本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，涉及一種高容量電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、大容量單體電池可大幅度提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量密度，是儲(chǔ)能系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。利用大容量單體電池可以提高集成裝配工藝簡(jiǎn)化度，并減少并聯(lián)數(shù)量，降低了bms難度，可大幅度節(jié)省土地基建、集裝箱等成本的投入，從而進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。

2、然而，電池容量的增大，使得單體電池的尺寸也越來(lái)越大，工藝制造難度隨之增大。傳統(tǒng)的電池具有兩個(gè)極耳結(jié)構(gòu)，隨著發(fā)展要求，需要更高能量密度的電池，單體電池逐漸采用疊片方式，相應(yīng)的全極耳設(shè)計(jì)與多級(jí)耳設(shè)計(jì)成為了主要發(fā)展方向。全極耳方案的組裝焊接工藝更簡(jiǎn)單，但由于正負(fù)極耳在電芯的兩端，通常需要兩個(gè)蓋板，焊接工序復(fù)雜，且pack組裝過程繁瑣?，F(xiàn)有側(cè)出結(jié)構(gòu)的方案常用l型集流件，但存在主體部與極耳焊接的余熱容易燒傷芯包的問題，導(dǎo)致正負(fù)極片短接，造成電池內(nèi)部短路，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引發(fā)電池起火等。并且，側(cè)出結(jié)構(gòu)的電池極化嚴(yán)重，使得電池前循環(huán)爬升數(shù)據(jù)較差。

3、因此，提供一種制程加工方便，極耳設(shè)計(jì)合理，且整體電性能優(yōu)異的電池結(jié)構(gòu)是非常重要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高容量電池及其制備方法，緩解了電池極化問題，還簡(jiǎn)化了電池制作方法，大大增加電池容量。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種高容量電池，所述的高容量電池包括殼體、蓋板組件、第一連接片、第二連接片與電池模組；所述電池模組包括至少兩個(gè)疊芯，至少兩個(gè)所述疊芯依次層疊設(shè)置在所述殼體的內(nèi)腔；所述殼體的頂端開設(shè)有開口，所述蓋板組件設(shè)置在所述開口處；所述疊芯設(shè)置有第一轉(zhuǎn)接組件與第二轉(zhuǎn)接組件，相鄰的兩個(gè)疊芯的第一轉(zhuǎn)接組件通過所述第一連接片進(jìn)行并聯(lián)，相鄰的兩個(gè)疊芯的第二轉(zhuǎn)接組件通過所述第二連接片進(jìn)行并聯(lián)；所述第一連接片與第二連接片獨(dú)立地包括連接主體，所述連接主體具有相對(duì)的第一表面與第二表面，所述第一表面連接所述蓋板組件，所述第二表面靠近所述疊芯；所述連接主體的兩端向第二表面一側(cè)彎折，形成第一彎折部與第二彎折部，所述第一連接片的第一彎折部與第二彎折部分別連接相鄰兩個(gè)疊芯的第一轉(zhuǎn)接組件，所述第二連接片的第一彎折部與第二彎折部分別連接相鄰兩個(gè)疊芯的第二轉(zhuǎn)接組件。

4、本發(fā)明的高容量電池采用柔性可折疊的連接片設(shè)計(jì)，對(duì)疊片電芯結(jié)構(gòu)的正極或負(fù)極進(jìn)行并聯(lián)，連接片可根據(jù)不同需求，變換為不同的彎折狀態(tài)，滿足組裝生產(chǎn)要求，還有利于減小轉(zhuǎn)接高度，降低電芯成本，優(yōu)化電池重量，提高了殼體內(nèi)部空間利用率，且過流量能力高，有效地提升了電池容量。

5、作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一彎折部與第二彎折部分別獨(dú)立地具有相對(duì)的第一側(cè)面與第二側(cè)面；所述第一彎折部的第一側(cè)面貼合所述連接主體，所述第一彎折部的第二側(cè)面連接所述第一轉(zhuǎn)接組件或第二轉(zhuǎn)接組件；所述第二彎折部的第一側(cè)面貼合所述連接主體，所述第二彎折部的第二側(cè)面連接所述第一轉(zhuǎn)接組件或第二轉(zhuǎn)接組件。

6、需要說明的是，本發(fā)明中的第一彎折部與第二彎折部均由連接主體所在平面向其第二表面的一側(cè)彎折，且第一彎折部與第二彎折部相對(duì)設(shè)置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整彎折角度。

7、作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述疊芯包括依次層疊設(shè)置的第一電芯組與第二電芯組，所述第一電芯組靠近所述蓋板組件的一端設(shè)置有沿第一方向收攏的第一正極極耳部與第一負(fù)極極耳部，所述第二電芯組靠近所述蓋板組件的一端設(shè)置有沿第二方向收攏的第二正極極耳部與第二負(fù)極極耳部，所述第一方向與第二方向相反；所述第一正極極耳部呈“u”形，所述第二正極極耳部呈“s”形，并獨(dú)立地連接所述第一連接片，形成所述第一轉(zhuǎn)接組件；所述第一負(fù)極極耳部呈“u”形，所述第二負(fù)極極耳部呈“s”形，并獨(dú)立地連接所述第二連接片，形成所述第二轉(zhuǎn)接組件。

8、需要說明的是，本發(fā)明中的第一電芯組與第二電芯組分別由多個(gè)電芯單體依次層疊而成，且電芯單體的正極極耳與負(fù)極極耳均為疊片結(jié)構(gòu)，并由電芯單體的一側(cè)引出。多個(gè)疊片式正極極耳沿第一方向或第二方向收攏，形成正極極耳部，多個(gè)疊片式負(fù)極極耳沿第一方向或第二方向收攏，形成負(fù)極極耳部。

9、本發(fā)明的電池模組為具有至少四芯的電池結(jié)構(gòu)，采用頂出式多極耳疊片形式，緩解了電池極化問題，還便于電芯周轉(zhuǎn)。所述第一電芯組與第二電芯組的極耳收攏方向相反，使得收攏后初始狀態(tài)的第一正極極耳部與第二正極極耳部呈間隔的背靠式設(shè)計(jì)，收攏后初始狀態(tài)的第一負(fù)極極耳部與第二負(fù)極極耳部呈間隔的背靠式設(shè)計(jì)，優(yōu)化了極耳高度，使得電池模組內(nèi)極耳的高度一致，結(jié)構(gòu)緊湊。各個(gè)極耳部收攏后的初始狀態(tài)為多層疊片結(jié)構(gòu)，在連接至第一連接片或第二連接片后，沿第一方向收攏的極耳部彎曲呈現(xiàn)“u”形，沿第二方向收攏的極耳部彎曲呈現(xiàn)“s”形。相比于傳統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)，本發(fā)明降低了極耳高度，提高殼體內(nèi)空間利用率，減少材料消耗，節(jié)約制作成本。

10、作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述蓋板組件包括頂蓋本體，所述頂蓋本體上設(shè)置有第一電芯極柱與第二電芯極柱，所述第一電芯極柱部分位于所述殼體內(nèi)，并連接所述第一連接片，所述第二電芯極柱部分位于所述殼體內(nèi)，并連接所述第二連接片。

11、所述頂蓋本體靠近所述殼體的內(nèi)腔一側(cè)的表面圍設(shè)有絕緣層，所述絕緣層向靠近殼體的內(nèi)腔的方向延伸；所述絕緣層與所述連接主體的外邊緣之間留有間隙。

12、本發(fā)明中的絕緣層用于對(duì)上蓋組件與殼體內(nèi)的電芯進(jìn)行絕緣，避免出現(xiàn)電池短路的問題。

13、需要說明的是，本發(fā)明中所述連接主體的外邊緣是指將連接主體的兩端彎折后形成的翻折線邊緣。

14、作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一電芯極柱與第二電芯極柱位于所述殼體內(nèi)的高度大于所述絕緣層的高度。所述連接主體的第二表面設(shè)置有容納凸包，所述容納凸包向靠近殼體的內(nèi)腔的方向突出。所述第一電芯極柱伸出所述絕緣層的端部位于所述第一連接片的容納凸包內(nèi)；所述第二電芯極柱伸出所述絕緣層的端部位于所述第二連接片的容納凸包內(nèi)。

15、本發(fā)明的連接片具有凹凸結(jié)構(gòu)，連接主體的第一表面向殼體的內(nèi)腔一側(cè)凹陷，形成中空的容納凸包，在制備過程中起到定位作用，還為殼體的內(nèi)腔預(yù)留了更多的可利用空間。

16、在第一方向或第二方向上，所述絕緣層與所述連接主體的外邊緣之間的線性距離為1～2mm，例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

17、所述絕緣層上還開設(shè)有避讓口。

18、本發(fā)明將蓋板組件分別與第一連接片和第二連接片連接固定后，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的施壓機(jī)構(gòu)由避讓口對(duì)第一連接片與第二連接片進(jìn)行彎折操作。

19、作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述連接主體的表面設(shè)置有兩個(gè)削薄槽，沿兩個(gè)削薄槽彎折分別形成所述第一彎折部與所述第二彎折部。

20、本發(fā)明的第一連接片與第二連接片為平板式結(jié)構(gòu)，便于物料運(yùn)輸與上料操作，隨著后續(xù)制備過程，沿預(yù)留的削薄槽進(jìn)行彎折，提升了彎折良率。

21、所述削薄槽的寬度為3～4mm，例如可以是3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm或4mm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

22、所述削薄槽的深度為0.2～0.5mm，例如可以是0.2mm、0.22mm、0.25mm、0.26mm、0.28mm、0.3mm、0.35mm、0.38mm、0.4mm、0.44mm、0.45mm、0.48mm或0.5mm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

23、所述連接主體的兩側(cè)開設(shè)有相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)弧形開口。

24、沿所述容納凸包的外沿設(shè)置有防呆角。

25、本發(fā)明中連接主體的非彎折的兩側(cè)邊設(shè)置弧形開口，避免與電池注液口出現(xiàn)干涉。

26、作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述殼體的內(nèi)腔底部還設(shè)置有支撐托片。

27、所述殼體的內(nèi)腔側(cè)壁還設(shè)置有保護(hù)層，所述保護(hù)層圍設(shè)在所述電池模組的外周，所述保護(hù)層的兩端還分別連接所述絕緣層與支撐托片。

28、本發(fā)明采用絕緣層、保護(hù)層與支撐托片對(duì)電池模組進(jìn)行包覆絕緣，避免電芯與殼體直接接觸，造成電池短路的問題。

29、第二方面，本發(fā)明提供了一種第一方面所述的高容量電池的制備方法，所述的制備方法包括：

30、利用第一連接片將相鄰兩個(gè)疊芯的第一轉(zhuǎn)接組件進(jìn)行并聯(lián)；

31、利用第二連接片將相鄰兩個(gè)疊芯的第二轉(zhuǎn)接組件進(jìn)行并聯(lián)；

32、將第一連接片與第二連接片獨(dú)立地連接至蓋板組件，隨后裝入殼體內(nèi)，得到高容量電池。

33、作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述的制備方法包括如下步驟：

34、(1)分別對(duì)第一連接片與第二連接片的第一彎折部與第二彎折部進(jìn)行一次彎折，使得第一彎折部與第二彎折部獨(dú)立地垂直于連接主體所在平面；

35、(2)將第一電芯組的第一正極極耳部與第一負(fù)極極耳部向第一方向收攏，同時(shí)將第二電芯組的第二正極極耳部與第二負(fù)極極耳部向第二方向收攏，隨后將第一電芯組與第二電芯組進(jìn)行一次合芯，得到疊芯；

36、(3)重復(fù)步驟(2)，制作兩個(gè)疊芯，分別記為第一疊芯與第二疊芯；

37、(4)將第一疊芯的第一正極極耳部與第二正極極耳部分別焊接固定在第一連接片的第一彎折部的第二側(cè)面，并將第一負(fù)極極耳部與第二負(fù)極極耳部焊接固定在第二連接片的第一彎折部的第二側(cè)面；將第二疊芯的第一正極極耳部與第二正極極耳焊接固定在第一連接片的第二彎折部的第二側(cè)面，并將第一負(fù)極極耳部與第二負(fù)極極耳部焊接固定在第二連接片的第二彎折部的第二側(cè)面；

38、(5)將第一疊芯與第二疊芯向相互遠(yuǎn)離的方向翻折，并焊接固定蓋板組件，使得蓋板組件分別連接第一連接片與第二連接片；

39、(6)分別對(duì)第一連接片與第二連接片的第一彎折部與第二彎折部進(jìn)行二次彎折，使得第一彎折部與第二彎折部的第一側(cè)面貼合連接主體，實(shí)現(xiàn)第一疊芯與第二疊芯的二次合芯，隨后裝入殼體內(nèi)，得到高容量電池。

40、本發(fā)明提供制備方法操作方便，避免了連接片焊接時(shí)發(fā)生余熱燒傷的問題，減少了原材料的損耗，簡(jiǎn)化了整體制作流程，保證電池內(nèi)腔的空間利用率。

41、作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述的二次彎折包括：采用折刀對(duì)第一彎折部或第二彎折部進(jìn)行壓制，使得第一彎折部或第二彎折部向靠近連接主體的第二表面的一側(cè)彎折，直至與連接主體貼合。

42、所述折刀的厚度為2～3mm，例如可以是2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3mm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

43、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點(diǎn)值，還包括沒有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

44、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

45、本發(fā)明提供了一種高容量電池及其制備方法，采用柔性可折疊的連接片設(shè)計(jì)，減小了轉(zhuǎn)接極耳高度，降低了電芯成本，還提高了殼體空間利用率，通過頂出多極耳疊片結(jié)構(gòu)，減少了極耳極化，有效地提升了電池容量，使得電池容量高達(dá)630ah。