CN204067487U - 三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元及电池 - Google Patents
三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元及电池 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及聚合物锂离子电池用电极的制备及电池的结构设计技术领域，具体的说是一种三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元及电池，其特征在于设有正极板、负极板以及隔离膜，其特征在于正极板由30~70μm厚的网状铝集流体以及复合在铝基网状集流体单面或双面的正极活性物质层组成；负极板由20~60μm厚的网状铜集流体以及负极活性物质膜层组成，其中铜基网状集流体嵌入在负极活性物质膜层中，本实用新型与现有技术相比，有效提高表面积，增加离子迁移通道，缩短离子的交换距离和时间，消除了各种极化引起的产热问题，并提升了电池倍率性能延长了电池使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及聚合物锂离子电池用电极的制备及电池的结构设计技术领域，具体的说是一种能够有效提高锂离子电池耐热性、高倍率放电性、电池使用寿命的三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元及电池。
背景技术
与其他类型电池相比，锂离子电池具有更好的蓄能效果，且重量轻体积小，因而被广泛应用于手机以及其他便携式电子设备中。传统的锂离子电池通常使用易燃的液态有机碳酸酯作为电解液的主要溶剂，存在着漏液、鼓胀、发热冒烟甚至着火爆炸等安全隐患。为了解决该问题，研究人员提出了聚合物锂离子电池，它采用聚合物凝胶电解液，使之分散在高分子聚合物隔膜中，因而不容易产生漏液和鼓胀的情况，相对于液态电解液，具有更好的安全性，是目前电动汽车以及储能电站等领域使用的首选电池。
聚合物锂离子电池包括壳体、以及封装在壳体内的电芯和电解液，其中电芯包括正、负极板以及正、负极板之间的隔离装置，正、负极板上涂有相关活性物质，电池内部充满电解液。现有的聚合物离子电池的耐热性、充放电能力及使用寿命等均存在进一步提升的空间。
发明内容
本实用新型针对现有锂离子电池存在的缺点和不足，提出一种能够有效改善锂离子电池耐热性、提高充放电能力并延长使用寿命的三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元及电池。
本实用新型可以通过以下措施达到：
一种三维多孔聚合物锂离子电池电芯，设有正极板、负极板以及隔离膜，其特征在于正极板由30~70μm厚的网状铝集流体以及复合在铝基网状集流体单面或双面的正极活性物质层组成；负极板由20~60μm厚的网状铜集流体以及负极活性物质膜层组成，其中铜基网状集流体嵌入在负极活性物质膜层中。
本实用新型还设有隔离膜，正极板以及负极板的集流体均为具有菱形网眼结构的网状集流体。
本实用新型将以上的正极板、隔离膜及负极板按叠片方式依次有序堆叠成电芯单元，每一个单元以负极板/隔离膜/正极板、或负极板/隔离膜/正极板/隔离膜/负极板、或正极板/隔离膜/负极板/隔离膜/正极板的不同的层状结构有序堆叠后，经高温热压处理或经粘结剂常温复合处理，形成正极板、隔离膜、负极板为一体的电芯单元。
本实用新型还提出一种多孔锂离子聚合物电池，其特征在于将两个以上如上所述三维多孔电芯单元采用叠片工艺将1~20片单元并联焊接制得。
本实用新型中提出的多孔锂离子聚合物电池可以通过调整三维多孔电池单元的个数，制造出零点几Ah~100Ah之间任意容量的单体电池，其厚度在0.4~10mm之间任意控制。
本实用新型中多孔锂离子聚合物电池还可以根据用户需要设计成各种不同的形状和结构的电池，如可以设计出方形、三角形、圆形、半圆形、椭圆形等各种不同的形状，还可以设计出一正一负、一正两负或两正一负型结构的电池，以满足不同客户的需求。
本实用新型与现有技术相比，结构合理、组装方便。
附图说明：
附图1是实施例1中三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元的剖面图。
附图2是实施例2中三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元的剖面图。
附图3是实施例3中三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元的剖面图。
附图标记：负极极耳1、正极极耳2、负极铜基网状集流体3、正极铝基网状集流体4、负极活性物质膜层5、正极活性物质层6、隔离膜7。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
实施例1：
本实用新型提出了一种三维多孔聚合物锂离子电池电芯及其制法和电池，三维多孔聚合物锂离子电池电芯是由若干个如附图1所示的电芯单元并联焊接而成，图中电芯单元由负极板/隔离膜7/正极板依次堆叠复合制成，如图所示，引出一个负极极耳1和一个正极极耳2；
其中正极板由30~70μm厚的正极铝基网状集流体4以及复合在正极铝基网状集流体4单面或双面的正极活性物质层6组成，负极板由20~60μm厚的负极铜基网状集流体3以及负极活性物质膜层5组成，其中负极铜基网状集流体3嵌入在负极活性物质膜层5中，正极板以及负极板的集流体均为具有菱形网眼结构的网状集流体；
将以上的正极板、隔离膜及负极板按叠片方式依次有序堆叠成电芯单元，每一个单元以负极板/隔离膜/正极板有序堆叠后，经高温热压处理（100-150℃，2.0-0.5Mpa）或经粘结剂常温复合处理，形成如附图1所示正极板、隔离膜、负极板为一体的电芯单元；
若将一个上述电芯单元直接用铝塑包装膜进行包装，即可得一种超薄型电池，其厚度可在0.4~1mm之间；若将上述电芯单元并联（根据用户需要可以将2-20个上述的电芯单元并联），可以获得制造10~100Ah（3.7v）的功率型电池，单体电池的厚度为5~10mm。
实施例2：
本实用新型提出了一种三维多孔聚合物锂离子电池电芯及其制法和电池，三维多孔聚合物锂离子电池电芯是由若干个如附图2所示的电芯单元并联焊接而成，图中电芯单元由负极板/隔离膜/正极板/隔离膜/负极板依次堆叠复合制成，具有两个负极极耳1和一个正极极耳2；
其中正极板由30~70μm厚的正极铝基网状集流体4以及复合在正极铝基网状集流体4单面或双面的正极活性物质层6组成，负极板由20~60μm厚的负极铜基网状集流体3以及负极活性物质膜层5组成，其中负极铜基网状集流体3嵌入在负极活性物质膜层5中，正极板以及负极板的集流体均为具有菱形网眼结构的网状集流体；
将以上的正极板、隔离膜及负极板按叠片方式依次有序堆叠成电芯单元，每一个单元以负极板/隔离膜/正极板有序堆叠后，经高温热压处理（100-150℃，2.0-0.5Mpa）或经粘结剂常温复合处理，形成如附图1所示正极板、隔离膜、负极板为一体的电芯单元；
若将一个上述电芯单元直接用铝塑包装膜进行包装，即可得一种超薄型电池，其厚度可在0.4~1mm之间；若将上述电芯单元并联（根据用户需要可以将2-20个上述的电芯单元并联），可以获得制造10~100Ah（3.7v）的功率型电池，单体电池的厚度为5~10mm。
实施例3：
本实用新型提出了一种三维多孔聚合物锂离子电池电芯及其制法和电池，三维多孔聚合物锂离子电池电芯是由若干个如附图3所示的电芯单元并联焊接而成，图中电芯单元由正极板/隔离膜/负极板/隔离膜/正极板依次堆叠复合制成，具有一个负极极耳1和两个正极极耳2；
其中正极板由30~70μm厚的正极铝基网状集流体4以及复合在正极铝基网状集流体4单面或双面的正极活性物质层6组成，负极板由20~60μm厚的负极铜基网状集流体3以及负极活性物质膜层5组成，其中负极铜基网状集流体3嵌入在负极活性物质膜层5中，正极板以及负极板的集流体均为具有菱形网眼结构的网状集流体；
将以上的正极板、隔离膜及负极板按叠片方式依次有序堆叠成电芯单元，每一个单元以负极板/隔离膜/正极板有序堆叠后，经高温热压处理（100-150℃，2.0-0.5Mpa）或经粘结剂常温复合处理，形成如附图1所示正极板、隔离膜、负极板为一体的电芯单元；
若将一个上述电芯单元直接用铝塑包装膜进行包装，即可得一种超薄型电池，其厚度可在0.4~1mm之间；若将上述电芯单元并联（根据用户需要可以将2-20个上述的电芯单元并联），可以获得制造10~100Ah（3.7v）的功率型电池，单体电池的厚度为5~10mm。
本实用新型与现有技术相比，电芯单元内的正极板、负极板以及隔离膜上均具有三维、高曲度、高绕度、通透等特征，进而有效提高表面积，增加离子迁移通道，缩短离子的交换距离和时间，消除了各种极化引起的产热问题，并提升了电池倍率性能延长了电池使用寿命。
Claims (3)
1.一种三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元，设有正极板、负极板以及隔离膜，其特征在于正极板由30~70μm厚的网状铝集流体以及复合在铝基网状集流体单面或双面的正极活性物质层组成；负极板由20~60μm厚的网状铜集流体以及负极活性物质膜层组成，其中铜基网状集流体嵌入在负极活性物质膜层中。
2.根据权利要求1所述的一种三维多孔聚合物锂离子电池电芯单元，其特征在于正极板以及负极板的集流体均为具有菱形网眼结构的网状集流体。
3.一种多孔锂离子聚合物电池，其特征在于将两个以上如权利要求1-2中任意一项所述的三维多孔电芯单元采用叠片工艺将1~20片单元并联焊接制得。
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|---|---|---|---|---|
| CN106410211A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-02-15 | 浙江长兴中俄新能源材料技术研究院有限公司 | 多孔态聚合物锂离子动力电池及其制备方法 |
| CN108695489A (zh) * | 2017-03-30 | 2018-10-23 | 丰田自动车株式会社 | 电极的制造方法 |
| CN111987320A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-11-24 | 天目湖先进储能技术研究院有限公司 | 一种具有三维网络立体结构的集流体及其制备方法和应用 |
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