電芯疊片、鋰空氣二次電堆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電芯疊片、鋰空氣二次電堆。
【背景技術(shù)】
[0002]動力電池的能量密度決定了新能源汽車的續(xù)航里程?，F(xiàn)有的鋰離子電池體系已無法達到500Wh/kg以上能量密度的需求，續(xù)航里程成為制約新能源汽車推廣的重要因素。因此，鋰空氣電池、鋰硫電池體系成為新一代動力電池的研究熱點。鋰空氣電池由于負極金屬鋰具有很高的理論比容量為3862mAh/g和最低的電化學電位(-3.04V vs.SHE)，因而具有極高的能量密度，按產(chǎn)物Li2O2的質(zhì)量計算，其理論值可達3505Wh/kg，遠遠高于鋰離子電池的能量密度。也高于汽油內(nèi)燃機的實際能量密度。作為一種極有前景的新體系電池，各國技術(shù)路線圖均明確地將鋰空氣電池作為未來新電池體系研發(fā)的重點方向之一，其研究已獲得各國政府的大力支持。一旦實現(xiàn)鋰空氣電池關(guān)鍵技術(shù)突破和工程化，即可使電動汽車全面產(chǎn)業(yè)化，取代目前鋰離子電池成為新能源汽車新一代動力電源。此外，鋰空氣電池在航空航天、國家安全、大型儲能電站等諸多領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]不同于傳統(tǒng)的鋰離子電池，鋰空氣電池的正極活性物質(zhì)是空氣中的氧氣，電池是一個半開放體系，要求電池有特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以保證氧氣可以自由地進出空氣正極。合理的鋰空氣電池設(shè)計決定電池最終性能的關(guān)鍵之一，也直接決定了其工程化應(yīng)用前景。但目前國內(nèi)外對鋰空氣電池設(shè)計和制作的相關(guān)研究并不是很多，多采用扣式電池或Swagelok型小容量電池，其容量為ImAh?30mAh，來進行機理研究和材料設(shè)計。氧氣通過正極蓋板上的氣孔(扣式電池)或?qū)ｉT的氧氣進出口(Swagelok型電池)進出空氣正極。對于容量較大的鋰空氣電池，設(shè)計多采用軟包開孔的形式，該種設(shè)計面臨正極氧氣分配不均，氣體傳質(zhì)能力弱，電池內(nèi)部接觸差，容易脹氣等問題。設(shè)計與開發(fā)大容量鋰空氣電池或電堆，解決大容量電池結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備工藝中的關(guān)鍵問題對于鋰空氣電池的應(yīng)用和發(fā)展具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種電芯疊片、基于該電芯疊片而形成的鋰空氣二次電堆，從而更加適于實用。
[0005]為了達到上述第一個目的，本發(fā)明提供的電芯疊片技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供的電芯疊片包括第一氣體導流板、第二氣體導流板…第η氣體導流板，第一夾層組件、第二夾層組件…第η-1夾層組件，
[0007]所述第一夾層組件設(shè)置于所述第一氣體導流板與第二氣體導流板之間，
[0008]所述第二夾層組件設(shè)置于所述第二氣體導流板與第三氣體導流板之間，
[0009]...
[0010]所述第η-1夾層組件設(shè)置于所述第η-1氣體導流板與第η氣體導流板之間；
[0011]所述第一夾層組件、第二夾層組件…第η-1夾層組件分別由上至下依次包括上空氣正極、上疏液透氣膜、上密封墊片、上隔膜、金屬鋰箔、下隔膜、下密封墊片、下疏液透氣膜、下空氣正極，所述第一夾層組件、第二夾層組件…第n-1夾層組件分別還包括負極極耳，所述負極極耳一端固定連接于所述金屬鋰箔，所述負極極耳從所述上密封墊片、下密封墊片間伸出。
[0012]本發(fā)明提供的電芯疊片還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0013]作為優(yōu)選，所述上疏液透氣膜中心開設(shè)有第一通孔，所述上密封墊片中心開設(shè)有第二通孔，所述下密封墊片中心開設(shè)有第三通孔，所述下疏液透氣膜中心開設(shè)有第四通孔，
[0014]所述第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔中心對準。
[0015]作為優(yōu)選，所述上疏液透氣膜、上密封墊片、下密封墊片、下疏液透氣膜上開設(shè)有連通的氣道孔進口通道，所述上疏液透氣膜、上密封墊片、下密封墊片、下疏液透氣膜上還開設(shè)有連通的氣道孔出口通道，所述第一氣體導流板、第二氣體導流板…第η氣體導流板分別與所述氣道孔進口通道、氣道孔出口通道連通。
[0016]作為優(yōu)選，所述第一氣體導流板、第二氣體導流板…第η氣體導流板、上疏液透氣膜、上密封墊片、下密封墊片、下疏液透氣膜上均開設(shè)有兩個以上注液孔，形成兩組以上連通的注液通道。
[0017]作為優(yōu)選，開設(shè)于所述上密封墊片上的注液孔與所述第二通孔連通，開設(shè)于所述下密封墊片上的注液孔與所述第三通孔連通。
[0018]作為優(yōu)選，所述金屬鋰箔的規(guī)格小于所述上隔膜，和，所述下隔膜的規(guī)格。
[0019]作為優(yōu)選，所述第一氣體導流板上設(shè)有第一極耳、所述第二氣體導流板上設(shè)有第二極耳…所述第η氣體導流板上設(shè)有第η極耳，所述第一極耳、第二極耳…第η極耳規(guī)格相同，所述第一極耳、第二極耳…第η極耳上設(shè)有貫穿的通孔。
[0020]作為優(yōu)選，所述第一氣體導流板、第二氣體導流板…第η氣體導流板上分別設(shè)有氣體導流槽，
[0021 ]所述氣體導流槽包括第一氣體導流板氣道孔、第二導流板氣道孔、流道，所述流道設(shè)置于所述第一氣體導流板氣道孔和第二導流板氣道孔之間，
[0022]所述第一氣體導流板氣孔道向左凸出與氣道孔進口通道連通，所述第二氣體導流板氣孔道向右凸出與所述氣道孔出口通道連通。
[0023]作為優(yōu)選，所述上空氣正極、下空氣正極分別包括集流層和反應(yīng)層，所述集流層選自碳紙、碳布、巴基紙、金屬網(wǎng)、泡沫金屬中至少一種材質(zhì)制成。
[0024]作為優(yōu)選，所述上隔膜、下隔膜分別選自玻璃纖維、聚丙烯、聚乙烯中的至少一種材質(zhì)制成。
[0025]作為優(yōu)選，第一氣體導流板、第二氣體導流板…第η氣體導流板選自石墨板、金屬板、復合材質(zhì)板中至少一種材質(zhì)制成。
[0026]作為優(yōu)選，所述上密封墊片、下密封墊片分別選自硅膠、聚四氟乙烯、派熱克斯玻璃、玻璃/陶瓷復合材料中至少一種材質(zhì)制成。
[0027]作為優(yōu)選，所述氣體導流槽流場采用平行流場、蛇形流場、交指型流場、點狀流場、仿生流場中至少一種。
[0028]為了達到上述第二個目的，本發(fā)明提供的鋰空氣二次電堆技術(shù)方案如下:
[0029]本發(fā)明提供的鋰空氣二次電堆包括上端板、本發(fā)明提供的電芯疊片、下端板，
[0030]所述上端板上設(shè)有上端板氣道孔進口、上端板氣道孔出口、上端板注液孔，[0031 ] 所述上端板氣道孔進口對準所述氣道孔進口通道，所述上端板氣道孔出口對準所述氣道孔出口通道；
[0032]所述上端板注液孔與所述注液通道數(shù)量相同且對準；
[0033]所述電芯疊片夾設(shè)在所述上端板和下端板之間，
[0034]所述上端板與下端板之間固定連接。
[0035]本發(fā)明提供的鋰空氣二次電堆還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0036]作為優(yōu)選，所述上端板上設(shè)有上端板第一螺栓孔、上端板第二螺栓孔、上端板第三螺栓孔、上端板第四螺栓孔，
[0037]所述下端板上設(shè)有下端板第一螺栓孔、下端板第二螺栓孔、下端板第三螺栓孔、下端板第四螺栓孔，
[0038]利用螺栓使所述上端板與下端板之間固定連接。
[0039]作為優(yōu)選，所述上端板、下端板分別選自金屬、有機玻璃、聚四氟乙烯、工程塑料、木質(zhì)中至少一種材質(zhì)制成。
[0040]包含本發(fā)明提供的電芯疊片的鋰空氣二次電堆有專門的氧氣進出氣路，利用氣體導流板表面的氣體導流槽為鋰空氣電堆空氣正極傳輸并分配反應(yīng)氣體，氣場分布均勾。通過氣體導流板與電芯疊片的多層疊摞，鋰空氣二次電堆便于擴展，適合制作大容量電池及實際應(yīng)用生產(chǎn)。所述鋰空氣二次電堆裝配方便、可靠性高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。該鋰空氣二次電堆可正常工作，既可以放電，也可以可逆充電。
【附圖說明】
[0041]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0042]圖1為本發(fā)明實施例一提供的電芯疊片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為本發(fā)明實施例一提供的電芯疊片中，第一氣體導流板、第二氣體導流板、第一夾層組件的爆炸圖；
[0044]圖3為本發(fā)明實施例二提供的鋰空氣二次電堆的爆炸圖；
[0045]圖4為本發(fā)明實施例二提供的鋰空氣二次電堆的前三周充放電曲線圖(其中，充放電電流為0.1mA/cm2)。
【具體實施方式】
[0046]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種電芯疊片、基于該電芯疊片而形成的鋰空氣二次電堆，從而更加適于實用。
[0047]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實