专利名称：一种异形高倍率聚合物锂离子电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚合物锂离子二次动力电池的应用技术领域，特指适合于载体形腔的 一种异形高倍率聚合物锂离子电池。
背景技术：
随着现代化社会的发展，石油能源的紧张，越来越多行业的能源需求及应用，涉及 到高能量动力电池组的装配空间为非传统规则方形体，这种异形腔体的容量与所占空间比 得要求愈来愈苛刻。传统聚合物锂离子动力电池中，电池10为规则方形，如图1所示。首先，传统电 池极耳20到电池芯边各点间距不等，造成离子运动过程分布不均勻，不能够进行大电流放
^^ o其次，外型一致性差，规则方形电池10安装在圆筒状电池载体30中，只有四个角 部与载体的面接触，造成电池边缘强度薄弱，在碰撞时容易产生正负极短路，引发安全性的
急 ^^ o另外这种传统电池与外壳的面接触难题，例如，当聚合物锂离子动力电池用于类 似水下圆形运行载体及用于类似电动车等设备上。由于动力电池因功率能量太大时(特别 是较大容量电池串并联在一起使用时)，在较大的工作电流状况下，不可避免产生大量热， 如果是方形电池芯均难以和装配电池载体的内壁实现接触。而其散热效果直接影响了电池 的安全性能和可靠性效果。对于高倍率大容量聚合物锂离子电池在10C 15C的大工作电流连续工作时，其 电池的极化现象是非常严重的。而且由于方形电池在的电流分布随着尺寸容量的增大，其 均勻程度下降，如果使用的是圆柱形单电池的极耳而导流面积受限，涡流现象严重，在高倍 率放电时，内阻增大，温度升高，极化现象严重。所以传统的聚合物规则形状锂离子电池不适用于现有的圆筒状大电流动力电池中。由于聚合物锂离子电池的异形优势已经引起世界各国的高度重视，并在技术领域 获得广泛的成功应用。而聚合物锂离子电池的比能量高，制作工艺简单，形状可变(可制成 各种形状的扁平结构和弯曲结构，厚度小于1mm)保存期长，大功率放电性能优异，为本发 明设计一种用于圆筒状载体的异形高倍率聚合物锂离子电池提供了空间。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种异形高倍率聚合物锂离子电池片，由该电池片制 成的电池以及电池组，在圆筒状载体腔内有效实现空间最大化利用，异形电池与载体曲面 相一致，实现面接触，增加散热效能。本发明的次要目的在于提供一种异形高倍率聚合物锂离子电池，改进电池片极 耳，增大极耳导流截面，降低截面内阻以及放电时的极化反应。
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本发明的另一目的是提供一种异形高倍率聚合物锂离子电池，内部设置能量分割 膜，电池内部有效散热单元，排除了电池内部产生热失控而造成的不安全隐患。为了实现上述目的，本发明的所采用的技术方案是一种异形高倍率聚合物锂离子电池片，包括全异形的正极膜、负极膜和陶瓷隔膜； 其中所述的异形为四边形，其中一边为圆弧，圆弧相邻两边平行，第四边与平行的两边垂 直，正负极极耳在第四边上。所述的正极膜和负极膜采用二负一正的叠片方式，中间为正极膜，两边各为负极 膜，且正极膜和负极膜之间由中间用多孔状陶瓷隔膜隔开，在高温电解质热聚合固化形成 电池片。所述电池片的正负极膜，其极耳厚度在0. 3 0. 35毫米之间，正负极极耳表面 镀银，由高纯度合金紫铜片通过铆钉铆接成加厚极耳，高纯度合金紫铜片表层镀0. 008 0.010毫米的厚质银层。所述的负极极耳用纯度为99. 95%的纯铜紫铜片，厚度为0. 3 0. 35毫米；正极 极耳用纯度在99. 95%的纯铝片，其厚度在0. 035 0. 04毫米；正负极极耳表层具有镀银 层，其厚度在0. 005 0. 008毫米。一种异形高倍率聚合物锂离子电池，用多层复合材料合成的铝塑包装膜将所述的 至少一片电池片热封形成电池。所述的电池包含偶数个电池片，在电池片总数的二分之一处，用能量分割膜隔开， 对电池的总能量进行等量分割。所述的能量分割膜为0. 4mm厚的耐高温、无收缩、浸润率性强的无纺布片。所述的电池经绝缘散热胶在模型中定型固化；所述的绝缘散热胶包括树脂、阻燃 剂、粘接剂、固化剂、扩散剂，绝缘散热胶通过工程塑料模腔定型固化成型，固化层沿电池片 周边放大3 4毫米。一种异形高倍率聚合物锂离子电池组，将所述的电池重叠放置，进行串并联拼装， 形成电池组。所述电池组安装于带散热孔的柱状异形壳体中；电池组两个均盛装有电池组的柱 状异形壳体，其圆弧曲面相向放置，极耳面相对的结构拼接成适用于圆筒状电池载体的动 力电池。本发明具有如下有益效果首先，本发明是异形状电池片，解决了传统电池在圆筒状电池载体腔类体积利用 率低，能量小及散热效率差电性能不稳定的难题。该种异形电池片形成的电池以及电池组 能有效实现空间最大化利用，提高了电池内部电流密度分布均勻性，改善了电性能条件。异 形电池片组成的电池组圆弧曲面与载体曲面相一致，实现导热面接触，有效提高了大电流 放电时散热效能。其次，电池片内部的正负极膜片采用二负一正的叠片方式，解决了正极容量过剩， 负极容易不足的材料的配对难题。隔膜采用多孔的陶瓷隔膜有效提高了热失效的封孔温 度，电池片内部结构上，采用能量分割膜工艺，对电池的总能量进行等量分割，能量分隔膜 使散热点分散，热量容易相外扩散，电池极化效率降低，电池效率提高，对排除电池内部产 生热失控或外部滥用环境条件下而造成的不安全隐患有提高作用，从内部机理上起到保护
4和有效控制作用。最后，通过极耳改进，采用加厚0型铜和0型铝，增大极耳导流截面，同时采用铝厚 质镀银工艺有效的降低截面内阻及异形聚合物锂离子电池12C 15C高倍率放电时的产生 极化反应，极化反应产生热效应的温度应基本控制在士 1.5°C之间。加厚极耳镀银工艺，提 高极耳材料的电导率。另外，电池由绝缘散热胶形成胶层的保护，由于与异形电池载体曲面形成面接触， 这样电池片不易受损。同时电池片在工作时产生的热量通过胶层传导到异形载体接触金属 外壳的内表面，有利于电池组内部的热量散发。还有电池组安装的柱状异形壳体是带散热孔，即使电池遇到外界高温而产生气体 时，也很容易使软包装涨破，而释放出气体，不会产生燃烧和爆炸的现象。
图1是传统方形电池装配示意图2是本发明较佳实施例中电池片组装示意图3是本发明较佳实施例的电池内部示意图4是本发明较佳实施例的电池结构示意图5是本发明较佳实施例中聚合成型示意图6是本发明较佳实施例的加厚极耳示意图7是本发明较佳实施例中电池安装在塑料模中的示意图8是本发明较佳实施例中电池组的结构示意图9是本发明较佳实施例中电池组安装在异性壳体的示意图10是本发明较佳实施例中电池组构成的动力电池示意图11是本发明较佳实施例电池组安装在电池载体中的截面图。
具体实施例方式结合附图，对本发明较佳实施例做进一步详细说明。本发明中的电池片1包括一个正极膜211、两个负极膜12，正极膜11位于中间，两 侧各叠放一个负极膜12，如图2、图3所示。在正负极膜之间由多孔的陶瓷隔膜13隔开，在 高温电解质15热聚合固化条件下，形成电池片1，行业中通常称为裸电池。取8片电池片1，重合叠放在一起，由多层复合材料合成的铝塑膜热封形成电池2， 如图3、图4所示。在本实施例中，在电池片1总数的二分之一处，即一边各4个电池片1， 用能量分割膜14隔开，对电池2的总能量进行等量分割。能量分割膜14可采用0. 4mm厚 的耐高温、无收缩、浸润率性强的无纺布片。这样等分可以使得电池2的散热点分散，热量 容易相外扩散，电池极化效率降低，电池效率提高。本发明所有膜片均为异形状。如图5所示，该异形为一个四边形，其中一边为弧形 边A，弧形边A相邻两边B、C互相平行，第四边D与平行的两边B、C均垂直。电池2中A、 B、C三边形成电池封边折边，电池正负极耳21、22热封在第四边D上。电池片1的正负极耳21、22厚度在0. 3 0. 35毫米之间，正负极耳21、22表面镀 银，其厚度在0. 005 0. 008毫米。负极极耳21用纯度为99. 95%的0型紫铜片(即纯铜
5紫铜片)，0型紫铜片厚度为0. 3 0. 35毫米。正极极耳22用纯度在99. 95%的铝片，铝 片厚度在0. 035 0. 04毫米。如图6为了增大极耳导流截面，正负极耳21、22还配有高纯度H3紫铜片3 (即为 合金紫铜片)，紫铜片3通过铆钉铆接在极耳两侧，形成加厚极耳。高纯度H3紫铜片表层镀 0. 008 0. 010毫米的厚质银层。结合图7，电池片1经绝缘散热胶定型固化。绝缘散热胶成分包括树脂基材、阻燃 剂、粘接剂、固化剂、扩散剂。电池2安装在工程塑料模4的腔体内，灌入绝缘散热胶固化成 型，其固化层一般沿电池2周边向外放大3 4毫米。如图8、图9所示，固化后的电池片1就可以采用连接件5将其进行并联拼装，各电 池2的正极极耳相连，负极极耳相连，成电池组6。电池组6再逐个串联，安装于带散热孔的 柱状异形壳体7中。电池组6较多时，在柱状异形壳体7内设置几个隔板71，使得内部支撑 力度增强。本发明的可以应用于各类圆柱状电池载体中，作为动力电池，比如电瓶车、类似水 下圆形运行载体等等。采用两个一样的柱状异形壳体7内部装上电池组6，将柱状异形壳 体7圆弧曲面相向放置，极耳面相对的结构拼接，组成一个完整的动力电池8。该动力电池 8的适用于圆筒状电池载体81中，与电池载体81构成面与面接触，如图10、图11所示，增 强其可靠性以及散热效能，防撞能力强。
权利要求
一种异形高倍率聚合物锂离子电池片，其特征在于包括全异形的正极膜、负极膜和陶瓷隔膜；其中所述的异形为四边形，其中一边为圆弧，圆弧相邻两边平行，第四边与平行的两边垂直，正负极极耳在第四边上。
2.如权利要求1所述的一种异形高倍率聚合物锂离子电池片，其特征在于所述的正 极膜和负极膜采用二负一正的叠片方式，中间为正极膜，两边各为负极膜，且正极膜和负极 膜之间由中间用多孔状陶瓷隔膜隔开，在高温电解质热聚合固化形成电池片。
3.如权利要求1所述的一种异形高倍率聚合物锂离子电池片，其特征在于所述电池 片的正负极膜，其极耳厚度在0. 3 0. 35毫米之间，正负极极耳表面镀银，由高纯度合金紫 铜片通过铆钉铆接成加厚极耳，高纯度合金紫铜片表层镀0. 008 0. 010毫米的厚质银层。
4.如权利要求1所述的一种异形高倍率聚合物锂离子电池片，其特征在于所述的 负极极耳用纯度为99. 95%的纯铜紫铜片，厚度为0. 3 0. 35毫米；正极极耳用纯度在 99. 95 %的纯铝片，其厚度在0. 035 0. 04毫米；正负极极耳表层具有镀银层，其厚度在 0. 005 0. 008 毫米。
5.一种异形高倍率聚合物锂离子电池，其特征在于用多层复合材料合成的铝塑包装 膜将所述的至少一片电池片热封形成电池。
6.如权利要求5所述的一种异形高倍率聚合物锂离子电池，其特征在于所述的电池 包含偶数个电池片，在电池片总数的二分之一处，用能量分割膜隔开，对电池的总能量进行等量分割。
7.如权利要求5所述的一种异形高倍率聚合物锂离子电池，其特征在于所述的能量 分割膜为0. 4mm厚的耐高温、无收缩、浸润率性强的无纺布片。
8.如权利要求5所述的一种异形高倍率聚合物锂离子电池，其特征在于所述的电池 经绝缘散热胶在模型中定型固化；所述的绝缘散热胶包括树脂、阻燃剂、粘接剂、固化剂、扩 散剂，绝缘散热胶通过工程塑料模腔定型固化成型，固化层沿电池片周边放大3 4毫米。
9.一种异形高倍率聚合物锂离子电池组，其特征在于所述的电池重叠放置，进行串 并联拼装，形成电池组。
10.如权利要求9所述的一种异形高倍率聚合物锂离子电池组，其特征在于所述电池 组安装于带散热孔的柱状异形壳体中；电池组两个均盛装有电池组的柱状异形壳体，其圆 弧曲面相向放置，极耳面相对的结构拼接成适用于圆筒状电池载体的动力电池。
全文摘要
本发明主要公开了一种异形高倍率聚合物锂离子电池片，包括全异形的正极膜、负极膜和陶瓷隔膜。其中所述的异形为四边形，其中一边为圆弧，圆弧相邻两边平行，第四边与平行的两边垂直，正负极极耳在第四边上。用多层复合材料合成的铝塑包装膜将所述的至少一片电池片热封形成电池。电池重叠放置，进行串并联拼装，形成电池组。本发明在圆筒状电池载体腔内由该种异形电池片制成的电池有效实现空间最大化利用，电池片内电流密度分布均匀，异形电池组圆弧边与载体曲面相一致，实现导热面接触，有效提高了大电流放电时散热效能。
文档编号H01M10/50GK101847755SQ201010191338
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月27日 优先权日2010年5月27日
发明者王小峰, 马军玲 申请人:厦门太和动力电源科技有限公司