CN208538981U - 一种固态电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及固态电池技术领域，具体涉及一种固态电池组，由多个单电池串联组成，所述单电池由正极端连接件、负极端连接件、壳体和电极单元组成，所述正极端连接件和所述负极端连接件分别设置在所述壳体的两端；所述负极端连接件设有负电极柱，负电极柱的一端位于所述壳体外，另一端伸入电池腔内并与所述电极单元的的中心处相连，所述正极端连接件设有与所述负电极柱相配的正极连接孔，单电池之间上下堆叠并通过负电极柱与正极连接孔插接配合进行串联。有益效果是：本实用新型的单电池之间通过简单的插接就可以串联，适用于不同大小尺寸的电器。且不仅符合了固态电池薄膜化和微型化的要求，同时保持了较高的能量密度。

Description

一种固态电池组

技术领域

本实用新型涉及固态电池技术领域，具体涉及一种固态电池组。

背景技术

近年来，全固态电池引起了学术界和产业界的持续关注。固态电池采用固态电解质取代了液态电解质，解决了电池泄露及易燃易爆等安全问题。

目前固态次电池呈现薄膜化、柔性化的趋势，且其易被设计成任意形状，集成度很高，使其成为可穿戴式设备及微电子机械系统的理想独立电源。

单个固态电池器件的放电电压受到所用的材料的影响，因此需要将其通过串并联制作出电池组件，以此来得到所需要的电压和容量。众所周知，将多个电池串联将得到更高的电压，但容量不变。而传统的电池组中正是通过正负极焊接工艺将单个电池器件的正负极连接，从而得到需要的电压和电容。然而对于固态电池器件，尤其是对于薄膜化(总体厚度<100μm)和微型化(面积<1cm2)的电池组件而言，传统焊接工艺却不能满足需求且焊接后不能拆卸。因此，例如中国专利CN107634172A公开的一种固态聚合物锂离子电池组，固态聚合物锂离子电池单体通过连接片串联组成的多串电池组，所述连接片为铜铝复合板，所述连接片的铜的一端与负极端组合件中的镶嵌的铜集流体激光焊接在一起，所述连接片的铝的一端与正极端组合件中的镶嵌的铝集流体激光焊接在一起。目前，电池领域仍旧需要一种电池组，可以根据实际电压的需求进行组装和拆卸，避开繁琐的焊接步骤方便拆装。

另外，现有的电池趋向于薄膜化和微型化，但现有的固态电池在薄膜化和微型化过程中，能量密度普遍不高。固态电池的续航能力也降低。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种固态电池组。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种固态电池组，由多个单电池串联组成，所述单电池由正极端连接件、负极端连接件、壳体和电极单元组成，所述正极端连接件和所述负极端连接件分别设置在所述壳体的两端；所述电极单元设置在正极端连接件、负极端连接件和壳体围成的电池腔内，电极单元的外周与正极端连接件连接，负极端连接件与电极单元的中心处连接；

所述负极端连接件设有负电极柱，负电极柱的一端位于所述壳体外，另一端伸入电池腔内并与所述电极单元的的中心处相连，所述正极端连接件设有与所述负电极柱相配的正极连接孔，单电池之间上下堆叠并通过负电极柱与正极连接孔插接配合进行串联。

优选的，所述电极单元以负电极柱为轴螺旋环绕设置，并且电极单元由内至外依次设置至少两圈圆环部。

优选的，所述电极单元包括正极片材层、电解质隔膜和负极片材层，所述电解质隔膜设置在所述正极片材层和所述负极片材层之间，所述负极片材层和所述正极片材层分别位于圆环部的内侧和外侧；

所述负极片材层位于最内圈的圆环部处贴附在所述负电极柱上，所述正极片材层位于最外圈的圆环部处抵接在所述正极端连接件上。

优选的，所述正极端连接件设有抵接部，抵接部沿壳体的内壁伸入所述电池腔内，所述正极片材层紧贴在所述抵接部上。

优选的，所述电池腔内设有第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层位于电极单元和所述正极端连接件之间，所述第二绝缘层位于所述电极单元和所述负极端连接件之间，所述负电极柱穿过所述第二绝缘层与所述负极片材层连接。

优选的，所述正极片材层包括正极集流体和正极涂布层，所述负极片材层包括负极集流体和负极涂布层，所述电解质隔膜夹于所述正极涂布层和所述负极涂布层之间。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：本实用新型的单电池之间通过简单的插接就可以串联，适用于不同大小尺寸的电器。且不仅符合了固态电池薄膜化和微型化的要求，同时保持了较高的能量密度。

本实用新型的固态电池组具有制造简单、低成本的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型单电池的结构示意图。

图3是本实用新型的电极单元的结构示意图。

图4是本实用新型的正极片材层和负极片材层的复合结构示意图。

图中：1单电池，2正极端连接件，2-1正极连接孔，2-2抵接部，3负极端连接件，3-1负电极柱，4壳体，5电极单元，5-1正极片材层，5-1-1正极集流体，5-1-2正极涂布层，5-2电解质隔膜，5-3负极片材层，5-3-1负极集流体，5-3-2负极涂布层，6第一绝缘层，7第二绝缘层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例如图1至图4所示，一种固态电池组，由5个单电池1串联组成，每个单电池1由正极端连接件2、负极端连接件3、壳体4和片状的电极单元5组成。壳体4为PP塑料(聚丙烯塑料)或PPS塑料(聚苯硫醚塑料)制成。所述正极端连接件2和所述负极端连接件3分别与所述壳体4的两端卡接。

所述电极单元5设置在正极端连接件2、负极端连接件3和壳体4围成的电池腔内，电极单元5的外周与正极端连接件2连接，负极端连接件3与电极单元5的中心处连接。

所述负极端连接件3设有负电极柱3-1，负电极柱3-1的一端位于所述壳体4外，另一端伸入电池腔内并与所述电极单元5的的中心处相连，所述正极端连接件2设有与所述负电极柱3-1相配的正极连接孔2-1，单电池1之间上下堆叠并通过负电极柱3-1与正极连接孔2-1插接配合进行串联。其中负电极柱为具有较高强度的铜铝复合柱，所述正极连接孔2-1为铜孔。

片状的电极单元5以负电极柱3-1为轴螺旋环绕设置，并且电极单元5由内至外依次设置五圈圆环部。圆环部之间间隔设置防止短路，间隙内可填充改性的环氧树脂胶，具有导热作用，另外还可以充实电池腔防止电极单元5移动。其中，圆环部之间的间距一定时，片状的电极单元5的长度可按照实际电压需求增长从而可以制作成薄膜状，相应的，螺旋环绕的圆环部的圈数也相应的增加。圆环部之间的间隙距离越大，散热效果越好。

所述电极单元5包括正极片材层5-1、电解质隔膜5-2和负极片材层5-3，所述电解质隔膜5-2设置在所述正极片材层5-1和所述负极片材层5-3之间，所述负极片材层5-3和所述正极片材层5-1分别位于圆环部的内侧和外侧。

上述的正极片材层5-1、电解质隔膜5-2和负极片材层5-3通过热压成一体结构的电极单元5。

所述负极片材层5-3位于最内圈的圆环部处贴附在所述负电极柱3-1上，所述正极片材层5-1位于最外圈的圆环部处抵接在所述正极端连接件2上。

所述正极端连接件2设有抵接部2-2，抵接部2-2沿壳体4的内壁伸入所述电池腔内，所述正极片材层5-1紧贴在所述抵接部2-2上。

所述电池腔内设有第一绝缘层6和第二绝缘层7，所述第一绝缘层6位于电极单元5和所述正极端连接件2之间，所述第二绝缘层7位于所述电极单元5和所述负极端连接件3之间，所述负电极柱3-1穿过所述第二绝缘层7与所述负极片材层5-3连接。

所述正极片材层5-1包括正极集流体5-1-1和正极涂布层5-1-2，所述负极片材层5-3包括负极集流体5-3-1和负极涂布层5-3-2，所述电解质隔膜5-2夹于所述正极涂布层5-1-2和所述负极涂布层5-3-2之间。

所述正极集流体5-1-1为铝箔层，所述极涂布层5-1-2由正极活性物质、导电材料、固态聚合物组成。负极集流体5-3-1同样为铝箔层，所述负极涂布层由负极活性物质、导电材料、固态聚合物组成。所述电解质隔膜5-2由基体和聚合物与锂盐涂膜组成。

所述本实用新型的单电池之间通过简单的插接就可以串联，适用于不同大小尺寸的电器。螺旋环绕设置的电极单元5不仅符合了固态电池薄膜化和微型化的要求，同时保持了较高的能量密度。本实用新型的固态电池组还具有制造简单、低成本的优点。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种固态电池组，其特征在于，由多个单电池(1)串联组成，所述单电池(1)由正极端连接件(2)、负极端连接件(3)、壳体(4)和电极单元(5)组成，所述正极端连接件(2)和所述负极端连接件(3)分别设置在所述壳体(4)的两端；所述电极单元(5)设置在正极端连接件(2)、负极端连接件(3)和壳体(4)围成的电池腔内，电极单元(5)的外周与正极端连接件(2)连接，负极端连接件(3)与电极单元(5)的中心处连接；

所述负极端连接件(3)设有负电极柱(3-1)，负电极柱(3-1)的一端位于所述壳体(4)外，另一端伸入电池腔内并与所述电极单元(5)的中心处相连，所述正极端连接件(2)设有与所述负电极柱(3-1)相配的正极连接孔(2-1)，单电池(1)之间上下堆叠并通过负电极柱(3-1)与正极连接孔(2-1)插接配合进行串联。

2.根据权利要求1所述的一种固态电池组，其特征在于，所述电极单元(5)以负电极柱(3-1)为轴螺旋环绕设置，并且电极单元(5)由内至外依次设置至少两圈圆环部。

3.根据权利要求2所述的一种固态电池组，其特征在于，所述电极单元(5)包括正极片材层(5-1)、电解质隔膜(5-2)和负极片材层(5-3)，所述电解质隔膜(5-2)设置在所述正极片材层(5-1)和所述负极片材层(5-3)之间，所述负极片材层(5-3)和所述正极片材层(5-1)分别位于圆环部的内侧和外侧；

所述负极片材层(5-3)位于最内圈的圆环部处贴附在所述负电极柱(3-1)上，所述正极片材层(5-1)位于最外圈的圆环部处抵接在所述正极端连接件(2)上。

4.根据权利要求3所述的一种固态电池组，其特征在于，所述正极端连接件(2)设有抵接部(2-2)，抵接部(2-2)沿壳体(4)的内壁伸入所述电池腔内，所述正极片材层(5-1)紧贴在所述抵接部(2-2)上。

5.根据权利要求3所述的一种固态电池组，其特征在于，所述电池腔内设有第一绝缘层(6)和第二绝缘层(7)，所述第一绝缘层(6)位于电极单元(5)和所述正极端连接件(2)之间，所述第二绝缘层(7)位于所述电极单元(5)和所述负极端连接件(3)之间，所述负电极柱(3-1)穿过所述第二绝缘层(7)与所述负极片材层(5-3)连接。

6.根据权利要求3所述的一种固态电池组，其特征在于，所述正极片材层(5-1)包括正极集流体(5-1-1)和正极涂布层(5-1-2)，所述负极片材层(5-3)包括负极集流体(5-3-1)和负极涂布层(5-3-2)，所述电解质隔膜(5-2)夹于所述正极涂布层(5-1-2)和所述负极涂布层(5-3-2)之间。