CN209822817U - 一种静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池，包括裸电芯、电解液和外包装壳，裸电芯焊接极耳并装入外包装壳中且加注电解液封装制得电芯；裸电芯包括负极极片、隔膜和正极极片；负极极片、隔膜和正极极片的层叠方式分为普通层叠式、连续Z形折叠式以及制袋层叠式，层叠数量可调，为5‑100层；普通层叠式为单片隔膜和正负极极片交替层叠；连续Z形折叠式为单条连续的隔膜Z形折叠两端分别插入成对的正极极片和负极极片；制袋层叠式为将隔膜制成袋状。本实用新型的有益效果是：本实用新型的极片为双面涂布式，层叠方式适合自动与半自动的机器层叠操作，可以大大提高层叠效率，制备出的电芯一致性高，制备方法简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大容量中性锌锰电池，结构为层叠式，属于二次电池领域，面向静置式储能应用领域。
背景技术
目前中性锌锰电池结构还在不断完善中，成熟锂电池结构形式主要有2种，一种是卷绕式，具有结构组成简单，电芯比能量高，但也存在极片较长引起的电池内阻过大的缺点，不利于在功率型电池中应用；中国专利CN102347515A公开了一种卷绕式锂电池电芯及包含该电芯的锂电池，中国专利CN208226028U也公开了一种卷绕式锂电池电芯，这些卷绕式的电芯结构都存在以下共同问题，卷绕结构复杂的结构特性决定了整个极片上有多处弯折和厚度不均一区域，尤其在卷芯中部附近的弯折区域和集流体焊接区域，在卷绕过程中，由于卷绕张力的不均匀和和极片在张力下的屈服变形，易出现隔膜或极片的褶皱。正负极间的有效接触面积减小，形成反应死区，充电时在负极侧的褶皱处容易出现锂枝晶现象，在多次循环后，锂枝晶逐渐长大，直至刺穿隔膜造成电池短路。锌锰电池以锌箔等锌金属基作为负极，在负极侧也容易出现类似于锂电池的枝晶生长问题，因此卷绕式的电芯结构不适合锌锰电池体系。
锂电池的另一种结构形式是层叠式，其具有极片短，电池内阻小，适合大倍率充放电等优点，中国专利CN204834774U公开了一种层叠式聚合物高功率锂电池，中国专利CN202352753U公开了一种高功率层叠式锂电池，层叠式锂电池层叠的结构保证了其具有均匀一致的反应界面，极片和隔膜的接触性改善，界面反应均匀一致，活性物质充分参与反应，利用率提高，电池性能得到改善。并且优良的内部散热性能防止活性物质由于热胀冷缩而脱落集流体，因此层叠式结构是一种理想的适合高倍率放电的锌锰电池结构。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池。
静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池，包括裸电芯、电解液和外包装壳，裸电芯焊接极耳并装入外包装壳中且加注电解液封装制得电芯；裸电芯包括负极极片、隔膜和正极极片；负极极片、隔膜和正极极片的层叠方式分为普通层叠式、连续Z形折叠式以及制袋层叠式，层叠数量可调，为5-100层；普通层叠式为单片隔膜和正负极极片交替层叠；连续Z形折叠式为单条连续的隔膜Z形折叠两端分别插入成对的正极极片和负极极片；制袋层叠式为将隔膜制成袋状，将正极极片或负极极片包裹其中以普通层叠式组装；极耳引出方式分为同侧极耳引出式和两侧极耳引出式；正极极片为涂布式或栅板压片式极片，正极极片的活性材料为锰系氧化物；负极极片为锌金属基极片，锌金属基极片为锌箔、泡沫锌、锌网或其它纯锌金属材料制品；电解液为中性含电解质盐溶液，电解质为水溶性锌金属盐和锰金属盐溶液；外包装壳为铝塑膜软包封装、金属壳封装或塑料壳封装。
作为优选：普通层叠式为以负极极片、隔膜、正极极片、隔膜、负极极片的循环方式进行层叠。
作为优选：连续Z形折叠式为以负极极片、隔膜、正极极片、隔膜弯折后覆盖正极极片、负极极片的循环方式进行层叠。
作为优选：制袋层叠式为以负极极片、隔膜袋正极、负极极片、隔膜袋正极的循环方式或以隔膜袋负极、正极极片、隔膜袋负极、正极极片的循环方式进行层叠。
作为优选：层叠时所有正极极耳位置上下重叠，并以正负极极耳处于同侧的方式组装成电芯或以正负极极耳处于对侧的方式组装成电芯。
作为优选：正极极片的活性材料为与锌离子有反应活性的锰系氧化物。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用不锈钢作为集流体，多层不锈钢间可以使用激光焊接机进行焊接，不用担心中国专利CN201536135U所述的层叠式锂电池由于集流体采用铜箔在焊接过程中出现的虚焊、过焊等问题，且本专利具有高容量特性，与叠片式锂电池最大的不同在于，其主要面向静置式储能应用领域。本实用新型的极片为双面涂布式，层叠方式适合自动与半自动的机器层叠操作，可以大大提高层叠效率，制备出的电芯一致性高，制备方法简单。
附图说明
图1是负极极片、隔膜与正极极片为普通层叠式的循环方式示意图；
图2是负极极片、隔膜与正极极片为连续Z形折叠式的循环方式示意图；
图3是负极极片、隔膜与正极极片为制袋层叠式的循环方式示意图；
图4是同侧极耳引出式的示意图；
图5是两侧极耳引出式的示意图。
附图标记说明：1-负极极片、2-隔膜、3-正极极片、4-负极极耳、5-正极极耳、6-电芯。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
实施例1：
负极极片制取：将50um厚、100mm宽的锌箔涂覆一层100um厚度的碳纤维材料，其涂布宽度为80mm，将修饰后的锌箔进行冲切获得带有极耳的负极极片，其极片主反应区域尺寸为43mm*75mm，极耳部分为10mm*15mm。
正极极片制取：将50um厚、100mm宽的不锈钢箔涂覆一层200um厚度的以二氧化锰为主要物质的活性材料，其涂布宽度为80mm，将正极极片进行冲切获得带有极耳的正极极片，其极片主反应区域尺寸为43mm*75mm，极耳部分为10mm*15mm。
隔膜的制取，选取0.6mm厚度的AGM隔膜，将其裁切成50mm*80mm的尺寸。
依次按照负极极片、隔膜、正极极片、隔膜、负极极片……的循序进行层叠，使极片四边到隔膜四边的距离均为2.5mm左右，其效果如图1所示，图1中1为负极极片、2为隔膜、3为正极极片，该实施例中使用了2片正极、3片负极。层叠时所有正极的极耳位置上下重叠，可按照正负极极耳处于同侧的方式组装成如图4所示的电芯，也可按照正负极极耳处于对侧的方式组装成如图5所示的电芯。
将制取好的裸电芯焊接上极耳，采用激光焊接或超声波焊接均可实现；装入铝塑膜外包装，加注电解液终封后制得电芯。
实施例2：
正负极极片的制取同实施例1。
选取厚度0.2mm宽度80mm的无纺布隔膜料卷。
依次按照负极极片、隔膜、正极极片、隔膜弯折后覆盖正极极片、负极极片……的循序进行层叠，使极片四边到隔膜四边的距离均为2.5mm左右，其效果如图2所示，图2中1为负极极片、2为隔膜、3为正极极片，该实施例中使用了2片正极、3片负极。层叠时所有正极的极耳位置上下重叠，可按照正负极极耳处于同侧的方式组装成如图4所示的电芯，也可按照正负极极耳处于对侧的方式组装成如图5所示的电芯。
将制取好的裸电芯焊接上极耳，采用激光焊接或超声波焊接均可实现；装入铝塑膜外包装，加注电解液终封后制得电芯。
实施例3：
负极极片的制取同实施例1，正极极片采用栅板压制法，将10g正极材料，包括活性材料、导电剂和粘结剂加入到压制模型，加压后制得栅板压制法正极。
选取厚度0.2mm宽度80mm的无纺布隔膜料卷，将其裁切成50mm*80mm的尺寸，将正极放入隔膜中心，上下两片隔膜包裹中间一片正极极片，极片四边到隔膜四边的距离均为2.5mm左右，采用热封四边(仅极耳外凸出区域不封)的方式将其制成隔膜袋正极。
依次按照负极极片、隔膜袋正极、负极极片、隔膜袋正极……的循序进行层叠，使负极极片四边到隔膜袋正极四边的距离均为2.5mm左右，其效果如图3所示，图3中1为负极极片、2为隔膜、3为正极极片，该实施例中使用了2片正极、3片负极。层叠时所有正极的极耳位置上下重叠，可按照正负极极耳处于同侧的方式组装成如图4所示的电芯，也可按照正负极极耳处于对侧的方式组装成如图5所示的电芯。
将制取好的裸电芯焊接上极耳，采用激光焊接或超声波焊接均可实现；装入铝塑膜外包装，加注电解液终封后制得电芯。
Claims (6)
1.静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池，其特征在于：包括裸电芯、电解液和外包装壳，裸电芯焊接极耳并装入外包装壳中且加注电解液封装制得电芯(6)；裸电芯包括负极极片(1)、隔膜(2)和正极极片(3)；负极极片(1)、隔膜(2)和正极极片(3)的层叠方式分为普通层叠式、连续Z形折叠式以及制袋层叠式，层叠数量可调，为5-100层；普通层叠式为单片隔膜和正负极极片交替层叠；连续Z形折叠式为单条连续的隔膜Z形折叠两端分别插入成对的正极极片(3)和负极极片(1)；制袋层叠式为将隔膜制成袋状，将正极极片(3)或负极极片(1)包裹其中以普通层叠式组装；极耳引出方式分为同侧极耳引出式和两侧极耳引出式；正极极片(3)为涂布式或栅板压片式极片，正极极片(3)的活性材料为锰系氧化物；负极极片(1)为锌金属基极片，锌金属基极片为锌箔、泡沫锌、锌网或其它纯锌金属材料制品；电解液为中性含电解质盐溶液，电解质为水溶性锌金属盐和锰金属盐溶液；外包装壳为铝塑膜软包封装、金属壳封装或塑料壳封装。
2.根据权利要求1所述的静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池，其特征在于：普通层叠式为以负极极片(1)、隔膜(2)、正极极片(3)、隔膜(2)、负极极片(1)的循环方式进行层叠。
3.根据权利要求1所述的静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池，其特征在于：连续Z形折叠式为以负极极片(1)、隔膜(2)、正极极片(3)、隔膜弯折后覆盖正极极片、负极极片(1)的循环方式进行层叠。
4.根据权利要求1所述的静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池，其特征在于：制袋层叠式为以负极极片(1)、隔膜袋正极、负极极片(1)、隔膜袋正极的循环方式或以隔膜袋负极、正极极片(3)、隔膜袋负极、正极极片(3)的循环方式进行层叠。
5.根据权利要求1所述的静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池，其特征在于：层叠时所有正极极耳(5)位置上下重叠，并以正负极极耳处于同侧的方式组装成电芯(6)或以正负极极耳处于对侧的方式组装成电芯(6)。
6.根据权利要求1所述的静置型储能大容量层叠式中性锌锰电池，其特征在于：正极极片(3)的活性材料为与锌离子有反应活性的锰系氧化物。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111370780A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-03 | 湖南源达新材料有限公司 | 一种碱性锌基蓄电池的制备方法 |
| CN112701245A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-23 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种半固态锂硫电池复合极片、半固态锂硫电池及其制备方法 |
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- 2019-04-24 CN CN201920560981.3U patent/CN209822817U/zh active Active
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