表面积的比值E的范围为0.1
‑
0.3Ah/cm2。
[0015]在可选的实施方式中，正极集流体和负极集流体均为复合集流体；
[0016]且当复合集流体为正极集流体时，绝缘支撑层的材料为有机聚合物材料或掺陶瓷的聚合物，导电层为铝箔层；当复合集流体为负极集流体时，绝缘支撑层的材料为有机聚合物材料或掺陶瓷的聚合物，导电层为铜箔层。
[0017]在可选的实施方式中，正极活性材料包括磷酸锂铁、镍钴锰酸锂、钴酸锂或锰酸
锂；
[0018]和/或，
[0019]负极活性材料包括石墨、石墨烯、钛基材料、锡基材料、硅基材料或氮化物材料。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种电池模组，包括前述实施方式中任一项的电芯。
[0021]第三方面，本专利技术提供一种电池包，包括前述实施方式中任一项的电芯；或者，包括前述实施方式的电池模组。
[0022]本专利技术的实施例至少包括以下优点或有益效果：
[0023]本专利技术的实施例提供了一种电芯，其包括壳体、卷芯和电解液，卷芯和电解液设置于壳体内，卷芯通过层叠设置的正极片、隔离膜以及负极片叠片或卷绕成型；正极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的正极活性材料，负极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极活性材料，正极集流体与负极集流体二者中的至少一者为复合集流体，复合集流体包括绝缘支撑层和至少设置于所述绝缘支撑层一侧的导电层，绝缘支撑层的厚度为A，单位为um；隔离膜厚度为F，单位为um；电芯的容量为D，单位为Ah；电芯的容量与电芯表面积的比值为E，单位为Ah/cm2；绝缘支撑层的厚度A、隔离膜厚度F、电芯的容量D以及电芯的容量与电芯表面积的比值E满足0.67≤100*(A+F)*E/D≤40。
[0024]一方面，该电芯的正极集流体为复合集流体，复合集流体是绝缘支撑层与导电层复合后得到的复合结构，其可降低集流体的重量，提升电芯的重量能量密度；同时，通过增加绝缘层的厚度，可以提高电芯内部异物刺穿时的抗形变能力，使得被针刺时导电层产生的毛刺较小，从而使得短路电阻增大，产生的热量较小，不易发生内部短路，进而可以降低电芯内短路失控的风险，提高电芯安全。另一方面，电芯的热失控风险程度与电芯的容量呈正相关，电芯的容量越高，则发生安全事故的风险越高；但电芯的热失控风险程度与绝缘支撑层的厚度和隔离膜的厚度呈负相关；此外，同等容量情况下，电芯的热失控风险程度还与电芯的散热表面积相关，电芯的表面积越大，散热能力更强，电芯更不容易发生热失控。该电芯通过对绝缘支撑层的厚度A、隔离膜厚度F、电芯的容量D以及电芯的容量与电芯表面积的比值E四者关系的限制，将四者的选择范围有机统一，能有效地提高电芯的安全性能。
[0025]本专利技术的实施例还提供了一种电池模组和电池包，其均包括上述的电芯。因此，该电池模组也具有能量密度高和安全性能高的优点。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本专利技术的实施例提供的电芯的复合集流体的结构示意图。
[0028]图标：40
‑
复合集流体；411
‑
绝缘支撑层；412
‑
导电层。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0030]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯，其特征在于，包括：壳体、卷芯和电解液，所述卷芯和所述电解液设置于所述壳体内，所述卷芯通过层叠设置的正极片、隔离膜以及负极片叠片或卷绕成型；所述正极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体上的正极活性材料，所述负极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体上的负极活性材料，所述正极集流体与所述负极集流体二者中的至少一者为复合集流体，所述复合集流体包括绝缘支撑层和至少设置于所述绝缘支撑层一侧的导电层，所述绝缘支撑层的厚度为A，单位为um；所述隔离膜厚度为F，单位为um；所述电芯的容量为D，单位为Ah；所述电芯的容量与电芯表面积的比值为E，单位为Ah/cm2；所述绝缘支撑层的厚度A、所述隔离膜厚度F、所述电芯的容量D以及所述电芯的容量与电芯表面积的比值E满足0.67≤100*(A+F)*E/D≤40。2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述绝缘支撑层的厚度A、所述隔离膜厚度F、所述电芯的容量D以及所述电芯的容量与电芯表面积的比值E满足1.90≤100*(A+F)*E/D≤8.75。3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述绝缘支撑层的厚度A的范围为1
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30um；优选地，所述绝缘支撑层的厚度A的范围为5
‑
15um。4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述隔离膜的厚度F的范围为5
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20um...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘正武，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：