專利名稱：大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于清潔能源裝置領(lǐng)域，尤其涉及電池的正負極片組組合方式的一種 大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，特別是在石油、煤、天然氣等傳統(tǒng)能源不斷開采、資源日 益枯竭、生態(tài)負荷逼近極限的今天，人類急需開發(fā)可再生、高比能量、環(huán)境友好型的可替代 能源.鋰離子電池具有高比能量，轉(zhuǎn)換效率高，環(huán)境友好，循環(huán)壽命長，自放電小等優(yōu)點，是 一種理想的儲能裝置，具有廣闊的應(yīng)用空間，但目前鋰離子電池的應(yīng)用大多只是局限于通 訊和IT等電子行業(yè)，其生產(chǎn)制造方法皆屬于電池容量小于5Ah的小電池工藝體系.雖然從 理論上來講，對于大型動力裝置和儲能系統(tǒng)，如各種電動車，電動汽車，UPS等，皆可以通過 小電池并聯(lián)成大容量電池滿足用電需求，很多公司也是以此種方式去開發(fā)大容量電池運用 市場，但從實際情況來看，通過小電池并聯(lián)對單體電池一致要求很高，并聯(lián)電池組中任何一 只出現(xiàn)問題，將會影響到整組電池的性能發(fā)揮，而且，鋰離子電池的應(yīng)用必需要加上電池管 理系統(tǒng)，當今的電池管理技術(shù)也只能對串聯(lián)進行管理，并無電池并聯(lián)管理的電子技術(shù)，從技 術(shù)和產(chǎn)業(yè)化角度來看，小電池并聯(lián)的方案都難以滿足大容量電池的需求。從國內(nèi)外現(xiàn)狀來看，大容量單體電池有采用金屬硬殼包裝的和塑料包裝的，金屬 硬殼結(jié)構(gòu)優(yōu)點是耐壓性好，電池難鼓脹，其缺點是循環(huán)壽命差，安全性差；塑料殼結(jié)構(gòu)是電 池厚度厚，電池內(nèi)部散熱差，穩(wěn)定性差.而且上述兩種結(jié)構(gòu)同屬液態(tài)鋰離子電池，電解液可 以在殼體內(nèi)自由流動，容易泄漏，正負極之間也容易在日后長期使用過程受熱和外力等的 作用發(fā)生位移，造成性能失效或安全事故。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中通過小電池并聯(lián)對單體電池一致要求很高，并 聯(lián)電池組中任何一只出現(xiàn)問題，將會影響到整組電池的性能發(fā)揮，而且，鋰離子電池的應(yīng)用 必需要加上電池管理系統(tǒng)，當今的電池管理技術(shù)也只能對串聯(lián)進行管理，并無電池并聯(lián)管 理的電子技術(shù)，從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化角度來看，小電池并聯(lián)的方案都難以滿足大容量電池的需 求；和采用金屬硬殼包裝的具有是耐壓性好，電池難鼓脹等優(yōu)點，其缺點是循環(huán)壽命差，安 全性差；塑料殼結(jié)構(gòu)是電池厚度厚，電池內(nèi)部散熱差，穩(wěn)定性差.而且上述兩種結(jié)構(gòu)同屬液 態(tài)鋰離子電池，電解液可以在殼體內(nèi)自由流動，容易泄漏，正負極之間也容易在日后長期使 用過程受熱和外力等的作用發(fā)生位移，造成性能失效或安全事故的不足；而提供一種大容 量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，將正極片、隔膜、負極片、隔膜和正極片依次層疊起 來熱復合組成一只電池單元，多只電池單元并聯(lián)，正極片的極耳并接后連接至電池外殼的 正極，負極片的極耳并接后連接至電池外殼的負極，并密封在電池外殼內(nèi)。一種大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，按正極片、隔膜連續(xù)折疊包裹N 個負極片和正極片構(gòu)成的電池單元組層疊結(jié)構(gòu)；兩片正極片的極耳并接后連接至電池外殼
3的正極，N個負極片的極耳并接后連接至電池外殼的負極，并密封在電池外殼內(nèi)。所述隔膜裁成尺寸大于正極片和負極片的單個極片的尺寸；或隔膜連續(xù)折疊成方 形片尺寸大于正極片和負極片的單個極片的尺寸。所述N 為 2-35。所述電池容量在50Ah 2000Ah之間，電池長度尺寸為200 700mm，電池寬度尺 寸為200 1000mm，電池厚度不超過20mm。本實用新型的優(yōu)點是整個電池極片組處于相同的電解液環(huán)境中，電化學體系穩(wěn) 定有效，電池性能發(fā)揮穩(wěn)定；電池芯是通過正極片和負極片小片層疊而成，極片界面電阻 小，電池發(fā)熱少；電極片通過聚合物技術(shù)聚合在一起，相互之間不會受機械震動移位，電池 性能可靠穩(wěn)定；另外，將大容量電池所用的極片長度只局限在1000mm以內(nèi)，避免了其他大 容量電池極片長達10多米的缺陷.本實用新型結(jié)構(gòu)電池容量可電池適合于大容量鋰離子 電池的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，工藝簡單，工作效率高，電池一致性好，性能穩(wěn)定可靠，安全性 尚o

圖1單體電池單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖2電池的正負極片連續(xù)折疊組合結(jié)構(gòu)示意圖。圖3正極片示意圖。圖4負極片示意圖。圖5隔膜示意圖。圖6大容量鋰離子電池外形示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，
以下結(jié)合附圖予以說明。將 正極片1、隔膜3、負極片5、隔膜3和正極片1依次層疊起來熱復合組成一只單體電池單元 (如圖1所示)，多只單體電池單元并聯(lián)，正極片1的極耳2并接后連接至電池外殼6的正 極8，負極片5的極耳4并接后連接至電池外殼6的負極，并密封在電池外殼內(nèi)(如圖6所 示)；或按正極片1、隔膜3連續(xù)折疊包裹N個負極片5和正極片1構(gòu)成的電池單元組層疊 結(jié)構(gòu)；兩片正極片1的極耳2并接后連接至電池外殼6的正極8，N個負極片5的極耳4并 接后連接至電池外殼6的負極7。所述隔膜裁成或連續(xù)折疊的方形片的尺寸大于正極片和負極片的單個尺寸。所述N 為 2-35。所述電池容量在50Ah 2000Ah之間，電池長度尺寸為200 700mm，電池寬度尺 寸為200 1000mm，電池厚度不超過20mm。例 1通過攪拌涂布，將正極集流體鋁箔單面涂覆上正極活性材料，并裁成如圖3型狀； 將負極集流體銅箔雙面覆上負極活性材料，并裁成如圖4型狀，將隔膜裁成尺寸大于正極 片和負極片的方形片(如圖5所示)，取厚度均為0. 3-0. 6mm的正極片2張、隔膜2張、負極 1張，然后按圖1結(jié)構(gòu)，依次將正極片1，隔膜3，負極片4，隔膜3，正極片1依次層疊起來熱
4復合成一只電池單元，再將根據(jù)電池的體積比能量計算出來的單元電池數(shù)在極耳處并聯(lián)， 并與厚度和寬度合適的引出極耳焊接起來，正極采用鋁材，負極采用銅材或鎳材，然后用鋁 塑復合包裝膜熱封裝，注液后即得大容量聚合物鋰電子電池。此結(jié)構(gòu)采用如圖6.采用本例 中的極片尺寸，層疊23個單元電池，正負極分別焊接上寬度為280mm，厚度為0. 3mm的鋁極 耳和銅極耳，封裝后則得500Ah大容量聚合物鋰離子電池.電池成型后的厚度為13mm，寬度 為770mm，長度為430mm。例 2將正負極片切成小片，隔膜不切斷，采用如圖2的折疊結(jié)構(gòu)，負極片是雙面涂布， 疊30層，正極片也是雙面涂布，最外兩層正極片采用單層，以節(jié)省用料.極片組合后正負極 分別焊接上寬度為280mm，厚度為0. 2mm的鋁極耳和銅極耳，封裝后則得250Ah大容量聚合 物鋰離子電池.電池成型后的厚度為6. 8mm，寬度為770mm，長度為430mm。以上兩種組合方式的電池采用鋁塑復合膜包裝，電池正極引出端基材采用鋁帶或 者鋁鎳復合帶，負極耳基材采用鎳帶或者銅帶.極片大小可以根據(jù)廠家的涂布能力決定， 采用本實用新型，將極片裁成便于組裝的小片，極片與極片之間是平面接觸，電池輸出極耳 可以根據(jù)電池容量大小靈活設(shè)計，既方便生產(chǎn)操作，電池性能也穩(wěn)定可靠，是一種理想大容 量電池結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求一種大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，將正極片、隔膜、負極片、隔膜和正極片依次層疊起來熱復合組成一只電池單元，多只電池單元并聯(lián)，正極片的極耳并接后連接至電池外殼的正極，負極片的極耳并接后連接至電池外殼的負極，并密封在電池外殼內(nèi)。
2.一種大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，按正極片、隔膜連續(xù)折疊包裹N個 負極片和正極片構(gòu)成的電池單元組層疊結(jié)構(gòu)；兩片正極片的極耳并接后連接至電池外殼的 正極，N個負極片的極耳并接后連接至電池外殼的負極，并密封在電池外殼內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一項所述的一種大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述隔膜裁成尺寸大于正極片和負極片的單個極片的尺寸；或隔膜連續(xù)折疊成方形 片尺寸大于正極片和負極片的單個極片的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一項所述的一種大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述N為2-35。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一項所述的一種大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述電池容量在50Ah 2000Ah之間，電池長度尺寸為200 700mm，電池寬度尺寸為 200 1000mm，電池厚度不超過20mm。
專利摘要一種大容量聚合物鋰離子電池結(jié)構(gòu)，通過將電池長度和寬度尺寸加大，減少電池厚度來完成，做成大容量電池。電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)是將形狀尺寸相同的正極片、負極片和隔膜層疊而成。正極片和負極片極耳組合在一起分別焊接上銅片、鋁片或鎳片上引出，采用三層鋁塑復合膜熱封完成。本制備方法的優(yōu)點是將電池寬度電池厚度薄，大電流放電時發(fā)熱少，電極片與隔膜之間聚合在一起，界面接觸平整穩(wěn)固，電池性能可靠.鋁塑膜軟包裝，電池不會爆炸，使用時，減少了并聯(lián)，只通過串聯(lián)就可以滿足目前電動自行車，電動汽車等大型用電產(chǎn)品的需要.安全可靠，具有廣泛的市場前景。
文檔編號H01M10/0583GK201766132SQ201020112699
公開日2011年3月16日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者張云, 王曉功, 程建聰 申請人:北京神州巨電新能源技術(shù)開發(fā)有限公司;河北神州巨電新能源科技開發(fā)有限公司