CN202308194U - 一种易模块化的聚合物锂离子电池单体结构 - Google Patents

一种易模块化的聚合物锂离子电池单体结构 Download PDF

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要智勇
郑存卫
王小峰
余国凤
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Abstract

一种易模块化的聚合物锂离子电池单体结构涉及锂离子电池领域。聚合物锂离子电池单体采用铝塑复合膜包装，在电池上下左右四边对铝塑膜进行热封边。在其封边的四个边用聚合物材料进行二次封装处理，形成的边框增加了聚合物锂离子电池单体的强度和刚度，同时对电池铝塑膜封边可进行有效的保护。电池上下边封装边框的厚度与电池厚度相同，左右两边封装边框的厚度超出电池本体的厚度。该电池单体组成模块时边框形成的电池本体之间的间距形成固定的散热通道，同时保证了电池充放电时极片膨胀的空间要求，具有机械强度高、比能量高、结构简单、性能可靠、操作方便的优点。

Description

一种易模块化的聚合物锂离子电池单体结构
技术领域：
本实用新型涉及锂离子电池领域，具体涉及储能及动力等大容量锂离子电池模块单体结构。
背景技术：
目前，锂离子电池的应用领域逐渐由小容量、小规模应用的数码领域逐渐向大容量、大规模应用的储能及交通工具动力领域扩展，其大规模应用通过单体电池串并联组成电池模块，再由电池模块作为基本单元串并联组成电池组供电。
聚合物锂离子电池具有能量密度高、安全性好，倍率特性好的优点，目前受到客户广泛的亲睐。但是由于聚合物电池外包装为约0.1mm厚度的铝塑复合膜，采用热压封口的模式，具有机械强度低，抗拉强度差，四边封口处在弯折或者摩擦时容易导致破损、漏液等现象。特别是对大容量电池极片面积较大，铝塑膜对电池极片约束力不够，电池单体刚度、强度较低，在长时间使用过程中容易发生电池变形现象，电池电性能极度下降，甚至可能造成电池由于内部短路而发生安全事故。
目前，电池组采用外部连接方式进行串并联使用，在电池较高倍率下充放电时，如果在电池模块中没有散热通道而电池单体产生的热量造成热量累积，电池温升高过安全值会导致电池起火爆炸等隐患。
实用新型内容：
为了解决现有聚合物锂离子电池机械强度较低、铝塑膜易磨损，其组合成电池模块结构复杂，封边强度低，易破损等问题，本实用新型设计了一种新的聚合物锂离子电池封装结构，其特点在于克服了聚合物锂离子电池特别是容量比较高、极片面积比较大的聚合物锂离子电池机械强度差，易变形、易漏液的缺点，并且在组合成电池模块时具有结构简单，性能可靠，稳定性强的优点。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案是提供一种聚合物锂离子单体电池结构，采用强度、刚度远高于铝塑复合膜的高分子材料二次封装的聚合物锂离子电池。
聚合物锂离子电池单体采用铝塑膜四边热封的结构，在四周热封边处再采用聚合物材料封装结构。
进一步，其特征在于：封装的厚度设计如下：极耳一边和相对应的电池底部一边厚度与电池单体厚度相同，左右两侧的厚度超出电池厚度，单边厚度超出电池厚度在0.5mm到2mm之间。
聚合物锂离子电池外部为铝塑膜复合包装膜，在1、2、3、4四个边进行封边，热封后的封边在电池厚度方向(垂直于电池极片方向)处于中间位置。将封边进行切割，宽度在5mm到10mm之间。其封边不进行折边，保持封边与电池极片平行，如图1所示。
将表面带有保护膜的电池放置于下模具内，扣合上模具。模具在极耳边处留有通孔，使极耳伸出在模具外，并密封处理，使扣合的模具与电池侧边形成完整的封闭腔体，上、下模具外形如图2、图3所示，
将环氧树脂、固化剂的粘稠溶液混合均匀，放置一个小时，目视无气泡后，注入腔体内。
确保溶液填满腔体，在腔体内进行常温常压聚合，聚合5-10个小时。固化成型后除去模具，继续在常温下聚合1-3个小时完成聚合，电池封装结构完成。
采用在聚合物锂离子电池单体本体上直接聚合，可以有效的保证封装后的边框与电池封边及四边粘接牢固，成为一体化结构。同时采用常温常压聚合，有效的控制了聚合温度不超过50℃，从而防止温度过高对电池内隔膜、电解液造成损伤，导致电池出现安全隐患。
该结构有效的解决了聚合物锂离子电池与钢壳电池相比密封性和外壳机械强度较差的缺点，大大增加了电池在使用、存储、组合过程中的可靠性，并且在组合成电池模块时结构更为简单，有效地减少了结构件的设计；边框可形成固有的通风散热通道，提高了电池模块的强度和可靠性，保证了电池的电性能。
附图说明
图1单体电池封边后示意图
图2下模具示意图
图3上模具示意图
图4封胶后单体电池示意图
图5电池模块示意图
具体实施方式
下面结合附图说明本实用新型的优选实施例：
电池单体采用公司生产的500Ah聚合物锂离子电池，采用四边热封工艺将电池封边，封边宽度裁减后保留宽度为10mm，如图1所示。将由石家庄利鼎电子材料有限公司提供的环氧树脂(202A)和固化剂(202B)按照4∶1的比例配制，加热到60℃后搅拌，混合均匀，放置直至该粘稠溶液目视无气泡。
将上下模具(如图2、3所示)内层涂敷脱模剂后，将电池单体放置于下模具中，然后将上模具对应扣合在下模具上，并将上下模具及电池固定牢固。将混合溶液注入模具内，在常温常压下聚合。8个小时后除去模具，继续聚合3个小时，封装完成，如图4所示。其中上下边框(图4中5、7)厚度与电池单体厚度一致，为15mm，左右边框(图4中6、8)厚度为18mm，上下各超出电池厚度1.5mm。
封装后的锂离子电池封装边框常规性能如下表所示：
该结构有效的解决了聚合物锂离子电池采用铝塑复合膜包装机械强度差，易磨损的缺点，同时增加了封边的强度，降低了电池漏液的可能性。
图5为该结构聚合物锂离子电池单体组成最基本的电池模块示意图。电池单体左右边框与单体厚度差异形成的间距，在电池层叠组成电池模块时直接相叠即可自然形成电池之间的通风散热通道，亦可满足电池在充放电时对空间膨胀的要求，具有机械强度高、结构简单的优点。

Claims (2)

1.一种易模块化的聚合物锂离子电池单体结构，其特征在于：聚合物锂离子电池单体采用铝塑膜四边热封的结构，在四周热封边处再采用聚合物材料封装结构。
2.如权利要求1所述的一种易模块化的聚合物锂离子电池单体结构，其特征在于：封装的厚度设计如下：极耳一边和相对应的电池底部一边厚度与电池单体厚度相同，左右两侧的厚度超出电池厚度，单边厚度超出电池厚度在0.5mm到2mm之间。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103035862A (zh) * 2012-12-14 2013-04-10 东莞新能德科技有限公司 一种内置边框聚合物锂离子电池
CN109585899A (zh) * 2018-11-30 2019-04-05 曙鹏科技（深圳）有限公司 一种电池加工方法及电池

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CN103035862B (zh) * 2012-12-14 2016-04-13 东莞新能德科技有限公司 一种内置边框聚合物锂离子电池
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