一種鋰離子儲能電池及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子儲能電池及其制造方法，屬于鋰離子電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】。其電芯的正極片和負(fù)極片的兩個對邊留有極耳，正極片和負(fù)極片以十字疊加交錯排列，保持正極片的極耳分布在電芯的兩個對邊、負(fù)極片的極耳分布在電芯的另外兩個對邊，每個正極片和負(fù)極片之間分布有隔膜；電池殼的側(cè)邊有多個金屬極柱，金屬極柱通過連接片與極耳連接；并按如上正極片和負(fù)極片的排列方式制造，其采用方形疊片及四邊集流和多極柱引出的方式，不僅可以使單體電池容量成數(shù)倍、幾十倍增長，還可以使電芯內(nèi)部電荷均勻分布，內(nèi)阻較小，從而實現(xiàn)大能量、大電流和大功率輸出特性，進(jìn)而拓展鋰離子電池在大規(guī)模電力儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用。
【專利說明】一種鋰離子儲能電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子儲能電池及其制造方法，尤其涉及一種容量超過200Ah以上的鋰離子電池及其制造方法，屬于鋰離子電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著國家智能電網(wǎng)建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，風(fēng)能、太陽能等間歇性可再生能源的大規(guī)模入網(wǎng)，電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及地區(qū)電力峰值負(fù)荷的增長，給現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性和電力質(zhì)量帶來了嚴(yán)重的影響，而大規(guī)模電力儲能技術(shù)的應(yīng)用將為這些問題提供非常有效的解決途徑。先進(jìn)的電力儲能技術(shù)可為實現(xiàn)電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)間歇式新能源的發(fā)展、解決電量供需不平衡矛盾、提高供電可靠性問題提供了一攬子解決方案。
[0003]無論在太陽能、風(fēng)能等可再生清潔能源的儲能系統(tǒng)，還是智能電網(wǎng)的調(diào)峰儲能或電動汽車的應(yīng)用中，儲能電池均為核心部件，其技術(shù)水平對整個系統(tǒng)性能起著至關(guān)重要的作用。目前，在移動電話、筆記本電腦、電動自行車等小容量和小功率儲能電池領(lǐng)域方面，鋰離子電池因其比能量大、工作電壓高、循環(huán)壽命長、體積小、重量輕等優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。但隨著當(dāng)前電力儲能、電動汽車、通信基站、大型不間斷電源等領(lǐng)域的興起，市場需要一種單體容量很大的鋰離子電池來滿足這些領(lǐng)域的儲能需求，以克服原有小容量電池多節(jié)并聯(lián)所帶來的復(fù)雜電源管理系統(tǒng)和個別單體一致性不好造成的電池組損壞等問題。
[0004]因此，在規(guī)模儲能領(lǐng)域，需要開發(fā)一種大容量電池，以滿足大型裝備或基站所需的大能量和大電流輸出的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于一種鋰離子儲能電池及制造方法，其采用方形疊片及四邊集流和多極柱引出的方式，不僅可以使單體電池容量成數(shù)倍、幾十倍增長，還可以使電芯內(nèi)部電荷均勻分布，內(nèi)阻較小，從而實現(xiàn)大能量、大電流和大功率輸出特性，進(jìn)而拓展鋰離子電池在大規(guī)模電力儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明的鋰離子儲能電池的結(jié)構(gòu)包括帶有電池蓋板3的電池殼1，其內(nèi)部有電芯和2和填充的電解液，電芯包括有多個正極片13和負(fù)極片11，正極片13和負(fù)極片11的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片13和負(fù)極片11的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳7，正極片13和負(fù)極片11以十字交錯疊加排列，保持正極片13的極耳7分布在電芯2的兩個對邊、負(fù)極片11的極耳7分布在電芯2的另外兩個對邊，每個正極片13和負(fù)極片11之間分布有隔膜12 ；電池殼I的側(cè)邊有多個金屬極柱5，金屬極柱5通過連接片4與極耳7連接。
[0007]所述極耳7上有凹槽14，相對應(yīng)的電池殼I的內(nèi)部側(cè)邊有用于電芯定位的定位銷
6。金屬極柱5通過螺絲10將電芯2固定在電池殼I的內(nèi)側(cè)。
[0008]所述金屬極柱5有與正極片極耳連接的正極極柱15和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱16。
[0009]所述電池殼I和蓋板3均為PP材質(zhì)，且表面都設(shè)有加強(qiáng)筋。
[0010]所述電池蓋板3上有注液孔18和安全閥19，注液孔18分布在蓋板的邊側(cè)，安全閥19在電池蓋板的中間。
[0011]本發(fā)明的鋰離子儲能電池的制造方法包括:
(O將正極片13和負(fù)極片11的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片13和負(fù)極片11的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳7，然后將正極片13和負(fù)極片11以十字交錯疊加排列，每個正極片13和負(fù)極片11之間分布有隔膜12，保持正極片13的極耳7分布在電芯2的兩個對邊、負(fù)極片11的極耳7分布在電芯2的另外兩個對邊；
(2)將電池殼I的每個側(cè)邊設(shè)置多個金屬極柱5,然后將電芯2放入電池殼I內(nèi)使得金屬極柱5與極耳7通過連接片4連接；
(3)電池蓋板3上開設(shè)有注液孔18和安全閥19，將電池蓋板3固定在電池殼I上，沿著注液孔18向電池殼I內(nèi)部填充電解液，填充完畢后再將注液孔18焊死密封，即制得鋰離子儲能電池。
[0012]所述正極片13為雙面涂覆有正極活性材料的鋁箔，負(fù)極片11為雙面涂覆有負(fù)極活性材料的銅箔。
[0013]所述鋰離子正極材料為鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物和聚陰離子正極材料等；負(fù)極材料為碳系負(fù)極材料、娃基、錫基負(fù)極材料、欽酸裡負(fù)極材料等，涂布正負(fù)極材料均是按照現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)。
[0014]所述連接片4分為連接正極片13的正連接片8和連接負(fù)極片11的負(fù)連接片9兩種，正連接片8為招片，負(fù)連接片9為銅鍛鎮(zhèn)片。
[0015]所述連接片4分為連接正極片13的正連接片8和連接負(fù)極片11的負(fù)連接片9兩種，正連接片8為招片，負(fù)連接片9為銅鍛鎮(zhèn)片。
[0016]所述金屬極柱5為與正極片極耳連接的正極極柱15和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱16，正極極柱的材料為鋁，負(fù)極極柱的材料為銅鍍鎳。
[0017]所述極耳7上有凹槽14，相對應(yīng)的電池殼I的內(nèi)部側(cè)邊有用于電芯定位的定位銷6。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點和效果:大容量鋰離子儲能電池采用方形“十”字疊片技術(shù)及四邊集流和多極柱引出的方式，可以實現(xiàn)單體電池的大容量化，可以實現(xiàn)儲能基站或大型不間斷電源大電流和大功率輸出的特性要求，還可以降低電池內(nèi)阻和制造成本，提聞電池綜合性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明鋰離子儲能電池的結(jié)構(gòu)分解圖；
圖2是本發(fā)明電芯與電池殼連接的俯視示意圖；
圖3是本發(fā)明電芯極片疊加結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明極片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明鋰離子電池整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1_電池殼、2_電芯、3_電池蓋板、4_連接片、5_金屬極柱、6_定位銷、7_極耳、8-正連接片、9-負(fù)連接片、10-螺絲、11-負(fù)極片、12-隔膜、13-正極片、14-凹槽、15-正極極柱、16-負(fù)極極柱，17-加強(qiáng)筋，18-注液孔，19-安全閥。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]實施方式一:如圖1?5所示，本實施方式的鋰離子儲能電池的結(jié)構(gòu)包括帶有電池蓋板3的電池殼1，其內(nèi)部有電芯和2和填充的電解液，電芯包括有多個正極片13和負(fù)極片11，正極片13和負(fù)極片11的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片13和負(fù)極片11的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳7，正極片13和負(fù)極片11以十字交錯疊加排列，保持正極片13的極耳7分布在電芯2的兩個對邊、負(fù)極片11的極耳7分布在電芯2的另外兩個對邊，每個正極片13和負(fù)極片11之間分布有隔膜12 ;電池殼I的側(cè)邊有16個金屬極柱5 (每邊有4個)，金屬極柱5通過連接片4與極耳7連接。極耳7上有凹槽14，相對應(yīng)的電池殼I的內(nèi)部側(cè)邊有用于電芯定位的定位銷6。金屬極柱5通過螺絲10將電芯2固定在電池殼I的內(nèi)側(cè)。金屬極柱5有與正極片極耳連接的正極極柱15和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱16。電池殼I和蓋板3均為PP材質(zhì)，且表面都設(shè)有加強(qiáng)筋。電池蓋板3上有注液孔18和安全閥19，注液孔18分布在蓋板的邊側(cè)，安全閥19在電池蓋板的中間。
[0023]本實施方式的鋰離子儲能電池的制造方法為:
(1)將正極片13和負(fù)極片11的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片13和負(fù)極片11的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳7 (正極片13為雙面涂覆有正極活性材料的鋁箔，負(fù)極片11為雙面涂覆有負(fù)極活性材料的銅箔)，然后將正極片13和負(fù)極片11以十字交錯疊加排列，每個正極片13和負(fù)極片11之間分布有隔膜12，保持正極片13的極耳7分布在電芯2的兩個對邊、負(fù)極片11的極耳7分布在電芯2的另外兩個對邊；
(2)將電池殼I的每個側(cè)邊設(shè)置多個金屬極柱5,然后將電芯2放入電池殼I內(nèi)使得金屬極柱5與極耳7通過連接片4連接；(連接片4分為連接正極片13的正連接片8和連接負(fù)極片11的負(fù)連接片9兩種，正連接片8為鋁片，負(fù)連接片9為銅鍍鎳片；金屬極柱5為與正極片極耳連接的正極極柱15和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱16，正極極柱的材料為鋁，負(fù)極極柱的材料為銅鍍鎳)
(3)電池蓋板3上開設(shè)有注液孔18和安全閥19，將電池蓋板3固定在電池殼I上，沿著注液孔18向電池殼I內(nèi)部填充電解液，填充完畢后再將注液孔18焊死密封，即制得鋰離子儲能電池。
[0024]實施方式二:如圖1?5所示，本實施方式的鋰離子儲能電池的結(jié)構(gòu)包括帶有電池蓋板3的電池殼1，其內(nèi)部有電芯和2和填充的電解液，電芯包括有多個正極片13和負(fù)極片11，正極片13和負(fù)極片11的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片13和負(fù)極片11的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳7，正極片13和負(fù)極片11以十字交錯疊加排列，保持正極片13的極耳7分布在電芯2的兩個對邊、負(fù)極片11的極耳7分布在電芯2的另外兩個對邊，每個正極片13和負(fù)極片11之間分布有隔膜12 ;電池殼I的側(cè)邊有9個金屬極柱5 (每個邊有三個)，金屬極柱5通過連接片4與極耳7連接。極耳7上有凹槽14，相對應(yīng)的電池殼I的內(nèi)部側(cè)邊有用于電芯定位的定位銷6。金屬極柱5通過螺絲10將電芯2固定在電池殼I的內(nèi)側(cè)。金屬極柱5有與正極片極耳連接的正極極柱15和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱16。電池殼I和蓋板3均為PP材質(zhì)，且表面都設(shè)有加強(qiáng)筋。電池蓋板3上有注液孔18和安全閥19，注液孔18分布在蓋板的邊側(cè)，安全閥19在電池蓋板的中間。
[0025]本實施方式的鋰離子儲能電池的制造方法為:
(O將正極片13和負(fù)極片11的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片13和負(fù)極片11的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳7，然后將正極片13和負(fù)極片11以十字交錯疊加排列，每個正極片13和負(fù)極片11之間分布有隔膜12，保持正極片13的極耳7分布在電芯2的兩個對邊、負(fù)極片11的極耳7分布在電芯2的另外兩個對邊；
(2)將電池殼I的每個側(cè)邊設(shè)置多個金屬極柱5,然后將電芯2放入電池殼I內(nèi)使得金屬極柱5與極耳7通過連接片4連接；(連接片4分為連接正極片13的正連接片8和連接負(fù)極片11的負(fù)連接片9兩種，正連接片8為鋁片，負(fù)連接片9為銅鍍鎳片；金屬極柱5為與正極片極耳連接的正極極柱15和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱16，正極極柱的材料為鋁，負(fù)極極柱的材料為銅鍍鎳)
(3)電池蓋板3上開設(shè)有注液孔18和安全閥19，將電池蓋板3固定在電池殼I上，沿著注液孔18向電池殼I內(nèi)部填充電解液，填充完畢后再將注液孔18焊死密封，即制得鋰離子儲能電池。
[0026]實施方式三:如圖1?5所示，本實施方式的鋰離子儲能電池的結(jié)構(gòu)包括帶有電池蓋板3的電池殼1，其內(nèi)部有電芯和2和填充的電解液，電芯包括有多個正極片13和負(fù)極片11，正極片13和負(fù)極片11的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片13和負(fù)極片11的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳7，正極片13和負(fù)極片11以十字交錯疊加排列，保持正極片13的極耳7分布在電芯2的兩個對邊、負(fù)極片11的極耳7分布在電芯2的另外兩個對邊，每個正極片13和負(fù)極片11之間分布有隔膜12 ;電池殼I的側(cè)邊有24個金屬極柱5(每個邊有6個)，金屬極柱5通過連接片4與極耳7連接。極耳7上有凹槽14，相對應(yīng)的電池殼I的內(nèi)部側(cè)邊有用于電芯定位的定位銷6。金屬極柱5通過螺絲10將電芯2固定在電池殼I的內(nèi)側(cè)。金屬極柱5有與正極片極耳連接的正極極柱15和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱16。電池殼I和蓋板3均為PP材質(zhì)，且表面都設(shè)有加強(qiáng)筋。電池蓋板3上有注液孔18和安全閥19，注液孔18分布在蓋板的邊側(cè)，安全閥19在電池蓋板的中間。
[0027]本實施方式的鋰離子儲能電池的制造方法為:
(1)將正極片13和負(fù)極片11的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片13和負(fù)極片11的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳7 (正極片13為雙面涂覆有正極活性材料的鋁箔，負(fù)極片11為雙面涂覆有負(fù)極活性材料的銅箔)，然后將正極片13和負(fù)極片11以十字交錯疊加排列，每個正極片13和負(fù)極片11之間分布有隔膜12，保持正極片13的極耳7分布在電芯2的兩個對邊、負(fù)極片11的極耳7分布在電芯2的另外兩個對邊；
(2)將電池殼I的每個側(cè)邊設(shè)置多個金屬極柱5,然后將電芯2放入電池殼I內(nèi)使得金屬極柱5與極耳7通過連接片4連接；(連接片4分為連接正極片13的正連接片8和連接負(fù)極片11的負(fù)連接片9兩種，正連接片8為鋁片，負(fù)連接片9為銅鍍鎳片；金屬極柱5為與正極片極耳連接的正極極柱15和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱16，正極極柱的材料為鋁，負(fù)極極柱的材料為銅鍍鎳)
(3)電池蓋板3上開設(shè)有注液孔18和安全閥19，將電池蓋板3固定在電池殼I上，沿著注液孔18向電池殼I內(nèi)部填充電解液，填充完畢后再將注液孔18焊死密封，即制得鋰離子儲能電池。
[0028]以上(結(jié)合附圖)對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子儲能電池，包括帶有電池蓋板(3)的電池殼(1)，其內(nèi)部有電芯(2)和填充的電解液，其特征在于:電芯包括有多個正極片(13)和負(fù)極片(11 )，正極片(13)和負(fù)極片(11)的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片(13)和負(fù)極片(11)的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳(7)，正極片(13)和負(fù)極片(11)以十字交錯疊加排列，保持正極片(13)的極耳(7)分布在電芯(2)的兩個對邊、負(fù)極片(11)的極耳(7)分布在電芯(2)的另外兩個對邊，每個正極片(13)和負(fù)極片(11)之間分布有隔膜(12);電池殼(I)的側(cè)邊有多個金屬極柱(5)，金屬極柱(5)通過連接片(4)與極耳(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于:所述極耳(7)上有凹槽(14)，相對應(yīng)的電池殼(I)的內(nèi)部側(cè)邊有用于電芯定位的定位銷(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于:所述電池殼(I)和蓋板(3)的表面都設(shè)有加強(qiáng)筋(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于:所述電池蓋板(3)上有注液孔(18)和安全閥(19)，注液孔(18)分布在蓋板的邊側(cè)，安全閥(19)在電池蓋板的中間。
5.一種如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池的制造方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將正極片(13)和負(fù)極片(11)的正反兩面涂布正負(fù)極材料時分別在正極片(13)和負(fù)極片(11)的兩個對邊留有空白區(qū)域作為極耳(7)，然后將正極片(13)和負(fù)極片(11)以十字交錯疊加排列，每個正極片(13)和負(fù)極片(11)之間分布有隔膜(12)，保持正極片(13)的極耳(7)分布在電芯(2)的兩個對邊、負(fù)極片(11)的極耳(7)分布在電芯(2)的另外兩個對邊； (2)將電池殼(I)的每個側(cè)邊設(shè)置多個金屬極柱(5)，然后將電芯(2)放入電池殼(I)內(nèi)使得金屬極柱(5 )與極耳(7 )通過連接片(4)連接； (3)電池蓋板(3)上開設(shè)有注液孔(18)和安全閥(19)，將電池蓋板(3)固定在電池殼(I)上，沿著注液孔(18)向電池殼(I)內(nèi)部填充電解液，填充完畢后再將注液孔(18)焊死密封，即制得鋰離子儲能電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子儲能電池的制造方法，其特征在于:所述正極片(13)為雙面涂覆有正極活性材料的鋁箔，負(fù)極片(11)為雙面涂覆有負(fù)極活性材料的銅箔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子儲能電池的制造方法，其特征在于:所述連接片(4)分為連接正極片(13)的正連接片(8)和連接負(fù)極片(11)的負(fù)連接片(9)兩種，正連接片(8)為招片，負(fù)連接片(9)為銅鍛鎮(zhèn)片。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子儲能電池的制造方法，其特征在于:所述金屬極柱(5)為與正極片極耳連接的正極極柱(15)和與負(fù)極片極耳連接的負(fù)極極柱(16)，正極極柱(15)的材料為鋁，負(fù)極極柱(16)的材料為銅鍍鎳。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子儲能電池的制造方法，其特征在于:所述電池殼(I)和蓋板(3)均為PP材質(zhì)。
【文檔編號】H01M10/058GK103427111SQ201310377632
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】姚耀春, 楊斌, 戴永年, 馬文會, 方海升, 楊桂玲, 黃瑞安, 劉大春, 徐寶強(qiáng) 申請人:昆明理工大學(xué)