可补锂的锂电池结构.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310591178.7(22)申请日 2023.05.24(71)申请人 楚能新能源股份有限公司地址 430000 湖北省武汉市汉阳区龙阳三路1号(72)发明人 李季(74)专利代理机构 浙江金杜智源知识产权代理有限公司 33511专利代理师 任婷婷(51)Int.Cl.H01M 10/42(2006.01)H01M 50/531(2021.01)H01M 4/64(2006.01)(54)发明名称一种可补锂的锂电池结构(57)摘要本发明提供一种可补锂的锂电池结构，涉及锂电池技术领域，包括电。

2、池密封盖板，电池密封盖板上设置有负极转接片，负极转接片上设置有功能装置，功能装置包括凸片和连接有补锂部的接触片，凸片向远离负极转接片的方向弯曲设置，接触片为弹性件，使得接触片在锂电池内部气压下弯曲至与凸片接触，补锂部对负极转接片补锂。本发明通过在负极转接片上设置功能装置，利用锂电池内部副反应产生的气体使接触片弯曲至与凸片连接，从而接入补锂部进行负极补锂，有效改善因锂离子缺失造成的电池循环寿命低的问题，无需添加锂盐，没有带入杂质风险，在功能装置未接触时，补锂部处于独立状态，不参与充放电，不会造成锂电池锂离子浓度过高而出现析锂现象。权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 116505102 A2。

3、023.07.28CN 116505102 A1.一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：包括电池密封盖板（1），所述电池密封盖板（1）上设置有负极转接片（12），所述负极转接片（12）上设置有功能装置（2），所述功能装置（2）包括与所述负极转接片（12）导通的凸片（212）和连接有补锂部的接触片（221），所述凸片（212）向所述接触片（221）方向弯曲设置，所述接触片（221）为弹性件，使得所述接触片（221）在锂电池内部气压下弯曲至与所述凸片（212）接触，将所述补锂部与负极转接片（12）导通进行补锂。2.根据权利要求1所述的一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：所述补锂部为电池卷芯（3），所。

4、述电池卷芯（3）包括附锂负极集流体（31）和设置于所述附锂负极集流体（31）外侧的极片（32），所述附锂负极集流体（31）包括负极集流体板（311）和设置于所述负极集流体板（311）外侧的锂金属层（312）；所述极片（32）上设置有用于与所述电池密封盖板（1）上的正极转接片（11）连接的正极耳（321）和用于与所述负极转接片（12）连接的负极耳（322），所述附锂负极集流体（31）上设置有用于与所述接触片（221）连接的第三极耳（313）。3.根据权利要求1所述的一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：所述功能装置（2）包括底座（21）和设置于所述底座（21）远离所述负极转接片（12）的一侧的安装。

5、环（22），所述底座（21）靠近所述安装环（22）的一侧设置有固定环（211），所述凸片（212）设置于所述固定环（211）内侧，所述接触片（221）设置于所述安装环（22）远离所述固定环（211）的一端；所述固定环（211）和所述安装环（22）螺纹连接。4.根据权利要求1所述的一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：所述凸片（212）为金属凸片，所述接触片（221）为金属接触片。5.根据权利要求3所述的一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：所述底座（21）和固定环（211）为金属件，所述安装环（22）为塑胶件。6.根据权利要求2所述的一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：所述负极集流体板（311）两。

6、侧均设置有锂金属层（312）。7.根据权利要求2所述的一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：所述电池密封盖板（1）上设置有位于所述正极转接片（11）和负极转接片（12）之间的防爆阀（13）。8.根据权利要求2所述的一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：所述电池卷芯（3）的数量为两个，且两个所述电池卷芯（3）分别设置于所述电池密封盖板（1）两侧。9.根据权利要求2所述的一种可补锂的锂电池结构，其特征在于：所述功能装置（2）设置于所述负极转接片（12）上靠近所述正极转接片（11）的一端；所述第三极耳（313）设置于所述负极耳（322）靠近所述正极耳（321）的一侧。10.根据权利要求3所述的一种可补锂。

7、的锂电池结构，其特征在于：所述固定环（211）靠近所述安装环（22）的一侧设置有密封垫圈。权利要求书1/1 页2CN 116505102 A2一种可补锂的锂电池结构技术领域0001本发明涉及锂电池技术领域，尤其是，本发明涉及一种可补锂的锂电池结构。背景技术0002随着锂离子电池技术的发展，锂电池高安全、高能量密度和长循环寿命成为行业关注的焦点，其中在不同应用场景中长循环寿命成为限制锂电池度电成本的主要因素。0003锂离子电池在组装过程中会注入电解液，而锂离子的来源来自两个方面：锂正极材料和电解液。但是锂电池在激活过程中需要在负极材料表面生成SEI膜(固体电解质界面膜)，从而消耗锂电池中的锂离子。

8、，并且SEI膜会随着充放电次数的增多不断变厚，即不段的消耗锂电池中的锂离子，而锂离子多少是直接代表锂电池容量的多寡，因此随着锂离子的消耗，导致锂电池循环寿命降低。0004当前在锂电池中进行补锂的方式，有正极补锂盐和负极补锂金属；其中正极补锂盐的方式例如中国专利发明专利CN111769288A公开了一种锂离子电池正极材料原位补锂的方法，属于锂离子电池技术领域，具体方案包括以下步骤：步骤一：向葡萄糖溶液或多巴胺溶液中加入锂盐和铁盐，搅拌均匀得到混合溶液，其中锂与铁的摩尔比为5:16:1；步骤二：将锂离子电池正极材料浸入步骤一制备的混合溶液中，取出后离心干燥；步骤三：将步骤二获得的离心干燥后的材料放。

9、入炉腔中，以25/min的速度加热到300500预烧13h，然后以25/min的速度加到800900，烧结1224h后自然冷却至室温，得到表面包覆有碳和Li5FeO4的原位补锂正极材料。上述发明的制备方法简单，成本低廉，能有效降低界面电阻，提高锂电池的首次库伦效率及循环性能；负极补锂金属的方式例如中国专利发明专利CN116053708A提供一种用于锂电池的补锂复合隔膜、锂电池及其制备方法，所述锂电池包括负极层和正极层，所述补锂复合隔膜设置于所述负极层和所述正极层之间，所述补锂复合隔膜包括：隔膜层，配置为隔离所述负极层和所述正极层；金属锂层，设置于所述隔膜层的靠近所述负极层的一侧，配置为对所述负。

10、极层补锂；第一保护层，设置于所述金属锂层的靠近所述负极层的一侧；电子导电层，设置于所述金属锂层的靠近所述负极层的一侧，配置为为所述金属锂层和所述负极层之间提供电子导电通道；其中，所述电子导电层和所述第一保护层在所述金属锂层的正投影不重叠或局部重叠。0005但是上述补锂方式依然存在以下缺点：正极补锂盐需要在正极添加锂盐会降低正极材料的导电性能，并且大概率带入一些杂质，影响锂电池性能；而负极补锂，目前主要通过在负极箔材上涂抹或喷涂锂金属，但是这种在负极箔材上附着锂金属会影响材料涂敷在负极的粘附力。0006因此为了解决上述问题，设计一种合理高效的可补锂的锂电池结构对我们来说是很有必要的。说明书1/6。

11、 页3CN 116505102 A3发明内容0007本发明的目的在于提供一种可补锂的锂电池结构，其结构简单，通过在负极转接片上设置功能装置，利用锂电池内部副反应产生的气体使功能装置接触连接，从而接入补锂部进行负极补锂，有效改善因锂离子缺失造成的电池循环寿命低的问题，无需添加锂盐，没有带入杂质风险，在功能装置未接触时，补锂部处于独立状态，不参与充放电，不会造成锂电池锂离子浓度过高而出现析锂现象，且通过额外增加附锂负极集流体作为补锂部分，而不是直接在集流体附锂后涂敷负极材料，有效避免负极材料掉粉及补锂后期电阻大的问题。0008为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：一种可补锂的锂电池结构。

12、，包括电池密封盖板，所述电池密封盖板上设置有负极转接片，所述负极转接片上设置有功能装置，所述功能装置包括与所述负极转接片导通的凸片和连接有补锂部的接触片，所述凸片向所述接触片的方向弯曲设置，所述接触片为弹性件，使得所述接触片在锂电池内部气压下弯曲至与所述凸片接触，将所述补锂部与负极转接片导通进行补锂。0009作为本发明的优选，所述补锂部为电池卷芯，所述电池卷芯包括附锂负极集流体和设置于所述附锂负极集流体外侧的极片，所述附锂负极集流体包括负极集流体板和设置于所述负极集流体板外侧的锂金属层；所述极片上设置有用于与所述电池密封盖板上的正极转接片连接的正极耳和用于与所述负极转接片连接的负极耳，所述附锂。

13、负极集流体上设置有用于与所述接触片连接的第三极耳。0010作为本发明的优选，所述功能装置包括底座和设置于所述底座远离所述负极转接片的一侧的安装环，所述底座靠近所述安装环的一侧设置有固定环，所述凸片设置于所述固定环内侧，所述接触片设置于所述安装环远离所述固定环的一端；所述固定环和所述安装环螺纹连接。0011作为本发明的优选，所述凸片为金属凸片，所述接触片为金属接触片。0012作为本发明的优选，所述底座和固定环为金属件，所述安装环为塑胶件。0013作为本发明的优选，所述固定环外侧设置有外螺纹，所述安装环内侧设置有用于与所述外螺纹配合的内螺纹。0014作为本发明的优选，所述负极集流体板两侧均设置有锂。

14、金属层。0015作为本发明的优选，所述电池密封盖板上设置有位于所述正极转接片和负极转接片之间的防爆阀。0016作为本发明的优选，所述电池卷芯的数量为两个，且两个所述电池卷芯分别设置于所述电池密封盖板两侧。0017作为本发明的优选，所述功能装置设置于所述负极转接片上靠近所述正极转接片的一端；所述第三极耳设置于所述负极耳靠近所述正极耳的一侧。0018作为本发明的优选，所述固定环靠近所述安装环的一侧设置有密封垫圈。0019作为本发明的优选，所述极片包括正极片和负极片，所述正极耳设置于所述正极片上，所述负极耳设置于所述负极片上，所述正极片和负极片的数量均至少为一个。0020本发明一种可补锂的锂电池结构。

15、的有益效果在于：1、结构简单，安装方便；说明书2/6 页4CN 116505102 A42、通过在负极转接片上设置功能装置，利用锂电池内部副反应产生的气体使功能装置的接触片和凸片接触连接，从而使接触片的补锂部对锂电池进行负极补锂，有效改善因锂离子缺失造成的电池循环寿命低的问题，无需添加锂盐，没有带入杂质风险；3、在功能装置未接触时，补锂部处于独立状态，不参与充放电，不会造成锂电池锂离子浓度过高而出现析锂现象；4、通过电池卷芯结构作为补锂部，并在电池卷芯中额外增加附锂负极集流体而不是直接在集流体附锂后涂敷负极材料，有效避免负极材料掉粉及补锂后期电阻大的问题。附图说明0021图1为本发明一种可补锂。

16、的锂电池结构的一个实施例的整体结构的结构示意图；图2为本发明一种可补锂的锂电池结构的一个实施例中的电池密封盖板的结构示意图；图3为本发明一种可补锂的锂电池结构的一个实施例中的电池卷芯的结构示意图；图4为本发明一种可补锂的锂电池结构的一个实施例中的功能装置的结构示意图；图5为本发明一种可补锂的锂电池结构的一个实施例中的功能装置的拆解结构示意图；图6为本发明一种可补锂的锂电池结构的一个实施例中的功能装置的接触片与凸片接触时的结构示意图；图7为本发明一种可补锂的锂电池结构的一个实施例中的附锂负极集流体的截面结构示意图；图中：1、电池密封盖板，11、正极转接片，12、负极转接片，13、防爆阀，2、功能。

17、装置、21、底座，211、固定环，212、凸片，213、外螺纹，22、安装环，221、接触片，222、内螺纹，3、电池卷芯，31、附锂负极集流体，311、负极集流体板，312、锂金属层，313、第三极耳，32、极片，321、正极耳，322、负极耳。具体实施方式0022以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。0023现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和步骤的相对布置和步骤不限制本发明的范围。0024同时，应当明白，为了便于描述，附图中的流程并不仅仅是单独进行，而是多个步骤相互交。

18、叉进行。0025在本发明的描述中，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，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指说明书3/6 页5CN 116505102 A5示或暗示相对重要性。0026以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

19、。0027对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为说明书的一部分。0028实施例一：如图2、4、5、6所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，一种可补锂的锂电池结构，包括电池密封盖板1，所述电池密封盖板1上设置有负极转接片12，所述负极转接片12上设置有功能装置2，所述功能装置2包括与所述负极转接片12导通的凸片212和连接有补锂部的接触片221，所述接触片221设置于所述凸片212远离所述负极转接片12的一侧，所述凸片212向远离所述负极转接片12的方向弯曲设置，即所述凸片212向靠近所述接触片221的方向弯曲设置，所述接触片2。

20、21为弹性件，使得所述接触片221在锂电池内部气压下弯曲至与所述凸片212接触，将所述补锂部与负极转接片12导通进行补锂。0029在本发明中，在锂电池结构的电池密封盖板1处进行结构设计，由于正极补锂盐会带入杂质，本发明为了避免带入杂质影响锂电池性能，于是基于负极补锂的基础上进行设计，通过在电池密封盖板1的负极转接片12处设置用于补锂的功能装置2，在锂电池工作过程中进行负极补锂，有效改善因锂离子缺失造成的电池循环寿命低的问题。0030在这里，所述功能装置2包括底座21和设置于所述底座21远离所述负极转接片12的一侧的安装环22，所述底座21靠近所述安装环22的一侧设置有固定环211，所述凸片21。

21、2设置于所述固定环211内侧，所述接触片221设置于所述安装环22远离所述固定环211的一端；所述固定环211和所述安装环22螺纹连接；功能装置2安装设置于电池密封盖板1内侧，也就是功能装置2位于锂电池内部。0031其中，所述底座21焊接在负极转接片12上，底座21上设置有向远离负极转接片12方向延伸的固定环211，所述固定环211内侧设置有与所述底座21连接的凸片212，凸片212向远离负极转接片12上的方向弧形弯曲凸起。0032以及，所述安装环22单独设置，安装环22设置于底座21远离负极转接片12的一侧，安装环22靠近底座21的一侧与固定环211螺纹连接，安装环22远离底座21的一端设置。

22、有接触片22；接触片22将安装环22远离底座21的一端密封设置，而且，所述接触片221连接的补锂部中设置有锂金属件。0033当安装环22螺纹连接至固定环211上时，接触片22是平直状态的，且接触片22靠近负极转接片12的一侧的空间是密封设置的，至少不与电池内部的其他空间连通。0034锂电池充放电循环过程中伴随副反应，副反应产生气体使锂电池内部压力上升，加上所述接触片221为弹性件具有一定弹性能力，那么锂电池内部压力下，会使得接触片221向凸片212方向弯曲，直至接触片221与凸片212接触，使得接触片221连接的锂金属件与负极转接片12连接（如图6所示），在充放电过程中把锂金属释放成锂离子，完。

23、成补锂。0035补锂的机制为：锂单质/锂金属与锂电池内部电解液不发生反应，因此锂金属件在接触片221与凸片212接触之前为独立结构，当锂电池内部压力使接触片221与凸片212接触后，锂金属件开始参与锂电池充放电循环，而补锂发生在放电阶段：放电时：Li e Li+电子e 通过外电路转移到正极，Li+通过隔膜转移到正极并嵌入到正极材料Li+说明书4/6 页6CN 116505102 A6空位。0036为了方便进行补锂，首先需要对负极转接片12进行加长，使得所述功能装置2可以安装于负极转接片12的加长区域处。0037还有所述凸片212为金属凸片，所述接触片221为金属接触片，所述底座21和固定环21。

24、1为金属件，所述安装环22为塑胶件。在接触片221与凸片212接触之前，在塑胶制件的安装环22的隔离下，锂金属件独立设置；在接触片221与凸片212接触之后，锂金属件依次通过接触片221、凸片212、固定环211以及底座21与负极转接片12连接，且接触片221、凸片212、固定环211以及底座21均为金属件，便于锂金属件与负极转接片12之间完成电连接，进行充放电循环和补锂。0038实施例二：如图1、3、7所示，仅为本发明的其中一个实施例，在实施例一的基础上，本发明一种可补锂的锂电池结构中，还包括电池卷芯3，所述电池卷芯3包括附锂负极集流体31和设置于所述附锂负极集流体31外侧的极片32，所述附。

25、锂负极集流体31包括负极集流体板311和设置于所述负极集流体板311外侧的锂金属层312；所述极片32上设置有用于与所述电池密封盖板1上的正极转接片11连接的正极耳321和用于与所述负极转接片12连接的负极耳322，所述附锂负极集流体31上设置有用于与所述接触片221连接的第三极耳313。0039在本发明中，进一步优化电池卷芯3结构，在这里，通过在负极集流体311表面通过涂敷、喷涂、电镀等手段附着锂单质形成锂金属层312，制作成附锂负极集流体板31，截取一段附锂负极集流体板31设置于卷芯中，通过热压使得附锂负极集流体板31与卷芯成为一体。0040卷芯的主要结构就是极片32，所述极片32包括正极。

26、片和负极片，所述正极耳321设置于所述正极片上，所述负极耳322设置于所述负极片上，所述正极片和负极片的数量均至少为一个，正极片和负极片绕卷多层进行设置，且正极片和负极片之间设置有隔膜，以防止正负极短路，正极耳321仅仅与正极片连接，负极耳仅仅与负极片连接。0041附锂负极集流体板31与卷芯成为一体，形成的电池卷芯3，用于与电池密封盖板1进行连接，实际上，是正极耳321与电池密封盖板1上的正极转接片11连接，负极耳322与电池密封盖板1上的负极转接片12；另外，附锂负极集流体31上设置有第三极耳313，用于与所述功能装置2上的接触片221连接。0042当然，第三极耳313与接触片221的边缘连。

27、接，接触片221的中心会在锂电池内部副反应气体压力下向负极转接片12方向弯曲，一旦接触片221与凸片212接触，那么附锂负极集流体板31就与负极转接片12连通，为负极转接片12处进行补锂。0043在这里，通过额外增加附锂负极集流体板，而不是直接在集流体附锂后涂敷负极材料，很好的避免负极材料掉粉及补锂后期电阻大的问题。0044当然，所述负极集流体板311两侧均设置有锂金属层312，补锂方式为负极锂金属补锂，附锂负极集流体板31在未连接时处于独立状态，不参与充放电，即不会造成锂电池锂离子浓度过高而出现析锂现象。0045实施例三：如图1至7所示，仅为本发明的其中一个实施例，在上述任一实施例的基础上，。

28、本发明一种可补锂的锂电池结构中，所述电池卷芯3的数量为两个，且两个所述电池卷芯3分别设置于所述电池密封盖板1两侧，有效利用电池密封盖板1两侧空间，对锂电池进行有效补锂，有效改善因锂离子缺失造成的循环寿命低的问题。说明书5/6 页7CN 116505102 A70046还有，所述固定环211与安装环22螺纹连接，为了安装环22更好的进行安装，最好是将安装环22安装至固定环211的外侧进行螺纹连接，即所述固定环211外侧设置有外螺纹213，所述安装环22内侧设置有用于与所述外螺纹213配合的内螺纹222，在固定环211的外侧螺纹安装所述安装环22的好处是安装环22安装更方便。0047在本发明中，所。

29、述电池密封盖板1上设置有位于所述正极转接片11和负极转接片12之间的防爆阀13，在锂电池内部副反应产生的气体量太大时，进行适当的放气，起到一定的防爆安全作用。0048在本发明中，所述功能装置2设置于所述负极转接片12上靠近所述正极转接片11的一端；所述第三极耳313设置于所述负极耳322靠近所述正极耳321的一侧，这样较薄的第三极耳313位于负极耳322和正极耳321之间区域，不易损坏或者弯曲，补锂效果更有保障。0049最后，所述固定环211靠近所述安装环22的一侧设置有密封垫圈，尽管塑胶制的安装环22与固定环211连接时，塑胶制件起到绝缘作用之外可以实现一定的密封，但是为了确保密封效果更好，。

30、最好在固定环211和安装环22连接处再添加一层密封垫圈，进一步确保接触片221靠近负极转接片12的一侧空间的密封效果。0050本发明一种可补锂的锂电池结构，其结构简单，通过在负极转接片上设置功能装置，利用锂电池内部副反应产生的气体使功能装置接触连接，从而接入补锂部进行负极补锂，有效改善因锂离子缺失造成的电池循环寿命低的问题，无需添加锂盐，没有带入杂质风险，在功能装置未接触时，补锂部处于独立状态，不参与充放电，不会造成锂电池锂离子浓度过高而出现析锂现象，且通过额外增加附锂负极集流体作为补锂部分，而不是直接在集流体附锂后涂敷负极材料，有效避免负极材料掉粉及补锂后期电阻大的问题。0051本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。说明书6/6 页8CN 116505102 A8图1图2说明书附图1/3 页9CN 116505102 A9图3图4说明书附图2/3 页10CN 116505102 A10图5图6图7说明书附图3/3 页11CN 116505102 A11。