CN107634172B - 一种固态聚合物锂离子电池组的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固态聚合物锂离子电池和锂离子电池组及其制作方法，属于固态聚合物锂离子电池领域。本发明提供的一种固态聚合物锂离子电池，由正极端组合件、极组、塑料壳体、负极端组合件组成,所述正极端组合件、所述负极端组合件分别与所述壳体熔焊在一起，所述极组设置在所述正极端组合件、所述负极端组合件和所述壳体围成的空间内，所述极组的一端与所述正极端组合件相连，所述极组的另一端与所述负极端组合件相连。本发明还提供一种固态聚合物锂离子电池组及一种固态聚合物锂离子电池的制作方法。本发明简化了电池制造工艺，提高了电池的安全性，并大大降低了电池的制造成本。

Description

一种固态聚合物锂离子电池组的制作方法
技术领域
本发明涉及一种固态聚合物锂离子电池和锂离子电池组及其制作方法，属于固态聚合物锂离子电池领域。
背景技术
近年来，锂离子电池作为新型的电源而备受关注。锂离子电池作为一种高比能量的电化学电源在新能源汽车中逐步达到广泛应用。但是，锂离子电池在新能源汽车中应用中存在的安全性问题，一直是车用动力锂离子电池的痛点。同时，由于现有锂离子电池装配工艺复杂，包括合浆、涂布、滚压、分切、极圈烘干、卷绕、装壳、滚槽、焊接、注液、封口、化成、分容等工序的圆柱型卷绕技术路线，该技术路线尽管很成熟，但不适宜制作大容量电池；合浆、涂布、滚压、分切、极圈烘干、卷绕、装壳、超声焊接极组与盖板的集流体、激光焊接、注液与预封口、一次化成、补液、终封激光焊接、分容等方型电池技术路线，该技术路线对壳体、及其盖板的技术要求很高、盖板必须具有正负极绝缘的正负极柱结构、安全阀结构、电流熔断结构、防暴结构等，成本较高；还有一种技术路线很流行的软包装技术路线，其工序包括合浆、涂布、滚压、分切、模切、层叠、焊接、铝塑膜包装、注液预封、化成、真空终封、分容等工序、该技术路线容易造成电池气胀、工序控制苛刻，造成了较高的制造成本。
和以上传统的锂离子电池相比，由于固态聚合物作为电解质的锂离子电池具有极高的安全性，成为锂离子电池研究开发的热点。但常规的固态聚合物锂离子电池同样具有上述传统的锂离子电池一样的制造工序复杂、制造成本高昂的缺点。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种固态聚合物锂离子电池及其制作方法，可有效解决现有技术中存在的问题，简化了制造工序、大大降低制造成本。
本发明提供的一种固态聚合物锂离子电池，由正极端组合件、极组、塑料壳体、负极端组合件组成,所述正极端组合件、所述负极端组合件分别与所述壳体熔焊在一起，所述极组设置在所述正极端组合件、所述负极端组合件和所述壳体围成的空间内，所述极组的一端与所述正极端组合件相连，所述极组的另一端与所述负极端组合件相连。
上述固态聚合物锂离子电池中，所述正极端组合件由改性的pp塑料作为支撑体，集流体镶嵌在塑料内，所述负极端组合件也由改性的pp塑料作为支撑体，集流体镶嵌在塑料内。
上述固态聚合物锂离子电池中，所述极组由正极、聚合物电解质隔膜、负极组成；所述聚合物电解质隔膜设置在所述正极和所述负极之间，所述正极包括铝箔集流体、和由正极活性物质、导电材料、与固态聚合物材料相同相似的聚合物组成的涂层；所述负极包括铝箔集流体、和由负极活性物质、导电材料、与固态聚合物材料相同相似的聚合物组成的涂层；所述聚合物隔膜由多贯穿孔的基体和聚合物与锂盐涂膜组成；所述正极、所述隔膜、所述负极热压成一体；所述正极、所述负极两端分别预留不涂布的集流体将分别与所述正极端组合件的集流体、所述负极端组合件的集流体焊接在一起。
上述固态聚合物锂离子电池中，正负极隔膜热合成一体的所述极组，以同性集流体分别相对的方式，Z型折叠成设计容量所需的层数，所述极组的预留的未涂布的正负极集流体分别与正极端组合件中的集流体、负极端组合件中的集流体焊接在一起。
本发明还提供一种固态聚合物锂离子电池组，是由前述的固态聚合物锂离子电池单体通过连接片串联组成的多串电池组，所述连接片为铜铝复合板，所述连接片的铜的一端与负极端组合件中的镶嵌的铜集流体激光焊接在一起，所述连接片的铝的一端与正极端组合件中的镶嵌的铝集流体激光焊接在一起。
本发明还提供一种固态聚合物锂离子电池的制作方法，该方法包括如下工艺：正极或负极活性物质、导电基、聚合物及其盐、粘接剂混合成浆料、单面涂布、滚压；聚合物浆料双面涂布到贯穿孔的高强度基体上制成聚合物隔膜、分切；将正极、负极、聚合物电解质隔膜，且正负极活性物质层分别相对隔膜，进行热合而成为一体，根据所需宽度进行分切；或者将滚压完成的正极、负极、聚合物电解质隔膜分别分切成一定的宽度，然后按照正负极活性物质层分别相对隔膜叠放在一起、经过热合滚压成一体；将上述制成品通过Z型折叠方式叠成极组；然后将极组放入壳体内；再将极组的正负极集流体未涂部分与正负极端组合件中的集流体超声焊接在一起；通过热熔焊接的方式，将正负极端组合件分别与壳体熔焊在一起，制成一个单体固态聚合物锂离子电池。
本发明简化了电池制造工艺，提高了电池的安全性，并大大降低了电池的制造成本。
附图说明
图1是本发明一个固态聚合物锂离子电池的结构示意图。
图2是本发明中正极端组合件、负极端组合件的组成示意图。
图3是本发明中极组的组成示意图。
图4是本发明中正极、聚合物电解质隔膜、负极的组成示意图。
图5是本发明的固态聚合物锂离子电池串联成高电压的电池组的示意图。
具体实施方式
图1是本发明一个固态聚合物锂离子电池的结构示意图。如图1所示，一种固态聚合物锂离子电池，由正极端组合件1、极组2、塑料壳体3、负极端组合件4组成,正极端组合件1、负极端组合件4分别与壳体3熔焊在一起，极组2设置在正极端组合件1、负极端组合件4和壳体3围成的空间内，极组2的一端与正极端组合件1相连，极组2的另一端与负极端组合件4相连。如图1所示，A处为热熔焊接处。正极端组合件1、负极端组合件4分别与壳体3在A处熔焊在一起。
图2是本发明中正极端组合件、负极端组合件的组成示意图。如图2所示，上述固态聚合物锂离子电池中，正极端组合件1由改性的pp塑料(聚丙烯塑料)作为支撑体，集流体1-1镶嵌在塑料内。负极端组合件4也由改性的pp塑料(聚丙烯塑料)作为支撑体，集流体4-1镶嵌在塑料内。在图2中，5为连接片，可以是铜铝复合板。连接片5可以将正极端组合件1、负极端组合件4连接在一起。
图3是本发明中极组的组成示意图。图4是本发明中正极、聚合物电解质隔膜、负极的组成示意图。图5是本发明的固态聚合物锂离子电池串联成高电压的电池组的示意图。如图3和图4所示，上述固态聚合物锂离子电池中，极组2由正极2-1、聚合物电解质隔膜2-2、负极2-3组成；聚合物电解质隔膜2-2设置在正极2-1和负极2-3之间。正极2-1包括铝箔集流体2-1-1、和由正极活性物质、导电材料、与固态聚合物材料相同相似的聚合物组成的2-1-2涂层；负极2-3包括铝箔集流体2-3-1、和由负极活性物质、导电材料、与固态聚合物材料相同相似的聚合物组成的2-3-2涂层；聚合物隔膜2-2由多贯穿孔的基体2-2-2和聚合物与锂盐涂膜2-2-1组成；正极2-1、隔膜2-2、负极2-3热压成一体；正极2-1、负极2-3两端分别预留不涂布的集流体将分别与正极端组合件1的集流体1-1、负极端组合件4的集流体4-1焊接在一起。
上述正负极隔膜热合成一体的极组2，如图3所示，以同性集流体2-1-1、2-3-1分别相对的方式(即Z型折叠后，集流体2-1-1相面对，集流体2-3-1相面对)，Z型折叠成设计容量所需的层数；预留的未涂布的正负极集流体分别与正极端组合件1中的集流体1-1、负极端组合件4中的集流体4-1焊接在一起。
上述固态聚合物锂离子电池中，可以通过如图2的方式串联成高电压的电池组。一个锂离子电池的负极端组合件4、通过连接片5与另一个锂离子电池的正极端组合件1串联在一起；连接片5为铜铝复合板，其铜的一端与负极端组合件4中的镶嵌的铜集流体4-1激光焊接在一起，连接片5铝的一端与正极端组合件1中的镶嵌的铝集流体1-1激光焊接在一起，连接片5预留一定的长度，焊接完成后，可以弯折成如图2的式样，将若干个固态聚合物锂离子电池组成多串的电池组，如图5所示。
上述极组2，可以通过以下工艺完成：正极或负极活性物质、导电基、聚合物及其盐、粘接剂混合成浆料、单面涂布、滚压；聚合物浆料双面涂布到贯穿孔的高强度基体上制成聚合物隔膜、分切；将正极2-1、负极2-3、聚合物电解质隔膜2-2，且正负极活性物质层2-1-2、2-3-2分别相对隔膜2-2，进行热合而成为一体，根据所需宽度进行分切；或者将滚压完成的正负极2-1、2-3以及隔膜2-2分别分切成一定的宽度，然后按照正负极活性物质层2-1-2、2-3-2分别相对隔膜2-2叠放在一起、经过热合滚压成一体；将上述制成品通过图3所示的Z型折叠方式叠成极组2；然后将极组2放入壳体3内；再将极组2的正负极集流体未涂部分与正负极端组合件1、4中的集流体1-1、4-1超声焊接在一起；通过热熔焊接的方式，将正负极端组合件1、4分别与壳体3熔焊在一起，制成一个固态聚合物锂离子电池单体。固态聚合物锂离子电池单体通过连接片5组成多串的电池组，如图5所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种固态聚合物锂离子电池组，是由固态聚合物锂离子电池单体通过连接片串联组成的多串电池组，所述固态聚合物锂离子电池单体，由正极端组合件(1)、极组(2)、塑料壳体(3)、负极端组合件(4)组成,所述极组(2)设置在所述正极端组合件(1)、所述负极端组合件(4)和所述壳体(3)围成的空间内，所述极组(2)的一端与所述正极端组合件(1)相连，所述极组(2)的另一端与所述负极端组合件(4)相连，其特征在于，所述正极端组合件(1)在正极端组合件热熔焊接处(A)与所述壳体(3)热熔焊接在一起，所述负极端组合件(4)在负极端组合件热熔焊接处(A)与所述壳体(3)热熔焊接在一起，所述正极端组合件(1)由改性的pp塑料聚丙烯塑料作为支撑体，正极端组合件集流体(1-1)镶嵌在塑料内，所述负极端组合件(4)也由改性的pp塑料聚丙烯塑料作为支撑体，负极端组合件集流体(4-1)镶嵌在塑料内，所述连接片(5)将所述正极端组合件(1)、所述负极端组合件(4)连接在一起，所述极组(2)由正极(2-1)、聚合物电解质隔膜(2-2)、负极(2-3)组成；所述聚合物电解质隔膜(2-2)设置在所述正极(2-1)和所述负极(2-3)之间，所述正极(2-1)包括正极铝箔集流体(2-1-1)和由正极活性物质、导电材料、与固态聚合物材料相同相似的聚合物组成的正极涂层(2-1-2)；所述负极(2-3)包括负极铝箔集流体(2-3-1)和由负极活性物质、导电材料、与固态聚合物材料相同相似的聚合物组成的负极涂层(2-3-2)；所述聚合物电解质隔膜(2-2)由多贯穿孔的基体(2-2-2)和聚合物与锂盐涂膜(2-2-1)组成；所述正极(2-1)、所述聚合物电解质隔膜(2-2)、所述负极(2-3)热压成一体；所述正极(2-1)、所述负极(2-3)两端分别预留不涂布的集流体将分别与所述正极端组合件集流体(1-1)、所述负极端组合件集流体(4-1)焊接在一起，正负极隔膜热合成一体的所述极组(2)，以同性集流体(2-1-1、2-3-1)分别相对的方式：Z型折叠后，所述正极铝箔集流体(2-1-1)相面对，所述负极铝箔集流体(2-3-1)相面对，Z型折叠成设计容量所需的层数；预留的未涂布的正负极集流体分别与所述正极端组合件(1)中的所述正极端组合件集流体(1-1)、所述负极端组合件(4)中的所述负极端组合件集流体(4-1)超声焊接在一起，所述固态聚合物锂离子电池单体通过下述方式串联成高电压的电池组：一个锂离子电池单体的所述负极端组合件(4)、通过所述连接片(5)与另一个锂离子电池单体的所述正极端组合件(1)串联在一起；所述连接片(5)为铜铝复合板，其铜的一端与所述负极端组合件(4)中的镶嵌的铜负极端组合件集流体(4-1)激光焊接在一起，所述连接片(5)铝的一端与所述正极端组合件(1)中的镶嵌的铝正极端组合件集流体(1-1)激光焊接在一起，所述连接片(5)预留一定的长度，焊接完成后，可以弯折，将若干个固态聚合物锂离子电池单体组成多串的电池组。
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