一种水平式双极性电池结构的制作方法

本发明涉及电池，特别是涉及一种水平式双极性电池结构。

背景技术：

1、经过多年的发展，市面上的电池种类越来越多，如镍镉电池、镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池和燃料电池等。目前，受限于资源短缺，广泛使用的锂离子电池的成本居高不下。随着储能需求的日益增长，如何开发更低成本的储能电池备受人们关注。

2、钠离子电池资源丰富、材料成本低，是一个最具潜力的开发对象。但是，钠离子电池的能量密度低、使用寿命有限，仅从材料改性研究对电池的能量提升有限。目前，大多数的钠离子电池都是采用垂直结构提升能量密度，但是，垂直结构难以将电池容量放大、还容易发生窜液，且堆积起来容易发生结构塌陷。而水平结构的双极性电池更容易将电池的容量放大化。专利申请cn114824151a公开了一种水平结构的双极性电池，其包括至少一组正负极片、至少一个双极片、隔膜、电解液和电池壳体，所述双极片包括正极段和负极段，中间预留空箔隔离；该方案将正负极涂在同一集流体上，由于正负极涂布厚度、压实等存在较大差异，这样设计给涂布和辊压带来了很大困难，容易导致极片压实和极片厚度难以达到设计值，且极片易发生打皱甚至断带等问题，极大地降低了良品率。专利申请cn113270627a也采用了类似的水平结构设计，除了具有上述存在的问题外，还具有密封性问题，而且容易发生窜液的情况。

技术实现思路

1、基于此，本发明实施例提供一种水平式双极性电池结构，旨在解决现有双性电芯电池结构在涂布和辊压时存在正负极厚度差异大、压实差异大、涂布容易褶皱、辊压容易断带等问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供一种水平式双极性电池结构，包括至少两个并联连接的电池单元；每个所述电池单元至少包括呈垂直设置的第一水平单元和第二水平单元，所述第一水平单元与所述第二水平单元串联连接；

3、所述第一水平单元包括第一正极片、第一负极片、第二正极片和第二负极片；所述第二水平单元包括第三负极片、第三正极片、第四负极片和第四正极片；

4、所述第一正极片与所述第一负极片之间、所述第二正极片与所述第二负极片之间、以及所述第三正极片与所述第四负极片之间均通过断路密封连接块连接；所述第一负极片与所述第二正极片之间、所述第三负极片与所述第三正极片之间、以及所述第四负极片与所述第四正极片之间均通过通路密封连接件连接。

5、作为优选的实施方式，所述第一正极片与所述第三负极片连接，所述第三正极片与所述第一负极片连接，所述第二正极片与所述第四负极片连接。

6、作为优选的实施方式，相邻的两个所述电池单元之间、所述第一水平单元与所述第二水平单元之间均设置有隔膜。

7、作为优选的实施方式，两个所述电池单元包括第一电池单元和第二电池单元；所述第一电池单元的第二水平单元与所述第二电池单元的第一水平单元连接。

8、作为优选的实施方式，所述第二电池单元的第一正极片与所述第一电池单元的第三负极片连接，所述第一电池单元的第三正极片与所述第二电池单元的第一负极片连接，所述第二电池单元的第二正极片与所述第一电池单元的第四负极片连接。

9、作为优选的实施方式，所述第一正极片远离所述第一负极片的一端设置有外引正极耳，所述第二负极片远离所述第二正极片的一端设置有外引负极耳；所述第一电池单元与所述第二电池单元通过所述外引正极耳、所述外引负极耳实现并联连接。

10、作为优选的实施方式，所述通路密封连接块为叠加式通路密封连接块或内凹式通路密封连接块；所述断路密封连接块为叠加式断路密封连接块或内凹式断路密封连接块。

11、作为优选的实施方式，所述叠加式通路密封连接块包括极耳连接片、两片第一软连接片和两层第一密封层；两片所述第一软连接片对称设置于所述极耳连接片的两侧，两层所述第一密封层对称设置于所述第一软连接片远离所述极耳连接片的侧面上；所述极耳连接片分别与相邻的正极片、负极片连接。

12、作为优选的实施方式，所述极耳连接片包括第一正极耳连接片和第一负极耳连接片，所述第一正极耳连接片的一端与所述第一负极耳连接片的一端叠合设置，所述第一正极耳连接片的另一端与相邻的正极片连接，所述第一负极耳连接片的另一端与相邻的负极片连接。

13、在本技术实施例中，第一正极耳连接片和第一负极耳连接片可以采用超声波焊接，由于极耳连接片的箔材比较薄，容易焊穿、焊断，通过采用与集流体材质相同的软连接片，可以辅助超声焊，避免极耳连接片被焊穿、焊断。

14、作为优选的实施方式，所述叠加式断路密封连接块包括第二正极耳连接片、第二负极耳连接片、第二密封层和两层第三密封层，所述第二正极耳连接片、所述第二负极耳连接片和所述第二密封层均设置于两层所述第三密封层之间，所述第二密封层设置于所述第二正极耳连接片和所述第二负极耳连接片之间；所述第二正极耳连接片与相邻的正极片连接，所述第二负极耳连接片与相邻的负极片连接。

15、作为优选的实施方式，所述内凹式通路密封连接块包括中空通路层、第三正极耳连接片、第三负极耳连接片、两片第二软连接片和两层第四密封层；两片所述第二软连接片对称设置于所述中空通路层的内侧；两层所述第四密封层对称设置于所述中空通路层的两侧；所述第三正极耳连接片与所述第三负极耳连接片设置于所述中空通路层内，所述第三正极耳连接片与所述第三负极耳连接片焊接连接，且所述第三正极耳连接片与所述第三负极耳连接片均与所述第二软连接片连接；所述第三正极耳连接片与相邻的正极片连接，所述第三负极耳连接片与相邻的负极片连接。

16、作为优选的实施方式，所述内凹式断路密封连接块包括断路层、第四正极耳连接片、第四负极耳连接片、两片第三软连接片和两层第五密封层；所述断路层的两端对称设置有第一凹槽和第二凹槽，其中一片所述第三软连接片对称弯折后设置于所述第一凹槽内，另一片所述第三软连接片对称弯折后设置于所述第二凹槽内；所述第四正极耳连接片设置于所述第一凹槽内，且所述第四正极耳连接片与所述第三软连接片抵接；所述第四负极耳连接片设置于所述第二凹槽内，且所述第四负极耳连接片与所述第三软连接片抵接；所述第四正极耳连接片与相邻的正极片连接，所述第四负极耳连接片与相邻的负极片连接；两层所述第五密封层对称设置于所述断路层的两侧。

17、在本技术实施例中，中空通路层的材质一般为金属箔材，优选为铝金属箔材。软连接片的材质一般为金属材质，优选为铝金属材质。段路层的材质一般与绝缘层材质一致。软连接片与极耳连接后可以粘接高温胶。

18、通过设置通路密封连接块或断路密封连接块，保证密封区域平滑，没有焊接条纹或点状从而加强密封性，有效防止窜液。通路密封连接块或断路密封连接块一般采用热压的方式进行密封，可进一步防止窜液现象。

19、作为优选的实施方式，所述第一密封层、所述第二密封层、所述第三密封层、所述第四密封层和所述第五密封层均包括绝缘层和设置于所述绝缘层两侧面的粘合层。

20、作为优选的实施方式，所述第一密封层的厚度与所述第三密封层的厚度相同；所述第四密封层的厚度与所述第五密封层的厚度相同；所述第二密封层的厚度小于所述第三密封层的厚度。

21、作为优选的实施方式，所述绝缘层的材质为聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、乙烯醋酸乙烯共聚物(eva)或聚氨酯类热熔胶(pur)等；所述粘合层的材质为改性聚丙烯酸类(paa)、直链烷烃类橡胶、聚酰胺类(pa)或聚酯酰胺类(pea)等。

22、作为优选的实施方式，所述第一正极片、所述第二正极片、所述第三正极片和所述第四正极片均为双面涂覆正极浆料的正极片；所述第一负极片、所述第二负极片、所述第三负极片和所述第四负极片均为双面涂覆负极浆料的负极片。

23、作为优选的实施方式，所述正极片和所述负极片的边缘均设置有空箔区，所述空箔区与所述通路密封连接块或所述断路密封连接块连接。

24、作为优选的实施方式，所述空箔区的宽度为0.5cm～3cm；所述空箔区为全空箔区、多段空箔区(两段及以上空箔区)或单段空箔。

25、作为优选的实施方式，所述隔膜为双面涂pvdf的pp涂胶膜或双面涂pvdf的pe涂胶膜。

26、相对于现有技术，本技术结构具有如下技术效果：本技术的水平式双极性电池结构通过分段式的水平结构进行内串联和内并联，能够有效提高单体电池的容量和电压，同时，能够有效防止窜液，实现电池的高倍率性能和高安全性，也能使得电池保持较高的能量密度、使用寿命和安全性。此外，分段式设计可避免涂布和辊压时遇到的正负极厚度、压实差异大等客观因素，从而有效解决涂布容易褶皱、辊压容易断带等问题。本技术结构简单、成本较低、制备时间短，易于实现大规模的工业化生产。