CN114094170A - 一种双极性钠离子电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双极性钠离子电池及其制备方法，双极性钠离子电池包括多个双极性极片、隔膜和电解质，多个双极性极片依次叠放，双极性极片包括铝箔、绝缘条和绝缘层，铝箔具有相对设置的第一面和第二面，第一面和第二面均包括依次设置的正极区、弯折区和负极区，正极区涂覆有正极活性层，负极区涂覆有硬炭；正极活性层包括过渡金属氧化物、普鲁士蓝类料、聚阴离子类化合物或非晶态材料；铝箔沿弯折区能够对折，以使正极区和负极区正对设置；绝缘条设置于弯折区；绝缘层夹设于正极活性层和硬炭之间；相邻两个双极性极片之间设置有隔膜；电解质用于为正极活性层和硬炭导电，电解质包括六氟磷酸钠。双极性钠离子电池的能量密度高和使用寿命长。

Description

一种双极性钠离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种双极性钠离子电池及其制备方法。
背景技术
钠离子电池是主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，以钠离子嵌入化合物作为正极材料的一种可二次充电的电化学钠离子电池。钠离子电池的材料成本低，价格更具优势，由于储能需求日益增长，低成本储能电池技术的需求愈发紧迫，钠离子电池研究在近十年内突飞猛进，但是目前钠电池产业链主要变化在正极材料，以通过正极材料、负极材料和电解液材料提高钠离子电池的能量密度和使用寿命。但是，通过材料改进钠离子电池的能量密度和使用寿命效果有限，因此，亟需一种双极性钠离子电池及其制备方法，以通过改进钠离子电池的结构并结合钠离子电池的正极材料、负极材料和电解液材料提高钠离子电池的能量密度和使用寿命。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种双极性钠离子电池，以提高双极性钠离子电池的能量密度和使用寿命。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种双极性钠离子电池，包括：
多个双极性极片，依次叠放，所述双极性极片包括：
铝箔，具有相对设置的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面均包括依次设置的正极区、弯折区和负极区，所述正极区涂覆有正极活性层，所述负极区涂覆有硬炭；所述正极活性层包括过渡金属氧化物、普鲁士蓝类料、聚阴离子类化合物或非晶态材料；
所述第一面的所述正极区和所述第二面的所述正极区相对，所述第一面的所述负极区和所述第二面的所述负极区相对；所述第一面的所述弯折区和所述第二面的所述弯折区相对；所述铝箔沿所述弯折区能够对折，以使所述正极区和所述负极区正对设置；
绝缘条，设置于所述弯折区；
绝缘层，所述绝缘层夹设于所述正极活性层和所述硬炭之间；
隔膜，相邻两个所述双极性极片之间设置有所述隔膜，且所述隔膜两侧分别为所述正极活性层和所述硬炭；
电解质，用于为所述正极活性层和所述硬炭导电，所述电解质包括六氟磷酸钠。
可选的，所述绝缘层盖设于所述第一面上的所述正极活性层、所述绝缘条和所述硬炭远离所述第一面的一侧，所述绝缘层的边缘突出所述铝箔的边缘预设尺寸。
可选的，所述铝箔沿所述弯折区对折，使所述铝箔由展开状态弯折切换至对折状态，所述铝箔处于展开状态时，所述正极区、所述弯折区和所述负极区依次设置的方向为第一方向；
所述弯折区沿第一方向的尺寸为3mm-10mm，所述正极区和所述负极区沿所述第一方向的尺寸为3mm-10mm。
可选的，所述绝缘条的厚度小于所述正极活性层和所述硬炭的厚度。
可选的，所述双极性钠离子电池还包括单极性极片，位于最外侧的两个所述双极性极片外侧分别设置有所述单极性极片，所述双极性极片和所述单极性极片之间设置有所述隔膜。
可选的，所述单极性极片上连接有极耳。
可选的，所述单极性极片远离所述双极性极片的一侧设置有所述绝缘层。
可选的，所述过渡金属氧化为磷酸铁钠、锰酸铁钠或钛锰酸钠；所述聚阴离子类化合物包括磷酸盐、氟磷酸盐、焦磷酸盐或硫酸盐。
本发明的又一个目的在于提供一种双极性钠离子电池的组装方法，以简化工艺，降低成本，提高其能量密度和使用寿命。
为达此目的，本发明第三方面采用以下技术方案：
一种双极性钠离子电池的制备方法，用于制备如上所述的双极性钠离子电池，包括：
步骤一，依次设置所述双极性极片和所述隔膜，直至所述双极性极片组装完成；
步骤二，注入所述电解质。
可选的，所述步骤一之前还包括制造所述双极性极片，所述制造所述双极性极片包括：
在长条形铝箔的第一面和第二面上每间隔预设距离设置所述绝缘条，所述第一面和所述第二面上的绝缘条一一相对设置；
在相邻的两个所述绝缘条之间涂覆正极活性层或硬炭，且所述正极活性层和硬炭交替设置；
在相邻的两个所述绝缘条的中线位置切割所述长条形铝箔，以使所述长条形铝箔形成铝箔；
在所述正极活性层和/或所述硬炭上设置所述绝缘层；
沿所述铝箔的弯折区对折所述铝箔。
由上可见，本发明提供的技术方案，当多个双极性极片叠放后，相邻的两个双极性极片中的正极活性层和硬炭形成一个电池单体，而铝箔由于能够导电，因此将相邻的两个电池单体串联起来，即铝箔具有现有技术中极片的极耳的作用，将相邻的两个单电池串联起来，因此双极性电极不需要连接极耳，降低了加工成本，避免极耳脱落，有效延长双极性钠离子电池的使用寿命，提高了铝箔的利用率，提高了双极性钠离子电池的能量密度。
铝箔的两侧均设置活性物质可以大大提高其利用率，减少铝箔在双极性钠离子电池中所占用空间的比例，提高双极性钠离子电池的能量密度。
绝缘条设置于弯折区，位于正极活性层和硬炭之间，从而避免正极活性层和硬炭接触，进而避免双极性钠离子电池发生短路。由于绝缘层夹设于正极活性层和硬炭之间，因此，绝缘层隔断正极性活性物质和负极性活性物质，正极性活性物质和负极性活性物质之间不会直接接触，双极性钠离子电池不会发生短路，提高双极性钠离子电池寿命。
过渡金属氧化物能量密度高，普鲁士类料具有较好的电化学性能，具备成本低、稳定性好等优点。聚阴离子类化合物稳定性和循环寿命好，化合物族类具有多样性。
本发明提供的双极性钠离子可以实现规模化自动生产，具有极佳的大电流放电特性，可以完全避免电池内部发生微短路，从而提高双极性钠离子电池寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的双极性钠离子电池的部分结构示意图；
图2是本发明实施例提供的双极性极片的剖视图；
图3是本发明实施例提供的双极性极片未设置绝缘层时的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的双极性极片的俯视图；
图5是本发明实施例提供的长条形铝箔上设置绝缘条后的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的长条形铝箔上设置绝缘条和活性物质后的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的双极性极片未设置绝缘层时的剖视图；
图8是本发明实施例提供的双极性钠离子电池的剖视图。
图中：
10、双极性极片；20、正极片；30、负极片；40、极耳；
1、铝箔；11、正极区；12、弯折区；13、负极区；
2、正极活性层；
3、硬炭；
4、绝缘条；
5、绝缘层；
6、隔膜；
7、长条形铝箔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供了一种双极性钠离子电池，该双极性钠离子电池为为叠片电池，以提高双极性钠离子电池的能量密度，大大降低极耳脱落的风险，有效延长双极性钠离子电池的使用寿命。
如图1-图3所示，本实施例提供的双极性钠离子电池包括双极性极片10、隔膜6和电解质。多个双极性极片10依次叠放。双极性极片10包括铝箔1、绝缘条4和绝缘层5。
铝箔1具有相对设置的第一面和第二面，第一面和第二面均包括依次设置的正极区11、弯折区12和负极区13。负极区13涂覆有硬炭3，即硬炭3为负极活性层。正极区11涂覆有正极活性层2，绝缘条4设置于弯折区12，位于正极活性层2和硬炭3之间，从而避免正极活性层2和硬炭3接触，进而避免双极性钠离子电池发生短路。
如图2所示，第一面的正极区11和第二面的正极区11相对，也即第一面的正极活性层2和第二面的正极活性层2相对；第一面的负极区13和第二面的负极区13相对，也即第一面的硬炭3和第二面的硬炭3相对；第一面的弯折区12和第二面的弯折区12相对，即第一面的各个区与第二面的各个区对称设置。铝箔1的两侧均设置正极活性层2和硬炭3可以大大提高其利用率，减少铝箔1在双极性钠离子电池中所占用空间的比例，提高双极性钠离子电池的能量密度。
如图1和图2所示，铝箔1沿弯折区12能够对折，以使正极区11和负极区13正对设置，即铝箔1由如图2所示的展开状态弯折至如图1所示的对折状态，对折状态为正极区11的正极活性层2和负极区13的硬炭3正对设置；当铝箔1处于对折状态时，绝缘层5夹设于正极活性层2和硬炭3之间，也即铝箔1大致弯折180°，绝缘层5夹设在对折状态的双极性极片10的内侧。
由于绝缘层5夹设于正极活性层2和硬炭3之间，因此，绝缘层5隔断正极活性层2和硬炭3，正极活性层2和硬炭3之间不会直接接触，双极性钠离子电池不会发生短路。
相邻两个双极性极片10之间设置有隔膜6，且隔膜6两侧分别为正极活性层2和硬炭3。隔膜6可以为聚四氟乙烯隔膜，聚四氟乙烯隔膜有效防止高温隔膜收缩，避免短路，增加高温环境中隔膜6的稳定性和耐用性。
电解质用于为正极活性层2和硬炭3导电，从而使正极活性层2和硬炭3交换电荷，形成电流，电解质包括六氟磷酸钠。
正极活性层2包括过渡金属氧化物、普鲁士蓝类料、聚阴离子类化合物或非晶态材料。过渡金属氧化物可以包括磷酸铁钠、锰酸铁钠或钛锰酸钠，过渡金属氧化物能量密度高。普鲁士类料具有较好的电化学性能，具备成本低、稳定性好等优点。普鲁士类料可以为普鲁士蓝，如普鲁士蓝可以由氯化亚铁溶液和亚铁氰化钠溶液等制成。聚阴离子类化合物可以包括磷酸盐、氟磷酸盐、焦磷酸盐或硫酸盐，聚阴离子类化合物稳定性和循环寿命好，化合物族类具有多样性。非晶态材料可以为非晶态磷酸铁钠等。非晶态材料循环性能好，能量密度高。
如图1所示，当多个折叠状态的双极性极片10叠放后，相邻的两个双极性极片10中的正极活性层2和硬炭3形成一个电池单体，而铝箔1由于能够导电，因此将相邻的两个电池单体串联起来，即铝箔1具有现有技术中极片的极耳的作用，将相邻的两个单电池串联起来，因此双极性电极不需要连接极耳，降低了加工成本，避免极耳脱落，有效延长双极性钠离子电池的使用寿命。由于不需要设置极耳，因此，铝箔1不用预留极耳焊接位，提高了铝箔1的利用率，提高了双极性钠离子电池的能量密度。铝箔1除了代替极耳的作用外，还具有作为正极活性层2和硬炭3的载体的作用。
本实施例提供的双极性电极可以实现规模化自动生产，具有极佳的大电流放电特性，可以完全避免电池内部发生微短路，从而提高双极性钠离子电池寿命。
绝缘条4可以为绝缘涂料，通过涂抹的方式涂覆于铝箔1上。由于在制备双极性钠离子电池时，相邻的两个双极性电机之间需要设置电解质，因此，绝缘条4优选选择与电解质不溶的材质，以避免双极性钠离子电池发生短路。绝缘层5可以为绝缘胶带，绝缘胶带通过其自身粘性固定在处于对折状态的铝箔1的正极活性层2和硬炭3之间。
如图1-图8所示，本实施例还提供了制造双极性极片10的方法，制造双极性极片10的方法包括：
如图5所示，步骤001、在长条形铝箔7的第一面和第二面上每间隔预设距离设置绝缘条4，第一面和第二面上的绝缘条4一一相对设置。具体而言，长条形铝箔7经过切割后可以形成上述的铝箔1。
如图6所示，步骤002、在相邻的两个绝缘条4之间涂覆正极活性层2或硬炭3，且正极活性层2和硬炭3交替设置；
如图3所示，步骤003、在相邻的两个绝缘条4的中线位置切割长条形铝箔7，以使长条形铝箔7形成铝箔1，即形成单个双极性极片10尺寸大小的半成品；
如图4所示，步骤004、在正极活性层2和/或硬炭3上设置绝缘层5，从而形成展开状态的双极性极片10。
如图8所示，沿铝箔1的弯折区12对折铝箔1，以形成对折状态的双极性极片10。
具体地，步骤002包括：在第一面的负极区13上涂硬炭3，并烘干硬炭3；在第二面的负极区13涂硬炭3，并烘干硬炭3。然后，在第一面的正极区11上涂正极活性层2，并烘干正极活性层2；在第二面的正极区11涂正极活性层2，并烘干正极活性层2。
如图2和图4所示，优选地，绝缘层5盖设于第一面上的正极活性层2、绝缘条4和硬炭3远离第一面的一侧，绝缘层5的边缘突出铝箔1的边缘预设尺寸。即绝缘层5覆盖正极活性层2、绝缘条4和硬炭3，并向外延展一段长度，从而有效避免正极活性层2的边缘和硬炭3的边缘接触而造成短路。具体而言，绝缘层5的边缘突出1mm-3mm。
在其他可选的实施例中，绝缘层5还可以是覆盖正极活性层2或硬炭3，并覆盖部分或全部绝缘层5，以节约结缘层材料。
在这里规定，第一方向为当铝箔1处于展开状态时，正极区11、弯折区12和负极区13依次设置的方向。优选地，弯折区12沿第一方向的尺寸为3mm-10mm，如3mm、5mm、8mm、10mm等。正极区11和负极区13沿第一方向的尺寸为3mm-10mm，如3mm、5mm、8mm、10mm等。
优选地，绝缘条4的厚度小于正极活性层2和硬炭3的厚度，以便于弯折区12弯折。
如图8所示，双极性钠离子电池，双极性钠离子电池还包括单极性极片。单极性极片位于最外侧的两个双极性极片10外侧分别设置有单极性极片。双极性极片10与单极性极片之间设置有隔膜6。可以理解的是，隔膜6两侧的极片的极性相反，以形成电池单体。
可以理解的是，由于双极性极片10是依次叠放的，因此，位于两端的两个单极性极片的极性相反，即一单极性极片为正极片20，另一单极性极片为负极片30。与正极片20相邻的为双极性极片10的硬炭3，从而形成一个电池单体。与负极片30相邻的为双极性极片10的正极性活性物质，从而形成一个电池单体。
本实施例提供的双极性钠离子电池中，隔膜6两侧的两个极片的极性相反，因此，隔膜6和其两侧的两个极片形成一个电池单体，铝箔1将电池单体依次串连起来，从而形成高压电池。本实施例提供的双极性钠离子电池可以实现规模化自动生产，具有极佳的大电流放电特性，可以完全避免电池内部发生微短路。
为了使得双极性钠离子电池与其他双极性钠离子电池串连，或为外界用电设备供电，优选地，单极性极片上连接有极耳40，通过极耳40与其他双极性钠离子电池串连，或为外界用电设备供电。
更进一步地，相邻两个双极性极片10之间以及双极性极片10与单极性极片之间还均设置有凝胶电解质。
单极性极片远离双极性极片10的一侧设置有绝缘层5从而避免双极性钠离子电池短路。
本实施例提供了一种双极性钠离子电池的制备方法，其用于制备如上的双极性钠离子电池，包括：
步骤一，依次设置双极性极片10和隔膜6，直至双极性极片10组装完成；相邻的两个双极性极片10相互靠近的一侧的极性相反，以使相邻的两个双极性极片10靠近的两侧形成一个电池单体；
步骤二，注入所述电解质。
在步骤一之前还包括如下步骤：
设置单极性极片，将隔膜6设置于单极性极片的一侧；
将双极性极片10设置于隔膜6远离单极性极片的一侧，且双极性极片10靠近单极性极片的一侧的极性与单极性极片的极性相反，以使双极性极片10的一侧的活性物质与单极性极片形成一个电池单体。
在步骤一和步骤二之间还包括步骤：
将单极性极片设置于最外侧的隔膜6上，单极性极片的极性与位于最外侧的双极性极片10靠近单极性极片的一侧的极性相反，以使双极性极片10的一侧的活性物质与单极性极片形成一个电池单体。
本实施例提供的双极性钠离子电池的制备方法操作简单，可以有效防止双极性钠离子电池短路，延长双极性钠离子电池的寿命。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种双极性钠离子电池，其特征在于，包括：
多个双极性极片（10），依次叠放，所述双极性极片（10）包括：
铝箔（1），具有相对设置的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面均包括依次设置的正极区（11）、弯折区（12）和负极区（13），所述正极区（11）涂覆有正极活性层（2），所述负极区（13）涂覆有硬炭（3）；所述正极活性层（2）包括过渡金属氧化物、普鲁士蓝类料、聚阴离子类化合物或非晶态材料；
所述第一面的所述正极区（11）和所述第二面的所述正极区（11）相对，所述第一面的所述负极区（13）和所述第二面的所述负极区（13）相对；所述第一面的所述弯折区（12）和所述第二面的所述弯折区（12）相对；所述铝箔（1）沿所述弯折区（12）能够对折，以使所述正极区（11）和所述负极区（13）正对设置；
绝缘条（4），设置于所述弯折区（12）；
绝缘层（5），所述绝缘层（5）夹设于所述正极活性层（2）和所述硬炭（3）之间；
隔膜（6），相邻两个所述双极性极片（10）之间设置有所述隔膜（6），且所述隔膜（6）两侧分别为所述正极活性层（2）和所述硬炭（3）；
电解质，用于为所述正极活性层（2）和所述硬炭（3）导电，所述电解质包括六氟磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述绝缘层（5）盖设于所述第一面上的所述正极活性层（2）、所述绝缘条（4）和所述硬炭（3）远离所述第一面的一侧，所述绝缘层（5）的边缘突出所述铝箔（1）的边缘预设尺寸。
3.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述铝箔（1）沿所述弯折区（12）对折，使所述铝箔（1）由展开状态弯折切换至对折状态，所述铝箔（1）处于展开状态时，所述正极区（11）、所述弯折区（12）和所述负极区（13）依次设置的方向为第一方向；
所述弯折区（12）沿第一方向的尺寸为3mm-10mm，所述正极区（11）和所述负极区（13）沿所述第一方向的尺寸为3mm-10mm。
4.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述绝缘条（4）的厚度小于所述正极活性层（2）和所述硬炭（3）的厚度。
5.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述双极性钠离子电池还包括单极性极片，位于最外侧的两个所述双极性极片（10）外侧分别设置有所述单极性极片，所述双极性极片和所述单极性极片之间设置有所述隔膜（6）。
6.根据权利要求5所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述单极性极片上连接有极耳（40）。
7.根据权利要求5所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述单极性极片远离所述双极性极片的一侧设置有所述绝缘层（5）。
8.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述过渡金属氧化为磷酸铁钠、锰酸铁钠或钛锰酸钠；所述聚阴离子类化合物包括磷酸盐、氟磷酸盐、焦磷酸盐或硫酸盐。
9.一种双极性钠离子电池的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-8任意一项所述的双极性钠离子电池，包括：
步骤一，依次设置所述双极性极片（10）和所述隔膜（6），直至所述双极性极片（10）组装完成；
步骤二，注入所述电解质。
10.根据权利要求9所述的双极性钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述步骤一之前还包括制造所述双极性极片（10），所述制造所述双极性极片（10）包括：
在长条形铝箔（7）的第一面和第二面上每间隔预设距离设置所述绝缘条（4），所述第一面和所述第二面上的绝缘条（4）一一相对设置；
在相邻的两个所述绝缘条（4）之间涂覆正极活性层（2）或硬炭（3），且所述正极活性层（2）和硬炭（3）交替设置；
在相邻的两个所述绝缘条（4）的中线位置切割所述长条形铝箔（7），以使所述长条形铝箔（7）形成铝箔（1）；
在所述正极活性层（2）和/或所述硬炭（3）上设置所述绝缘层（5）；
沿所述铝箔（1）的弯折区（12）对折所述铝箔（1）。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114597507A (zh) * 2022-03-25 2022-06-07 芜湖天弋能源科技有限公司 一种高电压钠离子电池卷绕结构及其使用方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1458708A (zh) * 2003-05-26 2003-11-26 北京世纪千网电池技术有限公司 极板折叠式铅酸蓄电池及其制作方法
US20140045040A1 (en) * 2011-04-26 2014-02-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt Bipolar electrochemical li-ion battery having increased capacity
JP2015128020A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 日産自動車株式会社 双極型二次電池、双極型二次電池モジュール及び双極型二次電池の製造方法
US20180138513A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 GM Global Technology Operations LLC Metal deposition methods for forming bimetallic structures, batteries incorporating bipolar current collectors made therefrom, and applications thereof
EP3367472A1 (fr) * 2017-02-28 2018-08-29 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Accumulateur électrochimique à architecture bipolaire, à forte tension par cellule électrochimique
CN109755668A (zh) * 2019-03-14 2019-05-14 肇庆中特能科技投资有限公司 一种基于双极板的m型电池
CN110192300A (zh) * 2017-01-26 2019-08-30 株式会社村田制作所 叠层型二次电池及其制造方法和装置
US20200411882A1 (en) * 2018-11-13 2020-12-31 Central South University Integrated bipolar electrode, preparation method and use thereof
CN113437302A (zh) * 2021-06-03 2021-09-24 浙江南都电源动力股份有限公司 一种复合极片和锂离子电池组

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1458708A (zh) * 2003-05-26 2003-11-26 北京世纪千网电池技术有限公司 极板折叠式铅酸蓄电池及其制作方法
US20140045040A1 (en) * 2011-04-26 2014-02-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt Bipolar electrochemical li-ion battery having increased capacity
JP2015128020A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 日産自動車株式会社 双極型二次電池、双極型二次電池モジュール及び双極型二次電池の製造方法
US20180138513A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 GM Global Technology Operations LLC Metal deposition methods for forming bimetallic structures, batteries incorporating bipolar current collectors made therefrom, and applications thereof
CN110192300A (zh) * 2017-01-26 2019-08-30 株式会社村田制作所 叠层型二次电池及其制造方法和装置
EP3367472A1 (fr) * 2017-02-28 2018-08-29 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Accumulateur électrochimique à architecture bipolaire, à forte tension par cellule électrochimique
US20200411882A1 (en) * 2018-11-13 2020-12-31 Central South University Integrated bipolar electrode, preparation method and use thereof
CN109755668A (zh) * 2019-03-14 2019-05-14 肇庆中特能科技投资有限公司 一种基于双极板的m型电池
CN113437302A (zh) * 2021-06-03 2021-09-24 浙江南都电源动力股份有限公司 一种复合极片和锂离子电池组

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114597507A (zh) * 2022-03-25 2022-06-07 芜湖天弋能源科技有限公司 一种高电压钠离子电池卷绕结构及其使用方法

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