CN109921025A - 一种车用电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，具体公开了一种车用电源系统,包括电芯，所述电芯由正极、负极、电解液、隔膜和外壳组成，所述正极包括正极活性材料和导电极流体，负极包括负极活性材料和导电极流体，所述导电极流体选自表面涂敷有导电涂层的铝网、铜网、钢网、纯铁网、镍网或表面电镀金属层的纤维网。本发明中的电池极流体采用表面涂覆有导电碳材料的敷碳铜网和敷碳铝网，有效的解决了常规箔材表面自然氧化及涂布过程中表面氧化所造成的电池极片阻抗大的问题、同时有效的祛除了箔材表面油渍等杂志，能够有效地提高电极浆料与极流体之间的黏附力、有效的减小极片的阻抗。

Description

一种车用电源系统

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种车用电源系统。

背景技术

电源系统在交通、照明、便携式工具等工业、农业领域拥有广阔的应用市场。电动车电源系统中使用最多的是常规锂离子电池和铅酸电池。这些电源系统在使用过程中，存在使用寿命短、充电时间久、比功率密度低、低温性能差等缺陷，导致电动车加速、爬坡能力差、寒冷季节电源系统性能严重劣化，不能满足正常使用的要求。

基于传统电源系统的应用缺陷，本发明由此而来。

发明内容

针对上述传统电源系统的使用寿命短、充电时间久的缺陷，本发明提供了一款可以大功率快速充电、长循环寿命的车用电源系统。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：车用电源系统,包括电芯，所述电芯由正极、负极、电解液、隔膜和外壳组成，所述正极包括正极活性材料和导电极流体，负极包括负极活性材料和导电极流体，其特征在于：所述导电极流体选自表面涂敷有导电涂层的铝网、铜网、钢网、纯铁网、镍网、表面电镀金属层的纤维网。

本发明优选的技术方案中，所述导电涂层材料选自纳米导电炭黑、硬碳粒子、天然石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种的混合材料。

本发明优选的技术方案中，所述网的成型方式不限于箔材冲压法、箔材滚压法、熔融铸造法、纤维编织法等方法。

本发明优选的技术方案中，隔膜选自PP隔膜、PE隔膜、PEP隔膜、聚酰胺隔膜、聚酰亚胺隔膜、无纺布中的一种或两种以上的复合隔膜，且隔膜的孔隙率为40—45％。

本发明优选的技术方案中，所述隔膜选自单面涂布氧化铝的陶瓷隔膜，或者双面涂布氧化铝的陶瓷隔膜，或者双面多次涂布氧化铝的陶瓷隔膜，或者单面多次涂布氧化铝的陶瓷隔膜。

本发明优选的技术方案中，电池隔膜涂层材料是氧化铝、氧化锆中的一种，也可以是两种材料的混合材料。

本发明优选的技术方案中，电池隔膜涂层是采用凹版涂布法、超短波激光脉冲沉积法、静电纺丝法、原子沉积法中的一种方法制造，也可以是两种以上方法的复合制造方法。陶瓷隔膜的制造工艺不影响本发明的技术先进性、实用性。

本发明优选的技术方案中，用电源系统,包括锂离子电池组，所述锂离子电池组通过压合铝箔带连接电池模组构成，所述电池模组是电芯通过串并联方式构成，所述电芯由正极、负极、电解液、隔膜和外壳组成，所述正极包括正极活性材料和导电极流体，负极包括负极活性材料和导电极流体，其特征在于：所述导电极流体选自表面涂敷有导电涂层的铝网、铜网、钢网、纯铁网、镍网、表面电镀金属层的纤维网。

本发明中的电源系统，包括锂离子电池组、与锂离子电池组连接的低压系统、高压系统，所述锂离子电池组是由压合铝箔带连接电池模组构成,电池模组是电芯通过串并联方式构成。

本发明的电源系统中，采用的电池是方形铝壳电池，也可以是其它型号的圆柱电池或方形电池。采用何种外形的电池，均不会对本发明的创造性造成削弱。

本发明中的电池极流体是采用表面涂覆有导电碳材料的敷碳铜网和敷碳铝网。该敷碳铝网、敷碳铜网的使用，有效的解决了常规箔材表面自然氧化及涂布过程中表面氧化所造成的电池极片阻抗大的问题、同时有效的祛除了箔材表面油渍等杂志，能够有效地提高电极浆料与极流体之间的黏附力、有效的减小极片的阻抗。同时敷碳铜网和敷碳铝网的使用，能够有效的在电池内部为锂离子的扩散提供更加广阔的扩散空间，锂离子能够有效地穿过网孔而到达极片背面，实现锂离子在电池内部的均匀扩散。本发明一种车用电源系统能够实现在-40℃低温下，0.5C充电和1C持续放电，在常温下实现5C充电和10C放电的特性。

附图说明

图1为本发明车用电源系统的述正极或负极的导电极流体结构示意图。为网状结构，表面涂覆有导电涂层。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

电池的正极材料采用如下配方：

NCA:SP:KS6:VGCF:PVDF＝93:2:1:2：2，正极材料经混浆、涂布、压片、模切、烘烤，最终制成电池正极极片。

电池的负极材料采用如下配方：

HC：MCMB:SP：VGCF：PVDF＝72:18:2:2:6，所述负极材料经混浆、涂布、压片、模切、烘烤，最终制成电池负极极片。

隔膜采用涂敷有氧化铝涂层的陶瓷隔膜。

电解液采用对温度有宽泛适应性的功能型电解液。

采用以上材料体系，制成10000mAh方形铝壳电池。

采用10000mAh，铝壳方形电池，通过3mm╳15mm的压合铝箔带进行串并联焊接，制成48V40Ah电池组，再将36个电池组用3mm╳15mm的压合铝箔带进行串联焊接，形成成品576V120Ah电池组。

将成品电池组安装在电源系统箱体内，并安装在碳纤维制成的轻量化乘用车车身上，并与外接高压系统连接、通过低压线束与低压电路连接。形成成品电源系统。

该系统能够实现在-40℃低温下，0.5C充电和1C持续放电，在常温下实现5C充电和10C放电的特性；系统循环寿命达到8000次，一次性匀速续航里程520公里。

实施例2：

电池的正极材料采用如下配方：

NCM(811):LMO:SP:KS6:VGCF:PVDF＝30:62.5:1.5:2:1.5：2.5，所述正极材料经混浆、涂布、压片、模切、烘烤，最终制成电池正极极片。

负极材料采用如下配方：

HC：MCMB:SP：VGCF：PVDF＝72:18:2:2:6

负极材料经混浆、涂布、压片、模切、烘烤，最终制成电池负极极片。

隔膜采用涂敷有氧化铝涂层的陶瓷隔膜。

电解液采用对温度有宽泛适应性的功能型电解液。

采用以上材料体系，制成5000mAh方形软包电池。

采用5000mAh，软包方形电池，通过3mm╳15mm的压合铝箔带进行串并联焊接，制成36V40Ah电池组，再将36个电池组用3mm╳15mm的压合铝箔带进行串联焊接，形成成品432V120Ah电池组。

将成品电池组安装在电源系统箱体内，并将电源系统箱体安装在电动物流车车身上，并与外接高压系统连接、通过低压线束与低压电路连接。形成本发明的成品电源系统。

该系统能够实现在-40℃低温下，1C充电和1C持续放电。在常温下实现5C充电和10C放电的特性。系统循环寿命达到8000次，一次性匀速续航里程420公里，最高车速155公里/小时。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.车用电源系统,包括电芯，所述电芯由正极、负极、电解液、隔膜和外壳组成，所述正极包括正极活性材料和导电极流体，负极包括负极活性材料和导电极流体，其特征在于：所述导电极流体选自表面涂敷有导电涂层的铝网、铜网、钢网、纯铁网、镍网或表面电镀金属层的纤维网。

2.根据权利要求1所述车用电源系统，其特征在于，所述导电涂层材料选自纳米导电炭黑、硬碳粒子、天然石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种的混合材料。

3.根据权利要求1所述车用电源系统，其特征在于，所述网的成型方式选自箔材冲压法、箔材滚压法、熔融铸造法或纤维编织法。

4.根据权利要求1所述车用电源系统，其特征在于，隔膜选自PP隔膜、PE隔膜、PEP隔膜、聚酰胺隔膜、聚酰亚胺隔膜、无纺布中的一种或两种以上的复合隔膜，且隔膜的孔隙率为40—45％。

5.根据权利要求1所述车用电源系统，其特征在于，所述隔膜选自单面涂布氧化铝的陶瓷隔膜，或者双面涂布氧化铝的陶瓷隔膜，或者双面多次涂布氧化铝的陶瓷隔膜或者单面多次涂布氧化铝的陶瓷隔膜。

6.根据权利要求1所述车用电源系统，其特征在于，电池隔膜涂层材料选自氧化铝、氧化锆中的一种或二者混合。