一种高电压动力电池的制作方法_2

文档序号:8262871阅读:来源:国知局
种。并且,位于电池壳上下表面的柔性集流线分别引出正、负极电极端子与外界相连。
[0024]在固定有柔性集流线的电池壳的上下表面分别涂覆一层导电胶粘剂,覆盖柔性集流线固定在电池壳的部分,以保证柔性集流线与电池壳的电接触良好,集流均匀。
[0025]为了保证上述高电压动力电池的绝缘和密封特性,本发明进一步包括一种绝缘壳,该绝缘壳是一种塑料聚合物或填充有高导热无机材料颗粒的塑料聚合物,通过热塑成形等方法包裹在电池壳表面,与柔性集流线连接的正极端子或负极端子穿过该绝缘壳引出。该绝缘壳的材料优选为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯中的一种或几种,其厚度优选为I ?4mm。
[0026]本发明的技术优势体现在:
[0027]I)电池壳的折边区域和电池内部的弹性垫片为电芯边缘的环形密封圈提供持久的压应力,保证了电芯的绝缘密封,使得电芯内部电池单元之间连接紧密,降低了电池内阻;
[0028]2)这种电池结构使得动力电池在使用过程中具有较强的耐冲击力:当电池壳受到外在的轴向挤压时,弹性垫片的弹性力作用可为电芯提供向外抗挤压的缓冲力,避免电芯内部因受剧烈挤压而遭受破坏,导致电池短路;当该电池受到轴向拉伸时,弹性垫片的弹性力作用可为电芯提供向内弹进的力,避免电池工作中因拉伸力导致电池内阻突然增大甚至开路;
[0029]3)这种结构可以实现动力电池的高电压和高倍率输出特性,电池整体结构简单,安全性好,可靠性高。
【附图说明】
[0030]图1为本发明的双极性电极片的结构示意图,其中,101—双极性电极片;102—双极性集流体;103—环形密封圈;104—正极涂层;105—负极涂层;
[0031]图2为本发明的电池单元的结构示意图,其中,201—电池单元;202—隔离层;
[0032]图3为本发明的电芯的结构示意图,其中,301—电芯;
[0033]图4为本发明的弹性垫片的结构示意图,其中,Ca)为弹性体为泡沫镍的弹性垫片,(b)为弹性体为波浪板的弹性垫片,(c)为弹性体为杯形板的弹性垫片;401—弹性垫片;402—圆形垫片;403—弹性体;
[0034]图5为本发明的电池盖、电池凹座以及它们配套组成的电池壳的结构示意图,其中,Ca)为电池盖,(b)为电池凹座,(c)为电池壳;501 —电池盖;502—电池凹座;503—塑料环;504—圆形镀镍钢片;505—电绝缘层;506—折边区域;507—电池壳;
[0035]图6为本发明的电池在包裹绝缘壳之前的结构示意图,其中,(a)为俯视图,(b)为剖面图;601—柔性集流线;602—电极端子;
[0036]图7为本发明的实施例三中设置在电池壳上下表面的柔性集流线的结构示意图,其中,Ca)为单螺旋状柔性集流线;(b)为多螺旋状柔性集流线;(c)为条状柔性集流线;Cd)为多边形网状柔性集流线;
[0037]图8为本发明的高电压动力电池结构示意图,其中,801—高电压动力电池;802—导电胶粘剂;803—绝缘壳。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图,通过实施例对本发明做进一步说明。
[0039]如图1所示,本发明的双极性电极片101包括圆形的双极性集流体102、包括在双极性集流体102边缘的环形密封圈103、以及分别粘接在双极性集流体102上下表面的负极涂层105和正极涂层104,其中负极涂层105和正极涂层104统称为电极涂层。双极性集流体102粘接有正极涂层的一面必须耐氧化,而粘接有负极涂层的一面必须耐还原;双极性集流体102起到电子导电作用的同时,必须阻隔锂离子在相邻电池单元之间的迁移。电极涂层呈圆形,直径小于或者等于环形密封圈103的内径,粘接在双极性集流体102上、下表面。
[0040]如图2所示,本发明的电池单元201由两个圆形双极性电极片101上下叠加组成,且在相邻的两个双极性电极片101之间设有至少一层的隔离层202,防止电池单元201内部短路。电池单元201内充满含锂离子的液体或胶体或聚合物的电解质,环形密封圈103承受电池壳折边区域506产生的压力,使电池单元之间相互弹性挤压并密封,电池单元之间的电解质互不流通接触,电池充放电时锂离子的迁移被限制在各个电池单元内部,避免了电解质泄露或与空气接触,同时使电芯301内部的电池单元之间紧密接触。
[0041]如图3所示,本发明的电芯301由两个或两个以上的电池单元201叠加组成。其中,位于电芯301最上面以及位于最下面的电池单元201的双极性集流体102的外表面为电芯301的表面电极(表面正极或表面负极),表面电极不粘接电极涂层。
[0042]如图4所示,本发明的弹性垫片401是一种具备压缩回弹性的导电金属复合体,包括圆形垫片402和弹性体;圆形垫片402表面为平面,与电芯301的表面电极通过导电粘接剂粘接固定在一起,圆形垫片402直径大于等于所述电芯的环形密封圈103的外径;弹性体置于圆形垫片204的表面,依靠弹性力与电池壳507的内表面紧密接触。
[0043]如图5所示,电池盖501和电池凹座502配套组成电池壳507。其中,电池盖501包括塑料环503和圆形镀镍钢片504,塑料环503包裹在圆形镀镍钢片504上,电池盖501与弹性垫片401靠弹性力紧密接触;电池凹座502为桶状金属壳,金属壳底部与导电弹性垫片401依靠弹性力紧密接触。在本发明中,为了防止外部冲击对电芯301造成破坏,同时对电池内部起到绝缘密封的作用,在电池凹座的侧边区域内侧壁紧密粘接一层电绝缘层505,该电绝缘层505可随电池凹座502同时折边,挤压在电池盖501边缘的塑料环503上。塑料环503使电池盖501的圆形镀镍钢片504与电池凹座502在空间上和电学上分开,保证电池盖501与电池凹座502之间满足绝缘距离,同时使电池壳507内部密封。如图6a和图6b所示,分别为本发明的高电压动力锂离子电池在包裹绝缘壳之前的结构俯视图和剖面图。电池上下表面呈圆形,正、负极通过柔性集流线的电极端子引出。电池结构从下到上依次为:负极端子602b、柔性集流线601b、电池凹座502、弹性垫片401、电芯301、弹性垫片401、电池盖501、柔性集流线601a、正极端子602a。
[0044]在本实施例中,将电芯301、弹性垫片401和电池盖501 一起置入电池凹座502后,施加轴向机械载荷使得电池凹座502的突出边缘径向向内弯曲,发生塑性变形,形成了电池壳507的折边区域506。该折边区域506形成的轴向挤压力作用于弹性垫片,使电芯301边缘的环形密封圈103受到持久的弹性压应力,以保证电芯301内部串联的电池单元201之间接触紧密,降低电池内阻,并将电池单元201密封内部,以免内部的电解质泄露。在电池使用过程中,当电池壳507受到轴向挤压时,弹性垫片401的弹性力作用可为电芯301提供向外抗挤压的缓冲力,避免电芯301内部因受剧烈挤压而遭受破坏,导致电池短路,提高了电池的耐冲击力;当该电池受到轴向拉伸时,弹性垫片401的弹性力作用可为电芯301提供向内弹进的力,避免电池工作中因拉伸力导致电池内阻突然增大甚至开路。
[0045]实施例一:
[0046]本实施例提供一种高电压动力锂离子电池。
[0047]本发明中高电压动力锂离子电池801旨在满足各类不同电动车辆的供电需求,因此,根据该电池应用场合的不同,电芯301电压设计值也不同,也就是组成电芯301的电池单元201叠加的数量不同。目前,小型电动车(包括电动自行车、电动摩托车以及电动观光车等)的工作电压一般分别为:36V、48V、64V、74V和80V,大中型电动汽车(包括纯电动乘务车、纯电动卡车、混合动力车、电动公交车等)的工作电压范围一般在120V?500V。
[0048]本实施例为纯电动乘务车动力电源,其工作电压为360V,选用的电芯301工作电压平台为360V,电池单元201叠加数量为112个。
[0049]高电压动力锂离子电池801外形呈圆饼形状,电池直径40cm,电池高度5.5cm。
[0050]其中,圆形双极性集流体102是聚合物基复合导电薄膜,厚度为80 μ m。电极涂层的直径等于环形密封圈103的内径,正极涂层厚度为140 μ m,负极涂层厚度为120 μ m。环形密封圈103的厚度为420 μ m。
[0051]环形密封圈103的材料为PE (聚乙烯)。正极涂层104为正极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物,正极活性材料为磷酸铁锂,负极涂层105为负极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物,负极活性材料为能够可逆嵌锂的石墨。
[0052]在本实施例中,电芯301的表面正极和表面负极通过导电粘接剂分别粘接固定有一个能够导电的弹性垫片401a。弹性垫片401a是一种具备压缩回弹性的导电金属复合体,包括不锈钢材质的圆形垫片402和泡沫镍弹性体4
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