CN101997144A

CN101997144A - 一种串联电池组制备方法

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Publication number: CN101997144A
Application number: CN2009101123879A
Authority: CN
Inventors: 翁文桂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2011-03-30

Abstract

本发明公开了一种串联电池组制备方法，该方法包括：步骤01，通过供料头将至少一个正极进料物料组成，至少一个负极进料物料组成，至少一个电解质进料物料组成，至少一个集流体进料物料组成依据电池原理和电池串联原理层叠；步骤02，优选地再通过分割-再层叠汇合的层倍增共挤出方法挤出加工供料头层叠的层状料流，以制备出串联电池组主体结构。步骤03，添加合适额外组件，组成完整串联电池组。由于多流道供料头，加上优选的分割-再层叠汇合的层倍增共挤出方法能够直接层叠加工出串联电池组，因此具有如下优点：1、制备方法灵活高效；2、制备出的电池，低内电阻，大容量利用率，长循环寿命，高可靠性，好的安全性，高总体能量密度。

Description

一种串联电池组制备方法

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种串联电池组制备方法。

背景技术

电池作为一种能量转化和储存装置已经成为现代生活中不可或缺的产品。传统的电池包括一个正极(阴极)、一个负极(阳极)以及一个在两个电极之间的电解质和其他的辅助元件。经历了差不多两个世纪的发展，许多电池技术已经非常成熟。然而，电池技术和工业仍然具有诸多问题，包括安全性、能量密度、功率密度、电压、电流、充放速率、自放电、体积、重量、价格、加工、寿命、环保等。

为了进一步提高电池性能、成本以及安全性，人们在进行着不懈努力。首先是开发安全的具有高能量密度的电极材料，接着是开发新型的凝胶和固体电解质以代替安全性差的传统液体电解质。除了对电极材料、电解质材料进行优化外，电极以及电解质的加工成型制备以及电池的构造等，对提高电池的性能也起到非常重要的作用。

一个有效的设计是，将电极以及电解质的厚度尽可能地缩小，以有效地提高各活性板块的表面积，减小电池的内电阻，从而提高排电(current drain)能力，提高能量密度，降低自放电速率，增大电池工作温度范围，并且提供更高的效率、更好的容量利用率、更长的循环寿命、更强的可靠性和更优的安全性。

目前常见的电池构造是螺线缠绕和平行板单极电池。这类设计不但对高速充放不够有效，对电池材料的利用容易不均匀，而且能量和功率输出都很有限。随着人们对化石能源枯竭问题的日益关注，提高能源的利用率和开发有效的替代能源纷纷成为各国重点的研究课题。例如，在汽车工业中，各国都大力发展电动车和混合动力车，一方面减少对石油的依赖，另一方面还可以减少排放，促进对环境的保护。显然，要作为汽车动力等使用，电池必须有足够高的功率和能量。这样就必须将多个电池串联以提高电压输出，或者并联以提高电流输出，或者同时串并联。然而，目前的串、并联技术一般采用通过外部连接部分将各个完整的单电池连接起来。这样一来，外部连接部分的额外电阻不可避免地降低了电池组的输出能力，而且电池组的体积和重量也有了不必要的增加。

鉴于这些情况，人们首先开发了双极结构以构建串联电池组。该设计利用置于个体电池之间的双极集流体连接各电池单元，达到串联许多电池单元的目的，并不再使用独立的单元电池盒。每个电池单元都具有一个正极和一个负极，以及一层将正负极分隔开的电解质。在每一对电池单元之间有一个电子导电集流体(双极集流体)连接一个电池单元的正极以及另一个电池单元的负极，这样电流沿着垂直于电极平面方向传输。而且一般情况下，双极集流体与相应的电极有大面积的接触，电流传输路径大大缩短。这样的结构提高了电池组的比能量，因为除去非活性元件后电流的传输损耗被最小化，整体重量和体积也减少很多。

目前双极结构电池组的加工制备一般采用分步法。其中一种方法是先在一集流体两面分别涂敷电池正负极材料制备双极电极，再将双极电极均匀间隔堆叠起来，封装并注入电解质溶液；或者在每一对双极电极之间夹着一层凝胶或者固体电解质，采用热压等技术成型成电池组。另一种方法是先在隔膜、凝胶或者固体电解质膜两面分别涂敷正负极材料制备电极/电解质组合，再将此每一对该组合之间夹着与一个双极集流体，采用热压等技术成型成电池组。最终在这些双极电池组的正负极上施加单极集流体，引出电池端子，封装成型等。除了以上所述的两种典型的方法外还可以有其他分步制备法。这些方法可参加美国专利US 5595839、US680601、US7220516、US 7279248、US 7125625、US 7163765，以及美国专利申请US 2005/0031953、US2005/00037、US 2007/0017047等。其中，双极电极、电极/电解质组合、以及单电极等的制备可以有许多方法，包括各种刮刀法、喷涂法、旋涂法、印刷法、挤出法等等。

但是无论如何，目前的这些方法和技术都至少具有以下一些不足：(1)步骤多。制备一个电池组都需要许多步；(2)效率低。由于步骤多，使得所需时间长，效率大大降低；(3)成本高。由于步骤多，耗时长，所需的人力物力大大增加；(4)效果差。电池组的各个元件还需要通过热压等工艺技术组合在一起，不同元件间的界面结合容易不理想，元件的完整性等也可能受到破坏。

发明内容

本发明提供了一种串联电池组制备方法，它克服了背景技术电池组制备方法所存在的步骤多、效率低、成本高、效果差的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种串联电池组制备方法，该方法，它包括：

步骤01，将至少四个进料物料组成，包括至少一个正极进料物料组成，至少一个负极进料物料组成，至少一个电解质进料物料组成，至少一个集流体进料物料组成，通过供料头汇合成层状料流，该层状料流以及以该层状料流为重复单元层叠的组合均遵循电池以及电池串联的原理；

步骤02，将层状料流再通过一个含至少一个层倍增器的层倍增部进行分割-再层叠汇合层倍增挤出操作，以形成电池组主体，该电池组主体遵循电池以及电池串联的原理；及

步骤03，再在电池组主体主表面上添加额外组件，组成完整串联电池组。

一较佳实施例之中，该步骤01中，该用于汇合层叠进料物料组成的供料头选自普通多流道供料头，普通多流道供料头与分流器的组合，增层供料头中的任一种。

一较佳实施例之中，该串联电池组是二次锂离子电池组。

一较佳实施例之中，该串联电池组是一次锂电池组。

一较佳实施例之中，该层状料流的结构表达为：

其中：

下标c0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但不小于1；

下标a0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但

不小于1；

下标e0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但

不小于1；

下标p0_j＝1～k、q0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但

不小于1；

其中：j＝1～k表示j是从1至k的整数，k不小于1，且，各下标的取值必须满足所述结构式(III)遵循电池以及电池串联的原理，同时以所述结构式(III)描述的层状料流为重复单元层叠的组合也符合电池以及电池串联的原理。

一较佳实施例之中，该电池组主体的结构表达为：

其中：

h＝2^m2×3^m3×4^m4×...×n^mn，不小于1；

下标c0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但

不小于1；

下标a0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但不小于1；

下标e0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但不小于1；

下标p0_j＝1～k、q0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但

不小于1；其中：j＝1～k表示j是从1至k的整数，k不小于1，且，各下标的取值必须满足所述结构式(IV)遵循电池以及电池串联的原理。

一较佳实施例之中，该完整串联电池组结构表达为：

其中：

m＝2^m2×3^m3×4^m4×...×n^mn，不小于1；

下标c0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但

不小于1；

下标a0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但

不小于1；

下标e0_j＝1～k包括0及其以上的任意整数，但

不小于1；

下标p0_j＝1～k、q0_j＝～k包括0及其以上的任意整数，但不小于1；

下标c_f、c_s包括0及其以上的任意整数；

下标a_f、a_s包括0及其以上的任意整数；

下标e_f、e_s包括0及其以上的任意整数；

下标p_f、p_s包括0及其以上的任意整数，但p_f+q_s不小于1；

下标q_f、q_s包括0及其以上的任意整数；

其中：j＝1～k表示j是从1至k的整数，k不小于1，且，各下标的取值必须满足所述结构式(II)遵循电池以及电池串联的原理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

一种串联电池组制备方法，该方法，它包括：

步骤01，将至少四个进料物料组成，包括至少一个正极进料物料组成，至少一个负极进料物料组成，至少一个电解质进料物料组成，至少一个集流体进料物料组成，通过供料头汇合成层状料流，该层状料流遵循电池以及电池串联的原理；

步骤02，再在通过供料头层倍增后的层状料流主表面上添加额外组件，组成完整串联电池组。

一较佳实施例之中，该串联电池组是二次锂离子电池组和一次锂电池组中的任一种。

本发明的有益效果是：通过供料头与层倍增器的组合采用分割-再层叠汇合的层倍增共挤出方法能够简易地直接层叠出重复交替的多层结构，直接加工出串联的电池组主体；在直接采用增层供料头或者普通多流道供料头与分流器的组合时，也可以灵活地构造串联个数不高的串联电池组主体。因此它克服了背景技术所存在的不足，并具有如下优点：1、步骤少，即使制备多个串联电池组，也只需少数步骤；2、效率高，由于步骤少，使得所需时间段，效率大大提高；3、成本低；4、效果好，电池薄；5、电池组结构多样，性能优；6、制备方法灵活高效；7、制备出的电池，低内电阻，大容量利用率，长循环寿命，高可靠性，好的安全性，高总体能量密度；8、分割-再层叠汇合的层倍增共挤出法特别适合串联电池组的挤出，其使用可以极大地提高串联电池组的挤出效率，而且串联电池组中的电池单元可以有最大限度的统一；9、共挤出加工方法能够导致，除了额外添加的一些层外，其他的层都是对齐的，即面积相等，不会产生因为各层面积不相等而使那些不同层间突出的部分互相接触发生短路等问题。

附图说明

以下结合实施例以及附图对本发明进行进一步阐述。

图1a绘示了一个基本的电池单元；

图1b绘示了一个正半电池；

图1c绘示了一个负半电池；

图2a绘示了一个单极正电极；

图2b绘示了一个单极负电极；

图2c绘示了一个双极电极；

图3绘示了4个典型的共挤出串联电池组结构；

图4绘示了3个典型的共挤出串联电池组的折叠结构。

图5绘示了一个典型的将共挤出的串联电池组继续并联的结构。

具体实施方式

为了使审查员、读者清楚了解本发明，下面先介绍电池组结构及电池组部件。电池组结构

电池的结构可以有多种多样。根据本发明的特点，这里首先给出一个典型的叠片式(层状)电池结构。如图1a所示，一个最基本的电池单元20包括一个正极11、一个负极12以及一个夹在正极11与负极12之间的电解质13。正极11也称为阴极，在放电的时候从外电路接受电子；如果是二次可充电电池的话，则充电的时候失去电子。负极12也称为阳极，在放电的时候失去电子；如果是二次可充电电池的话，则充电的时候从外接电路获得电子。电解质13用于提供离子传输的媒介，同时隔离正负极11、12。在传统的液体电解质电池，如镍镉电池、镍氢电池和铅酸电池等电池中，正极与负极之间除了具有液体电解质外，还置有一电绝缘的隔膜，一般是聚合物多孔薄膜，以防止正负极直接接触发生内短路。在目前比较热门的凝胶和固体聚合物电解质电池中，电解质是一凝胶或者固体聚合物薄膜。所以一个基本的电池单元至少包括两个电极加一个膜，可简称为膜电极组合(membrane electrode assembly)；而把一个电极与一个电解质的组合称为半电池。所以一个正极11与一个电解质13的组合是正半电池21(图1b)，一个负极12与一个电解质13的组合是负半电池22(图1c)。

一般情况下，电极还需要同集流体相连以对外电路进行电子的传输。当一个具有两个主平面的集流体的一个主平面连接有一个电极时，该组合可称为单极电极。一个集流体与一个正极的组合是单极正电极23，而该集流体称为正极集流体14(图2a)；一个集流体与一个负极的组合是单极负电极24，同理该集流体称为负极集流体15(图2b)。当一个集流体的第一和第二主平面分别与一个正极11以及一个负极12相连时，该组合可称为双极电极25，此时集流体称为双极集流体16(图2c)。理论上一个单极集流体可以是只有一个主平面是电子导电性的，而一个双极集流体则必须两个主平面都必须导电而且该两个主平面必须电子导电性连接。在本发明中，与电极直接相连的单极集流体以及双极集流体优选由电子导电填料填充的贯穿性导电聚合物复合材料，即任何平面、任何方向都电子导电的材料。正极集流体、负极集流体以及双极集流体可以是相同的也可以是不相同。当正负极集流体不相同时，负极集流体的活性最好不大于正极集流体。例如当正负极集流体都含有元素金属时，如果负极集流体的活性较高，则容易被氧化。

另外，在本发明中，任何一个初级组件，即正极、负极、电解质或者集流体，均可以包含至少一个层，每个层的组成可以相同或不相同。所以这些单一功能的初级组件，不管含有多层还是单层，均可称为模块。两个不同功能的初级组件的组合可以称为二级组件，比如上文描述的半电池和单极电极；三个不同功能的初级组件的组合可以称为三级组件，比如上文描述的膜电极组合以及双极电极。这些各级组件可以继续组合，构成各种更高级的组件。在本发明中，任何一级组件都称为模块。在本领域经验丰富的技术人员可以轻易地理解，并进行必要的组合。

鉴于本发明的主要目的是解决电压输出问题，所以本发明的基本结构是电池的串联。一个完整的串联电池组至少包含两个相同或者不相同的电池基本单元(膜电极组合)，通过一个双极集流体连接一个电池单元的负极和另一个电池单元的正极，剩下的两个电极分别通过两个单极集流体连接(如图3所示)。完整的串联电池组也还可以作为一个模块继续与其他模块组合成更高级的模块，只要这些组合符合电池(组)的原理。

根据本发明的特点，以上所述的各级组件以及串联电池组可以用结构式(I)进行描述：

或者简化为：

其中，

下标c_i＝1～n代表各正极模块的层数量，可以是包括0及其以上的任意整数；

下标a_i＝1～n代表各负极模块的层数量，可以是包括0及其以上的任意整数；

下标e_i＝1～n代表各电解质模块的层数量，可以是包括0及其以上的任意整数；

下标p_i＝1～n、q_i＝1～n代表各正极和各负极集流体模块的层数量，可以是包括0及其以上的任意整数。

其中i＝1～n表示i是从1至n的整数，n不小于1；且

不小于1。

为了符合电池以及电池串联的原理，各下标取值还必须满足以下条件：

任何正负极模块不直接相邻，

任何集流体模块与电解质模块不直接相邻，

任何一个集流体模块两个主表面不同时连接两个极性相同的电极模块，

任何一个电解质模块两个主表面不同时连接两个极性相同的电极模块，

任何一个电极模块两个主表面不同时连接两个电解质模块，

任何一个电极模块两个主表面不同时连接两个集流体模块。

在结构式(I)中，不同位置(不同下标)的具有相同功能的模块一旦直接相连，则既可视为多个模块，也可视为单一模块。例如当c_n、a_n、e_n均为0，但a_n-1、q_n-1、p_n、q_n均不为0时，

在整个组合(或者电池组)的终端，是单极集流体(组合)。所以当视为单一模块时，一般称为终端单极集流体。但该终端单极集流体模块中还有下标q_n所指代的最外侧模块，该最外侧模块还可以有最外层(当q_n大于1时)。一般情况下，视为多个模块或者单一模块要根据具体情况而定。

在结构式(I)中，当下标不小于1时，小括号及其下标所描述的具有相同功能的模块在不同位置可以是相同的或者不相同的；中括号及其下标所描述的各模块也可以是相同或者不相同的。所以理论上结构式(I)可以描述任何一个元件、任何一个组合，或者一个完整的串联电池组，即任何一级组件。

除了以上所述条件，当结构式(I)用于表示完整的串联电池组时，在结构式(I)中的各下标取值还必须满足：

n至少为2；且

至少c_x和c_y均不小于1，x、y为1～n之间的任意整数，且x不等于y；

至少a_x和a_y均不小于1，x、y为1～n之间的任意整数，且x不等于y；

至少e_x和e_y均不小于1，x、y为1～n之间的任意整数，且x不等于y；

而且各下标的取值必须满足正极终端单极集流体的层数不小于1，负极终端集单极流体的层数不小于1。

本发明的电池组还优选其正负终端单极集流体的总层数不小于3。

当采用不同的电池单元串联成电池组时，可以制备成任意多样的输出；当采用相同的电池单元串联成电池组时，电池组的输出仍然可以通过控制电极厚度、电解质厚度、离子电导率、电子电导率、电池串联数量等进行多样化调节。

在本发明中，为了加工的方便、效率以及成本等，优选电池组采用相同的电池单元连接而成。这样的电池组具有简单的结构，安全性也更高。在本发明的电池组中，优选两个终端单极集流体模块中分别至少有一层是作为电极端子或者可与端子连接用于向外电路引出电流。该些可作为电极端子或者可与端子连接的集流体一般结构或者组成比较特殊，因此本发明的电池组又可以表达如下：

(II)

其中，

下标m表示以大括号中式子表达的模块串联连接的数量，可以是包括0及其以上的任意整数，优选m不小于1；

下标c0_j＝1～k代表大括号中各正极模块的层数量，可以是包括0及其以上的任意整数，优选

不小于1；

下标a0_j＝1～k代表大括号中各负极模块的层数量，可以是包括0及其以上的任意整数，优选

不小于1；

下标e0_j＝1～k代表大括号中各电解质模块的层数量，可以是包括0及其以上的任意整数，优选

不小于1；

下标p0_j＝1～k、q0_j＝1～k代表各正极和各负极集流体模块的层数量，可以是包括0及其以上的任意整数，优选

不小于1；

其中j表示大括号中的中括号中式子表达的组合连接的数量，j＝1～k表示j是从1至k的整数，k不小于1。

下标c_f、c_s分别为大括号左右两端的正极模块的数量，可以是包括0及其以上的任意整数，优选为0；

下标a_f、a_s分别为大括号左右两端的负极模块的数量，可以是包括0及其以上的任意整数，优选为0；

下标e_f、e_s分别为大括号左右两端的电解质模块的数量，可以是包括0及其以上的任意整数，优选为0；

下标p_f、p_s分别为大括号左右两端的正极集流体模块的数量，可以是包括0及其以上的任意整数；

下标q_f、q_s分别为大括号左右两端的负极极集流体模块的数量，可以是包括0及其以上的任意整数；

而且各下标的取值还必须使式(II)所表达的结构满足电池以及电池串联的原理，还必须满足式(II)可以表达一个最小的完整串联电池组，同时优选其正负终端单极集流体的总层数不小于3。在本发明中优选k×m不小于4，p_f+q_s不小于1。一般情况下，式(II)中p_f和q_s所代表的集流体即上述结构或者组成比较特殊的集流体，该些特殊的集流体将在下文集流体的结构和制备中有更详细的描述。

例如，当k＝1，m＝2，且c0₁、a0₁、e0₁、p0₁、q0₁、p_f、q_s均为1，其他小括号的下标均为0，此时电池组的结构是

[(集流体)]/{[(集流体)/(正极)/(电解质)/(负极)/(集流体)]}₂/[(集流体)]；

该结构等同于，当k＝2，m＝1，且c0₁、a0₁、e0₁、p0₁、q0₁、c0₂、a0₂、e0₂、p0₂、q0₂、p_f、q_s均为1，其他小括号的下标均为0，且各元件在j＝1和j＝2时相同，此时的电池组结构；而上述两种结构又可等同于，当m＝0时，c_f、a_f、e_f，a_s、c_s、e_s，以及p_s、q_f均为1，p_f、q_s均等于2，此时的电池组结构，即

[(集流体)/(集流体)/(正极)/(电解质)/(负极)/(集流体)]/[(集流体)/(正极)/(电解质)/(负极)/(集流体)/(集流体)]。此外，上述三种结构还可以等同于采用其他下标取值时的结构，这里就不赘述。

根据式(II)，一个结构可以通过采用不同的下标取值实现，而通过采用不同的下标取值和设计各元件(层)的结构和成分可以构造几乎任意串联电池组结构。特别是式(II)中大括号描述的内容一般可以视为共挤出过程的主料流，而大括号两边两个中括号描述的内容可视为共挤出过程的附加料流或者附加组件，或者是共挤出完成后附加上去的组件。这在下文加工过程的具体描述中将更加清楚。

以下结合简图给出几个本发明中优选的串联电池组结构。

例如当k＝1，m大于4，且c0₁、a0₁、e0₁、p0₁、q0₁、p_f、q_s均为1，其他小括号的下标均为0，且p0₁、q0₁所描述的正负极集流体相同时，本发明的串联电池组结构如图3a所示；当k＝1，m大于4，且c0₁、a0₁、e0₁、p0₁、p_f、q_s均为1，其他小括号的下标均为0时，本发明的串联电池组结构如图3b所示；k＝1，m大于4，且c0₁、a0₁、e0₁、q0₁、p_f、q_s均为1，其他小括号的下标均为0时，本发明的串联电池组结构如图3c所示；k＝1，m大于4，且c0₁、a0₁、e0₁、p0₁、q0₁、p_f、q_s均为1，其他小括号的下标均为0，且p0₁、q0₁所描述的正负极集流体不相同时，本发明的串联电池组结构如图3d所示。此外，还有其他无数种合理的结构，这里就不一一描述。在该领域的技术人员可以非常容易地根据以上原则理解各种串联电池组结构。

通过以上示例结构以及附图可以看出，在本发明中，一般要求最外层的集流体完全覆盖在其内侧的其他元件，不管是其他的集流体层或者是电极层，虽然当其内侧是其他的集流体层时，最外层集流体可以只是部分与内层叠合。因为一般情况下，终端集流体模块不超过两层，最外层可以作为电极端子，内层可以作为最外层集流体与电极的粘结剂。这也是本发明的特殊之处。图3中给出的最外层集流体结构仅仅是作为示例用于对本发明进行说明，不代表只有这些结构。例如，这些最外层集流体可以沿不同方向引出，也不一定就是平板或者片状结构，但必须保证能同内层元件良好接触，并且不破坏内层结构。在该领域的技术人员均有能力作出合理的选择。

另外，在本发明当中，除了最外层集流体以外，其他各组件层叠时，，至少有一个最小的串联电池组单元(即包括两个膜电极组合和一个双极集流体)中的各个体层是以侧边分别对齐进行层叠，优选电池组中的各个体层以侧边分别对齐层叠。这样的结构有利于几乎利用一次加工就可得到一个完整电池组(一般不包括电极端子)，或者是得到含有除最外层集流体(一般是非挤出制备的)外的一切组件，而且还有利于通过切割、裁剪等方法制备各种合适尺寸(电极面积)的电池组。

本发明的电池组的外形构造并不仅限于图4所示的平板结构，还可以是缠绕或者折叠等其他结构。这将在下文做进一步的描述。

本发明的电池组结构可以适用于一次不可充电的电池，也可以适用于二次可充电电池，而且可适用于任意可以采用挤出方法制备的电池，在本发明中优选锂电池以及锂离子二次电池，最优选锂离子二次电池；所用的电解质可以是聚合物凝胶电解质，也可以是固体聚合物电解质(不含任何室温下是液体的成分)。当使用固体聚合物电解质时，电池组中的其他成分可以含有液体成分，也可以不含任何室温下是液体的成分。当电池组中所有的元件均不含任何室温下是液体的成分时，该电池组可称为全固体电池组。本发明优选全固体电池组构造。

以下描述电极、电解质、集流体等各元件的组成成分及结构。

由于本发明的电池组结构不限于某一特定的电池电化学类型，所以任意合适的电极材料、电解质材料以及集流体都可以被选用。

正极

正极在放电的时候从外电路接受电子；如果是二次可充电电池的话，充电的时候失去电子。正极中必须至少有一种正极活性物质，可以提供放电或者充放电的功能。在本发明中，任意合适的正极活性物质都可以被选用。通常情况下，这类物质是一些金属，如钒、钛、铁、钴、镍、铜、锰、铬、钼、铌、银等的氧化物、硫化物或者硒化物、碲化物、磷化物、氮化物、卤化物等。比较优选的正极活性物质包括MnO₂、MoS₂、MoS₃、MoVO₈、CoO₂、V₆O₁₃、V₂O₅、V₃O₈、VO₂、V₂S₅、TiS₂、NbSe₃、Cr₂O₅、Cr₃O₈、WO₃、K₂FeO₄、BaFeO₄、CuFeO₄、SrFeO₄、Li_xMnO₂、LiMn₂O₄、Li_xMn_zO₂、Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂、Li_xCoO₂、Li_xCo_yMn_zO₂、Li_xNiO₂、Li_xNi_yCo_zO₂、LiV₂O₅、Li_xTi₅O₁₂、Li_3-xCo_xN、Li_3-xNi_xN、LiCo_xSn_yO₂、CoNAg₂CrO₄、Ag₂O、Ag₂O₂、CuF₂，Ag₂V₄O₁₁、CuO、CuS₂、Cu₄O(PO₄)₂、CuS、PbCuS、FeS、FeS₂、Bi₂Pb₂O₅、Bi₂O₃、固态硫、有机硫、FePO₄，含锂磷酸盐如Li_xFePO₄、Li_xFe_yCo_zPO₄、Li₂FePO₄F、Li_1+xFe₂PO₄(SO₄)₂(详见美国专利US5910382、US6514640、US5871866、US6153333、US6203946、US6447951、US6815122、US7087346、US7422823、US7438992、US7482097、US7261979、US7338734、US7348101等)，以及上述物质的混合物、改性物等等，但不仅限于这些。在一些情况下，正极活性物质还可以是金属掺杂的本征型导电高分子，比如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔等等。常用于离子二次电池的正极活性材料一般是Li_xMnO₂、LiMn₂O₄、Li_xMn_zO₂、Li_xCoO₂、Li_xCo_yMn_zO₂、Li_xNiO₂、Li_xNi_yCo_zO₂、Li_xTi₅O₁₂、Li_xFePO₄、Li_xFe_yCo_zPO₄、Li₂FePO₄F、Li_1+xFe₂PO₄(SO₄)₂等。为减小电极的电阻，这些正极活性材料的颗粒尺寸最好比用在溶液型电池中的要小，较佳选择是不大于10微米。当需要制备薄层电池时，最好选用颗粒大小不大于1微米的正极活性材料。

正极中还包含至少一种聚合物粘结剂。该聚合物粘结剂可以是线性高分子、无规共聚物、嵌段共聚物、梳形高分子、星形高分子或者交联高分子等。该些聚合物粘结剂可以包括非离子活性的材料，或者离子活性的材料。

非离子活性的高分子一般指本身不带电荷，也不与离子产生作用的材料。该些非离子活性的聚合物粘结剂包括但不仅限于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丁苯橡胶(SBR)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、以及其他烯烃的共聚物、接枝聚合物等等。

离子活性的聚合物粘结剂又可分为电中性的高分子和离子型高分子。电中性的高分子本身不带有电荷，但这类聚合物一般含有高电负性原子，比如氧、氮、氟、氯等，因而具有较高的介电常数，可以促进金属盐的解离，提高电极的电子电导率；或者这些聚合物中的全部或者部分单体上含有可与金属离子结合的带孤对电子的原子，将其与金属盐混合后，金属离子即可与这些原子上的孤对电子结合并在不同原子间移动，达到离子电导的作用。这些高分子包括聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、偏氟乙烯-偏氯乙烯共聚物(PVDF-VDC)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯共聚物(PVDF-TFE-P)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)，以及其他的含氟、含氯的烯烃聚合物；还包括聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚萘二酸乙二醇酯(PENT)、聚醚腈(PEN)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-甲基丙烯酸酯共聚物(AMMA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVPL)、聚硅氧烷，其他的聚酯、丙烯酸树脂、聚氨酯、聚脲，以及这些高分子的共聚物、缩合物、加成物、交联物、衍生物等。这些材料一般具有较大的电压空间，可在较大范围内适用于电极粘结剂。

一类比较特殊的离子活性的电中性高分子是具有氧乙烯或者氧丙烯链段的聚合物，包括聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PEG)、聚氧化丙烯(PPO)、氧化乙烯-氧化丙烯共聚物(PEO-PPO-PEO)、以及其他含氧化乙烯、氧化丙烯链段的高分子，比如poly(bis(methoxyethoxy-ethoxide))phosphazene(MEEP)、带聚氧化乙烯的聚氨酯、带聚氧化乙烯侧链的聚氧化乙烯梳形高分子，带聚氧化乙烯侧链的聚丙烯酸酯梳形高分子，带聚氧化乙烯链的星形高分子、带聚氧化乙烯侧链的聚噻吩梳形聚合物，以及以上这些聚合物的共聚物、缩合物、加成物、交联物、衍生物等等。这些含聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的高分子一般可以很好地溶解金属盐，因其在室温(25℃)下一般为固体，故可被视为固体溶剂，广泛地应用于全固体离子电导材料中。

离子活性的粘结剂还可以是本身的链段上带有电荷的高分子。这些电荷可以是通过共价键键合在高分子链段上，也可以是通过络合、氢键作用等固定在高分子上。这些高分子链段上的电荷一般不能自由移动，除非高分子链段发生移动，但其反电荷可以自由移动产生离子电导。同时一般情况下由于一种高分子上只带某一极性的电荷，所以这些离子型高分子可称为单离子导体(single ion conductor)。这些离子型高分子一般统称为聚电解质(polyelectrolyte)，但当其中的离子型重复单元小于15％摩尔含量时，一般称为离聚物(ionomer)。这类离子型高分子可以是阳离子型的或者是阴离子型的。阳离子型高分子包括聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDAC)、聚乙烯亚胺氯化氢(PEI)、聚乙烯吡啶氯化氢(PVP)、聚丙烯胺氯化氢(PAH)等。阴离子型高分子包括聚丙烯酸(PAA)、乙烯-丙烯酸共聚物(PEAA)、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物(PAAcoAAm)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸)(PAMPS)、羧甲基纤维素(CMC)、磺酸化聚苯醚(SPPO)、聚乙烯醇磺酸酯(PVAS)、甲基丙烯酸己磺酸锂-丙烯腈共聚物(P[LiMAAHScoAN])、聚[锂-N-(磺苯基)马来酰胺-co-甲氧基齐聚(氧化乙烯)甲基丙烯酸](P[LiS-MOEn]、其他带齐聚(氧化乙烯)磺酸锂侧链的单离子导体(Electrochimica Acta，2005，50，1139-1147；Chemistry of Materials，2000，12，6-8；Solide State Ionics，2006，177，65-71.)，聚乙烯醇-二甲基-5磺酸钠间二苯甲酸缩聚物(Chemistry of Materials，2006，18，4288-4295)，Nafion以及其他含氟离聚物，带磷、硼、铝等杂原子的单离子导体(Macromolecules，2005，4951-4954；Macromolecules，2004，37，2219-2227；Solid State Ionics，2004，175，743746；Macromolecules，2006，39，362-372；Solid State Ionics，2006，177，741747.)，以及以上这些聚合物的共聚物、缩合物、加成物、交联物、衍生物和其他的离子型高分子等等。以离子型高分子作为电极的粘结剂有利于电极与电解质层的界面粘合，也有利于离子在电极中的传导。由于电池中传输的是阳离子，所以如果使用离子型粘结剂，最好选用阴离子型高分子，最好选用羧酸盐或者磺酸盐型高分子。

在电池制备加工过程中，一般可以直接通过溶解或者熔融或者同时溶解熔融使用上述的聚合物粘结剂。在一些情况下也可以在原位形成该些聚合物粘结剂，即使用该些聚合物粘结剂的原料，包括但不仅限于聚合物的单体、前驱体、预聚物、组分等，在合适的反应剂和其他助剂、添加剂等存在下，在合适的物理条件如加热、超声、辐射、光照等作用下，在电池加工过程中，或者成型后通过一定的化学反应，生成所需的聚合物粘结剂。如有必要，可以对该些聚合物粘结剂的原料进行溶解或者熔融或者同时溶解熔融操作。除了至少一种粘结剂聚合物外，正极中还可以含有其他合适的聚合物成分，技术人员可以根据需要作出合理的选择，这里就不赘述。

正极中还可以包含一种或者多种支持电解质金属盐，其可在电极聚合物粘结剂中解离作为离子电导的工具。合适的支持电解质盐可以是碱、碱土金属的高氯酸盐、六氟磷酸盐等，一般可根据电池的电化学性质进行选用。例如，当电池是锂离子电池时，这些盐可包括LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiAlCl₄、LiCF₃SO₃、LiC(SO₂CF₃)₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(SO₂C₂F₅)₂，以及其他相似的盐。

正极中还可以包含一种或者多种固体无机电解质，该些材料本身具有离子电导性。添加这些固体无机电解质无疑可提高电极的离子电导率。固体无机电解质一般包括晶态(陶瓷)以及非晶态(玻璃态)两大类。玻璃态电解质的离子电导率一般比陶瓷电解质高，而且可以实现单阳离子电导。对于锂离子而言，这些陶瓷固体无机电解质一般包括锂钙钛矿型，如Li_0.5La_0.5TiO₃；NASICON型，如LiZrP₃O₁₂；LISICON型，如Li₁₄Zn(GeO₄)₄；以及Li₃N、锂β氧化铝、锂硅酸盐等等。而锂离子玻璃态电解质一般包括玻璃态氧化物锂电解质，如Li₂O-B₂O₃和Li₂O-B₂O₃-SeO₂；玻璃态硫化物锂电解质，如LiI-Li₂S-P₂S₅和LiI-Li₂S-B₂S₃。此外还有其他一些新型的固体无机电解质，如LiInBr₆、Li₄SiO₄、LiPON等可以使用。

为了提高电极的电子电导率，可以适当加入电子电导性材料。这些材料可以是金属颗粒，包括不锈钢、铝、铜、银、金、铂、钛、镍，锌以及其他正极电化学稳定性高的金属和金属合金等；也可以是碳素材料，包括炭黑、乙炔黑、焦炭、石墨、石墨纤维、碳纤维、碳纳米管等；也可以是一些金属氧化物，如钛氧化物、铷氧化物等；还可以是本征型导电聚合物颗粒，包括聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩、聚噬吩、聚并苯等。该些导电颗粒可以是球状、片状、纤维状、管状，以及其他形状，但一般要求其纵横比不大于200，最好是不大于10。大的纵横比有利于减少导电颗粒的用量，但在本发明的制备方法中可能产生各项异性电导，而且容易导致导电颗粒进入其他材料层，如穿透电解质膜导致内短路。导电颗粒的最小维度方向的大小一般不大于5微米，较好是不大于1微米，更好是不大于0.2微米，最好是不大于0.1微米。这些材料一般要求在室温(25℃)下的电导率在10²S/cm以上。在本发明中优选碳素材料以及电化学稳定性高的金属颗粒。

正极中还可以包含一些液体成分作为溶剂或者增塑剂促进离子的传输。液体成分指的是在常温常压下是液体的物质。该些液体成分一般是热稳定的极性非水溶剂、增塑剂以及低分子量聚合物。合适的极性非水溶剂、增塑剂包括线性以及环状碳酸酯、酯、二酯、内酯、酰胺、砜、亚砜、醚，以及他们的混合物等。可在本发明中优先使用的线性碳酸酯包括二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯、甲基丙基碳酸酯，以及氟代和氯代的线性碳酸酯等；优选的环状碳酸酯包括乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、丁烯碳酸酯、亚乙烯碳酸酯，以及氟代和氯代的环状碳酸酯等；优选的二酯包括二甲基琥珀酸酯、二乙基琥珀酸酯、二甲基戊二酸酯、二甲基己二酸酯；优选的内酯有丁内酯等。对这些溶剂、增塑剂进行使用时，优先采用他们的混合物，如乙烯碳酸酯与丙烯碳酸酯的混合物，乙烯碳酸酯与丁烯碳酸酯的混合物以及乙烯碳酸酯与二甲基琥珀酸酯。最优选的是重量比在50∶50至80∶20之间的乙烯碳酸酯与丁烯碳酸酯混合物。低分子量聚合物可包括低分子量聚氧化乙烯、低分子量氧化丙烯、低分子量聚乙烯醇、低分子量聚酯等等。当正极中含有高分子量聚氧化乙烯时，低分子量聚氧化乙烯可被优选作为添加剂，可降低聚氧化乙烯的结晶度，提高离子电导率。液体成分的选择需同聚合物粘结剂相匹配，即液体成分必须同聚合物粘结剂有较好的相容性，否则容易产生液体的泄露。

正极中还可以选择性地包含不超过电极重量20％的惰性无机填料。该些无机填料不发生任何电化学反应，不具有离子活性，也不提供电子导电性。这些无机填料包括二氧化硅、碳酸钙、沸石、α氧化铝等。这些填料以颗粒态填充于电极中，且颗粒大小一般不大于0.1微米。

在电池制备过程中正极原料中还可包含其他的辅助溶剂。这些辅助溶剂一般是用于溶解高分子粘结剂，调节正极原料组成的粘度，促进正极原料组成中各组分的混合等。在制备过程中，或者电池成型后，这些辅助溶剂一般都要求被通过加热、抽真空或者常温挥发等方式中至少一种完全除去。这些溶剂包括甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、丙烯腈(AN)、四氢呋喃(THF)、氯仿(CF)、二氯甲烷(DCM)、二甲苯(XB)等。这些溶剂的选用一般根据所用的粘结剂而定。一般情况下，如非特别有必要，不推荐使用辅助溶剂，一方面是可以减少成本，另一方面是可以降低环境污染。

正极中还可以根据需要包含合适的其他助剂、添加剂等。

负极

负极在放电的时候向外电路输出电子；如果是二次可充电电池的话，充电的时候得到电子。负极中必须至少有一种负极活性物质，可以提供放电或者充放电的功能。这类物质可以是活泼的金属，比如碱金属、碱土金属，包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)、钙(Ca)；也可以是一些过渡金属，包括锌(Zn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镉(Cd)；还可以是这些活泼金属的合金和金属间化合物，包括Li-Sn、Li-Al、Li-B、Li-Mg、Li-Si、Li-Si-B等。活泼金属放电的时候失去电子被氧化。还有其他的金属单质、金属合金以及金属间化合物、金属氧化物、金属氮化物、金属盐等，这些材料一般是作为锂离子等的电化学反应或者嵌脱的载体，如锡(Sn)、Sn-Ni、Sn-Sb_0.14、Cu₆Sn₅、Cu-Sn、二氧化锡(SnO₂)、氧化锡(SnO)、掺杂锡氧化物、锡基复合氧化物、SnSO₄、SnAlB、β-Zn₄Sb₃、CoSb₃、Sb_0.2C_0.8、SbO_x、Co₃O₄、CoO、FeO_x、CoFe₂O₂、NiO、TiO₂、LixTi₅O₁₂、Li_3-xCo_xN、Li_3-x-yCo_xCu_yN、Li_3-xNi_xN、Li_3-xMg_xN、Li_xFePO₄等。负极活性物质也可以是各种碳材料，包括炭黑、乙炔黑、焦炭、热裂解碳、中间相碳微球(MCMB)、单层碳(graphene)、石墨、石墨纤维、碳纤维、碳纳米管、掺杂碳等。碳素材料在充电的时候嵌入金属离子，放电的时候脱嵌金属离子，特别适用于离子的嵌入与脱嵌。负极活性物质，特别是对锂离子电池而言，还可以是硅及其合金、复合物等，包括硅(Si)单质，Si-C、Si-Al-C、Si-Mg、Si-Fe、Si-Ni合金、复合材料等。可用在本发明中的负极活性材料不以上述所列材料为限。在本发明中，优选锂离子电池负极活性材料，如碳素材料、硅材料、二氧化锡等。与正极活性材料相似，为减小电极的电阻，这些负极活性材料的颗粒尺寸最好比用在溶液型电池中的要小，较佳选择是不大于10微米。当需要制备的薄层电池时，颗粒大小最好不大于1微米。

负极中还包含至少一种聚合物粘结剂以及可选的非粘结剂聚合物成分。该聚合物粘结剂和非粘结剂聚合物成分的选用与上述正极中的聚合物粘结剂和非粘结剂聚合物成分一致。

负极中还可以包含一种或者多种支持电解质金属盐。该电解质金属盐与上述可在正极中使用的金属盐一致。

负极中还可以包含一种或者多种固体无机电解质。该固体无机电解质与上述可在正极中使用的无机电解质一致。

负极中也可以根据需要加入适量的电子电导性材料。该电子电导性材料与可在正极中使用的电子电导性材料基本一致。但如果选用金属颗粒，则其电化学活性必须不高于正极集流体、正极中的活性物质以及正极中的电子电导性材料。

负极中也可以加入一些液体成分作为溶剂或者增塑剂促进离子的传输。该些液体成分与上述可在正极中使用的液体成分一致。

负极中也还可以选择性地包含不超过电极重量20％的惰性无机填料。该些惰性无机填料颗粒与上述可在正极中使用的无机填料相一致。

在制备过程中，负极原料组成也可以含有辅助溶剂。该辅助溶剂的选择和使用与上述可在正极中使用的辅助溶剂一致。

负极中也还可以根据需要包含合适的其他助剂、添加剂等。

电解质

电解质在电池中作为离子传输的媒介，同时电子绝缘隔离正负极，这样离子可以在正负极之间传输，但正负极间不发生电子电导而短路。在本发明中，电解质为凝胶或者固体聚合物，电解质中包含至少一种离子活性高分子作为基体材料。该些离子活性的基体高分子与上述适用于电极聚合物粘结剂的离子活性高分子相一致，即包括电中性以及离子型的离子活性高分子。

因为电解质在电池中的特殊作用，要求其具有较高的离子电导性，即室温(25℃)电导率不低于1×10^-5S/cm。一般情况下，离子型离子活性高分子也很难达到这个要求。所以电解质中还优选包含至少一种支持电解质金属盐。该些电解质金属盐与上述适用于电极的电解质金属盐相一致。

电解质中还可以包含一种或者多种离子电导性固体无机材料。该些固态无机材料与上述可适用于电极中提高离子电导的固态无机电解质相一致。

电解质中还可以包含一种或者多种液体成分。该些液体成分与上述在电极中作为溶剂或者增塑剂的液体成分相一致。一般情况下，当电解质中选用的基体高分子离子活性不高时，最好包含至少一种液体成分，用于溶解电解质金属盐，并作为离子传输的媒介提高离子电导率。当电解质中含有液体成分时，该电解质可称为凝胶电解质。在凝胶电解质中基体高分子被液体成分溶胀，玻璃化温度降低，高分子链更加容易运动；液体成分被基体高分子吸收，形成相互贯穿的液体通道，可供离子传导。因此凝胶电解质一般具有比较高的离子电导率，一般在室温可大1×10^-3S/cm。

电解质中还可以选择性地包含不超过电极重量80％的惰性无机填料。该些无机填料与上述适用于电极中的惰性无机填料相一致。

为了提高电极的机械强度，电解质中还可以包含一种或者多种对离子电导和电子电导惰性，但具有较高机械强度的高分子材料。该些高机械强度的高分子可包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，以及其他具有化学稳定性和机械强度，且可溶解或者可熔融或者同时可溶解熔融的非交联高分子材料或者原料可溶解或者可熔融或者同时可溶解熔融的高分子材料。这些辅助高分子以及上述的离子活性高分子基体材料都可以是预先形成的，也可以是在电池加工制备过程中原位生成的。

在电池制备过程中电解质原料中还可包含其他的辅助溶剂。这些辅助溶剂与上述适用于电极中的辅助溶剂相一致。

电解质中还可以根据需要包含合适的其他助剂、添加剂等。

集流体

在本发明中，集流体包括双极集流体和单极集流体。双极集流体的两个主表面上分别连接叠合着一个正极和一个负极，在电池组中起到串联各个电池单元(或者电池组)的作用。单极集流体只在一个主表面与电池单元或者电池组的一个电极连接叠合，可用于向外电路引出电流。由于本发明的制备方法中采用共挤出技术，特别是在优选的实施方式中采用的层倍增共挤出技术具有特殊性，本发明的电池组中的集流体(包括双极和单极)既可以是共挤出生成的，也可以包括其他的通过普通挤出方法生成的，还可以包括其他非挤出方法生成的。本发明中的双极集流体一般是共挤出生成的，而非共挤出方法生成的集流体一般作为单极集流体，而且一般是作为电池组最外层集流体或者将最外层集流体粘结于电池组上。这将在本发明的制备方法中清楚地看出。以下先对共挤出，普通挤出和非挤出的集流体组成加以说明。

共挤出的集流体中包含至少一种不具有离子电导性的基体高分子材料。一般这些基体高分子材料的室温离子电导率不超过1×10^-8S/cm。所以这些高分子材料可以是非离子活性的，也可以是上述的一些低离子活性的高分子。合适的基体高分子可以是热塑性的或者是热固性的，包括聚烯烃，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-丙烯共聚物(PPE)、乙烯-辛烯共聚物(POE)，以及其他的烯烃聚合物、改性聚合物、共聚物、交联物等；聚苯乙烯(PS)、丁苯橡胶(SBR)；聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、偏氟乙烯-偏氯乙烯共聚物(PVDF-VDC)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯共聚物(PVDF-TFE-P)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)，以及其他的含氟、含氯的烯烃聚合物等；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)，以及其他的丙烯酸酯类聚合物、共聚物、交联物等；聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚萘二酸乙二醇酯(PENT)、聚己内酯等聚酯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚醚腈(PEN)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚硅氧烷、聚氨酯、聚脲、环氧树脂，以及这些高分子的共聚物、缩合物、加成物、交联物、衍生物等。这些材料一般具有较大的电压空间，可在较大范围内使用。

共挤出的集流体中的高分子基体材料也可以是预先形成的，或者是在电池加工制备过程中原位生成的。

当电池组中的电解质和/或者电极中含有液体成分时，共挤出集流体中的高分子一般选用不被该液体成分溶解、溶胀、增塑的材料，而且要求集流体的空隙含量要尽量低，否则容易被其他元件中，特别是电极中的液体成分所渗透。

共挤出的集流体中还包含至少一种电子电导性颗粒。该电子电导性颗粒与可在电极中使用的电子电导性材料相一致。当挤出的集流体，特别是双极集流体，具有两层或者两层以上时，如果不同的层中的电子电导性颗粒的组成不同时，与负极直接相连接叠合的层中所有的导电成分的电化学活性最好不高于任何正极集流体、正极中的电子电导性材料，甚至正极中的活性物质。例如当一个双极集流体具有两层，一层中使用铜颗粒作为电子电导材料，另一层中使用铝颗粒，则含有铝颗粒的层应该与正极相连叠合。

在电池制备过程中共挤出的集流体物料组成中还可包含其他的辅助溶剂。这些辅助溶剂与上述适用于电极中的辅助溶剂相一致。

共挤出的集流体中还可以根据需要包含合适的其他助剂、添加剂等。

普通挤出集流体与共挤出集流体相类似，只是这里不采用共挤出方法。

非挤出的集流体包括预先制备好的各种常见的集流体以及共挤出操作完成后通过其他方法施加上去然后生成的各种集流体。预先制备的集流体可以包括各种电池工业中常见的金属集流体，如铜、银、金、铝、镍、锌、不锈钢等金属以及各种合金的箔、膜、板、网、泡沫等，但不以此为限；也可以是金属化塑料，其中用于金属化塑料的金属可包括铜、银、金、铝、镍、锌、不锈钢等金属以及各种合金等，但不以此为限(关于金属化塑料，请参阅《金属化塑料：基础与应用》(Metallized Plastics：Fundamentals and Applications)，K.L.Mittal编，1998，Marcel Dekker出版)；也可以是各种碳网、碳膜、碳板，以及镀碳或者喷碳的金属、塑料等，但不以此为限；还可以是各种预先成型制备的与挤出制备的集流体相似的电子导电颗粒填充的高分子导电复合材料。共挤出操作完成后通过其他方法施加上去然后生成的各种集流体包括直接喷镀的各种金属；直接通过刮刀、喷涂、旋涂、印刷、挤出涂覆等电池工业中常见的方法将各种电子导电浆料施加上去形成的导电材料，该些集流体的组成一般与共挤出和普通挤出集流体相似。共挤出后施加上去然后生成的各种集流体一般与挤出材料的表面有比较好的界面作用。在本发明的一些实施方式中，电池组的元件层可以非常薄，所以如果表面集流体层厚度不大时一般不宜直接将各种预先制备好的集流体压合在挤出材料的表面。因为这些预先制备好的集流体的表面可能不平整，而且硬度比较大，要达到良好的界面结合，则必须施加一定的压力，容易造成电池元件层的破坏，导致短路等。所以在本发明中，如果需要在共挤出后添加集流体，则一般将预先制备好的集流体压合在具有合适厚度的表面层集流体的挤出物表面，或者采用喷镀金属，或者采用施加导电浆料，或者在施加导电浆料后再粘合预先制备好的集流体的方法。

电池组制备方法

电池可以有许多种结构，但目前比较普遍的是如上文所描述的叠片状结构。从该叠片状结构可以看出，电池或者电池组实际上是多层材料结构。对于这种多层结构的材料，理论上可以采用任意合适的共挤出技术进行加工制备。这些共挤出技术包括普通的多级共挤出技术、多流道供料头技术、增层供料头技术、分割-再叠合层倍增技术等。然而目前为止只有多级共挤出技术和普通的多流道供料头技术被用于制备一些普通电池元件，比如单极电极、双极电极、电解质电极组合(单元电池)等，还没有任何共挤出技术被应用于包含多个电池单元的电池组的加工制备。

多级挤出技术就是不断地往首先挤出的材料上通过挤出继续添加其他的挤出材料。该技术理论上可以用于串联电池组的挤出，但还未见此报道。如美国专利申请US 2004/0159964中仅用于制备最多5层的电池组件。如果需要挤出多个电池单元的串联电池组，则设备的数量要求十分大，占用空间也会非常大，步骤多且复杂，可行性非常低。

普通的多流道供料头技术采用的是流道数量与层数量一致的供料头，每个进料流道控制一个料流层。对于电池组而言，要产生两个电池单元的串联，至少必须有7层；要产生三个电池单元的串联，至少需要有11层；n个电池单元串联，则需要至少4n-1层。可以想象，这种供料头不容易用于加工制备具有许多电池单元的串联电池组，因为供料头的进料通道数量一般十分有限，进料器的数量也非常有限。当然不排除可以利用普通供料头共挤出加工串联数量不大的电池组。

增层供料头技术是供料头中采用了分流设计，既等同于在普通供料头上游连接分流装置而成，使得共挤出材料的层数量比进料流道/进料器数量增加。目前这一技术在进料料流数量不大时(不大于3股)，可以使层增加100倍以上，但是倍数越大，供料头越复杂，体积也越庞大，效果也越差。因此在本发明中可以用于汇合层叠进料料流以备后续加工，或者用于加工电池串联数量不大的电池组，一般也不太适用于加工具有大量电池单元的串联电池组。

分割-再叠合层倍增技术是指挤出装置中含有层倍增器，该装置可以将料流沿垂直料流层平面方向分割成宽度变小的两个或者多个分料流，分料流再沿料流层高度方向重新叠合，料流层数量得到倍增。双重层倍增器一次可以将料流的层数增加到原来的两倍，而且一般情况下个体层厚度缩小到其原厚度的一半。三重层倍增器一次可以将料流的层数增加到三倍，四重层倍增器一次可以将料流的层数增加到4倍，相应地n重倍增器一次可以将料流的层数增加到n倍。通过串联多个层倍增器，料流可以被不断地分割-再叠合，层数不断地被倍增，层数被增加到原来的倍数是2^m2×3^m3×4^m4×...×n^mn，其中指数m2，m3，m4，...，mn分别是在料流挤出方向上所采用的双重、三重、四重、...，n重层倍增器的数量。层倍增器还可以并联使用，或者串并联使用。层倍增器结构简单、使用方便、灵活多样，与普通的供料头、增层供料头以及其他类似的装置联合使用，可以挤出多种多样的多层材料。更多关于层倍增器结构及其使用的信息请参见中国专利申请200820229095.4和200820229641.4。因此也特别适用于加工制备电池单元数量几乎不受限制的串联电池组，具有极大的优势。其他类似的具有层倍增功能的装置也可以用于本发明的电池组制备。

本发明的制备方法最优先选用分割-再叠合层倍增技术，但不排除使用不含层倍增器的普通的多流道供料头技术和增层供料头技术。

首先，根据串联电池组的特征，必须有至少四个进料物料组成，包括至少一个正极进料物料组成，至少一个负极进料物料组成，至少一个电解质进料物料组成，至少一个集流体进料物料组成。各元件的进料物料组成最后生成各元件在电池组中的组成，所以可以理解进料物料组成与最后的组成未必完全一样。因为在加工制备过程中可能发生化学反应、分解、液体的挥发等等。而且除上文提到的一些高分子可以原位生成外，其他的许多材料，如电解质金属盐、无机填料等也可以原位生成，但如果没有必要，一般直接采用现成的材料。

要将进料物料组成通过层倍增器进行共挤出操作，必须有可以对物料提供推进力的装置。这类装置可以称为进料器，其可以是有混合功能的也可以是没有混合功能的。这些装置可以包括多螺杆挤出机、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、注射机，以及料斗或者料桶与流体泵的组合等。进料物料组成可以在进料器上进行混合，也可以先利用合适的预混合设备进行混合再投入进料器中。预混合设备在材料加工领域中非常常见，包括双行星搅拌机、双螺杆挤出机、密炼机、双辊机、手持搅拌仪等等。技术人员可以根据需要选用合适的设备。

进料器再直接与下游的供料头相连，或者在进料器与供料头之间连接有可以调节料流流速和控制料流稳定性的计量泵或者流体泵。各装置之间也可以有中间件进行连接。各进料料流在供料头中被调向、调整横截面、层叠等，并在供料头内或者供料头出口处汇合成宽度相等的层状料流。当使用增层供料头时，供料头中还具有对进料料流进行分流的操作。理论上，增层供料头可视为在普通多流道供料头上游连接分流器构成。不管使用的是普通的多流道供料头还是增层供料头，要求汇合后的层状料流的结构必须符合如下结构式：

其中各下标取值与式(II)中相一致，但这里

均不小于1，

而且除了该层状料流符合电池以及电池串联的原理外，当使用层倍增部时以此层状料流作为重复单元堆叠的组合也符合电池以及电池串联的原理。

汇合的层状料流被继续输送到与供料头出口相连的层倍增部入口，作为层倍增部的初始主料流；当不采用层倍增部时，则直接出料或者输送到其他合适的下游装置。

在本发明中优先采用包含至少一个具有至少双重层倍增能力层倍增器的层倍增部。当层倍增部具有多于一个的层倍增器时，该些层倍增器优先采用首尾串联的方式连接。以结构式(II)表达的初始主料流在层倍增部中被连续地进行分割-再叠合的层倍增操作，重复单元的数量不断增加，至层倍增操作结束时，主料流的结构可以用下式表达：

其中，大括号内的所有下标与结构式(II)中相应的下标相一致；但这里下标h为不小于2的整数，而且当层倍增器仅以首尾串联方式连接时，h等于2^m2×3^m3×4^m4×...×n^mn，其中指数m2，m3，m4，...，mn分别是在料流挤出方向上所采用的双重、三重、四重、...，n重层倍增器的数量。

当不采用层倍增部时，h等于1。根据本发明，该些情况下式(IV)中k必须为不小于2的整数，其他所有下标与式(II)中相一致，但不要求以此层状料流作为重复单元堆叠的组合也符合电池以及电池串联的原理。

以上所述共挤出后，包括采用层倍增部和不采用层倍增部的情况，主料流具有两个表面层，分别对应于结构式(IV)中最左边的层和最右边的层。这里定义左边的表面层为第一表面层，右边的表面层为第二表面层。在挤出时层平面一般在水平方向上，所以第一和第二表面层一般分别相应于主料流的最上表面层和最下表面层；第一表面层的第一主表面为主料流的最上表面，第二表面层的第二主表面为主料流的最下表面。根据结构式(IV)，共挤出后的主料流可以称为本发明的(串联)电池组的主体组件，其第一表面层和第二表面层具有如下情况：

集流体、集流体，如当p0₁和q0_k均不小于1时的情况；集流体、负极，如当p0₁和a0_k均不小于1，但q0_k为0时的情况；正极、集流体，如当c0₁和q0_k均不小于1，但p0₁为0时的情况；电解质、电解质，如当e0₁和e0_k均不小于1，但p0₁、c0₁、q0_k、a0_k均为0时的情况；电解质、正极，如当e0₁和c0_k均不小于1，但p0₁、c0₁、q0_k、a0_k和e0_k均为0时的情况；负极、电解质，如当a0₁和e0_k均不小于1，但p0₁、c0₁、e0₁、q0_k、a0_k均为0时的情况；正极、正极，如当c0₁和c0_k均不小于1，但p0₁、q0_k、a0_k、e0_k均为0时的情况；负极、负极，如当a0₁和a0_k均不小于1，但p0₁、c0₁、e0₁、q0_k均为0时的情况。

以上所述共挤出后的主料流的第一和第二表面层均为集流体时，该料流具有完整的电池组结构。但对于上述的其他情况，则共挤出后的主料流不具备完成的电池组结构，还需要额外加上合适的组件以构成完整的电池组结构。当视式(IV)中的下标h与式(II)中的下标m相同时，这些额外加上的合适组件就是上述式(II)中大括号两端中括号中的结构所描述的内容。当第一和第二表面层分别是集流体和负极时，至少需要在第二表面层的第二主表面上添加至少一个集流体层；当第一和第二表面层分别是正极和集流体，至少需要在第一表面层的第一主表面上添加至少一个集流体层；当第一和第二表面层均为电解质时，至少需要在第一表面层的第一主表面上由内而外依次添加至少一个正极层和至少一个集流体层，在第二表面层上由内而外依次添加至少一个负极层和至少一个集流体；当第一和第二表面层分别是电解质和正极时，至少需要在第一表面层的第一主表面上由内而外依次添加至少一个正极层和至少一个集流体层，在第二表面层的第二主表面上由内而外依次添加至少一个电解质层、至少一个负极层以及至少一个集流体层；当第一和第二表面层分别是负极和电解质时，至少需要在第一表面层的第一主表面上由内而外依次添加至少一个电解质层、至少一个正极层以及至少一个集流体层，在第二主表面上由内而外依次添加至少一个负极层和至少一个集流体层；当第一和第二表面层均为正极时，需要在第一表面层的第一主表面上添加至少一个集流体层，在第二表面层的第二主表面上由内而外依次添加至少一个电解质层、至少一个负极层以及至少一个集流体层；当第一和第二表面层均为负极时，至少需要在第一表面层的第一主表面上由内而外依次添加至少一个电解质层、至少一个正极层以及至少一个集流体层，在第二表面层的第二主表面上添加至少一个集流体层。这些额外组件层的添加，可以是通过后续共挤出方法实现，也可以通过其他在电池加工工业上常用的工艺实现。明显地，如果初始料流的结构导致层倍增后的主料流具有上述的后5种结构，则电池组的制备过程会增加许多步骤。而且因为额外添加的组件层难以达到与层倍增过程中所得的层相似，容易造成外层电池单元电极的不匹配，以及串联电池结构的不一致。因此，在本发明中优先采用上述的前三种结构。

如前所述，在本发明中电池组的最外层集流体必须是可以直接作为电极端子或者可与端子连接用于向外电路引出电流。上述式(IV)表达的出料料流(层倍增或者没有层倍增)即使在最外层已经具有集流体层，也一般需要添加额外的集流体层，以便更容易地引出电流，同时保护电池组结构。这些额外的最外层集流体层可以是通过进一步的共挤出进行添加或者在共挤出操作完成并出料后添加，可取决于集流体材料的性质以及实际需要。该些额外添加的最外层集流体层与共挤出的主体组件的表面层的结合可以通过直接压合完成，也可以通过粘结性导电浆料粘合实现，或者其他合适的方法实现。

这些在共挤出操作完成并出料后添加的额外集流体就是上文的集流体材料部分所描述的非共挤出的集流体，当然可以是采用挤出法或者非挤出法制备的。

在混合、进料、挤出等电池组制备过程中一般需要采用加热进行温度控制以软化或者熔融物料组成以及促进挤出。当物料组成中含有液体成分时，固体组分特别时熔融性高分子的软化或者熔融温度一般得到降低。温度控制时，应保证各组分不降解也不大量挥发。温度控制是挤出技术人员非常熟悉的。

含有经过共挤出的电池材料在挤出后，一般还需要经过冷却、干燥、固化、成型等其中的一个或者多个处理步骤。当挤出过程中采用加热熔融等方法时，一般挤出后需要冷却处理；当物料组成中使用了非活性的溶剂或者其他可挥发性成分或者产物时，需要干燥处理挤出材料；当物料组成中含有需要交联固化的材料时，挤出后或者在挤出过程中需要进行固化处理；理论上电池组材料可以被连续挤出，因此其长度可以是无限大，而一般电池的大小有限，则需要对挤出的材料进行切割、裁剪、打磨等，而且还可能需要进行拉伸、压制、弯曲、折叠、缠绕等成型处理。额外集流体在挤出完成后的添加可以在这些处理步骤开始之前、之后或者同时进行，视具体情况而定。

冷却一般采用气体冷却法。气体可以是空气或者其他合适的气体，一般要求用于冷却的气体对电池材料惰性。气体的温度一般要求在室温或者室温以下。

干燥可以采用干燥箱加热、真空、红外等其中的一种或者多种组合。

固化一般采用在高分子材料领域常见的固化手段。一般情况下，在挤出材料中已含有所有待固化的组分，所以固化步骤一般指采用一些物理手段引发并加速固化完成。这些物理手段一般包括加热、光照、辐射、超声等。

对电池材料的切割、裁剪一般可以采用锯子、剪刀、铡刀等工具进行。可以将电池组切割或者裁剪成圆盘或者方块等形状。一般要求切割、裁剪等不使电池材料产生毛刺以及不破坏电池层结构为佳，为了达到理想的效果一般还需要打磨处理以消除毛刺等使得电池材料的边缘干净整齐并且层结构完好。

除了切割、裁剪和打磨等处理外，有时还需要对挤出的电池组材料进行弯曲、折叠或者缠绕等成型处理。这些处理可以将电池组制备成特定的形状。弯曲一般是将电池组弯成一定角度。折叠一般是将电池组折成z字形。z字形结构类似于并联，一般用于提供大电流高能量的电池组。几个典型的折叠形状如图4所示。其中除了终端的集流体外，在折叠处可选择性地采用集流体，以增加电荷收集能力。如图4b所示可以将所有正极集流体连接，或者如图4c所示将所有正极集流体和负极集流体分别连接，增加传导能力。缠绕则采用与电池工业中其他的电池相似的工艺进行，不同的是这里被卷绕的是电池组。缠绕后的电池组可以是圆桶状(即垂直缠绕轴方向的截面是圆形或者类圆形)，或者进一步压制成其他的截面形状，如椭圆形、方形以及其他任意合适的形状。

这些挤出的并进行了一定的成型处理的电池组可以作为电池组模块被进一步并联或者串联或者同时串并联，以制备更大的电池组。图5给出一个将挤出的串联电池组进行并联的结构示意图，本发明不限于此。最后，电池组可以在引出电池极耳后，安装上合适的壳体或者箱体。这些壳体或者箱体可以起到保护电池组的作用，也有利于电池组的运输储存等。这些壳体或者箱体的材料可以是高分子、金属、木材等，一般根据具体情况而定。电池组壳体或者箱体的制备和安装采用电池工业中所孰知的方法。这些壳体或者箱体的形状等在本发明中无特定要求，一般与电池工业中其他的电池相类似。

本发明当中的电池组的结构具有通用性，其所涉及的材料除了以上所列出的外，还可以是其他任意合适的材料。本发明当中的电池组的制备方法，特别是采用层倍增技术的方法对串联电池组的制备也具体通用性，所涉及的设备简单易得，加工过程操作简单，效率高，成本低。所制备的电池组规格多样，特别适用于高功率、高能量要求领域的应用。

以下通过一些具体的实施例对本发明进行进一步的阐述。这些实施例可以进一步说明本发明的创新和优越之处。

实施例1

在本实施例中，电池组为锂离子二次电池。五个进料物料组成分别是，正极(PVDF-HFP 12wt％，LiCoO268wt％，碳黑10wt％，乙烯碳酸酯5wt％，丙烯碳酸酯5wt％)，负极(PVDF-HFP 10wt％，石墨70wt％，碳黑2wt％，乙烯碳酸酯9wt％，丙烯碳酸酯9wt％)，电解质(PVDF-HFP 58wt％，聚丙烯2wt％，LiPF65wt％，二氧化硅15wt％，乙烯碳酸酯10wt％，丙烯碳酸酯10wt％)，两个相同的集流体(乙烯-辛烯共聚物45wt％，EVA 5wt％，碳黑50wt％)。在挤出前，各进料物料组成先进行预混合，达到均匀分散的待挤出用料。

本实施例中的挤出装置包括5台单螺杆挤出机，一个具有5个料流通道的供料头，一个包含4个双重层倍增器的层倍增部，以及一个可以调整厚度的挤出头。

调整各挤出机转速以及供料头中各通道的横截面，控制温度在约160℃，五个物料组成通过挤出机在供料头中被汇合成集流体/正极/电解质/负极/集流体的结构，通过层倍增部后层数为原来的16倍，以(集流体/正极/电解质/负极/集流体)₁₆的结构，即16个电池串联的电池组主体被挤出。电池组主体被直接挤出层压在两块镍网中间，使得平板型串联电池组主体的上下外表面直接贴附镍网。

冷却后，进行必要的裁剪和打磨，然后在镍网上焊上极耳，将电池组装入预先制备的塑料壳体中，密封待用。

实施例2

在本实施例中，电池组为锂离子二次电池。四个进料物料组成分别是，正极(PEO 20wt％，LiMnO₂68wt％，碳黑12wt％)，负极(PEO 28wt％，二氧化锡70wt％，碳黑2wt％)，电解质(PEO 60wt％，LiPF₆10wt％，Li_0.5La_0.5TiO₃10wt％，低分子量PEO 20wt％)，集流体(低密度聚乙烯45wt％，马来酸酐改性低密度聚乙烯5wt％，碳黑50wt％)。在挤出前，各进料物料组成先进行预混合，达到均匀分散的待挤出用料。

本实施例中的挤出装置包括4台单螺杆挤出机，一个具有增层能力的供料头，一个包含3个双重层倍增器的层倍增部，以及一个可以调整厚度的挤出头。

调整各挤出机转速，控制温度在约220℃，4个物料组成通过挤出机在供料头先被分流增层，再汇合成集流体/正极/电解质/负极/集流体/正极/电解质/负极/集流体的结构，通过层倍增部后层数为原来的8倍，以(集流体/正极/电解质/负极/集流体/正极/电解质/负极/集流体)₈的结构，即16个电池串联的电池组主体被挤出。电池组主体被直接挤出层压在两块镍网中间，使得平板型串联电池组主体的上下外表面直接贴附镍网。

在冷却前，进行弯折，使电池组成z字形。待冷却后进行必要的裁剪和打磨，然后在镍网上焊上极耳，将电池组装入预先制备的塑料壳体中，密封待用。

实施例3

在本实施例中，电池组为锂离子二次电池。四个进料物料组成分别是，正极(PVDF 12wt％，LiMnO₂68wt％，碳黑12wt％，甲基吡咯烷酮8wt％)，负极(PVDF 10wt％，Si-Fe70wt％，碳黑12wt％，甲基吡咯烷酮8wt％)，电解质(Nafion Li-PSEPVE 60wt％，Li(C₂F₅SO₂)₂N 30wt％，甲基吡咯烷酮10wt％)，集流体(可固化的聚氨酯60wt％，碳黑40wt％)。在挤出前，各进料物料组成先进行预混合，达到均匀分散的待挤出用料。

本实施例中的挤出装置包括4台单螺杆挤出机，一个具有增层能力的供料头，以及一个可以调整厚度的挤出头。

调整各挤出机转速，直接在室温下将4个物料组成通过挤出机在供料头先被分流增层，再直接汇合成集流体/正极/电解质/负极/集流体/正极/电解质/负极/集流体/正极/电解质/负极/集流体/正极/电解质/负极/集流体的结构，即4个电池串联的电池组主体被挤出。电池组主体被直接挤出层压在两块铝箔中间，使得平板型串联电池组主体的上下外表面直接贴附铝箔。

在干燥固化后，进行必要的裁剪和打磨，然后将每两个该挤出的串联电池组并联(如图5所示)，再焊上极耳，将电池组装入预先制备的塑料壳体中，密封待用。

实施例4

在本实施例中，电池组为锂离子一次电池。4个进料物料组成分别是，正极(梳形PEO 12wt％，MnO₂58wt％，碳黑12wt％，LiCF₃SO₃8wt％，乙腈10wt％)，负极(梳形PEO 10wt％，Li-Al 70wt％，碳黑8wt％，LiCF₃SO₃4wt％，乙腈8wt％)，电解质(马来酰胺-co-甲氧基齐聚(氧化乙烯)甲基丙烯酸](P[LiS-MOEn]60wt％，LiI-Li₂S-P₂S₅30wt％，甲基吡咯烷酮10wt％)，集流体(可固化的聚硅氧烷60wt％，碳黑40wt％)。在挤出前，各进料物料组成先进行预混合，达到均匀分散的待挤出用料。

本实施例中的挤出装置包括5台单螺杆挤出机，具有5个料流通道的供料头，一个包含8个双重层倍增器的层倍增部，以及一个双歧道挤出头。

调整各挤出机转速，首先在室温下将4个物料组成通过挤出机在供料头中汇合成集流体/正极/电解质/负极的结构，通过层倍增部后层数为原来的32倍，以(集流体/正极/电解质/负极)₂₅₆的结构被输送到挤出头入口，再与另外一台挤出机输送的集流体组成汇合，以(集流体/正极/电解质/负极)₂₅₆/集流体的结构挤出。电池组主体被直接挤出层压在两块镍网中间，使得平板型串联电池组主体的上下外表面直接贴附镍网。

在干燥固化后，进行必要的裁剪和打磨，再焊上极耳，将电池组装入预先制备的塑料壳体中，密封待用。该串联电池组的电压达到将近750伏，而整体电池组的厚度仅约2厘米，单个电池厚度仅约80微米，是其他加工方法几乎无法做到的。

实施例5

在本实施例中，电池组为锂离子二次电池。五个进料物料组成分别是，正极(梳形PEO 12wt％，LiFePO₄68wt％，碳黑12wt％，LiBF₄8wt％)，负极(梳形PEO 15wt％，中间相碳微球70wt％，碳黑12wt％，LiBF₄3wt％)，电解质(聚乙烯醇磺酸酯60wt％，锂β氧化铝30wt％，LiBF₄10wt％)，正极集流体(乙烯-丙烯共聚物55wt％，马来酸酐改性低密度聚乙烯5wt％，铝粉40wt％)，负极集流体(乙烯-丙烯共聚物55wt％，马来酸酐改性低密度聚乙烯5wt％，铜粉40wt％)。在挤出前，各进料物料组成先进行预混合，达到均匀分散的待挤出用料。

本实施例中的挤出装置包括5台单螺杆挤出机，具有5个料流通道的供料头，一个包含5个双重层倍增器的层倍增部，以及一个可以调整厚度的挤出头。

调整各挤出机转速，在约220℃下将5个物料组成通过挤出机在供料头中汇合成集流体/正极/电解质/负极/集流体的结构，通过层倍增部后层数为原来的32倍，以(集流体/正极/电解质/负极/集流体)₃₂的结构，即32个电池串联的电池组主体被挤出。电池组主体被直接挤出层压在两块镍网中间，使得平板型串联电池组主体的上下外表面直接贴附镍网。

在冷却后，进行必要的裁剪和打磨，再焊上极耳，将电池组装入预先制备的塑料壳体中，密封待用。

实施例6

在本实施例中，电池组为锂离子二次电池。五个进料物料组成分别是，正极(PEO 12wt％，Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13CO_0.13]O₂60wt％，碳黑12wt％，LiBF₄8wt％，乙腈8wt％)，负极(PEO12wt％，中间相碳微球65wt％，碳黑12wt％，LiBF₄3wt％，乙腈8wt％)，电解质(基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯36wt％，2-[[2，2-双[[(1-氧代-2-丙烯基]甲基]丁氧基]甲基]-2-乙基-1，3-丙烷二基-2-丙烯酸酯12wt％，1，1′-偶氮(氰基环己烷)0.2wt％，LiPON 30wt％，LiBF₄10wt％，二氧化硅9.8wt％)，两个集流体(双酚A环氧树脂单体58wt％，甲基四氢苯酐2wt％，碳黑40wt％)。在挤出前，各进料物料组成先进行预混合，达到均匀分散的待挤出用料。

本实施例中的挤出装置包括5台单螺杆挤出机，具有5个料流通道的供料头，一个包含6个双重层倍增器的层倍增部，以及一个可以调整厚度的挤出头。

调整各挤出机转速，在室温下将5个物料组成通过挤出机在供料头中汇合成集流体/正极/电解质/负极/集流体的结构，通过层倍增部后层数为原来的64倍，以(集流体/正极/电解质/负极/集流体)₆₄的结构，即64个电池串联的电池组主体被挤出。电池组主体被直接挤出层压在两块铜箔中间，使得平板型串联电池组主体的上下外表面直接贴附铜箔。

在约100℃使电解质聚合以及集流体固化，再进行干燥。冷却后，进行必要的裁剪和打磨，再焊上极耳，将电池组装入预先制备的塑料壳体中，密封待用。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。