CN210403935U - 电化学储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，提供一种电化学储能装置，包括内层隔离膜、若干负极极片、若干正极极片、负极引线结构件以及正极引线结构件。内层隔离膜具有若干第一容置腔以及若干第二容置腔。各第一容置腔均具有第二开口。各第二容置腔均具有第五开口。负极引线结构件设于各第一容置腔的第二开口的端侧且连接于各负极极片，正极引线结构件设于各第二容置腔的第五开口的端侧且连接于各正极极片。将内层隔离膜沿竖直方向连续弯折，在相同体积下，提高各极片的容置空间，体积利用率高。采用“去极耳”化的结构形式，对各极片进行向外引线，使得储能装置内的活性物质占比更高，能量密度更高。

Description

电化学储能装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其提供一种电化学储能装置。

背景技术

近年来，随着环境污染的日益加剧，新能源产业越来越受到人们的关注，特别是作为电源的储能装置的开发非常的活跃。为了取代现有的铅酸电池，提出了各种形式的蓄电储能装置。在这些蓄电储能装置中，具有优异的能量快速再生能力的双电荷层电容器受到关注。但是双电荷层电容器的能量密度太低，使其在大规模储能应用方面受限，于是有人便提出了一种锂离子超级电容器，其正极使用活性炭，负极使用可以吸附脱附锂离子的碳材料，电解液使用锂盐的非质子性有机电解质溶液，这种锂离子电容器具有超过10wh/kg的能量密度。然而，相比锂离子电池而言，锂离子电容器的能量密度还是低很多。锂离子电池由于其能量密度可以达到200～300wh/kg，被大量用于动力电池车的动力电源。

随着锂离子电池技术的不断发展，进一步对能量密度的提升，又发展出了以固态电解质代替传统锂离子电池的液体电解液的全固态锂电池，其具备超过 300wh/kg的能量密度。在整个围绕储能装置的能量密度提升的过程中，除了不断从化学体系方面进行革新之外，在材料体系不变的情况下，通过不断的提升活性物质在储能装置中占据的体积或重量来提升储能装置的能量密度一直是储能装置商业化过程中努力的一个方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电化学储能装置，旨在解决现有的储能装置因自身结构受限所导致的活性物质占比低、能量密度低的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电化学储能装置，包括内层隔离膜、若干负极极片、若干正极极片、用于连接各所述负极极片的且具有导电性的负极引线结构件以及用于连接各所述正极极片的且具有导电性的正极引线结构件，所述内层隔离膜沿竖直方向连续弯折形成交替设置的用于容置负极极片的若干第一容置腔以及用于容置正极极片的若干第二容置腔，各所述第一容置腔均具有依次连通的第一开口、第二开口以及第三开口，各所述第二容置腔均具有依次连通的第四开口、第五开口以及第六开口，所述第一开口的开口朝向与所述第四开口的开口朝向相同，所述第二开口的开口朝向与所述第五开口的开口朝向相对，所述第三开口的开口朝向与所述第六开口的开口朝向相同，所述负极引线结构件设于各所述第一容置腔的所述第二开口的端侧且连接于各所述负极极片，所述正极引线结构件设于各所述第二容置腔的所述第五开口的端侧且连接于各所述正极极片。

具体地，各所述负极极片均包括负极集流体以及夹设于所述负极集流体相对两侧的负极涂层，各所述负极集流体朝向对应的所述第二开口的端面与对应的所述第一容置腔的所述第二开口处的端面平齐，并且，各所述负极集流体均抵接于所述负极引线结构件。

具体地，各所述正极极片均包括正极集流体以及夹设于所述正极集流体相对两侧的正极涂层，各所述正极集流体朝向对应的所述第五开口的端面与对应的所述第二容置腔的所述第五开口处的端面平齐，并且，各所述正极集流体均抵接于所述正极引线结构件。

或者，各所述负极极片均包括负极集流体以及夹设于所述负极集流体相对两侧的负极涂层，各所述负极集流体朝向所述所述第二开口凸伸至外部，并且，各所述负极集流体均抵接于所述负极引线结构件。

或者，各所述正极极片均包括正极集流体以及夹设于所述正极集流体相对两侧的正极涂层，各所述正极集流体朝向所述所述第五开口凸伸至外部，并且，各所述正极集流体均抵接于所述正极引线结构件。

优选地，所述负极集流体伸出至所述第二开口外部的长度范围为 0.1mm～1.0mm。

优选地，所述正极集流体伸出至所述第五开口外部的长度范围为 0.1mm～1.0mm。

具体地，所述负极引线结构件为设于各所述第一容置腔的所述第二开口端侧的第一导电膜层。

具体地，所述正极引线结构件为设于各所述第一容置腔的所述第二开口端侧的第一导电膜层。

进一步地，所述电化学储能装置还包括外层隔离膜，所述外层隔离膜包裹于所述内层隔离膜的外侧且封堵于各所述第一容置腔的所述第一开口以及所述第三开口和封堵于各所述第二容置腔的所述第四开口以及所述第六开口。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的电化学储能装置，首先，将内层隔离膜沿竖直方向连续弯折形成交替设置的若干第一容置腔和若干第二容置腔，进而在相同体积下，提高各正极极片和各负极极片的容置空间，体积利用率高，即提高活性物质体积比，体积能量密度更高；其次，各负极极片朝向对应第一容置腔的第二开口的端侧均与负极引线结构件直接连接，省去负极极耳机结构，在同等体积下，余留出更多空间用以提高各负极极片的活性物质的体积占比，同理地，各正极极片朝向对应第二容置腔的第五开口的端侧均与正极引线结构件直接连接，同样省去了正极极耳结构，在同等体积下，余留出更多空间用以提高各正极极片的活性物质的体积占比。本实用新型的电化学储能装置在空间多层折叠结构的基础上，采用“去极耳”化的结构形式，对各负极极片和各正极极片进行引线，使得储能装置内的活性物质占比更高，能量密度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的电化学储能装置的爆炸图；

图2为本实用新型实施例一提供的电化学储能装置的内层隔离膜的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的电化学储能装置的剖面图；

图4为本实用新型实施例一提供的电化学储能装置的结构示意图。

图5为本实用新型实施例二提供的电化学储能装置的剖面图。

其中，图中各附图标记：

内层隔离膜	10	第二开口	11b
				负极极片	20	第三开口	11c
正极极片	30	第四开口	12a
				负极引线结构件	40	第五开口	12b
正极引线结构件	50	第六开口	12c
				外层隔离膜	60	负极集流体	21
第一容置腔	11	负极涂层	22
				第二容置腔	12	正极集流体	31
第一开口	11a	正极涂层	32

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

请参考图1和图2，本实用新型实施例提供的电化学储能装置，包括内层隔离膜10、若干负极极片20、若干正极极片30、用于连接各负极极片20的且具有导电性的负极引线结构件40以及用于连接各正极极片30的且具有导电性的正极引线结构件50。内层隔离膜10沿竖直方向连续弯折形成交替设置的用于容置负极极片20的若干第一容置腔11以及用于容置正极极片30的若干第二容置腔12，可以理解地，内层隔离膜10在竖直空间内进行多次弯折折叠形成包裹各负极极片20和各正极极片30的容置腔，即从内层隔离膜10的侧面看为连接地“Z”字型状。各第一容置腔11均具有依次连通的第一开口11a、第二开口11b 以及第三开口11c，这里，可以理解地，各第一容置腔11在周向方向上仅一个方向为封闭的，其余三个方向均为敞开的。各第二容置腔12均具有依次连通的第四开口12a、第五开口12b以及第六开口12c，同理地，各第二容置腔12在周向方向上仅一个方向为封闭的，其余三个方向均为敞开的。第一开口11a的开口朝向与第四开口12a的开口朝向相同，第二开口11b的开口朝向与第五开口 12b的开口朝向相对，第三开口11c的开口朝向与第六开口12c的开口朝向相同，负极引线结构件40设于各第一容置腔11的第二开口11b的端侧且连接于各负极极片20，正极引线结构件50设于各第二容置腔12的第五开口12b的端侧且连接于各正极极片30。

本实用新型实施例提供的电化学储能装置，首先，将内层隔离膜10沿竖直方向连续弯折形成交替设置的若干第一容置腔11和若干第二容置腔12，进而在相同体积下，提高各正极极片30和各负极极片20的容置空间，体积利用率高，即提高活性物质体积比，体积能量密度更高；其次，各负极极片20朝向对应第一容置腔11的第二开口11b的端侧均与负极引线结构件40直接连接，省去负极极耳机结构，在同等体积下，余留出更多空间用以提高各负极极片20的活性物质的体积占比，同理地，各正极极片20朝向对应第二容置腔12的第五开口 12b的端侧均与正极引线结构件50直接连接，同样省去了正极极耳结构，在同等体积下，余留出更多空间用以提高各正极极片30的活性物质的体积占比。本实用新型的电化学储能装置在空间多层折叠结构的基础上，采用“去极耳”化的结构形式，对各负极极片20和各正极极片30进行向外引线，使得储能装置内的活性物质占比更高，能量密度更高。

具体地，请参考图1至图3，在本实施例中，各负极极片20均包括负极集流体21以及夹设于负极集流体21相对两侧的负极涂层22，可以理解地，负极极片21为层状结构，并且，冲切为矩形。各负极集流体22朝向对应的第二开口11b的端面与对应的第一容置腔11的第二开口11b处的端面平齐，并且，各负极集流体21均抵接于负极引线结构件40。这里，可以理解地，各负极集流体 21用于向外引出的端侧朝向相同且与第一容置腔11的第二开口11b处的端面平齐，这样，将具有导电性的负极引线结构件40设置在各第二开口11b端侧处时，即连接各负极极片20。

同理地，请参考图1至图3，在本实施例中，各正极极片30均包括正极集流体31以及夹设于正极集流体31相对两侧的正极涂层32，可以理解地，正极极片31为层状结构，并且，冲切为矩形。各正极集流体32朝向对应的第五开口12b的端面与对应的第二容置腔12的第五开口12b处的端面平齐，并且，各正极集流体31均抵接于正极引线结构件50。同样地，各正极集流体31用于向外引出的端侧朝向相同且与第二容置腔12的第五开口12b处的端面平齐，这样，将具有导电性的正极引线结构件50件设置在各第五开口12b端侧处时，即连接各正极极片30。

具体地，在本实施例中，负极引线结构件40为设于各第一容置腔11的第二开口12b端侧的第一导电膜层。这里，负极引线结构件40是便于理解抽象出来的一导电层。对第一导电膜层的面积大小不做限定，即可覆盖整个各负极极片20的引线端侧，也可以仅覆盖部分，以能够实现连接各负极集流体21为准。当然，负极引线结构件40除了以导电膜层的结构形式存在，也可是导电条状结构或是导电带状结构。

同理地，在本实施例中，正极引线结构件50件为设于各第二容置腔12的第五开口12b端侧的第二导电膜层。这里，正极引线结构件50是便于理解抽象出来的一导电层。对第二导电膜层的面积大小不做限定，即可覆盖整个各正极极片30的引线端侧，也可以仅覆盖部分，以能够实现连接各正极集流体31为准。当然，正极引线结构件50件除了以导电膜层的结构形式存在，也可是导电条状结构或是导电带状结构。

优选地，在本实施例中，负极引线结构件40和正极引线结构件50件可以为采用涂覆或喷涂方式在各负极集流体的引线端和各正极集流体的引线端的导电浆涂层，例如，负极引线结构件40为导电银浆涂层、导电铜浆涂层、导电镍浆涂层以及碳浆涂层等，正极引线结构件50为导电铝浆涂层。

或者，在本实施例中，负极引线结构件40和正极引线结构件50件可以为镀在各负极集流体的引线端和各正极集流体的引线端的导电镀层。例如，负极引线结构件40为导电镀铜层、导电镀镍层以及正极引线结构件50为导电镀铝层等。具体地，可通过真空蒸镀金属薄膜层工艺实现。

优选地，在本实施例中，负极极片20的厚度范围为50μm～200μm。

优选地，在本实施例中，正极极片30的厚度范围为50μm～200μm。

优选地，在本实施例中，内层隔离膜10的厚度范围为10μm～30μm。

进一步地，请参考图2和图4，在本实施例中，电化学储能装置还包括外层隔离膜60，该外层隔离膜60包裹在内层隔离膜10的外侧，即对各第一容置腔 11的第一开口11a以及第三开口11c和对各第二容置腔12的第四开口12a以及第六开口12c进行封堵。即避免各正极集流体的非引线端与各负极集流体的非引线端发生短路的问题。

在本实施例中，正极集流体31的材质为铝箔、不锈钢箔、石墨纸、碳纳米管薄膜、金属化PP膜、金属化PE膜，金属化PET膜中的任意一种。负极集流体21的材质为铜箔、不锈钢箔、石墨纸、碳纳米管薄膜、金属化PP膜、金属化PE膜，金属化PET膜中的任意一种。

在本实施例中，内层隔离膜10的材质为聚烯烃类多孔薄膜、无纺布类聚合物多孔隔膜表面涂覆金属氧化物颗粒绝热材料涂层和粘性聚合物涂层组成的复合膜以及柔性无机电解质复合膜等。

优选地，内侧隔离膜10由PE或PP隔离膜和双面涂覆Al₂O₃颗粒涂层及 PVDF粘性涂层的复合膜组成。

优选的，内侧隔离膜10为聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚醚酰亚胺等具备离子传导性能的聚合物及它们的衍生共聚物。

优选的，内侧隔离膜10为柔性无机电解质复合膜，如硫系玻璃固态电解质或者金属氧化物类固态电解质混合聚合物电解质和其他聚合物粘结剂制成柔性电解质复合膜。

实施例二

请参考图2和图5，与上述实施例不同之处在于，负极集流体21朝向第二开口11b凸伸至外部，并且，各负极集流体21均抵接于负极引线结构件40。可以理解地，即负极集流体21的长度大于第一容置腔11的深度。该种结构适合截面导线性更好负极集流体21。

同理地，正极集流体31朝向第五开口12b凸伸至外部，并且，各正极集流体31均抵接于正极引线结构件50。可以理解地，即正极集流体21的长度大于第二容置腔11的深度。同样地，该种结构适合截面导线性更好正极集流体31。

优选地，在本实施例中，负极集流体21伸出至第二开口11b外部的长度范围为0.1mm～1.0mm。

优选地，在本实施例中，正极集流体31伸出至第五开口12b外部的长度范围为0.1mm～1.0mm。

本实用新型实施例还提供一种上述化学储能装置的制造方法，该制造方法如下：

步骤一、将内层隔离膜沿竖直方向连续弯折形成交替设置的若干第一容置腔以及若干第二容置腔；

这里，在竖直空间对内层隔离膜进行折叠，即从内层隔离膜的侧面看为连接地“Z”字型状，这样，保证空间区域化分布，具有更好的空间利用率以及确保将各负极极片与各正极极片隔开。

步骤二、冲切若干呈矩形的负极极片以及若干呈矩形的正极极片，将各负极极片置于对应的第一容置腔内，将各正极极片置于对应的第二容置腔内，并且，热压形成层叠结构立方体；

这里，各第一容置腔和各第二容置腔的内表面具有粘性，在加热加压条件下，各负极极片的正反面粘连在对应的第一容置腔内和各正极极片的正反面粘连在对应的第二容置腔内，最终形成结构紧实地的层叠结构立方体。

步骤三、层叠结构立方体的周向具有各负极极片和各正极极片同向向外朝向的第一端侧、仅各负极极片向外朝向的第二端侧、各负极极片和各正极极片同向向外朝向的且与第一端侧相对的第三端侧以及仅各正极极片向外朝向的且与第二端侧相对的第四端侧，在层叠结构立方体的第二端侧进行金属化处理以串联各负极极片，在层叠结构立方体的第四端侧进行金属化处理以串联各正极极片。

这里，各负极极片的引线端的引出方向相同且与内层隔离膜的折叠方向相垂直，同理地，各正极极片的引线端的引出方向相同且与内层隔离膜的折叠方向相垂直，同时，与各负极极片的引线端的引出方向相对。

金属化处理具体为在层叠结构立方体的第二端侧形成用于连接各负极极片的负极导电层，以及在层叠结构立方体的第四端侧形成用于连接各正极极片的正极导电层。优选地，金属化处理为采用涂覆或喷涂方式在层叠结构立方体的第二端侧的和在层叠结构立方体的第四端侧的导电浆涂层，例如，负极导电层为导电银浆涂层、导电铜浆涂层、导电镍浆涂层以及碳浆涂层等，正极导电层为导电铝浆涂层。

或者，金属化处理为镀在层叠结构立方体的第二端侧的和在层叠结构立方体的第四端侧的导电镀层。例如，负极导电层为导电镀铜层、导电镀铬层、导电镀镍层以及正极导电层为导电镀铝层等。具体地，可通过真空蒸镀金属薄膜层工艺实现。

本实用新型实施例提供的电化学储能装置的制造方法，对内层隔离膜等材料的利用率更高，以及保证了储能装置内的活性物质占比更高，能量密度更高，同时，减小了极耳材料的使用，工序更加简单、制造成本更低。

具体地，电化学储能装置包括超级电容器、锂离子超级电容器、PET复合基材锂离子电池、石墨纸复合基材锂离子电池以及固态电解质金属锂电池。各电化学储能装置的制作过程如下：

超级电容器

将市售的活性炭粉末90重量份、乙炔黑粉体5重量份、聚偏氟乙烯粉末5 重量份以及N-甲基吡咯烷酮100重量份进行充分混合得到极片浆料。利用涂覆机将该极片浆料均匀的涂覆在15μm的铝箔集流体的两面，然后进行干燥、冲压后，得到厚度为60μm电极极片，将电极极片冲切成6.0×7.5cm²的小片待用。内层隔离膜采用厚度为35μm的纤维素/人造丝混合无纺布，表面为聚偏氟乙烯粘接层，使用前将其分切为宽度为6.5cm的长条形隔离膜带。将电极小片与内层隔离膜带按照Z形交替层叠，内层隔离膜将极片的一侧短边包裹，极片的长边与隔离膜的长度方向一致。然后将极片的两个长边所在侧面及叠片结构的上下表面用内层隔离膜包裹起来。完成极片堆叠后对其进行热压将每一层极片与隔离膜粘合在一起。然后将热固型导电银浆涂刷在热压后的层叠结构的短边两侧，经低温固化后，在两侧的导电层上采用锡焊的方式将电容器的引线进行焊接。完成入壳、电解液加注及封装后即可制成双电层电容器。

锂离子超级电容器

将市售的活性炭粉末85重量份、乙炔黑粉体5重量份、丙烯酸类树脂粘接剂6重量份、羧甲基纤维素钠4重量份以及去离子水200重量份的组分进行充分混合，得到正极浆料。将正极浆料通过辊涂机均匀的涂覆在正极集流体15μm 的铝箔的两面。然后进行干燥、辊压后，得到厚度120μm的正极极片。将正极极片冲切成6.0×7.5cm²的小片待用。

将市售的聚偏氟乙烯粉末10重量份溶解在N-甲基吡咯烷酮90重量份中得到10％浓度的聚偏氟乙烯溶液，然后将100重量份的市售硬碳粉末加入到上述聚偏氟乙烯溶液中充分混合，得到负极浆料。利用辊涂机将负极浆料均匀的涂覆在负极集流体10μm铜箔的的两面。然后，进行干燥、辊压后，得到厚度为 60μm的负极极片。将电极极片冲切成6.0×7.5cm²的小片待用。

内层隔离膜采用厚度为25μm的聚烯烃类多孔PP隔离膜，表面为聚偏氟乙烯粘接层，使用前将其分切为宽度为6.5cm的长条形隔离膜带。将各正负电极小片与隔离膜带按照Z形交替层叠，隔离膜将极片的一侧短边包裹，极片的长边与隔离膜的长度方向一致。然后将极片的两个长边所在侧面及叠片结构的上下表面用隔离膜包裹起来。完成极片堆叠后对其进行热压将每一层极片与隔离膜粘合在一起。然后将热固型导电银浆涂刷在热压后的层叠结构的短边两侧，经低温固化后，在两侧的导电层上采用锡焊的方式将电容器的引线进行焊接。完成入壳、电解液加注及封装后即可制成双电层电容器。

PET复合基材锂离子电池

(1)正极极片制作：

将正极活性物质材料镍钴猛811、导电剂炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比96:2:2进行混合，加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，用搅拌机搅拌成均匀稳定的正极浆料；将正极浆料均匀的涂覆在正极集流体PET镀铝复合基材上，烘干后经过辊压、分切、膜切得到正极极片，正极极片一侧预留超出PET镀铝复合基材0.1-0.5mm长度的正极连接部。

(2)负极极片的制作：

将负极活性物质材料石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素、粘结剂丁苯橡胶按照质量比96.5:0.5:1.5:1.5混合后，加入溶剂去离子水，在搅拌机中搅拌至均匀稳定的负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体PET镀铜复合基材上，烘干后经过辊压、分切、膜切得到负极极片，负极极片一侧预留超出 PET镀铜复合基材0.1-0.5mm长度的负极连接部。

(3)内层隔离膜的制备

选取聚乙烯多孔膜，表面涂覆Al₂O₃颗粒涂层及聚偏氟乙烯粘性涂层的复合膜作为隔离膜，按照设计尺寸分切成相应的宽度待用。

(4)电解液的制备

将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按照体积比1:1:1进行混合得到有机溶剂，接着将充分干燥的锂盐LiPF₆溶解于混合后的溶剂中，配制成浓度为 1mol/L的电解液。

(5)锂离子电池裸电芯的制备

将上述正极极片、内层隔离膜、负极极片按照Z字型叠片的方式层叠起来，使隔离膜处于正负极极片之间起到隔离作用，完成层叠后避开需要金属化处理引出正负极连接部的侧面，其余四个侧面用外层隔离膜包裹一圈并有胶纸粘贴固定得到裸电芯，并于真空烘箱中将裸电芯的水分含量烘烤至规格范围内备用。

(6)电芯极耳引线结构件的制作

包裹后的裸电芯有两个相对的侧面未被包裹，一个侧面裸露所有正极极片的PET镀铝复合基材正极连接部，另一个侧面裸露所有负极极片的PET镀铜复合基材正极连接部。采用金属冷喷涂工艺，分别对正极连接部侧喷涂0.5mm厚的金属铝层，对正极连接部侧喷涂0.5mm厚的金属铜层。经清洁处理后，采用锡焊将电芯的正负极外部引线焊接在喷铝层和喷铜层表面，焊点的部位涂覆一层热熔硅胶防止电解液渗入。

将以上电芯完成入壳、电解液加注、封装、化成测试后制得锂离子电池。

石墨纸复合基材锂离子电池

(1)正极极片制作：

将正极活性物质材料镍钴猛811、导电剂炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比96:2:2进行混合，加入容积N-甲基吡咯烷酮，用搅拌机搅拌成均匀稳定的正极浆料；将正极浆料均匀的涂覆在正极集流体石墨纸复合基材上，烘干后经过辊压、分切、膜切得到正极极片。

(2)负极极片的制作：

将负极活性物质材料石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素、粘结剂丁苯橡胶按照质量比96.5:0.5:1.5:1.5混合后，加入溶剂去离子水，在搅拌机中搅拌至均匀稳定的负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体石墨纸复合基材上，烘干后经过辊压、分切、膜切得到负极极片。

(3)内层隔离膜的制备

选取聚乙烯多孔膜，表面涂覆Al₂O₃颗粒涂层及聚偏氟乙烯粘性涂层的复合膜作为隔离膜，按照设计尺寸分切成相应的宽度待用。

(4)电解液的制备

将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按照体积比1:1:1进行混合得到有机溶剂，接着将充分干燥的锂盐LiPF₆溶解于混合后的溶剂中，配制成浓度为 1mol/L的电解液。

(5)锂离子电池裸电芯的制备

将上述正极极片、内层隔离膜、负极极片按照Z字型叠片的方式层叠起来，使隔离膜处于正负极极片之间起到隔离作用，完成层叠后避开需要金属化处理引出极耳阴线的侧面，其余四个侧面用外层隔离膜包裹一圈并有胶纸粘贴固定得到裸电芯，并于真空烘箱中将裸电芯的水分含量烘烤至规格范围内备用。

(6)电芯极耳引线结构件制作

包裹后的裸电芯有两个相对的侧面未被包裹，一个侧面裸露所有正极极片的石墨纸复合基材断面，另一个侧面裸露所有负极极片的石墨纸复合基材断面。采用金属喷涂工艺，分别对各正极极片侧喷涂0.5mm厚的金属铝层，对各负极极片侧喷涂0.5mm厚的金属铜层。经清洁处理后，采用锡焊将电芯的正负极外部引线焊接在喷铝层和喷铜层表面，焊点的部位涂覆一层热熔硅胶防止电解液渗入。

将以上电芯完成入壳、电解液加注、封装、化成测试后制得锂离子电池。

固态电解质金属锂电池

(1)正极极片制作：

向作为溶剂的N-甲基-2吡咯烷酮中加入88wt％的正极材料LiFePO4、 2.0％wt％的导电炭黑和10.0wt％的粘结剂聚氧化乙烯，制得正极浆料。将正极浆料均匀的涂在厚度为16μm的正极集流体铝箔上，并干燥得到正极。然后，经过辊压、分切、膜切得到正极极片。

(2)负极极片的制作：

金属锂薄膜负极可直接购买或采用挤压的方法制得，表面经过化成处理，形成一层表面保护层。将负极锂膜经膜切得到负极极片。

(3)内层隔离膜的制备

选取72wt％的聚氧化乙烯、20wt％的LiTFSI锂盐、8wt％的中值粒径为200nm 的γ氧化铝，采用双螺杆挤出机挤出流延成20μm厚的聚合物内层隔离膜。

(4)锂离子电池裸电芯的制备

将上述正极极片、内层隔离膜、负极极片按照Z字型叠片的方式层叠起来，使内层隔离膜处于正负极极片之间起到隔离作用，层叠完成后用外层隔离膜包裹一圈并有胶纸粘贴固定得到裸电芯，并于真空烘箱中将裸电芯的水分含量烘烤至规格范围内备用。

(5)电芯极耳引线结构件制作

包裹后的裸电芯有两个相对的侧面未被包裹，一个侧面裸露所有正极极片的铝箔基材断面，另一个侧面裸露所有负极极片的金属锂断面。采用金属喷涂工艺，分别对正极侧喷涂0.5mm厚的金属铝层，对负极侧喷涂0.5mm厚的金属铜层。经清洁处理后，采用锡焊将电芯的正负极外部引线焊接在喷铝层和喷铜层表面，焊点的部位涂覆一层热熔硅胶防止电解液渗入。

将以上电芯完成入壳、封装、化成测试后制得固态电解质金属锂电池

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电化学储能装置，其特征在于：包括内层隔离膜、若干负极极片、若干正极极片、用于连接各所述负极极片的且具有导电性的负极引线结构件以及用于连接各所述正极极片的且具有导电性的正极引线结构件，所述内层隔离膜沿竖直方向连续弯折形成交替设置的用于容置负极极片的若干第一容置腔以及用于容置正极极片的若干第二容置腔，各所述第一容置腔均具有依次连通的第一开口、第二开口以及第三开口，各所述第二容置腔均具有依次连通的第四开口、第五开口以及第六开口，所述第一开口的开口朝向与所述第四开口的开口朝向相同，所述第二开口的开口朝向与所述第五开口的开口朝向相对，所述第三开口的开口朝向与所述第六开口的开口朝向相同，所述负极引线结构件设于各所述第一容置腔的所述第二开口的端侧且连接于各所述负极极片，所述正极引线结构件设于各所述第二容置腔的所述第五开口的端侧且连接于各所述正极极片。

2.根据权利要求1所述的电化学储能装置，其特征在于：各所述负极极片均包括负极集流体以及夹设于所述负极集流体相对两侧的负极涂层，各所述负极集流体朝向对应的所述第二开口的端面与对应的所述第一容置腔的所述第二开口处的端面平齐，并且，各所述负极集流体均抵接于所述负极引线结构件。

3.根据权利要求1所述的电化学储能装置，其特征在于：各所述正极极片均包括正极集流体以及夹设于所述正极集流体相对两侧的正极涂层，各所述正极集流体朝向对应的所述第五开口的端面与对应的所述第二容置腔的所述第五开口处的端面平齐，并且，各所述正极集流体均抵接于所述正极引线结构件。

4.根据权利要求1所述的电化学储能装置，其特征在于：各所述负极极片均包括负极集流体以及夹设于所述负极集流体相对两侧的负极涂层，各所述负极集流体朝向所述第二开口凸伸至外部，并且，各所述负极集流体均抵接于所述负极引线结构件。

5.根据权利要求1所述的电化学储能装置，其特征在于：各所述正极极片均包括正极集流体以及夹设于所述正极集流体相对两侧的正极涂层，各所述正极集流体朝向所述第五开口凸伸至外部，并且，各所述正极集流体均抵接于所述正极引线结构件。

6.根据权利要求4所述的电化学储能装置，其特征在于：所述负极集流体伸出至所述第二开口外部的长度范围为0.1mm～1.0mm。

7.根据权利要求5所述的电化学储能装置，其特征在于：所述正极集流体伸出至所述第五开口外部的长度范围为0.1mm～1.0mm。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电化学储能装置，其特征在于：所述负极引线结构件为设于各所述第一容置腔的所述第二开口端侧的第一导电膜层。

9.根据权利要求1至7任一项所述的电化学储能装置，其特征在于：所述正极引线结构件为设于各所述第一容置腔的所述第二开口端侧的第一导电膜层。

10.根据权利要求1至7任一项所述的电化学储能装置，其特征在于：所述电化学储能装置还包括外层隔离膜，所述外层隔离膜包裹于所述内层隔离膜的外侧且封堵于各所述第一容置腔的所述第一开口以及所述第三开口和封堵于各所述第二容置腔的所述第四开口以及所述第六开口。

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