CN105810867B - 固态聚合物锂电池组及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固态聚合物锂电池组及其制备方法，锂电池组包括：单体电池、连接套件、电缆、电池盒和灌封胶，具有供、蓄电及多次充/放电功能。将多个单体电池通过连接套件进行串联，形成组合电池；再将多个组合电池以串联形式构成锂电池组；最后将锂电池组装入电池盒中，采用灌胶工艺在内部填充灌封胶，用于固定单体电池和内部电缆，并排出电池盒中空气，即得到最终的固态聚合物锂电池组。优点为：绝缘性好、工作温度范围宽、寿命长、可靠性高、抗冲击/振动/噪声等力学性能优、对真空环境适应性好，适合于空间航天器应用，也可用作各种具有直流电压输出要求的设备。此外，本发明还具有体积小巧等优点，便于嵌入结构内部构成多功能结构。

Description

固态聚合物锂电池组及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池组，具体涉及一种固态聚合物锂电池组及其制备方法。
背景技术
随着航天器操作复杂度的增加，航天器的功耗需求也一直在增加，因而对航天器的电源分系统也就提出了更高的需求。
现有技术中，现代航天器主要采用太阳能电池阵列作为基本能源，将太阳辐射能量通过光电效应转换为能量，然后再利用蓄电池存储能源，进而为航天器系统及其有效载荷供电。可见，蓄电池是航天器电源分系统的重要组成部分。
然而，蓄电池的质量较重，且体积较大，已无法满足航天器结构轻量化和体积小型化的需求。
锂离子电池是一种优良的二次电池(充电电池)，具有能量密度大、平均输出电压高、自放电小、输出功率大、使用寿命长等优点，还具有以下优点：循环性能优越，可快速充放电，充电效率高；工作温度范围宽，达-20℃～60℃，因此具有航天应用的潜力。
但是，由于航天器在轨飞行的空间环境为近真空，如果将常规固态锂离子电池直接应用于太空，其在绝缘性、可靠性、气密性、体积等方面无法满足空间航天器的需求；还具有真空适应性差的问题。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种固态聚合物锂电池组及其制备方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种固态聚合物锂电池组，所述固态聚合物锂电池组具有供电与蓄电功能，包括：单体电池(1)、连接套件(2)、电缆(3)、电池盒(4)和灌封胶；
所述单体电池(1)是由钴酸锂正极、石墨负极、聚合物隔膜、铝合金正极耳、镍铜合金负极耳、铝塑复合膜外壳组成的高比能量固态聚合物锂离子电池；将多个单体电池(1)之间通过连接套件(2)以螺连接方式进行串联连接，形成组合电池(6)；再将多个组合电池(6)以串联形式构成锂电池组(7)，最后将锂电池组(7)装入由复合材料制成的电池盒(4)中，采用灌胶工艺在电池盒(4)内部填充具有良好的绝缘性和导热性的灌封胶，用于固定单体电池(1)和内部的电缆(3)，并排出电池盒(4)中的空气，即得到最终的固态聚合物锂电池组。
优选的，所述单体电池(1)的内部为叠层构造，由隔膜、正极片、负极片多层组成，且表面包覆铝塑复合膜，以进行保护处理；所述单体电池的正极是采用钴酸锂材料、磷酸铁锂和三元材料主要材料与导电剂、粘合剂合成膏状，成膜，然后双面热复合在带孔的铝箔集流体上，通过烘干、碾压、激光切片后制备成正极片；所述单体电池的负极是采用石墨负极材料与导电剂、粘合剂合成膏状，成膜，双面热复合在铜箔集流体上，通过烘干、碾压、激光切片制备成负极片；所述隔膜主体是采用偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与含氟乙烯基单体的共聚物制成；所述单体电池(1)整体呈“干态”，能量密度大于180Wh/kg，容量不小于10Ah，额定电压为4.2V，制成了尺寸为132mm×87mm×9mm、重量小于220g的长方形结构。
优选的，所述钴酸锂材料的化学式为LiCoO2；所述磷酸铁锂的化学式为LiFePO4；所述三元材料为NCA和NCM；单体电池的正极制备时，所采用的导电剂为乙炔碳黑、超导碳黑或石墨；单体电池的负极制备时，所采用的导电剂为乙炔碳黑或超导碳黑；单体电池的正极和负极制备时，所采用的粘合剂均为偏氟乙烯均聚物，或者偏氟乙烯与含氟乙烯基单体的共聚物。
优选的，所述电池盒(4)由电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)组成；其中，电池盒底(4-1)采用M40碳纤维铺层复合材料制作而成，铺层方式为[0/90/±45]S，其厚度为1.0mm，结构外形尺寸为297mm×277mm×19mm；电池盒盖(4-2)的制作材料、铺层方式与电池盒底(4-1)完全相同，其厚度也为1.0mm，结构外形尺寸为300mm×280mm×20mm；在电池盒的侧壁且为电池盒底和电池盒盖的对应位置上，开设有电池充/放电正极线的过线孔(4-3)、电池充/放电负极线的过线孔(4-4)、电压检测线过线孔(4-5)、地线过线孔(4-6)、温度传感器线过线孔(4-7)以及用于灌胶的注胶孔(4-8)和排气孔(4-9)；
其中，电池充/放电正极线和电池充/放电负极线既可用于充电，同时又可用于放电，且线路采用冗余设计，即正极线和负极线均采用双点双线，以保证安全性；
电压检测线用于检测单体电池的电压信号，其中正极线的数量与单体电池的数量相同，分别连接到每个单体电池的正极，而每个单体电池的负极共用1根负极线；
温度传感器置于固态聚合物锂电池组内部，其导线通过温度传感器线过线孔(4-7)引出，用于监测电池组的内部温度。
优选的，每个所述单体电池(1)均包括单体电池本体以及设置于所述单体电池本体的侧面的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳和所述负极极耳分别开设有紧固孔；所述紧固孔用于与所述连接套件(2)进行螺连接，进而将各个单体电池(1)串联连接。
优选的，所述连接套件(2)包括连接条(8)、绝缘块(9)和紧固件(10)；
其中，所述连接条(8)用紫铜材料通过机加工成型并镀银制成，包含6种构型，分别为A型连接条(8a)、B型连接条(8b)、C型连接条(8c)、D型连接条(8d)、E型连接条(8e)和F型连接条(8f)；
所述绝缘块(9)用聚酰亚胺材料加工而成，包含3种构型，分别为A型绝缘块(9a)、B型绝缘块(9b)和C型绝缘块(9c)；
所述紧固件(10)用不锈钢材质加工制成，包括紧固螺钉、螺母、平垫片和弹簧垫圈；
所述连接套件(2)包含4类，分别为A型连接套件(2a)、B型连接套件(2b)、C型连接套件(2c)和D型连接套件(2d)；
所述A型连接套件(2a)是指：将2个A型连接条和4个紧固螺钉安装在1个A型绝缘块上，得到A型连接套件(2a)；
所述B型连接套件(2b)是指：将1个A型连接条、1个B型连接条和3个紧固螺钉安装在1个A型绝缘块上，得到B型连接套件(2b)；
所述C型连接套件(2c)是指：将1个紧固螺钉、1个F型连接条和1个E型连接条安装在1个C型绝缘块的一侧，而将另1个紧固螺钉、另1个F型连接条和另1个E型连接条安装在该C型绝缘块的另一侧，即得到一个C型连接套件(2c)；
所述D型连接套件(2d)是指：将1个C型连接条、1个D型连接条、3个F型连接条和1个紧固螺钉安装在B型绝缘块上，得到D型连接套件(2d)。
本发明还提供一种固态聚合物锂电池组的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，单体电池(1)筛选：
对多个备选单体电池进行单体电池性能测试，剔除不符合要求的单体电池，得到符合要求的单体电池；
步骤2，单体电池(1)匹配：
对于步骤1筛选到的符合要求的单体电池，设定单体电池间的指标匹配要求，匹配得到满足指标匹配要求的且符合需求的若干组单体电池组，并且，每组单体电池组包含的单体电池数量符合需要；
步骤3，零部件清洗：
采用超声波清洗机将连接条(8)、绝缘块(9)、紧固件(10)和护线圈进行清洗，清洗完毕后依次用清水、去离子水、无水乙醇进行冲洗，之后在滤纸上晾干；
步骤4，电池盒(4)处理：
电池盒(4)包括电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)；
先用无水乙醇擦拭电池盒(4)内部后，将导电铜箔粘贴在电池盒底(4-1)的内侧壁表面，再用GD414胶将护线圈安装在电池盒底(4-1)对应的槽位置，并室温固化24小时；然后在电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)中灌入一定剂量的底胶，之后放入真空箱中，抽真空至压力不低于-0.09MPa，时间不少于15min，重复抽真空2～3次，直至观察不到胶内有气泡为止；最后将绝缘片放入电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)中，让灌封胶完全覆盖绝缘片，并用夹具固定绝缘片，使灌封胶自然流平；之后将灌胶的电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)加温固化，温度控制在60℃±5℃，加温时间6小时；而后让其自然冷却；
步骤5，锂电池组(7)的制备：
对于步骤2匹配到的一组单体电池组，对单体电池组中的每个单体电池的表面包覆保护膜进行保护处理，并利用打孔夹具对单体电池正极极耳和负极极耳进行定位打孔；
然后对安装导线进行裁线、剥线、搪锡处理，并对连接条(8)进行搪锡处理，处理完毕后将连接条(8)和安装导线进行焊接，最后利用焊接安装导线的连接条(8)、绝缘块(9)和紧固件(10)，按照一定的连接方法将多个单体电池组合成锂电池组(7)；
步骤6，锂电池组灌封：
步骤6.1，先按照一定的制备工艺将多组份有机硅凝胶制备成灌封胶待用；
步骤6.2，进行电池盒底预灌胶，即：将一定剂量的灌封胶灌入电池盒底(4-1)中；
之后向预灌胶的电池盒底中放入锂电池组(7)，将锂电池组(7)的导线束进行绑扎，并采用GD414胶对线缆和绑线扣进行固定；
然后进行密封前灌胶，即：将灌封胶缓慢加入到电池盒底(4-1)内，直至胶层高度达到上层电池厚度的二分之一为止；
步骤6.3，之后将置入锂电池组(7)的电池盒底(4-1)置于真空箱内抽真空，直至观察不到胶内有气泡；
步骤6.4，然后利用室温固化胶粘剂制备密封胶待用；
步骤6.5，之后将电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)的密封面进行打磨、清洁处理，并涂抹密封胶，再将电池盒盖(4-2)盖到电池盒底(4-1)上，并用定位工装定位固化；
最后进行密封后注胶，即：利用灌胶工装，通过电池盒盖侧面预打的注胶孔进行再次灌胶，直至观察孔和排气孔有灌封胶溢出为止，固化，完成灌胶；
步骤7，锂电池组测试：
在常温条件下对步骤6得到的锂电池组的性能进行测试，确定其符合要求。
优选的，步骤1中，对多个备选单体电池进行单体电池性能测试具体为：
对多个备选单体电池依次进行单体电池循环测试、单体电池荷电保持能力测量、开路电压与内阻测试，剔除不符合要求的单体电池；其中，单体电池荷电保持能力测量包括荷电保持电压、自放电率和可恢复容量测量；
其中，单体电池荷电保持能力测量开始前，单体电池在室温下搁置时间不少于28天，时间从单体电池循环结束时开始计算；
其中，步骤2中，所述指标匹配要求包括荷电保持电压差、自放电率差、可恢复容量差、内阻差指标匹配要求。
优选的，步骤6.1中，所述灌封胶采用GN522有机硅凝胶为原料制备，GN522有机硅凝胶主要由甲基含氢硅油和含有催化剂的甲基乙烯基硅油组成；其中，将甲基含氢硅油记为M组份，将含有催化剂的甲基乙烯基硅油记为N组份，具体通过以下方法制备得到：
(a)根据配胶量选择合适的配胶容器和搅拌棒，用电子天平称重配胶容器，然后清零；
(b)根据配胶量将GN522有机硅凝胶的M组份缓慢倒入配胶容器的底部中央，并称重；
(c)按照M组份与N组份重量比M：N＝1:1，计算用量；
(d)将N组份缓慢倒入配胶容器中M组份上面的中央处，监视电子天平，直至N组份重量满足要求；
(e)将搅拌棒从未倒有N组份处插入M组份中，开始搅拌，搅拌过程中应注意始终保持搅拌棒在胶体液面下运动，尽量避免因搅拌棒高出液面后将空气带入胶体中而出现大量气泡的现象，且搅拌在5分钟内完成；
(f)将上述配好的胶置于真空箱中，抽真空至压力不低于-0.09MPa保压，时间不低于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡。
优选的，步骤5中，利用焊接安装导线的连接条(8)、绝缘块(9)和紧固件(10)，按照一定的连接方法将多个单体电池组合成锂电池组(7)，具体包括：
(a)先将1个A型连接套件(2a)下端的2个螺钉分别穿过第1个单体电池的负极和第2个单体电池的正极进行串联，再分别用2个F型连接条(8f)、2个平垫片、2个弹簧垫圈、2个螺母连接并紧固；
(b)同样方式，再利用一个A型连接套件(2a)或B型连接套件(2b)的下端将第2个单体电池的负极和第3个单体电池的正极进行串联；
(c)用2个F型连接条(8f)、2个平垫片、2个弹簧垫圈和2个螺母通过第(a)步中A型连接套件(2a)的上端，将第4个单体电池的正极和第5个单体电池的负极进行串联；
(d)同样地，用2个F型连接条(8f)、2个平垫片、2个弹簧垫圈和2个螺母通过第(b)步中A型连接套件(2a)或B型连接套件(2b)的上端，将第5个单体电池的正极和第6个单体电池的负极进行串联；
(e)利用1个C型连接套件(2c)将第4个单体电池的负极和第1个单体电池的正极进行连接并紧固，这样得到一个组合电池；
(f)重复步骤(a)～(e)，再得到另一个组合电池，然后通过1个D型连接套件(2d)以及若干平垫片、弹簧垫圈、螺母紧固件，将多个组合电池(8)串联组成锂电池组(9)。
优选的，步骤6.2中，电池盒底预灌胶，具体指：将一定剂量的灌封胶灌入电池盒底中，流平后置于真空箱内，抽真空至压力不低于-0.09MPa保压，时间不少于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡；
步骤6.2中，密封前灌胶具体指：将锂电池组(7)放入电池盒底中后，先利用夹具将上层电池架起，将制备的灌封胶缓缓加入到电池盒底内，控制灌胶高度刚好没过下层电池，直至胶缓缓流平，并覆盖下层电池的表面，然后撤去夹具，将上层电池落下后，继续灌胶，高度直至上层电池厚度的二分之一为止；
步骤6.3具体为：再将灌胶后的电池组置于真空箱中，抽真空至-0.08MPa±0.005MPa保压，时间不少于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡；
步骤6.5中，所述密封后注胶具体为：在电池盒盖的正面预打有一个用于灌胶的注胶孔和一个排气孔，先用保护膜保护电池盒，再将其置于灌胶工装中，使电池盒上的注胶孔和排气孔朝上，然后将注胶管缓缓伸入注胶孔中，用一次性注射器从注胶管缓缓注入一定剂量配制好的胶，最后将电池组置于真空箱中，抽真空至-0.065MPa±0.005MPa保压，时间不少于30min，接下来不断重复注胶和抽真空排气，直至注胶管和排气管内无气泡溢出且存有少量胶，之后将电池组及其工装从真空箱内取出，使其与地面成45°的角度放置并固化，时间不少于14天。
优选的，步骤7中，所进行的锂电池组的性能测试包括：测量锂电池组的放电数据，检查放电容量，在充电和放电后测量电池电压。
本发明提供的固态聚合物锂电池组及其制备方法具有以下优点：
本发明提供的固态聚合物锂电池组，绝缘性好、工作温度范围宽、寿命长、可靠性高、抗冲击/振动/噪声等力学性能优、对真空环境适应性好，适合于空间航天器应用，也可用作各种具有直流电压输出要求的设备。此外，本发明还具有形状规则、体积小巧等优点，便于嵌入结构内部中构成多功能结构。
附图说明
图1为本发明提供的固态聚合物锂电池组的结构示意图；
图2为单体电池的设计图；其中，1-1为正极耳；1-2为负极耳；
图3为单体电池的内部叠层构造示意图；其中，1-3为正极片；1-4为隔膜；1-5为负极片；
图4为电池盒底的立体图；
图5为电池盒盖的立体图；
图6为电池盒整体在一个角度下的立体视图；
图7为电池盒整体在另一个角度下的立体视图；
图8为A型连接条的结构示意图；
图9为B型连接条的结构示意图；
图10为C型连接条的结构示意图；
图11为D型连接条的结构示意图；
图12为E型连接条的结构示意图；
图13为F型连接条的结构示意图；
图14为A型绝缘块的结构示意图；
图15为B型绝缘块的结构示意图；
图16为C型绝缘块的结构示意图；
图17为A型连接套件的结构示意图；
图18为B型连接套件的结构示意图；
图19为C型连接套件的结构示意图；
图20为D型连接套件的结构示意图；
图21为组合电池1的立体结构示意图；
图22为组合电池1的侧面结构示意图；
图23为组合电池2的立体结构示意图；
图24为组合电池2的侧面结构示意图；
图25为灌胶工装及灌胶固化时装置的摆放角度示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有固态锂电池不能较好应用于真空环境下飞行的航天器的技术问题，本发明提出了一种适于真空条件应用、便于嵌入结构内部的固态聚合物锂电池组。
本发明提供的固态聚合物锂电池组，创新点如下：
(1)可以根据电压设计要求，具体选择固态聚合物锂电池组内部单体电池的规格(包括额定容量和额定电压等)及数量，以实现不同的性能指标，具有组装灵活方便的优点；
(2)本发明采用螺连接方式通过多种连接套件将多个单体电池进行串联组合，具有连接方式灵活的特点，可实现任意多个电池的灵巧组合，从而实现不同的电压输出，同时还减少了锡焊产热对锂电池密封的影响，并克服了铝转镍处理的难点。
(3)通过在锂电池盒内部填充灌封胶，不仅实现了对锂电池的保护与散热，而且还使得本发明适于真空应用。
1.单体电池内部构造
下面首先介绍本实施例中所选用的单体电池的具体构造。
单体电池1采用高比能量固态聚合物锂离子电池，电池无自由液体存在，整体电池呈“干态”，能够防止电液泄露、燃烧和爆炸的危险。电池的能量密度大于180Wh/kg，远大于目前空间用的镍氢电池(50～70Wh/kg)和钢壳的液态锂离子电池(100～130Wh/kg)的能量密度。单体电池容量不小于10Ah，额定电压为4.2V。根据多功能结构尺寸和结构形式，单体电池设计成长方形结构，如图2所示，尺寸为132mm×87mm×9mm，重量小于220g。单体电池的具体规格参数如表1所示，单体电池的技术参数如表2所示，而生产用到的主要原材料如表3所示。
所述固态聚合物锂离子电池的内部为叠层构造，由隔膜、正极片、负极片等多层组成。其中，正极是采用钴酸锂材料(LiCoO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)和三元材料(NCA、NCM)等主要活性材料与导电剂(乙炔碳黑、超导碳黑、石墨等)、粘合剂(偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与含氟乙烯基单体的共聚物)合成膏状，成膜，然后双面热复合在带孔的铝箔(集流体)上，通过烘干、碾压、激光切片后制备成正极片；负极是采用炭材料(石墨)为主要活性材料与导电剂(乙炔碳黑、超导碳黑)、粘合剂(偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与含氟乙烯基单体的共聚物)合成膏状，成膜，双面热复合在铜箔(集流体)上，通过烘干、碾压、激光切片制备成负极片；所述隔膜主体是采用偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与含氟乙烯基单体的共聚物制成；冲切后的正极片上预留光边，不涂布活性物质，作为正极耳引出，用于焊接由铝合金材料制成的正极耳片；同样，冲切后的负极片上预留光边，不涂布活性物质，作为负极耳引出，用于焊接由镍铜合金材料制成的负极耳片。冲切后的电极片使用电极表面清粉碾压设备，可以保证极片周边毛刺处于可接受范围，同时保证电极表面无粉尘，降低电芯短路的几率。此外，单体电池的外壳表面包覆铝塑复合保护膜，以进行保护处理。
由于电池各组成部分通过再处理、热复合方法(120℃-140℃)聚合在一起，确保了界面的稳定性和一致性，从而提高了聚合物锂电池的电性能和安全性。另外，该固态聚合物锂离子电池整体还具有体积小、重量轻等特点。
表1单体电池规格参数
项目 描述 尺寸/mm
T 厚度 9.0-0.5 0
W 宽度 87.0±0.5
L 长度 132.0±0.5
L1 极耳长度 12.0±1.0
M 极耳中心距 47±1.0
N 极耳宽度 10±0.5
表2单体电池主要技术参数
表3单体电池生产主要原材料表
序号 名称 型号规格 厂家 备注
1 正极材料 LiCoO2 巴莫 国产
2 负极材料 碳材料 贝特瑞CMB 国产
3 电解液 含LiPF6 北京化学试剂所 合资
4 隔膜粘接剂 2801 阿科玛 法国
5 铝塑复合膜 150 日本DNP 日本
6 极耳 铝、镍铜合金 宝龙 国产
单体电池1所使用锂离子电池的各组成部分的相关物性参数如表4所示。
表4电池各组成部分相关参数
2.电池盒的制备
电池盒4由电池盒底和电池盒盖组成，并利用密封胶粘接成整体，其整体外形呈长方体状，尺寸为300mm×280mm×20mm，壁厚1.0mm。其中，电池盒底如图4所示，其尺寸为297mm×277mm×19mm，壁厚1.0mm；电池盒盖如图5所示，其尺寸为300mm×280mm×20mm，壁厚1.0mm。
电池盒底和电池盒盖均采用M40碳纤维铺层复合材料制作而成，铺层方式均为[0/90/±45]S；
参考图6和图7，在电池盒的侧壁，开设有电池充/放电正极线的过线孔4-3、电池充/放电负极线的过线孔4-4、电压检测线过线孔4-5、地线过线孔4-6、温度传感器线过线孔4-7以及用于灌胶的注胶孔4-8和排气孔4-9；
其中，电池充/放电正极线和电池充/放电负极线既可用于充电，同时又可用于放电，且线路采用冗余设计，即正极线和负极线均采用双点双线，以保证安全性；
电压检测线用于检测单体电池的电压信号，其中正极线的数量与单体电池的数量相同，分别连接到每个单体电池的正极，而每个单体电池的负极共用1根负极线；
温度传感器置于固态聚合物锂电池组内部，其导线通过温度传感器线过线孔4-7引出，用于监测电池组的内部温度。
3.固态聚合物锂电池组的制备工艺流程
下面再介绍本发明的一个具体实施例。在该实施例中，锂电池组由11块所述单体电池串联而成，并用绝缘导热硅橡胶灌封在所述复合材料电池盒中。锂电池组的正、负总线采用双线形式从电池盒中直接引出，同时锂电池组中还引出12根电压检测线，并增加一个热敏电阻进行温度采集，还增加了电池盒内部和外部粘贴导电铜箔的接地设计，由热缩管固定成束后分别从电池盒中引出。具体步骤如下：
步骤1，单体电池的筛选。
通过测量单体电池循环测试、单体电池28天的荷电保持能力、自放电率、可恢复容量、开路电压与内阻测试等，剔除不合格单体电池。
具体测量方法为：
(1)单体电池循环测试
首先将单体电池上架；方法为：a)调整电池性能测试仪上电池夹具的位置，使其符合单体电池的尺寸；b)将编号后的单体电池装入电池夹具；
然后按表5进行程序设置，之后进行单体电池循环测试：
表5单体电池活化控制程序
(2)荷电保持能力测量
(2.1)容量测试
a)循环测试后的单体电池在室温下搁置不少于28d(自单体电池循环筛选结束时开始计算；
b)将单体电池装入电池夹具，按表6进行程序设置；
表6单体电池荷电保持能力测试控制程序
c)打开电池性能测试仪电源，运行荷电保持能力测试控制程序，记录28d后静置电压、内阻和放电容量；
d)结束后将单体电池从电池夹具中取出；
e)自放电率＝(1-第5次放电容量/第4次放电容量)*100％，应不大于7％；
f)删除不符合要求的单体电池。
(2.2)筛选规则
单体电池搁置28天后，按表7的筛选项目及标准操作，剔除不符合要求的单体电池。
表7单体电池筛选项目及标准
序号 测试项目 判定标准
1 荷电保持电压 单体电池搁置28天后开路压降不超过40mV
2 自放电率 单体电池搁置28天内的自放电率不大于7％
3 可恢复容量 单体电池第6次放电容量≥9.8Ah
4 内阻 ≤4mΩ
5 荷电前后内阻差 ≤0.5mΩ
(3)电压、内阻测试
单体电池荷电保持能力测试完成下架后，用内阻测试仪和数字电压表逐个测量单体电池的内阻及开路电压并记录，或采用内阻测试仪测量内阻及开路电压并记录。
单体电池内阻应不大于4mΩ，开路电压应不低于3.75V，剔除不符合要求的单体电池。
步骤2，单体电池匹配：
通过测量单体电池28天的荷电保持电压差、自放电率差、可恢复容量差、内阻差，进行每套锂电池组及4个模块共44只单体电池的匹配。
将44只单体电池按照11串分为4组，按表8标准对单体电池进行分组：
表8电池分组标准
荷电保持电压偏差 自放电率偏差 可恢复容量偏差 内阻偏差
≤20mV ≤3％ ≤0.2Ah ≤0.3mΩ
步骤3，零部件清洗：
单体电池处理：在单体电池表面包覆保护膜进行保护处理，并在单体电池极耳预先定位打孔，用于电连接；
导线、连接套件的制备：连接套件选用铜材料加工成型、镀银，紧固件选用不锈钢材质加工，螺母、平垫片和弹性垫片选用694厂航空标准目录内。按照空间电子装联要求对导线进行裁线、剥线、搪锡等处理。
最后，采用超声波清洗机将连接条8、绝缘块9、紧固件10和护线圈进行清洗，清洗完毕后依次用清水、去离子水、无水乙醇进行冲洗，之后在滤纸上晾干；
步骤4，电池盒4处理：
4.1：制备灌封胶，
所述灌封胶采用GN522有机硅凝胶(生产厂商：四川晨光化工研究院)为原料制备，该有机硅凝胶主要由甲基含氢硅油(M组份)和含有催化剂的甲基乙烯基硅油(N组份)组成，其中M组份的甲基含氢硅油是硅凝胶的交联剂，而N组份的甲基乙烯基硅油是硅凝胶的主体。灌封胶的具体制备步骤为：
(a)根据配胶量选择合适的配胶容器和搅拌棒，用电子天平称重配胶容器，然后清零；
(b)根据配胶量将GN522有机硅凝胶的M组份缓慢倒入配胶容器的底部中央，并称重；
(c)按照M组份与N组份重量比M：N＝1:1，计算用量；
(d)将N组份缓慢倒入配胶容器中M组份上面的中央处，监视电子天平，直至N组份重量满足要求；
(e)将搅拌棒从未倒有N组份处插入M组份中，开始搅拌，搅拌过程中应注意始终保持搅拌棒在胶体液面下运动，尽量避免因搅拌棒高出液面后将空气带入胶体中而出现大量气泡的现象，且搅拌在5分钟内完成；
(f)将上述配好的胶置于真空箱中，抽真空至压力不低于-0.09MPa保压，时间不低于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡。
配制的灌封胶允许操作时间不超过6小时。
4.2：进行电池盒底预灌胶，
即：将一定剂量的灌封胶灌入电池盒底(28g～30g)、电池盒盖(23g～25g)和定位胶块工装内(灌满)；
然后，将加入灌封胶的电池盒底、电池盒盖和定位胶块工装内置于真空箱中，抽真空至压力不低于-0.09MPa保压，时间不低于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡。
然后，将电池盒底和电池盒盖置于操作台上，将绝缘片放入相应位置，让灌封胶完全覆盖绝缘片、电池盒底和电池盒盖，并用夹具固定绝缘片，使灌封胶自然流平；然后将灌胶的电池盒底、电池盒盖和定位胶块工装加温固化，温度60±5℃，加温时间约为6h，自然冷却后方可使用。
步骤5，锂电池组7的制备：
5.1：对单体电池组中的每个单体电池的表面包覆保护膜进行保护处理，并利用打孔夹具对单体电池正极极耳和负极极耳进行定位打孔；
其中，打孔方法为：
a)将打孔夹具蝶形螺母调松，将一层环氧层压玻璃布板放入定位槽内；
b)将单体电池放入打孔夹具，并将正极极耳平顺放入夹具的定位槽中，即可实现定位打孔；
c)再用环氧层压玻璃布板压紧在极耳，以防止打孔时孔的边缘产生飞边现象，拧紧蝶形螺母；
d)使用电动工具，通过打孔夹具打孔，孔的直径为3.2～3.4厘米；
e)将打孔夹具蝶形螺母调楹，取出单体电池，极耳应平整和清洁，不应有拉伸和变形；
f)采用步骤b～步骤e的操作，对单体电池正极极耳进行打孔；
g)使用做好绝缘的工具在极耳中部折出一个高度约3mm的应力弯，同时保证孔无明显形变、平整，且同一只单体电池的正负极耳折弯方向相同。
5.2：锂电池组的装配
11块单体电池之间通过设计的连接机构以机械方式进行连接，为表述方便起见，分别将11个单体电池记为1#、2#、3#、……、11#单体电池。根据电池盒和单体电池的尺寸情况，将11块聚合物锂离子电池分成上5块、下6块两层进行串联。具体连接步骤如下：
a)连接零部件准备：用紫铜材料通过机加工成型并镀银制成连接条，共包括A型连接条8a、B型连接条8b、C型连接条8c、D型连接条8d、E型连接条8e和F型连接条8f六种，分别如图8～图13所示；再用聚酰亚胺材料加工成绝缘块，包含A型绝缘块9a、B型绝缘块9b和C型绝缘块9c三种构型，分别如图14～图16所示；用不锈钢材质加工制成紧固件10，包括紧固螺钉、螺母、平垫片和弹簧垫圈等。
b)连接套件准备：用上述步骤a)中零部件制备连接套件2，共包含A型连接套件2a、B型连接套件2b、C型连接套件2c和D型连接套件2d共4类；其中，A型连接套件2a是将2个A型连接条和4个紧固螺钉安装在1个A型绝缘块上得到，如图17所示；B型连接套件2b是将1个A型连接条、1个B型连接条和3个紧固螺钉安装在1个A型绝缘块上得到，如图18所示；C型连接套件2c是将1个紧固螺钉、1个F型连接条和1个E型连接条安装在1个C型绝缘块的一侧，而将另1个紧固螺钉、另1个F型连接条和另1个E型连接条安装在该C型绝缘块的另一侧而得到，如图19所示；D型连接套件2d是将1个C型连接条、1个D型连接条、3个F型连接条和1个紧固螺钉安装在B型绝缘块上得到，如图20所示。
C)组合电池1制备：
如图21和图22所示，先将1个A型连接套件2a下端的2个螺钉分别穿过4#单体电池的负极和5#单体电池的正极进行串联，再分别用2个F型连接条8f、2个平垫片、2个弹簧垫圈、2个螺母连接并紧固；再以同样方式，利用另1个A型连接套件2a的下端将5#单体电池的负极和6#单体电池的正极进行串联；接下来，用2个F型连接条8f、2个平垫片、2个弹簧垫圈、2个螺母通过第1个A型连接套件2a上端将2#单体电池的负极和3#单体电池的正极进行串联；同样地，再用2个F型连接条8f、2个平垫片、2个弹簧垫圈、2个螺母通过第2个A型连接套件2a上端将1#单体电池的负极和2#单体电池的正极进行串联；最后，利用1个C型连接套件(2c)将4#单体电池的正极和3#单体电池的负极进行连接并紧固，这样便得到组合电池1。
D)组合电池2制备：
如图23和图24所示，先将1个A型连接套件2a下端的2个螺钉分别穿过8#单体电池的负极和9#单体电池的正极进行串联，再分别用2个F型连接条8f、2个平垫片、2个弹簧垫圈、2个螺母连接并紧固；再以同样方式，利用1个B型连接套件2b的下端将7#单体电池的负极和8#单体电池的正极进行串联；接下来，用2个F型连接条8f、2个平垫片、2个弹簧垫圈、2个螺母通过A型连接套件2a上端将10#单体电池的负极和11#单体电池的正极进行串联，而用1个F型连接条8f、1个平垫片、1个弹簧垫圈和1个螺母将11#单体电池的负极连接到B型连接套件2a的上端；最后，利用步骤C)中C型连接套件2c另一侧的紧固螺钉、F型连接条和E型连接条以及1个平垫片、1个弹簧垫圈、1个螺母，将10#单体电池的正极和9#单体电池的负极进行连接并紧固，这样便得到组合电池2。
E)锂电池组的制备：
利用1个D型连接套件2d以及3个平垫片、3个弹簧垫圈、3个螺母，将组合电池1与组合电池2串联组成锂电池组，如图1所示。
电池组线路连接：将电压检测线与正负极线束进行捆扎、整理；所有引出的导线均需在导线末端进行标识；锂电池组的正、负强电线引出锂电池壳体后的线长为40cm±1cm；锂电池组的电压检测线引出锂电池组壳体后的线长为30cm±1cm；锂电池组的热敏电阻温度采样线引出锂电池组壳体后的线长为80cm±1cm；锂电池组的接地线引出锂电池组壳体后的线长为30cm±1cm。
步骤6，锂电池组灌封：
锂电池组内部采用整体灌封工艺，电池盒底与盒盖的密封采用胶密封处理。
在电池盒盖正面打孔用于灌胶和排气，先在电池盒盖与盒底的密封处涂环氧胶后再合盖并固化，最后通过电池盒盖侧面的预打孔进行灌胶，直至观察孔和排气孔有灌封胶溢出为止，固化，完成灌胶。
在电池盒盖侧面的预打孔用于排气和排灌封胶。
灌封工艺：电池装配和电连接完成后，用有机硅凝胶固化成一体，得到锂电池组。要求固化后的胶可固定电池、电缆和焊接电路板，避免其相互摩擦而短路，可通过硅橡胶的减振作用保护电池。
具体过程为：
1)先按照一定的制备工艺将多组份有机硅凝胶制备成灌封胶待用；
2)进行电池盒底预灌胶，即：将一定剂量的灌封胶灌入电池盒底中；其中，电池盒底预灌胶，具体指：将一定剂量的灌封胶灌入电池盒底中，流平后置于真空箱内，抽真空至压力不低于-0.09MPa保压，时间不少于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡；
之后向预灌胶的电池盒底中放入锂电池组，将锂电池组的导线束进行绑扎，并采用GD414胶对线缆和绑线扣进行固定；
此处具体为：
a)将锂电池组中导线按走向形成导线束，按QJ1722-89《线扎制作工艺细则》5.2.2节要求，用棉线将导线束分别绑扎，绑扎间距按表9的规定：
表9导线束绑扎规定
线扎直径(mm) 绑扎间距(mm)
＜8 10～15
8～15 15～25
b)导线束绑扎后，线缆和绑线扣用GD414胶固定，GD414胶固化时间为24h；
c)电压检测线用约30mm长的直径为5CM热缩套管，功率正负极线缆用约30mm长的直径为3CM热缩套管，接地线缆用约30mm长的直径为1CM热缩套管热缩成形；
d)将热敏电阻置于DDC07单体电池的表面，将线缆用约30mm长的直径为1CM热缩套管热缩成形；
e)将所有导线穿入对应位置的走线槽，并用聚酰亚胺胶带辅助定位，最后用GD414胶固定，固化24h。
f)目测检查电池组和电池盒，清除多余物。
然后进行密封前灌胶，即：将灌封胶缓慢加入到电池盒底内，直至胶层高度达到上层电池厚度的二分之一为止；密封前灌胶具体指：将锂电池组(7)放入电池盒底中后，先利用夹具将上层电池架起，将制备的灌封胶缓缓加入到电池盒底内，控制灌胶高度刚好没过下层电池，直至胶缓缓流平，并覆盖下层电池的表面，然后撤去夹具，将上层电池落下后，继续灌胶，高度直至上层电池厚度的二分之一为止；
3)之后将置入锂电池组的电池盒底置于真空箱内抽真空，直至观察不到胶内有气泡；引处，可抽真空至-0.08MPa±0.005MPa保压，时间不少于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡；然后可用绝缘无锐边的重物压住上层电池，室温固化至少7天。
4)然后利用室温固化胶粘剂制备密封胶待用；
密封胶是利用室温固化胶粘剂(J-133胶，生产厂商：黑龙江石化院，含甲乙组份：甲组份为液体端羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧4，4-二氨基二苯甲烷四官能环氧树脂和间苯二酚二官能环氧树脂，乙组份为聚醚胺和叔胺的混合胺)制备而成，具体制备方法为：
(a)根据配胶量选择合适的配胶容器和搅拌棒，用电子天平称重配胶容器，然后清零；
(b)根据配胶量将室温固化胶粘剂的甲组份缓慢倒入配胶容器的底部中央，并称重；
(c)按照甲组分与乙组份重量比M：N＝5:1，计算乙组份用量；
(d)将乙组份缓慢倒入配胶容器中甲组份上面的中央处，监视电子天平，直至乙组份重量满足要求；
(e)将搅拌棒从未倒有乙组份处插入甲组份中，开始搅拌，搅拌过程中应注意始终保持搅拌棒在胶体液面下运动，尽量避免因搅拌棒高出液面后将空气带入胶体中而出现大量气泡的现象，且搅拌在5分钟内完成；
(f)配制的密封胶允许操作时间不超过0.5h。
5)之后将电池盒底和电池盒盖的密封面进行打磨、清洁处理，并涂抹密封胶，再将电池盒盖盖到电池盒底上，并用定位工装定位固化；
采用密封胶密封，具体可以为：
a)采用砂纸打磨电池盒盖和电池盒底的密封面，并用酒精擦拭晾干；
b)将制备好的定位胶块用刀片取出，裁成纸8mm*8mm的尺寸，然后在其上下表面均匀涂抺少量的灌封胶，并分别放置于电池的各个位置，每个电池盒放入10块定位胶块；
c)用毛刷蘸取密封胶，涂抺在电池盒盖和电池盒底的密封面上，开始第一次密封；
d)将电池盒盖盖到电池盒底上，并用定位工装定位，固化时间不少于1天；
e)去除定位工装，用毛刷或玻璃棒蘸取密封胶，涂抺在电池盒盖和电池盒底的缝隙处，开始第二次密封，固化时间不少于1天；
f)将GD414胶涂抺在电池盒盖和电池盒底的缝隙处，开始第三次密封，同时在电池盒预留的注胶孔和排气孔中放入RNF100管，用GD414胶粘接，固化时间不少于1天。
最后进行密封后注胶，即：利用灌胶工装，通过电池盒盖侧面预打的注胶孔进行再次灌胶，直至观察孔和排气孔有灌封胶溢出为止，固化，完成灌胶；密封后注胶具体为：在电池盒盖的正面预打有一个用于灌胶的注胶孔和一个排气孔，先用保护膜保护电池盒，再将其置于灌胶工装中，使电池盒上的注胶孔和排气孔朝上，然后将注胶管缓缓伸入注胶孔中，用一次性注射器从注胶管缓缓注入一定剂量配制好的胶，最后将电池组置于真空箱中，抽真空至-0.065MPa±0.005MPa保压，时间不少于30min，接下来不断重复注胶和抽真空排气，直至注胶管和排气管内无气泡溢出且存有少量胶，之后将电池组从真空箱内取出，固化，时间不少于14天。
电池组密封的具体操作方法如下：
a、电池组完成电连接后放入电池盒底内；
b、电池盒底灌封胶的高度降低，上层单体电池没入的高度约二分之一，固化；
c、将灌封胶灌入工装夹具内，制备高度约2.2mm的定位胶块，固化待用；
d、在电池组的上层共5块单体电池的表面放置高度约2.2mm的定位胶块；
e、再将电池盒盖与盒底的密封处涂环氧胶；
f、合盖，然后加工装固化；
g、去除工装，取出电池盒，在电池盒密封处再涂抹一次环氧密封胶，固化，并在密封处涂抹GD414胶，固化，电池盒经过3次涂胶完成密封；
h、将电池盒的灌胶孔和排气孔中加入约10cm高的直径3mm的RNF100管，并用GD414胶固定；
i、按图示将电池盒放入托架上，将灌胶用RNF100管从灌胶孔中缓慢插入电池盒内部；
j、然后用一次性注射器取胶，从灌胶孔中PVC管内缓慢注入电池盒内，直至灌胶孔和排气孔中均有胶时停止注胶，放入真空干燥箱内抽真空并保压排气，直至无气泡逸出且PVC管内的胶液面高于电池盒顶端，放置室温固化；
k、清理电池盒，完成灌胶和密封。
步骤7，电池组测试。
在常温条件下对电池组的性能进行测试，审查放电数据，检查放电容量，在充电和放电后测量电池电压。具体测试条件和参数见表10。
表10MFSLB电池组常温性能测试
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种固态聚合物锂电池组，其特征在于，所述固态聚合物锂电池组具有供电与蓄电功能，包括：单体电池(1)、连接套件(2)、电缆(3)、电池盒(4)和灌封胶；
所述单体电池(1)是由钴酸锂正极、石墨负极、聚合物隔膜、铝合金正极耳、镍铜合金负极耳、铝塑复合膜外壳组成的高比能量固态聚合物锂离子电池；将多个单体电池(1)之间通过连接套件(2)以螺连接方式进行串联连接，形成组合电池(6)；再将多个组合电池(6)以串联形式构成锂电池组(7)，最后将锂电池组(7)装入由复合材料制成的电池盒(4)中，采用灌胶工艺在电池盒(4)内部填充具有良好的绝缘性和导热性的灌封胶，用于固定单体电池(1)和内部的电缆(3)，并排出电池盒(4)中的空气，即得到最终的固态聚合物锂电池组；
其中，所述连接套件(2)包括连接条(8)、绝缘块(9)和紧固件(10)；
其中，所述连接条(8)用紫铜材料通过机加工成型并镀银制成，包含6种构型，分别为A型连接条(8a)、B型连接条(8b)、C型连接条(8c)、D型连接条(8d)、E型连接条(8e)和F型连接条(8f)；
所述绝缘块(9)用聚酰亚胺材料加工而成，包含3种构型，分别为A型绝缘块(9a)、B型绝缘块(9b)和C型绝缘块(9c)；
所述紧固件(10)用不锈钢材质加工制成，包括紧固螺钉、螺母、平垫片和弹簧垫圈；
所述连接套件(2)包含4类，分别为A型连接套件(2a)、B型连接套件(2b)、C型连接套件(2c)和D型连接套件(2d)；
所述A型连接套件(2a)是指：将2个A型连接条和4个紧固螺钉安装在1个A型绝缘块上，得到A型连接套件(2a)；
所述B型连接套件(2b)是指：将1个A型连接条、1个B型连接条和3个紧固螺钉安装在1个A型绝缘块上，得到B型连接套件(2b)；
所述C型连接套件(2c)是指：将1个紧固螺钉、1个F型连接条和1个E型连接条安装在1个C型绝缘块的一侧，而将另1个紧固螺钉、另1个F型连接条和另1个E型连接条安装在该C型绝缘块的另一侧，即得到一个C型连接套件(2c)；
所述D型连接套件(2d)是指：将1个C型连接条、1个D型连接条、3个F型连接条和1个紧固螺钉安装在B型绝缘块上，得到D型连接套件(2d)。
2.根据权利要求1所述的固态聚合物锂电池组，其特征在于，所述单体电池(1)的内部为叠层构造，由隔膜、正极片、负极片多层组成，且表面包覆铝塑复合膜，以进行保护处理；所述单体电池的正极通过以下方法制备：采用钴酸锂材料、磷酸铁锂和三元材料，然后与导电剂、粘合剂合成膏状，成膜，然后双面热复合在带孔的铝箔集流体上，通过烘干、碾压、激光切片后制备成正极片；所述单体电池的负极是采用石墨负极材料与导电剂、粘合剂合成膏状，成膜，双面热复合在铜箔集流体上，通过烘干、碾压、激光切片制备成负极片；所述隔膜主体是采用偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与含氟乙烯基单体的共聚物制成；所述单体电池(1)整体呈“干态”，能量密度大于180Wh/kg，容量不小于10Ah，额定电压为4.2V，制成了尺寸为132mm×87mm×9mm、重量小于220g的长方形结构。
3.根据权利要求2所述的固态聚合物锂电池组，其特征在于，所述钴酸锂材料的化学式为LiCoO2；所述磷酸铁锂的化学式为LiFePO4；所述三元材料为NCA和NCM；单体电池的正极制备时，所采用的导电剂为乙炔碳黑、超导碳黑或石墨；单体电池的负极制备时，所采用的导电剂为乙炔碳黑或超导碳黑；单体电池的正极和负极制备时，所采用的粘合剂均为偏氟乙烯均聚物，或者偏氟乙烯与含氟乙烯基单体的共聚物。
4.根据权利要求1所述的固态聚合物锂电池组，其特征在于，所述电池盒(4)由电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)组成；其中，电池盒底(4-1)采用M40碳纤维铺层复合材料制作而成，铺层方式为[0/90/±45]S，其厚度为1.0mm，结构外形尺寸为297mm×277mm×19mm；电池盒盖(4-2)的制作材料、铺层方式与电池盒底(4-1)完全相同，其厚度也为1.0mm，结构外形尺寸为300mm×280mm×20mm；在电池盒的侧壁且为电池盒底和电池盒盖的对应位置上，开设有电池充/放电正极线的过线孔(4-3)、电池充/放电负极线的过线孔(4-4)、电压检测线过线孔(4-5)、地线过线孔(4-6)、温度传感器线过线孔(4-7)以及用于灌胶的注胶孔(4-8)和排气孔(4-9)；
其中，电池充/放电正极线和电池充/放电负极线既可用于充电，同时又可用于放电，且线路采用冗余设计，即正极线和负极线均采用双点双线，以保证安全性；
电压检测线用于检测单体电池的电压信号，其中正极线的数量与单体电池的数量相同，分别连接到每个单体电池的正极，而每个单体电池的负极共用1根负极线；
温度传感器置于固态聚合物锂电池组内部，其导线通过温度传感器线过线孔(4-7)引出，用于监测电池组的内部温度。
5.根据权利要求1所述的固态聚合物锂电池组，其特征在于，每个所述单体电池(1)均包括单体电池本体以及设置于所述单体电池本体的侧面的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳和所述负极极耳分别开设有紧固孔；所述紧固孔用于与所述连接套件(2)进行螺连接，进而将各个单体电池(1)串联连接。
6.一种固态聚合物锂电池组的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，单体电池(1)筛选：
对多个备选单体电池进行单体电池性能测试，剔除不符合要求的单体电池，得到符合要求的单体电池；
步骤2，单体电池(1)匹配：
对于步骤1筛选到的符合要求的单体电池，设定单体电池间的指标匹配要求，匹配得到满足指标匹配要求的且符合需求的若干组单体电池组，并且，每组单体电池组包含的单体电池数量符合需要；
步骤3，零部件清洗：
采用超声波清洗机将连接条(8)、绝缘块(9)、紧固件(10)和护线圈进行清洗，清洗完毕后依次用清水、去离子水、无水乙醇进行冲洗，之后在滤纸上晾干；
步骤4，电池盒(4)处理：
电池盒(4)包括电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)；
先用无水乙醇擦拭电池盒(4)内部后，将导电铜箔粘贴在电池盒底(4-1)的内侧壁表面，再用GD414胶将护线圈安装在电池盒底(4-1)对应的槽位置，并室温固化24小时；然后在电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)中灌入一定剂量的底胶，之后放入真空箱中，抽真空至压力不低于-0.09MPa，时间不少于15min，重复抽真空2～3次，直至观察不到胶内有气泡为止；最后将绝缘片放入电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)中，让灌封胶完全覆盖绝缘片，并用夹具固定绝缘片，使灌封胶自然流平；之后将灌胶的电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)加温固化，温度控制在60℃±5℃，加温时间6小时；而后让其自然冷却；
步骤5，锂电池组(7)的制备：
对于步骤2匹配到的一组单体电池组，对单体电池组中的每个单体电池的表面包覆保护膜进行保护处理，并利用打孔夹具对单体电池正极极耳和负极极耳进行定位打孔；
然后对安装导线进行裁线、剥线、搪锡处理，并对连接条(8)进行搪锡处理，处理完毕后将连接条(8)和安装导线进行焊接，最后利用焊接安装导线的连接条(8)、绝缘块(9)和紧固件(10)，按照一定的连接方法将多个单体电池组合成锂电池组(7)；
步骤6，锂电池组灌封：
步骤6.1，先按照一定的制备工艺将多组份有机硅凝胶制备成灌封胶待用；
步骤6.2，进行电池盒底预灌胶，即：将一定剂量的灌封胶灌入电池盒底(4-1)中；
之后向预灌胶的电池盒底中放入锂电池组(7)，将锂电池组(7)的导线束进行绑扎，并采用GD414胶对线缆和绑线扣进行固定；
然后进行密封前灌胶，即：将灌封胶缓慢加入到电池盒底(4-1)内，直至胶层高度达到上层电池厚度的二分之一为止；
步骤6.3，之后将置入锂电池组(7)的电池盒底(4-1)置于真空箱内抽真空，直至观察不到胶内有气泡；
步骤6.4，然后利用室温固化胶粘剂制备密封胶待用；
步骤6.5，之后将电池盒底(4-1)和电池盒盖(4-2)的密封面进行打磨、清洁处理，并涂抹密封胶，再将电池盒盖(4-2)盖到电池盒底(4-1)上，并用定位工装定位固化；
最后进行密封后注胶，即：利用灌胶工装，通过电池盒盖侧面预打的注胶孔进行再次灌胶，直至观察孔和排气孔有灌封胶溢出为止，固化，完成灌胶；
步骤7，锂电池组测试：
在常温条件下对步骤6得到的锂电池组的性能进行测试，确定其符合要求。
7.根据权利要求6所述的固态聚合物锂电池组的制备方法，其特征在于，步骤1中，对多个备选单体电池进行单体电池性能测试具体为：
对多个备选单体电池依次进行单体电池循环测试、单体电池荷电保持能力测量、开路电压与内阻测试，剔除不符合要求的单体电池；其中，单体电池荷电保持能力测量包括荷电保持电压、自放电率和可恢复容量测量；
其中，单体电池荷电保持能力测量开始前，单体电池在室温下搁置时间不少于28天，时间从单体电池循环结束时开始计算；
其中，步骤2中，所述指标匹配要求包括荷电保持电压差、自放电率差、可恢复容量差、内阻差指标匹配要求。
8.根据权利要求6所述的固态聚合物锂电池组的制备方法，其特征在于，步骤6.1中，所述灌封胶采用GN522有机硅凝胶为原料制备，GN522有机硅凝胶主要由甲基含氢硅油和含有催化剂的甲基乙烯基硅油组成；其中，将甲基含氢硅油记为M组份，将含有催化剂的甲基乙烯基硅油记为N组份，具体通过以下方法制备得到：
(a)根据配胶量选择合适的配胶容器和搅拌棒，用电子天平称重配胶容器，然后清零；
(b)根据配胶量将GN522有机硅凝胶的M组份缓慢倒入配胶容器的底部中央，并称重；
(c)按照M组份与N组份重量比M：N＝1:1，计算用量；
(d)将N组份缓慢倒入配胶容器中M组份上面的中央处，监视电子天平，直至N组份重量满足要求；
(e)将搅拌棒从未倒有N组份处插入M组份中，开始搅拌，搅拌过程中应注意始终保持搅拌棒在胶体液面下运动，尽量避免因搅拌棒高出液面后将空气带入胶体中而出现大量气泡的现象，且搅拌在5分钟内完成；
(f)将上述配好的胶置于真空箱中，抽真空至压力不低于-0.09MPa保压，时间不低于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡。
9.根据权利要求6所述的固态聚合物锂电池组的制备方法，其特征在于，步骤5中，利用焊接安装导线的连接条(8)、绝缘块(9)和紧固件(10)，按照一定的连接方法将多个单体电池组合成锂电池组(7)，具体包括：
(a)先将1个A型连接套件(2a)下端的2个螺钉分别穿过第1个单体电池的负极和第2个单体电池的正极进行串联，再分别用2个F型连接条(8f)、2个平垫片、2个弹簧垫圈、2个螺母连接并紧固；
(b)同样方式，再利用一个A型连接套件(2a)或B型连接套件(2b)的下端将第2个单体电池的负极和第3个单体电池的正极进行串联；
(c)用2个F型连接条(8f)、2个平垫片、2个弹簧垫圈和2个螺母通过第(a)步中A型连接套件(2a)的上端，将第4个单体电池的正极和第5个单体电池的负极进行串联；
(d)同样地，用2个F型连接条(8f)、2个平垫片、2个弹簧垫圈和2个螺母通过第(b)步中A型连接套件(2a)或B型连接套件(2b)的上端，将第5个单体电池的正极和第6个单体电池的负极进行串联；
(e)利用1个C型连接套件(2c)将第4个单体电池的负极和第1个单体电池的正极进行连接并紧固，这样得到一个组合电池；
(f)重复步骤(a)～(e)，再得到另一个组合电池，然后通过1个D型连接套件(2d)以及若干平垫片、弹簧垫圈、螺母紧固件，将多个组合电池(8)串联组成锂电池组(9)。
10.根据权利要求6所述的固态聚合物锂电池组的制备方法，其特征在于，步骤6.2中，电池盒底预灌胶，具体指：将一定剂量的灌封胶灌入电池盒底中，流平后置于真空箱内，抽真空至压力不低于-0.09MPa保压，时间不少于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡；
步骤6.2中，密封前灌胶具体指：将锂电池组(7)放入电池盒底中后，先利用夹具将上层电池架起，将制备的灌封胶缓缓加入到电池盒底内，控制灌胶高度刚好没过下层电池，直至胶缓缓流平，并覆盖下层电池的表面，然后撤去夹具，将上层电池落下后，继续灌胶，高度直至上层电池厚度的二分之一为止；
步骤6.3具体为：再将灌胶后的电池组置于真空箱中，抽真空至-0.08MPa±0.005MPa保压，时间不少于15min，允许重复抽真空2次～3次，直至观察不到胶内有气泡；
步骤6.5中，所述密封后注胶具体为：在电池盒盖的正面预打有一个用于灌胶的注胶孔和一个排气孔，先用保护膜保护电池盒，再将其置于灌胶工装中，使电池盒上的注胶孔和排气孔朝上，然后将注胶管缓缓伸入注胶孔中，用一次性注射器从注胶管缓缓注入一定剂量配制好的胶，最后将电池组置于真空箱中，抽真空至-0.065MPa±0.005MPa保压，时间不少于30min，接下来不断重复注胶和抽真空排气，直至注胶管和排气管内无气泡溢出且存有少量胶，之后将电池组及其工装从真空箱内取出，使其与地面成45°的角度放置并固化，时间不少于14天。
11.根据权利要求6所述的固态聚合物锂电池组的制备方法，其特征在于，步骤7中，所进行的锂电池组的性能测试包括：测量锂电池组的放电数据，检查放电容量，在充电和放电后测量电池电压。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Dongxu

Inventor after: Li Dezhan

Inventor after: Liu Jianwen

Inventor after: Yin Changping

Inventor after: Zhao Peng

Inventor after: Yang Fubiao

Inventor before: Li Dongxu

Inventor before: Li Dezhan

Inventor before: Liu Jianwen

Inventor before: Yin Changping

Inventor before: Zhao Peng

Inventor before: Fan Caizhi

Inventor before: Wu Jun

Inventor before: Liu Wang

Inventor before: Yang Fubiao

GR01 Patent grant
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