CN203644880U - 大容量Li-FeS2软包装模块电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种大容量Li-FeS2软包装模块电池，包括绝缘置于软包装模块电池壳体中的复数个大容量Li-FeS2软包装单体电池，其特点是：所述单体电池整齐绝缘叠放成一列，全部单体电池正、负极引出片各为一列，与软包装模块电池壳体上的正、负极柱分别固装成一体。本实用新型通过将软包装模块电池壳体的复数个大容量Li-FeS2软包装单体电池并联，实现容量大于1000Ah的大容量Li-FeS2软包装模块电池，既有利于大型动力电池组实现模块化结构，而且适用于装置中不规则的空间，扩大了电池的适用范围，还解决了大型单体电池由于正极太大造成制作困难的问题，能够广泛应用于各种动力型产品中。
Description
技术领域
本实用新型属于锂系列一次电池技术领域，特别是涉及一种大容量Li-FeS2软包装模块电池。
目前，Li-FeS2（锂-二硫化铁电池）是低压锂一次电池中综合性能最好的电池之一，具有如下优点：⑴放电电压高且较平稳；⑵放电容量大，如AA型电池以mA放电至1.0V的平均放电容量为2900mAh；⑶比功率高，可以大电流放电，如AA型电池最大可以2.0A放电电流连续放电；⑷在同型号电池产品中，重量最轻，如AA型锂-二硫化铁电池的重量约为14.5g；⑸工作温度范围广，可在-40℃～60℃下工作，其中低温性能尤其突出；⑹高温贮存性能良好，可在60℃温度下贮存；⑺有良好的防漏液性能；⑻贮存寿命长，在常温下可贮存10年；⑼电池无汞、无镉、无铅，符合环保要求。但是，由于锂不适于电导率高的水溶剂电解夜（锂与水相遇会有激烈反应），既为常温型用非水系电解液的锂电池，不仅放电性能低，正常使用在0.1C以下，而且单体电池容量小，目前为10Ah以下，多个单体电池组合成的模块电池也不能作为大容量电池满足当前动力型产品的需求。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种容量大于1000Ah，放电倍率达到0.1C以上，满足当前动力型产品需求，既有利于大型动力电池组实现模块化结构，而且适用于装置中不规则的空间，扩大了电池的适用范围，还解决了大型单体电池由于正极太大造成制作困难的大容量Li-FeS2软包装模块电池。
本实用新型所采取的技术方案是：
大容量Li-FeS2软包装模块电池，包括绝缘置于软包装模块电池壳体中的复数个大容量Li-FeS2软包装单体电池，其特点是：所述复数个大容量Li-FeS2软包装单体电池整齐绝缘叠放成一列，全部软包装单体电池的正极引出片为一列，与通过极柱绝缘垫固装在软包装模块电池壳体上的正极柱固装成一体； 全部软包装单体电池的负极引出片为一列，与通过极柱绝缘垫固装在软包装模块电池壳体上的负极柱固装成一体。
本实用新型还可以采用如下技术措施：
所述大容量Li-FeS2软包装单体电池包括单体电池壳，所述单体电池壳为热封方形极板组的铝塑膜，所述方形极板组为将复数片FeS2正极活性物质大功率方形包膜正极板和比方形包膜正极板多一片的夹层式锂箔方形包膜负极板间隔捆紧构成；每片方形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片方形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
所述大容量Li-FeS2软包装单体电池包括单体电池壳体，所述单体电池壳体由热封异形极板组的铝塑膜构成，所述异形极板组为将方形极板组底面的一端或两端的直角制为切角形或弧形；所述异形极板组为复数片FeS2正极活性物质大功率异形包膜正极板和比异形包膜正极板多一片的夹层式锂箔异形包膜负极板间隔捆绑构成；每片异形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片异形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
所述正极引出片和负极引出片上均制有固体密封胶。
所述包膜正极板中正极板包括作为正极集流体基体的铝箔和辊压在铝箔两面的正极材料。
所述正极材料包括FeS2活性物质，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一种或复数种导电剂，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一种或复数种粘合剂混合构成的混合物。
所述包膜负极板中的负极板包括压制成一体的两片锂箔和两片锂箔之间的冲孔镍箔。
本实用新型具有的优点和积极效果是：
1、本实用新型通过将软包装模块电池壳体的复数个Ah的大容量Li-FeS2软包装单体电池并联，实现容量大于1000Ah的大容量Li-FeS2软包装模块电 池，既有利于大型动力电池组实现模块化结构，而且适用于装置中不规则的空间，扩大了电池的适用范围，还解决了大型单体电池由于正极太大造成制作困难的问题，能够广泛应用于各种动力型产品中。
2、本实用新型中的大容量Li-FeS2软包装单体电池由于将包膜正极板热封在重量更轻的铝塑膜中，铝塑膜即形成了单体电池壳体，不仅便于制作和使用，而且提高了单体电池的体积和重量比能量，扩大了电池的适用范围。
3、本实用新型中的大容量Li-FeS2软包装单体电池包膜正极板中的正极集流体基体采用柔性铝箔，将FeS2活性物质、导电剂、粘合剂制备出的正极糊状物，均匀涂布、烘干、滚压在铝箔两面；包膜负极板中的负极板采用作为负极集流体的冲孔镍箔置于两锂箔负极片之间压制成一体的结构，不仅较小了正、负极板的厚度，增加了正、负极板的片数，加强了正极导电性能，单体电池容量可达1000Ah，放电倍率可达0.1C以上，大幅提高了电池的理论容量。
附图说明
图1是本实用新型大容量Li-FeS2软包装模块电池主视示意图；
图2是图1的左视内部结构示意图；
图3是图1的俯视示意图；
图4是图1中的软包装单体电池为方形结构的主视示意图；
图5是图4的左视内部结构示意图；
图6是图1中的软包装单体电池为异形结构的主视示意图；
图7是图6的左视内部结构示意图。
其中，7-正极引出片，8-负极引出片，9-单体电池壳体，10-包膜负极板，11-包膜正极板，12-正极板导耳，13-负极板导耳，21-空心铆钉，22-极柱绝缘垫，23-软包装模块电池壳体，24-软包装单体电池，25-正极柱，26-负极柱。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1-6详细说明如下：
大容量Li-FeS2软包装模块电池，包括绝缘置于软包装模块电池壳体中的复数个大容量Li-FeS2软包装单体电池，其特点是：所述复数个大容量Li-FeS2 软包装单体电池整齐绝缘叠放成一列，全部软包装单体电池的正极引出片为一列，与通过极柱绝缘垫固装在软包装模块电池壳体上的正极柱固装成一体；全部软包装单体电池的负极引出片为一列，与通过极柱绝缘垫固装在软包装模块电池壳体上的负极柱固装成一体。
所述大容量Li-FeS2软包装单体电池包括单体电池壳，所述单体电池壳为热封方形极板组的铝塑膜，所述方形极板组为将复数片FeS2正极活性物质大功率方形包膜正极板和比方形包膜正极板多一片的夹层式锂箔方形包膜负极板间隔捆紧构成；每片方形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片方形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
所述大容量Li-FeS2软包装单体电池包括单体电池壳体，所述单体电池壳体由热封异形极板组的铝塑膜构成，所述异形极板组为将方形极板组底面的一端或两端的直角制为切角形或弧形；所述异形极板组为复数片FeS2正极活性物质大功率异形包膜正极板和比异形包膜正极板多一片的夹层式锂箔异形包膜负极板间隔捆绑构成；每片异形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片异形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
所述正极引出片和负极引出片上均制有固体密封胶。
所述包膜正极板中正极板包括作为正极集流体基体的铝箔和辊压在铝箔两面的正极材料。
所述正极材料包括FeS2活性物质，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一种或复数种导电剂，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一种或复数种粘合剂混合构成的混合物。
所述包膜负极板中的负极板包括压制成一体的两片锂箔和两片锂箔之间的冲孔镍箔。
实施例1：见图1-图5
制作大容量Li-FeS2软包装模块电池
⑴制作软包装方形包膜正极板
选用方形铝箔，在铝箔的上边靠近一端裁出一条形体，即形成正极集流体和正极板导耳12，用耐高温胶带包住正极板导耳；
称取90wt%的FeS2作为正极活性物质，称取含量为1.6wt%的聚偏氟乙烯(PVDF)液体作为粘合剂，称取6.3wt%的乙炔黑和1.8wt%的石墨作为导电剂，将称取的正极活性物质、粘合剂和导电剂混合作为正极混合物，其中正极干态混合物中粘合剂的重量含量为4.1%；向正极混合物中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)并用搅拌机制备出正极糊状物，N-甲基吡咯烷酮(NMP)在正极糊状物中的重量百分比含量为45％；用涂布机将正极糊状物均匀涂布在铝箔两面，置于100℃的鼓风干燥箱中烘干12h以上，取出自然冷却后用辊压机压至0.9mm厚，裁成带正极板导耳的方形正极板；将方形正极板置于鼓风干燥箱中，100℃条件下烘干12h后，再置入真空干燥箱，100℃条件下烘干48h以上；方形正极板在相对湿度≤1%的环境中自然冷却至25℃室温，包上一层聚丙烯无纺布作为隔膜，去掉正极板导耳上的耐高温胶带，露出正极板导耳，完成软包装方形包膜正极板11的制作过程；
⑵制作软包装方形包膜负极板
将作为负极片的0.35mm厚锂箔和作为负极集流体的0.1mm厚冲孔镍箔分别裁制成与正极集流体尺寸相同的方形片，冲孔镍箔上边靠近一端焊接一条形镍箔作为负极板导耳13，用耐高温胶带包住负极板导耳；负极集流体置于两负极片之间，用油压机将两负极片和负极集流体压制成一体，制成0.75mm厚的方形负极板；在方形负极板外包一层喷涂有氧化铝的PP/PE/PP复合膜作为隔膜，去掉负极板导耳上的耐高温胶带，露出负极板导耳，完成软包装方形包膜负极板10的制作过程；
⑶装配大容量Li-FeS2软包装方形单体电池
选用封有固体胶的铝板条作为正极引出片7、选用封有固体胶的镍板条作为负极引出片8；分别去掉正极引出片和负极引出片一端的固体胶；将60片方形包膜正极板和61片方形包膜负极板间隔整齐叠放，正极板导耳和负极板导耳相对放置，将全部正极板导耳与正极引出片去掉固体胶的一端焊接成一体；全部负极板导耳与负极引出片去掉固体胶的一端焊接成一体；用胶带 将方形包膜正极板和方形包膜负极板捆紧构成方形极板组，胶带外包一层耐高温的聚酰亚胺膜后，用热合机将方形极板组热封在铝塑膜中，热封后的铝塑膜即成为方形单体电池壳体9，密封后的部分正极引出片和负极引出片露在方形单体电池壳体外面，形成干态方形单体电池；通过真空注液将1mol/lLiCF3SO3的PC+DME+DOL（体积比1:1:1)的电解液注入到干态方形单体电池中，经陈化后密封；在电池正极引出片和负极引出片之间并联一只二极管（图中未标注）后，正极引出片和负极引出片上均匀涂覆耐碱的环氧树脂胶，完成如图4-图5所示大容量Li-FeS2软包装方形单体电池的制作过程。
⑷装配大容量Li-FeS2软包装模块电池
将7片大容量Li-FeS2软包装方形单体电池24用塑料胶带绝缘并整齐叠放成一列，置于不锈钢箔或铝箔的软包装模块电池壳体23中；全部软包装单体电池的正极引出片为一列，与通过塑料的极柱绝缘垫22固定在软包装模块电池壳体上的铜、镍或铝金属正极柱25用空心铆钉21并联固定成一体；全部软包装单体电池的正极引出片为一列，与通过极柱绝缘垫固定在软包装模块电池壳体上的负极柱26用空心铆钉并联固定成一体；软包装模块电池壳体密封后，即完成如图1-3所示的大容量Li-FeS2软包装模块电池的制作过程。
电池电性能测试：
经测试，制成的大容量Li-FeS2软包装模块电池容量大于1000Ah、高倍率放电的放电倍率可达0.1C以上；将大容量Li-FeS2软包装模块电池以30A放电33h，放电电压截止1V，放电容量达90%，重量比能量达430Wh/kg。
实施例2：见图1-图3和图6-图7；
制作大容量Li-FeS2软包装模块电池
⑴制作软包装异形包膜正极板
选用方形铝箔，切掉铝箔底边的一直角作为切角形的异形正极集流体基体，在异形正极集流体基体与切角为同一端的上边附近裁出一条形体作为正极板导耳12，用耐高温胶带包住正极板导耳；
称取90wt%的FeS2作为正极活性物质，称取含量为1.6wt%的聚偏氟乙烯(PVDF)液体作为粘合剂，称取6.3wt%的乙炔黑和1.8wt%的石墨作为导电剂，将称取的正极活性物质、粘合剂和导电剂混合作为正极混合物，其中正 极干态混合物中粘合剂的重量含量为4.1%；向正极混合物中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)并用搅拌机制备出正极糊状物，N-甲基吡咯烷酮(NMP)在正极糊状物中的重量百分比含量为45％；用涂布机将正极糊状物均匀涂布在所述异形基体两面，置于100℃的鼓风干燥箱中烘干12h以上，取出自然冷却后用辊压机压至0.9mm厚，形成带正极板导耳的异形正极板；将异形正极板置于鼓风干燥箱中，100℃条件下烘干12h后，再置入真空干燥箱，100℃条件下烘干48h以上；异形正极板在相对湿度≤1%的环境中自然冷却至25℃室温，包上一层聚丙烯无纺布作为隔膜，去掉正极板导耳上的耐高温胶带，露出正极板导耳，完成软包装异形包膜正极板11的制作过程；
⑵制作软包装异形包膜负极板
选用0.1mm厚的方形冲孔镍箔作为制作负极集流体基体的材料，按照正极集流体异形基体的尺寸切掉冲孔镍箔底边的一直角作为切角形的异形负极集流体基体，在异形负极集流体基体远离切角一端的上边附近焊接一条形镍箔作为负极板导耳13，用耐高温胶带包住负极板导耳；裁制出与切角形的异形负极集流体基体相同的0.35mm的锂箔作为异形负极片；将异形负极集流体对应放置于两异形负极片之间，用油压机将两片负极片和异形负极集流体压制成一体，制成0.75mm厚的异形负极板；在异形负极板外包一层喷涂有氧化铝的PP/PE/PP复合膜作为隔膜，去掉负极板导耳上的耐高温胶带，露出负极板导耳，完成软包装异形包膜负极板10的制作过程；
⑶装配大容量Li-FeS2软包装异形单体电池
选用封有固体胶的铝板条作为正极引出片7、选用封有固体胶的镍板条作为负极引出片8；分别去掉正极引出片和负极引出片一端的固体胶；将60片异形包膜正极板和61片异形包膜负极板间隔整齐叠放，正极板导耳和负极板导耳相互对应，将全部正极板导耳与正极引出片去掉固体胶的一端焊接成一体；全部负极板导耳与负极引出片去掉固体胶的一端焊接成一体；用胶带将异形包膜正极板和异形包膜负极板捆紧构成异形极板组，胶带外包一层耐高温的聚酰亚胺膜后，用热合机将异形极板组热封在铝塑膜中，热封后的铝塑膜即成为异形单体电池壳体9，密封后的部分正极引出片和负极引出片露在异形单体电池壳体外面，形成干态异形单体电池；通过真空注液将 1mol/lLiCF3SO3的PC+DME+DOL（体积比1:1:1)的电解液注入到干态异形单体电池中，经陈化后密封；在电池正极引出片和负极引出片之间并联一只二极管（图中未标注）后，正极引出片和负极引出片上均匀涂覆耐碱的环氧树脂胶，完成如图6-图7所示大容量Li-FeS2软包装异形单体电池的制作过程。
⑷装配大容量Li-FeS2软包装模块电池
将7片大容量Li-FeS2软包装方形单体电池24用塑料胶带绝缘并整齐叠放成一列，置于不锈钢箔或铝箔的软包装模块电池壳体23中；全部软包装单体电池的正极引出片为一列，与通过塑料的极柱绝缘垫22固定在软包装模块电池壳体上的铜、镍或铝金属正极柱25用空心铆钉21并联固定成一体；全部软包装单体电池的正极引出片为一列，与通过极柱绝缘垫固定在软包装模块电池壳体上的负极柱26用空心铆钉并联固定成一体；软包装模块电池壳体密封后，即完成如图1-3所示的大容量Li-FeS2软包装模块电池的制作过程。
电池电性能测试：
经测试，制成的大容量Li-FeS2软包装模块电池容量大于1000Ah、高倍率放电的放电倍率可达0.1C以上；将大容量Li-FeS2软包装模块电池以30A放电33h，放电电压截止1V，放电容量达90%，重量比能量达430Wh/kg。
尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.大容量Li-FeS2软包装模块电池，包括绝缘置于软包装模块电池壳体中的复数个大容量Li-FeS2软包装单体电池，其特征在于：所述复数个大容量Li-FeS2软包装单体电池整齐绝缘叠放成一列，全部软包装单体电池的正极引出片为一列，与通过极柱绝缘垫固装在软包装模块电池壳体上的正极柱固装成一体；全部软包装单体电池的负极引出片为一列，与通过极柱绝缘垫固装在软包装模块电池壳体上的负极柱固装成一体。
2.根据权利要求1所述的大容量Li-FeS2软包装模块电池，其特征在于：所述大容量Li-FeS2软包装单体电池包括单体电池壳，所述单体电池壳为热封方形极板组的铝塑膜，所述方形极板组为将复数片FeS2正极活性物质大功率方形包膜正极板和比方形包膜正极板多一片的夹层式锂箔方形包膜负极板间隔捆紧构成；每片方形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片方形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
3.根据权利要求1所述的大容量Li-FeS2软包装模块电池，其特征在于：所述大容量Li-FeS2软包装单体电池包括单体电池壳体，所述单体电池壳体由热封异形极板组的铝塑膜构成，所述异形极板组为将方形极板组底面的一端或两端的直角制为切角形或弧形；所述异形极板组为复数片FeS2正极活性物质大功率异形包膜正极板和比异形包膜正极板多一片的夹层式锂箔异形包膜负极板间隔捆绑构成；每片异形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片异形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
4.根据权利要求2或3所述的大容量Li-FeS2软包装模块电池，其特征在于：所述正极引出片和负极引出片上均制有固体密封胶。
5.根据权利要求2或3所述的大容量Li-FeS2软包装模块电池，其特征在于：所述包膜正极板中正极板包括作为正极集流体基体的铝箔和辊压在铝箔两面的正极材料。
6.根据权利要求5所述的大容量Li-FeS2软包装模块电池，其特征在于：所述正极材料包括FeS2活性物质，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一种或复数种导电剂，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一种或复数种粘合剂混合构成的混合物。
7.根据权利要求2或3所述的大容量Li-FeS2软包装模块电池，其特征在于：所述包膜负极板中的负极板包括压制成一体的两片锂箔和两片锂箔之间的冲孔镍箔。
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|---|---|---|---|---|
| CN105304856A (zh) * | 2014-08-01 | 2016-02-03 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 锂一次电池负极片的制备方法 |
| CN106784818A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种高功率软包装锂二硫化铁电池的制备方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140611 Termination date: 20161118 |
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