CN111725442A - 一种电池组和电池组的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池组和电池组的制备方法，电池组包括：多个电池，多个所述电池依次排列，每个所述电池分别包括壳体和设置于所述壳体中的电芯，所述电芯中填充有电解液，至少一个所述电池中的电芯的第一侧设有功能层，所述电芯的第一侧为所述电芯上朝向所述电池的排列方向的一侧，所述功能层具有孔隙结构。在本发明的电池组中，通过功能层中的孔隙结构能够储存电解液，提高电池中电解液的储量，在电池受到压缩形变过程中电解液可以释放，功能层具有一定的缓冲和保护作用，减轻电池组在受到外界的挤压或碰撞时发生形变或损坏的问题，提高电池安全性，提高电池的使用寿命，满足使用要求。

Description

一种电池组和电池组的制备方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池组和电池组的制备方法。

背景技术

随着数码、动力和储能领域的发展，锂离子二次电池的需求越来越大。锂离子电池目前主要由正极、负极、电解液和隔膜构成，但是目前锂离子电池寿命和充放电膨胀并未得到实际性解决，尤其是储能领域、动力领域和3C数码领域的发展，需要锂离子电池更安全、能量密度更高、更长的寿命和对整个体系影响较低膨胀。现有的锂离子电池组中，电池组在受到外界的挤压或碰撞时易发生形变或损坏，导致电池安全性降低，循环寿命短，难以满足使用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电池组和电池组的制备方法，用以解决电池组在受到外界的挤压或碰撞时易发生形变或损坏，导致电池安全性降低，循环寿命短，难以满足使用要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，根据本发明实施例的电池组，包括：

多个电池，多个所述电池依次排列，每个所述电池分别包括壳体和设置于所述壳体中的电芯，所述电芯中填充有电解液，至少一个所述电池中的电芯的第一侧设有功能层，所述电芯的第一侧为所述电芯上朝向所述电池的排列方向的一侧，所述功能层具有孔隙结构。

其中，至少一个所述电池的电芯的第一侧和第二侧分别设有所述功能层，每个所述电池的电芯的第一侧和所述第二侧相对。

其中，设有所述功能层的所述电池的数量与未设有所述功能层的所述电池的数量相等，设有所述功能层的所述电池与未设有所述功能层的所述电池交替排列。

其中，在设有所述功能层的所述电池中每个所述电池的电芯的第一侧和/或第二侧分别设有所述功能层，每个所述电池的所述电芯的第一侧和所述第二侧相对。

其中，所述功能层的孔隙率为20％-50％。

其中，所述功能层的导热系数大于或等于0.8W/(m·k)。

其中，所述功能层的厚度为1mm-5mm；和/或

所述功能层的压缩形变率为10％-30％。

其中，所述电芯包括：

正极极片、负极极片和隔膜，所述正极极片设置于所述隔膜的一侧，所述负极极片设置于所述隔膜的另一侧。

其中，多个所述电池中的至少两个所述电池之间串连或并联。

第二方面，根据本发明实施例的电池组的制备方法，包括：

提供多个电池；

将多个所述电池依次排列；

其中，每个所述电池分别包括壳体和设置于所述壳体中的电芯，所述电芯中填充有电解液，至少一个所述电池中的电芯的第一侧设有功能层，所述电芯的第一侧为所述电芯上朝向所述电池的排列方向的一侧，所述功能层具有孔隙结构。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的电池组，包括多个电池，多个所述电池依次排列，每个所述电池分别包括壳体和设置于所述壳体中的电芯，所述电芯中填充有电解液，至少一个所述电池中的电芯的第一侧设有功能层，所述电芯的第一侧为所述电芯上朝向所述电池的排列方向的一侧，所述功能层具有孔隙结构。在本发明的电池组中，在至少一个电池中的电芯的第一侧设有功能层，通过功能层中的孔隙结构能够储存电解液，提高电池中电解液的储量，在电池受到压缩形变过程中电解液可以释放，电池中的功能层具有一定的压缩性能和力学性能，功能层具有一定的缓冲和保护作用，减轻电池组在受到外界的挤压或碰撞时发生形变或损坏的问题，提高电池安全性，提高电池的使用寿命，满足使用要求。

附图说明

图1为本发明实施例的电池组的一个结构示意图；

图2为本发明实施例的电池组的另一个结构示意图；

图3为本发明实施例的电池组的又一个结构示意图；

图4为电芯的一个结构示意图。

附图标记

壳体10；

功能层20；

电芯30；正极极片31；负极极片32；隔膜33。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的电池组。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的电池组包括多个电池，多个电池依次排列，每个电池分别包括壳体10和设置于壳体10中的电芯30，电芯30中填充有电解液，至少一个电池中的电芯30的第一侧设有功能层20，电芯30的第一侧为电芯30上朝向电池的排列方向的一侧，功能层20具有孔隙结构。

也就是说，电池组主要由多个电池构成，其中，多个电池依次排列，相邻两个电池之间可以连接在一起，每个电池可以分别包括壳体10和设置于壳体10中的电芯30，每个电芯30上可以连接有极耳，壳体10可以为铝塑膜，或其他塑料膜，电芯30中填充有电解液，相邻两个电池的壳体之间可以连接在一起。在多个电池中，至少一个电池中的电芯30的第一侧设有功能层20，功能层20可以放置于电芯的一侧或两侧，功能层20和电池的宽度及高度尺寸相同。如图2所示，比如每个电池中的电芯30的第一侧分别设有功能层20，电芯30的第一侧为电芯30上朝向电池的排列方向的一侧，功能层20可以位于相邻两个电池中的电芯之间，功能层20具有孔隙结构，功能层20的孔隙率可以根据需要选择，通过功能层20中的孔隙结构可以储存电解液。功能层20可以为有机物制备，也可以为有机物与无机物的混合组成。

在本发明的电池组中，在至少一个电池中的电芯30的第一侧设有功能层20，通过功能层20中的孔隙结构能够储存电解液，提高电池中电解液的储量，在电池受到压缩形变过程中电解液可以释放，电池中的功能层具有一定的压缩性能和力学性能，功能层具有一定的缓冲和保护作用，减轻电池组在受到外界的挤压或碰撞时发生形变或损坏的问题，提高电池安全性，提高电池的使用寿命，满足使用要求。另外，电池组中增加的功能层不仅可以减小外力破坏对电池的损伤，功能层可以具有一定的弹性，在电池使用过程中，电池本身发生的膨胀变形也会被其吸收，能够保持整个电池组的完整性和稳定性。

在本发明的一些实施例中，如图1和图3所示，至少一个电池的电芯的第一侧和第二侧分别设有功能层20，每个电池的电芯的第一侧和第二侧相对，比如，如图1所示，每个电池的电芯的第一侧和第二侧分别设有功能层20，提高电解液的储存量，对电芯具有较好的保护和缓冲作用，不需要电池之间填充缓冲物，减轻电池组在受到外界的挤压或碰撞时发生形变或损坏的问题，提高电池安全性，提高电池的使用寿命。

在本发明的另一些实施例中，如图3所示，设有功能层20的电池的数量与未设有功能层20的电池的数量相等，设有功能层20的电池与未设有功能层20的电池可以交替排列，使得相邻的电池之间能够具有较好的缓冲作用，又有利于减小电池组的整体体积。

在本发明的实施例中，在设有功能层20的电池中每个电池的电芯的第一侧和/或第二侧分别设有功能层20，每个电池的电芯30的第一侧和第二侧相对。也即是，在设有功能层20的电池中每个电池的电芯的第一侧或第二侧分别设有功能层20，或者，在设有功能层20的电池中每个电池的电芯的第一侧和第二侧分别设有功能层20，以便通过功能层20产生较好的缓冲和保护作用，同时储存电解液。

可选地，功能层20的孔隙率可以为20％-50％，比如功能层20的孔隙率可以为20％、30％或50％，功能层20的孔隙率可以根据需要选择。

可选地，功能层20的导热系数可以大于或等于0.8W/(m·k)，通过功能层20可以便于电池散热。

在本发明的实施例中，功能层20的厚度可以为1mm-5mm；和/或功能层20的压缩形变率可以为10％-30％，便于电池受到挤压时功能层20具有较好的缓冲作用。

在本发明的实施例中，功能层20可以包括高分子材料层，高分子材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、芳纶、聚对苯撑化合物或单体改性共聚的聚合物中的至少一种。比如，高分子材料可以为聚氨酯或聚丙烯，可以根据功能层20的性能需要合理选择。

在本发明的一些实施例中，功能层20中可以具有纳米陶瓷颗粒，比如氮化铝，通过陶瓷颗粒可以改善功能层20的性能，可以提高功能层20的机械强度。另外，通过导热性能较好的陶瓷颗粒还可以有效提高功能层20的导热效果，便于电池的散热，比如，氮化铝或三氧化二铝。功能层20中可以有0-10wt％的多孔或常规的纳米陶瓷颗粒，陶瓷颗粒尺寸可以为5×10^-3um-100um。

可选地，陶瓷颗粒可以包括二氧化硅、三氧化二铝、二氧化锆、氢氧化镁、勃姆石、硫酸钡、氟金云母、氟磷灰石、莫来石、堇青石、钛酸铝、二氧化钛、氧化铜、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氮化镁、凹凸棒石中的至少一种，比如，陶瓷颗粒可以为二氧化硅或三氧化二铝，或者陶瓷颗粒包括二氧化硅和氮化铝。

在本发明的一些实施例中，功能层20的拉伸强度可以为0.1Mpa-10Mpa；和/或功能层20的拉伸延伸率可以为30％-300％；和/或功能层20的穿刺强度可以为0.2Mpa-10MPa，功能层20的厚度、拉伸强度、压缩形变率、拉伸延伸率和穿刺强度可以根据实际情况选择。

在一些实施例中，如图4所示，电芯30可以包括正极极片31、负极极片32和隔膜33，正极极片31设置于隔膜33的一侧，负极极片32设置于隔膜33的另一侧。在实际过程中，功能层20可以设在正极极片31上远离隔膜33的一侧，功能层20可以设在负极极片32上远离隔膜33的一侧。

在另一些实施例中，多个电池中的至少两个电池之间串连或并联，具体的并联和串联情况可以根据实际需要选择。

本发明实施例还提供一种电池组的制备方法。电池组的制备方法包括：

提供多个电池；

将多个电池依次排列；其中，每个电池分别包括壳体10和设置于壳体10中的电芯30，电芯30中填充有电解液，至少一个电池中的电芯30的第一侧设有功能层20，电芯30的第一侧为电芯30上朝向电池的排列方向的一侧，功能层20具有孔隙结构。通过上述方法制备的电池组中，在至少一个电池中的电芯30的第一侧设有功能层20，通过功能层20中的孔隙结构能够储存电解液，提高电池中电解液的储量，在电池受到压缩形变过程中电解液可以释放，电池中的功能层具有一定的压缩性能和力学性能，功能层具有一定的缓冲和保护作用，减轻电池组在受到外界的挤压或碰撞时发生形变或损坏的问题，提高电池安全性，提高电池的使用寿命，满足使用要求。另外，电池组中增加的功能层不仅可以减小外力破坏对电池的损伤，功能层可以具有一定的弹性，在电池使用过程中，电池本身发生的膨胀变形也会被其吸收，能够保持整个电池组的完整性和稳定性。

通过本发明实施例的电池组的制备方法能够制备出上述任一实施例中的电池组，具体的电池组中的方案可以参照上述实施例中的电池组，在此不再赘述。

在实际应用过程中，可以根据不同的方法制备，本发明中的电池组可以采用如下制造方法：

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；

并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层按照电芯的宽度和高度裁切，功能层的厚度可以选择满足T1＝T2*10％/(n*M)，其中，T1为功能层厚度，T2为电池厚度，n为功能层添加数量，M为功能层压缩形变量；

将功能层置于电芯与包装膜之间，经烘烤后对电芯注电解液，热压化成封装后，得到含功能层的锂离子电池；

将含有功能层的单体电池，通过电极之间的并联或串联组成一个电池组。

下面通过一些具体实施例来进一步说明。

实施例1

选用的功能层的压缩形变率为10％，孔隙率为20％，厚度为2.5mm；

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层置于电芯的第一侧和第二侧，用铝塑包装膜封装，经烘烤后对电芯注电解液，热压化成封装后，得到含功能层锂离子电池。

将含有功能层的6颗单体电池，通过电极之间的并联或串联组成一个电池组。

实施例2

选用的功能层的压缩形变率为10％，孔隙率20％，厚度为1mm；

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；

并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层置于电芯的第一侧，用铝塑包装膜封装，经烘烤后对电芯注液，热压化成封装后，得到含功能层锂离子电池；

将6颗含有功能层的单体电池依次排列，功能层的第一侧朝向同一个方向，通过电极之间的并联或串联组成一个电池组。

实施例3

选用的功能层的压缩形变率为15％，孔隙率为30％，厚度为1.7mm；

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；

并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层置于电芯的第一侧和第二侧，用铝塑包装膜封装，经烘烤后对电芯注液，热压化成封装后，得到含功能层锂离子电池；

将6颗含有功能层的单体电池依次排列，通过电极之间的并联或串联组成一个电池组。

实施例4

选用的功能层的压缩形变率为15％，孔隙率为50％，厚度为1.7mm；

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；

并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层置于电芯的第一侧和第二侧，用铝塑包装膜封装，经烘烤后对电芯注液，热压化成封装后，得到含功能层锂离子电池；

将6颗功能层置于电芯的两侧的电池依次排列，通过电极之间的并联或串联组成一个电池组。

实施例5

选用的功能层的压缩形变率为10％，孔隙率为20％；厚度为3mm；

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；

并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层放置于的单体电池的电芯的第一侧，用铝塑包装膜封装，经烘烤后对电芯注液，热压化成封装后，得到含功能层锂离子电池；

功能层的第一侧朝向同一个方向，将6颗功能层放置于的电芯的第二侧的单体电池依次排列，通过电极之间的并联或串联组成一个电池组。

实施例6

选用的功能层的压缩形变率为20％，孔隙率为30％，厚度为2.5mm；

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层置于电芯的第一侧和第二侧，用铝塑包装膜封装，经烘烤后对电芯注液，热压化成封装后，得到含功能层锂离子电池；

选择3颗电芯的第一侧和第二侧具有功能层的电池，另3颗不放功能层的电池，将3颗含功能层和3颗不含功能层的电池交替排列，通过电极之间的并联或串联组成一个6颗电池组成的电池组。

实施例7

选用的功能层的压缩形变率为30％，孔隙率为30％，厚度为1mm；

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；

并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层置于电芯的第一侧和第二侧，用铝塑包装膜封装，经烘烤后对电芯注液，热压化成封装后，得到含功能层锂离子电池；

只将1颗电芯的第一侧和第二侧放置功能层的电池，选择5颗不含有功能层的电池，并将含功能层的电池放置于未含功能层电池的一端，也即是，含有功能层的电池位于电池组的最外端，通过电极之间的并联或串联组成一个由6颗单体电池组成的电池组。

实施例8

选用的功能层的压缩形变率为30％，孔隙率为30％，厚度为5mm；

将正极材料、导电剂、粘结剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备正极极片；将负极材料、导电剂、粘结剂及助剂、溶剂充分混合后，涂布烘干制备负极极片；

并将正极极片、负极极片、隔膜制备成锂离子电池电芯；

将功能层置于电芯的第一侧和第二侧，用铝塑包装膜封装，经烘烤后对电芯注液，热压化成封装后，得到含功能层锂离子电池；

选择1颗电芯的第一侧和第二侧放置功能层的电池，选择5颗不含有功能层的电池，并将1颗含功能层的电池放置于5颗未含功能层的电池中间，通过电极之间的并联或串联组成一个由6颗单体电池组成的电池组。

上述实施例1至实施例8中制备的电池组，通过功能层中的孔隙结构能够储存电解液，提高电池中电解液的储量，在电池受到压缩形变过程中电解液可以释放，电池中的功能层具有一定的压缩性能和力学性能，功能层具有一定的缓冲和保护作用，减轻电池组在受到外界的挤压或碰撞时发生形变或损坏的问题，提高电池安全性，提高电池的使用寿命，满足使用要求。另外，电池组中增加的功能层不仅可以减小外力破坏对电池的损伤，功能层可以具有一定的弹性，在电池使用过程中，电池本身发生的膨胀变形也会被其吸收，能够保持整个电池组的完整性和稳定性。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池组，其特征在于，包括：

多个电池，多个所述电池依次排列，每个所述电池分别包括壳体和设置于所述壳体中的电芯，所述电芯中填充有电解液，至少一个所述电池中的电芯的第一侧设有功能层，所述电芯的第一侧为所述电芯上朝向所述电池的排列方向的一侧，所述功能层具有孔隙结构。

2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，至少一个所述电池的电芯的第一侧和第二侧分别设有所述功能层，每个所述电池的电芯的第一侧和所述第二侧相对。

3.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，设有所述功能层的所述电池的数量与未设有所述功能层的所述电池的数量相等，设有所述功能层的所述电池与未设有所述功能层的所述电池交替排列。

4.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于，在设有所述功能层的所述电池中每个所述电池的电芯的第一侧和/或第二侧分别设有所述功能层，每个所述电池的电芯的第一侧和所述第二侧相对。

5.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述功能层的孔隙率为20％-50％。

6.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述功能层的导热系数大于或等于0.8W/(m·k)。

7.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述功能层的厚度为1mm-5mm；和/或

所述功能层的压缩形变率为10％-30％。

8.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述电芯包括：

正极极片、负极极片和隔膜，所述正极极片设置于所述隔膜的一侧，所述负极极片设置于所述隔膜的另一侧。

9.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，多个所述电池中的至少两个所述电池之间串连或并联。

10.一种电池组的制备方法，其特征在于，包括：

提供多个电池；

将多个所述电池依次排列；

其中，每个所述电池分别包括壳体和设置于所述壳体中的电芯，所述电芯中填充有电解液，至少一个所述电池中的电芯的第一侧设有功能层，所述电芯的第一侧为所述电芯上朝向所述电池的排列方向的一侧，所述功能层具有孔隙结构。

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