CN103427111B - 一种锂离子储能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子储能电池及其制造方法，属于锂离子电池制造技术领域。其电芯的正极片和负极片的两个对边留有极耳，正极片和负极片以十字叠加交错排列，保持正极片的极耳分布在电芯的两个对边、负极片的极耳分布在电芯的另外两个对边，每个正极片和负极片之间分布有隔膜；电池壳的侧边有多个金属极柱，金属极柱通过连接片与极耳连接；并按如上正极片和负极片的排列方式制造，其采用方形叠片及四边集流和多极柱引出的方式，不仅可以使单体电池容量成数倍、几十倍增长，还可以使电芯内部电荷均匀分布，内阻较小，从而实现大能量、大电流和大功率输出特性，进而拓展锂离子电池在大规模电力储能系统中的应用。

Description

一种锂离子储能电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子储能电池及其制造方法，尤其涉及一种容量超过200Ah以上的锂离子电池及其制造方法，属于锂离子电池制造技术领域。
背景技术
近年来，随着国家智能电网建设的稳步推进，风能、太阳能等间歇性可再生能源的大规模入网，电动汽车产业的快速发展以及地区电力峰值负荷的增长，给现有电网系统的安全性、稳定性、可靠性和电力质量带来了严重的影响，而大规模电力储能技术的应用将为这些问题提供非常有效的解决途径。先进的电力储能技术可为实现电网的可持续发展、促进间歇式新能源的发展、解决电量供需不平衡矛盾、提高供电可靠性问题提供了一揽子解决方案。
无论在太阳能、风能等可再生清洁能源的储能系统，还是智能电网的调峰储能或电动汽车的应用中，储能电池均为核心部件，其技术水平对整个系统性能起着至关重要的作用。目前，在移动电话、笔记本电脑、电动自行车等小容量和小功率储能电池领域方面，锂离子电池因其比能量大、工作电压高、循环寿命长、体积小、重量轻等优点，得到广泛的应用。但随着当前电力储能、电动汽车、通信基站、大型不间断电源等领域的兴起，市场需要一种单体容量很大的锂离子电池来满足这些领域的储能需求，以克服原有小容量电池多节并联所带来的复杂电源管理系统和个别单体一致性不好造成的电池组损坏等问题。
因此，在规模储能领域，需要开发一种大容量电池，以满足大型装备或基站所需的大能量和大电流输出的要求。
发明内容
本发明的目的在于一种锂离子储能电池及制造方法，其采用方形叠片及四边集流和多极柱引出的方式，不仅可以使单体电池容量成数倍、几十倍增长，还可以使电芯内部电荷均匀分布，内阻较小，从而实现大能量、大电流和大功率输出特性，进而拓展锂离子电池在大规模电力储能系统中的应用。
本发明的锂离子储能电池的结构包括带有电池盖板3的电池壳1，其内部有电芯和2和填充的电解液，电芯包括有多个正极片13和负极片11，正极片13和负极片11的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片13和负极片11的两个对边留有空白区域作为极耳7，正极片13和负极片11以十字交错叠加排列，保持正极片13的极耳7分布在电芯2的两个对边、负极片11的极耳7分布在电芯2的另外两个对边，每个正极片13和负极片11之间分布有隔膜12；电池壳1的侧边有多个金属极柱5，金属极柱5通过连接片4与极耳7连接。
所述极耳7上有凹槽14，相对应的电池壳1的内部侧边有用于电芯定位的定位销6。金属极柱5通过螺丝10将电芯2固定在电池壳1的内侧。
所述金属极柱5有与正极片极耳连接的正极极柱15和与负极片极耳连接的负极极柱16。
所述电池壳1和盖板3均为PP材质，且表面都设有加强筋。
所述电池盖板3上有注液孔18和安全阀19，注液孔18分布在盖板的边侧，安全阀19在电池盖板的中间。
本发明的锂离子储能电池的制造方法包括：
（1）将正极片13和负极片11的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片13和负极片11的两个对边留有空白区域作为极耳7，然后将正极片13和负极片11以十字交错叠加排列，每个正极片13和负极片11之间分布有隔膜12，保持正极片13的极耳7分布在电芯2的两个对边、负极片11的极耳7分布在电芯2的另外两个对边；
（2）将电池壳1的每个侧边设置多个金属极柱5，然后将电芯2放入电池壳1内使得金属极柱5与极耳7通过连接片4连接；
（3）电池盖板3上开设有注液孔18和安全阀19，将电池盖板3固定在电池壳1上，沿着注液孔18向电池壳1内部填充电解液，填充完毕后再将注液孔18焊死密封，即制得锂离子储能电池。
所述正极片13为双面涂覆有正极活性材料的铝箔，负极片11为双面涂覆有负极活性材料的铜箔。
所述锂离子正极材料为锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物和聚阴离子正极材料等；负极材料为碳系负极材料、硅基、锡基负极材料、钛酸锂负极材料等，涂布正负极材料均是按照现有常规技术。
所述连接片4分为连接正极片13的正连接片8和连接负极片11的负连接片9两种，正连接片8为铝片，负连接片9为铜镀镍片。
所述连接片4分为连接正极片13的正连接片8和连接负极片11的负连接片9两种，正连接片8为铝片，负连接片9为铜镀镍片。
所述金属极柱5为与正极片极耳连接的正极极柱15和与负极片极耳连接的负极极柱16，正极极柱的材料为铝，负极极柱的材料为铜镀镍。
所述极耳7上有凹槽14，相对应的电池壳1的内部侧边有用于电芯定位的定位销6。
与现有技术相比，本发明具有下列优点和效果：大容量锂离子储能电池采用方形“十”字叠片技术及四边集流和多极柱引出的方式，可以实现单体电池的大容量化，可以实现储能基站或大型不间断电源大电流和大功率输出的特性要求，还可以降低电池内阻和制造成本，提高电池综合性能。
附图说明
图1是本发明锂离子储能电池的结构分解图；
图2是本发明电芯与电池壳连接的俯视示意图；
图3是本发明电芯极片叠加结构示意图；
图4是本发明极片结构示意图；
图5是本发明锂离子电池整体结构示意图。
图中：1-电池壳、2-电芯、3-电池盖板、4-连接片、5-金属极柱、6-定位销、7-极耳、8-正连接片、9-负连接片、10-螺丝、11-负极片、12-隔膜、13-正极片、14-凹槽、15-正极极柱、16-负极极柱，17-加强筋，18-注液孔，19-安全阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施方式一：如图1～5所示，本实施方式的锂离子储能电池的结构包括带有电池盖板3的电池壳1，其内部有电芯和2和填充的电解液，电芯包括有多个正极片13和负极片11，正极片13和负极片11的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片13和负极片11的两个对边留有空白区域作为极耳7，正极片13和负极片11以十字交错叠加排列，保持正极片13的极耳7分布在电芯2的两个对边、负极片11的极耳7分布在电芯2的另外两个对边，每个正极片13和负极片11之间分布有隔膜12；电池壳1的侧边有16个金属极柱5（每边有4个），金属极柱5通过连接片4与极耳7连接。极耳7上有凹槽14，相对应的电池壳1的内部侧边有用于电芯定位的定位销6。金属极柱5通过螺丝10将电芯2固定在电池壳1的内侧。金属极柱5有与正极片极耳连接的正极极柱15和与负极片极耳连接的负极极柱16。电池壳1和盖板3均为PP材质，且表面都设有加强筋。电池盖板3上有注液孔18和安全阀19，注液孔18分布在盖板的边侧，安全阀19在电池盖板的中间。
本实施方式的锂离子储能电池的制造方法为：
（1）将正极片13和负极片11的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片13和负极片11的两个对边留有空白区域作为极耳7（正极片13为双面涂覆有正极活性材料的铝箔，负极片11为双面涂覆有负极活性材料的铜箔），然后将正极片13和负极片11以十字交错叠加排列，每个正极片13和负极片11之间分布有隔膜12，保持正极片13的极耳7分布在电芯2的两个对边、负极片11的极耳7分布在电芯2的另外两个对边；
（2）将电池壳1的每个侧边设置多个金属极柱5，然后将电芯2放入电池壳1内使得金属极柱5与极耳7通过连接片4连接；（连接片4分为连接正极片13的正连接片8和连接负极片11的负连接片9两种，正连接片8为铝片，负连接片9为铜镀镍片；金属极柱5为与正极片极耳连接的正极极柱15和与负极片极耳连接的负极极柱16，正极极柱的材料为铝，负极极柱的材料为铜镀镍）
（3）电池盖板3上开设有注液孔18和安全阀19，将电池盖板3固定在电池壳1上，沿着注液孔18向电池壳1内部填充电解液，填充完毕后再将注液孔18焊死密封，即制得锂离子储能电池。
实施方式二：如图1～5所示，本实施方式的锂离子储能电池的结构包括带有电池盖板3的电池壳1，其内部有电芯和2和填充的电解液，电芯包括有多个正极片13和负极片11，正极片13和负极片11的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片13和负极片11的两个对边留有空白区域作为极耳7，正极片13和负极片11以十字交错叠加排列，保持正极片13的极耳7分布在电芯2的两个对边、负极片11的极耳7分布在电芯2的另外两个对边，每个正极片13和负极片11之间分布有隔膜12；电池壳1的侧边有9个金属极柱5（每个边有三个），金属极柱5通过连接片4与极耳7连接。极耳7上有凹槽14，相对应的电池壳1的内部侧边有用于电芯定位的定位销6。金属极柱5通过螺丝10将电芯2固定在电池壳1的内侧。金属极柱5有与正极片极耳连接的正极极柱15和与负极片极耳连接的负极极柱16。电池壳1和盖板3均为PP材质，且表面都设有加强筋。电池盖板3上有注液孔18和安全阀19，注液孔18分布在盖板的边侧，安全阀19在电池盖板的中间。
本实施方式的锂离子储能电池的制造方法为：
（1）将正极片13和负极片11的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片13和负极片11的两个对边留有空白区域作为极耳7，然后将正极片13和负极片11以十字交错叠加排列，每个正极片13和负极片11之间分布有隔膜12，保持正极片13的极耳7分布在电芯2的两个对边、负极片11的极耳7分布在电芯2的另外两个对边；
（2）将电池壳1的每个侧边设置多个金属极柱5，然后将电芯2放入电池壳1内使得金属极柱5与极耳7通过连接片4连接；（连接片4分为连接正极片13的正连接片8和连接负极片11的负连接片9两种，正连接片8为铝片，负连接片9为铜镀镍片；金属极柱5为与正极片极耳连接的正极极柱15和与负极片极耳连接的负极极柱16，正极极柱的材料为铝，负极极柱的材料为铜镀镍）
（3）电池盖板3上开设有注液孔18和安全阀19，将电池盖板3固定在电池壳1上，沿着注液孔18向电池壳1内部填充电解液，填充完毕后再将注液孔18焊死密封，即制得锂离子储能电池。
实施方式三：如图1～5所示，本实施方式的锂离子储能电池的结构包括带有电池盖板3的电池壳1，其内部有电芯和2和填充的电解液，电芯包括有多个正极片13和负极片11，正极片13和负极片11的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片13和负极片11的两个对边留有空白区域作为极耳7，正极片13和负极片11以十字交错叠加排列，保持正极片13的极耳7分布在电芯2的两个对边、负极片11的极耳7分布在电芯2的另外两个对边，每个正极片13和负极片11之间分布有隔膜12；电池壳1的侧边有24个金属极柱5（每个边有6个），金属极柱5通过连接片4与极耳7连接。极耳7上有凹槽14，相对应的电池壳1的内部侧边有用于电芯定位的定位销6。金属极柱5通过螺丝10将电芯2固定在电池壳1的内侧。金属极柱5有与正极片极耳连接的正极极柱15和与负极片极耳连接的负极极柱16。电池壳1和盖板3均为PP材质，且表面都设有加强筋。电池盖板3上有注液孔18和安全阀19，注液孔18分布在盖板的边侧，安全阀19在电池盖板的中间。
本实施方式的锂离子储能电池的制造方法为：
（1）将正极片13和负极片11的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片13和负极片11的两个对边留有空白区域作为极耳7（正极片13为双面涂覆有正极活性材料的铝箔，负极片11为双面涂覆有负极活性材料的铜箔），然后将正极片13和负极片11以十字交错叠加排列，每个正极片13和负极片11之间分布有隔膜12，保持正极片13的极耳7分布在电芯2的两个对边、负极片11的极耳7分布在电芯2的另外两个对边；
（2）将电池壳1的每个侧边设置多个金属极柱5，然后将电芯2放入电池壳1内使得金属极柱5与极耳7通过连接片4连接；（连接片4分为连接正极片13的正连接片8和连接负极片11的负连接片9两种，正连接片8为铝片，负连接片9为铜镀镍片；金属极柱5为与正极片极耳连接的正极极柱15和与负极片极耳连接的负极极柱16，正极极柱的材料为铝，负极极柱的材料为铜镀镍）
（3）电池盖板3上开设有注液孔18和安全阀19，将电池盖板3固定在电池壳1上，沿着注液孔18向电池壳1内部填充电解液，填充完毕后再将注液孔18焊死密封，即制得锂离子储能电池。
以上（结合附图）对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种锂离子储能电池，包括带有电池盖板（3）的电池壳（1），其内部有电芯（2）和填充的电解液，其特征在于：电芯包括有多个正极片（13）和负极片（11），正极片（13）和负极片（11）的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片（13）和负极片（11）的两个对边留有空白区域作为极耳（7），正极片（13）和负极片（11）以十字交错叠加排列，保持正极片（13）的极耳（7）分布在电芯（2）的两个对边、负极片（11）的极耳（7）分布在电芯（2）的另外两个对边，每个正极片（13）和负极片（11）之间分布有隔膜（12）；电池壳（1）的侧边有多个金属极柱（5），金属极柱（5）通过连接片（4）与极耳（7）连接；
所述极耳（7）上有凹槽（14），相对应的电池壳（1）的内部侧边有用于电芯定位的定位销（6）；所述电池壳（1）和盖板（3）的表面都设有加强筋（17）。
2.根据权利要求1所述的锂离子储能电池，其特征在于：所述电池盖板（3）上有注液孔（18）和安全阀（19），注液孔（18）分布在盖板的边侧，安全阀（19）在电池盖板的中间。
3.一种如权利要求1所述的锂离子储能电池的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将正极片（13）和负极片（11）的正反两面涂布正负极材料时分别在正极片（13）和负极片（11）的两个对边留有空白区域作为极耳（7），然后将正极片（13）和负极片（11）以十字交错叠加排列，每个正极片（13）和负极片（11）之间分布有隔膜（12），保持正极片（13）的极耳（7）分布在电芯（2）的两个对边、负极片（11）的极耳（7）分布在电芯（2）的另外两个对边；
（2）将电池壳（1）的每个侧边设置多个金属极柱（5），然后将电芯（2）放入电池壳（1）内使得金属极柱（5）与极耳（7）通过连接片（4）连接；
（3）电池盖板（3）上开设有注液孔（18）和安全阀（19），将电池盖板（3）固定在电池壳（1）上，沿着注液孔（18）向电池壳（1）内部填充电解液，填充完毕后再将注液孔（18）焊死密封，即制得锂离子储能电池。
4.根据权利要求3所述的锂离子储能电池的制造方法，其特征在于：所述正极片（13）为双面涂覆有正极活性材料的铝箔，负极片（11）为双面涂覆有负极活性材料的铜箔。
5.根据权利要求3所述的锂离子储能电池的制造方法，其特征在于：所述连接片（4）分为连接正极片（13）的正连接片（8）和连接负极片（11）的负连接片（9）两种，正连接片（8）为铝片，负连接片（9）为铜镀镍片。
6.根据权利要求3所述的锂离子储能电池的制造方法，其特征在于：所述金属极柱（5）为与正极片极耳连接的正极极柱（15）和与负极片极耳连接的负极极柱（16），正极极柱（15）的材料为铝，负极极柱（16）的材料为铜镀镍。
7.根据权利要求3所述的锂离子储能电池的制造方法，其特征在于：所述电池壳（1）和盖板（3）均为PP材质。
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