电芯叠片、锂空气二次电堆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电芯叠片、锂空气二次电堆。
【背景技术】
[0002]动力电池的能量密度决定了新能源汽车的续航里程。现有的锂离子电池体系已无法达到500Wh/kg以上能量密度的需求，续航里程成为制约新能源汽车推广的重要因素。因此，锂空气电池、锂硫电池体系成为新一代动力电池的研究热点。锂空气电池由于负极金属锂具有很高的理论比容量为3862mAh/g和最低的电化学电位(-3.04V vs.SHE)，因而具有极高的能量密度，按产物Li2O2的质量计算，其理论值可达3505Wh/kg，远远高于锂离子电池的能量密度。也高于汽油内燃机的实际能量密度。作为一种极有前景的新体系电池，各国技术路线图均明确地将锂空气电池作为未来新电池体系研发的重点方向之一，其研究已获得各国政府的大力支持。一旦实现锂空气电池关键技术突破和工程化，即可使电动汽车全面产业化，取代目前锂离子电池成为新能源汽车新一代动力电源。此外，锂空气电池在航空航天、国家安全、大型储能电站等诸多领域也具有广泛的应用前景。
[0003]不同于传统的锂离子电池，锂空气电池的正极活性物质是空气中的氧气，电池是一个半开放体系，要求电池有特殊的结构设计，以保证氧气可以自由地进出空气正极。合理的锂空气电池设计决定电池最终性能的关键之一，也直接决定了其工程化应用前景。但目前国内外对锂空气电池设计和制作的相关研究并不是很多，多采用扣式电池或Swagelok型小容量电池，其容量为ImAh?30mAh，来进行机理研究和材料设计。氧气通过正极盖板上的气孔(扣式电池)或专门的氧气进出口(Swagelok型电池)进出空气正极。对于容量较大的锂空气电池，设计多采用软包开孔的形式，该种设计面临正极氧气分配不均，气体传质能力弱，电池内部接触差，容易胀气等问题。设计与开发大容量锂空气电池或电堆，解决大容量电池结构设计与制备工艺中的关键问题对于锂空气电池的应用和发展具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种电芯叠片、基于该电芯叠片而形成的锂空气二次电堆，从而更加适于实用。
[0005]为了达到上述第一个目的，本发明提供的电芯叠片技术方案如下:
[0006]本发明提供的电芯叠片包括第一气体导流板、第二气体导流板…第η气体导流板，第一夹层组件、第二夹层组件…第η-1夹层组件，
[0007]所述第一夹层组件设置于所述第一气体导流板与第二气体导流板之间，
[0008]所述第二夹层组件设置于所述第二气体导流板与第三气体导流板之间，
[0009]...
[0010]所述第η-1夹层组件设置于所述第η-1气体导流板与第η气体导流板之间；
[0011]所述第一夹层组件、第二夹层组件…第η-1夹层组件分别由上至下依次包括上空气正极、上疏液透气膜、上密封垫片、上隔膜、金属锂箔、下隔膜、下密封垫片、下疏液透气膜、下空气正极，所述第一夹层组件、第二夹层组件…第n-1夹层组件分别还包括负极极耳，所述负极极耳一端固定连接于所述金属锂箔，所述负极极耳从所述上密封垫片、下密封垫片间伸出。
[0012]本发明提供的电芯叠片还可采用以下技术措施进一步实现。
[0013]作为优选，所述上疏液透气膜中心开设有第一通孔，所述上密封垫片中心开设有第二通孔，所述下密封垫片中心开设有第三通孔，所述下疏液透气膜中心开设有第四通孔，
[0014]所述第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔中心对准。
[0015]作为优选，所述上疏液透气膜、上密封垫片、下密封垫片、下疏液透气膜上开设有连通的气道孔进口通道，所述上疏液透气膜、上密封垫片、下密封垫片、下疏液透气膜上还开设有连通的气道孔出口通道，所述第一气体导流板、第二气体导流板…第η气体导流板分别与所述气道孔进口通道、气道孔出口通道连通。
[0016]作为优选，所述第一气体导流板、第二气体导流板…第η气体导流板、上疏液透气膜、上密封垫片、下密封垫片、下疏液透气膜上均开设有两个以上注液孔，形成两组以上连通的注液通道。
[0017]作为优选，开设于所述上密封垫片上的注液孔与所述第二通孔连通，开设于所述下密封垫片上的注液孔与所述第三通孔连通。
[0018]作为优选，所述金属锂箔的规格小于所述上隔膜，和，所述下隔膜的规格。
[0019]作为优选，所述第一气体导流板上设有第一极耳、所述第二气体导流板上设有第二极耳…所述第η气体导流板上设有第η极耳，所述第一极耳、第二极耳…第η极耳规格相同，所述第一极耳、第二极耳…第η极耳上设有贯穿的通孔。
[0020]作为优选，所述第一气体导流板、第二气体导流板…第η气体导流板上分别设有气体导流槽，
[0021 ]所述气体导流槽包括第一气体导流板气道孔、第二导流板气道孔、流道，所述流道设置于所述第一气体导流板气道孔和第二导流板气道孔之间，
[0022]所述第一气体导流板气孔道向左凸出与气道孔进口通道连通，所述第二气体导流板气孔道向右凸出与所述气道孔出口通道连通。
[0023]作为优选，所述上空气正极、下空气正极分别包括集流层和反应层，所述集流层选自碳纸、碳布、巴基纸、金属网、泡沫金属中至少一种材质制成。
[0024]作为优选，所述上隔膜、下隔膜分别选自玻璃纤维、聚丙烯、聚乙烯中的至少一种材质制成。
[0025]作为优选，第一气体导流板、第二气体导流板…第η气体导流板选自石墨板、金属板、复合材质板中至少一种材质制成。
[0026]作为优选，所述上密封垫片、下密封垫片分别选自硅胶、聚四氟乙烯、派热克斯玻璃、玻璃/陶瓷复合材料中至少一种材质制成。
[0027]作为优选，所述气体导流槽流场采用平行流场、蛇形流场、交指型流场、点状流场、仿生流场中至少一种。
[0028]为了达到上述第二个目的，本发明提供的锂空气二次电堆技术方案如下:
[0029]本发明提供的锂空气二次电堆包括上端板、本发明提供的电芯叠片、下端板，
[0030]所述上端板上设有上端板气道孔进口、上端板气道孔出口、上端板注液孔，[0031 ] 所述上端板气道孔进口对准所述气道孔进口通道，所述上端板气道孔出口对准所述气道孔出口通道；
[0032]所述上端板注液孔与所述注液通道数量相同且对准；
[0033]所述电芯叠片夹设在所述上端板和下端板之间，
[0034]所述上端板与下端板之间固定连接。
[0035]本发明提供的锂空气二次电堆还可采用以下技术措施进一步实现。
[0036]作为优选，所述上端板上设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]所述下端板上设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与下端板之间固定连接。
[0039]作为优选，所述上端板、下端板分别选自金属、有机玻璃、聚四氟乙烯、工程塑料、木质中至少一种材质制成。
[0040]包含本发明提供的电芯叠片的锂空气二次电堆有专门的氧气进出气路，利用气体导流板表面的气体导流槽为锂空气电堆空气正极传输并分配反应气体，气场分布均勾。通过气体导流板与电芯叠片的多层叠摞，锂空气二次电堆便于扩展，适合制作大容量电池及实际应用生产。所述锂空气二次电堆装配方便、可靠性高、结构稳定性好。该锂空气二次电堆可正常工作，既可以放电，也可以可逆充电。
【附图说明】
[0041]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0042]图1为本发明实施例一提供的电芯叠片的结构示意图；
[0043]图2为本发明实施例一提供的电芯叠片中，第一气体导流板、第二气体导流板、第一夹层组件的爆炸图；
[0044]图3为本发明实施例二提供的锂空气二次电堆的爆炸图；
[0045]图4为本发明实施例二提供的锂空气二次电堆的前三周充放电曲线图(其中，充放电电流为0.1mA/cm2)。
【具体实施方式】
[0046]本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种电芯叠片、基于该电芯叠片而形成的锂空气二次电堆，从而更加适于实用。
[0047]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实