CN203521496U - 一种苹果形大功率聚合物锂电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种苹果形大功率聚合物锂电池，包括外壳和电池芯，电池芯包括正极片、负极片和隔膜，正极片、负极片和隔膜的形状同为苹果形片状，所谓苹果形片状是以圆形片为基材并沿上下两个平形的弦切割而成的具有平行的上弦边和下弦边以及两侧圆弧边的片状，正极片或负极片通过焊接的方式连接电池的正极耳或负极耳，正极耳位于正极片的中部，负极耳位于负极片的中部；正极耳和负极耳分别位于电池的上弦边和下弦边。本实用新型适用于对电池外观具有特殊要求的使用载体，使空间利用最大化，从而提高其体积能量密度，并使电池在大电流放电时电流密度分布更均匀，提高电池高倍率放电的性能，可制成30－50Ah的大功率聚合物锂电池。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池的技术领域，特别指一种适用于特殊载体（如含有曲面的圆形载体）要求特殊形状的大功率聚合物锂电池。
背景技术
锂离子电池是新型的绿色高能二次电池，具有能量密度高、自放电小、使用寿命长等优点。近年来，随着社会的发展及石油能源危机，锂离子电池的应用已经扩展到动力、储能、航空、航海等领域，为了实现空间的最大利用，一些运行载体会具有特殊的结构，如含有曲面的圆形运行载体，为了实现电池的高能量密度和空间的最大利用化，就必然要求电池具有特殊的外观，所以对含有曲面的特殊外形的聚合物锂电池引起了广泛关注。
以铝塑膜为外壳的锂离子电池一般制成方形电池，如图1所示，传统的锂电池10是规则的方形。首先，传统锂电池的四边都是直边，没有曲线边，当用电载体是圆形（或椭圆形）时，将传统电池放进圆形载体中，其四个直边与圆形的曲面之间不可避免存在一定的距离，这就造成空间浪费，减小了体积能量密度，而且载体越大，浪费空间也就越大。其次，传统锂电池的四角与圆形载体的曲面相接触时，会造成电池四角受力过大，当电池受到碰撞时，电池破损，外界空气进入，导致电池报废，甚至电池内部正负极片接触造成电池燃烧，同时传统电池极耳20分布在电池10的同侧，在大电流放电时由于极耳在同侧，造成电流密度公布不均，电池发热严重，其倍率性能和循环性能差。
实用新型内容
为了解决现有的技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种苹果形大功率聚合物锂电池，适用于对电池外观具有特殊要求的运行载体。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种苹果形大功率聚合物锂电池，包括外壳和电池芯，所述电池芯包括正极片、负极片和隔膜，正极片和负极片组成极片组，正极片和负极片之间设有隔膜隔开，正极片、负极片和隔膜的形状同为苹果形片状，所谓苹果形片状是以圆形片为基材并沿上下两个平形的弦切割而成的具有平行的上弦边和下弦边以及两侧圆弧边的片状，正极片或负极片通过焊接的方式连接电池的正极耳或负极耳，正极耳位于正极片的中部，负极耳位于负极片的中部；正极耳和负极耳分别位于电池的上弦边和下弦边，使电池在大电流放电时电流密度分布更均匀，从而降低电池在大电流放电时表面过高的温度，提高大电流放电的性能。
所述的外壳是采用PP层、Al层和尼龙层复合而成的铝塑膜，通过冲压形成。
所述的电池芯有多个单片电芯叠加组成，每个单片电芯是采用单面正极片-隔膜-双面负极片-隔膜-单面正极片的叠片方式。
所述的隔膜选用PP/PE/PP三层复合结构，通过浸涂工艺处理，可提高电池安全性能，同时电池在充放电过程中不易出现膨胀和变形。
所述的正极耳采用纯度在99%±5%的纯铝片，其厚度在0.2－0.3mm，负极耳采用纯度为99%±5%的纯紫铜片，厚度为0.2－0.3mm，可满足电池的大电流放电性能。
采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：一、苹果形的外观设计，包括平行的上弦边和下弦边以及两侧圆弧边，可以满足特殊载体（如边缘是圆弧形）对电池外观的要求，当用电载体是圆形时，使其两侧的圆弧和载体的全面相接触，实现空间的最大利用，使电池在各行业的应用更为广泛，提高了电池的空间利用率，提高电池的体积能量密度；二、将电池的正极耳和负极耳的位置由同一侧两边移至两侧中间的位置，且分别从正极片和负极片引出，避免传统电池在大电流放电时电池极耳处的温度过高，影响电池的大电流放电性能，电池可满足10C-30C的高倍率持续放电性能，可制作成30-50Ah的大功率聚合物锂电池。
总之，本实用新型电池是聚合物锂电池，具有大容量、高功率、高能量密度、无记忆效应，自放电率小，设计灵巧的外型尺寸，安全性能好等优点。
附图说明
图1是传统的电池结构示意图；
图2是本实用新型电池芯的结构示意图；
图3是本实用新型电池芯的分解图一；
图4是本实用新型电池芯的分解图二；
图5是本实用新型的制作工艺流程图；
图6是本实用新型的电池倍率放电曲线。
标号说明
电池10 极耳20 圆形片30
上弦边40 下弦边50 圆弧边60
正极片1 负极片2 隔膜3
正极耳4 负极耳5。
具体实施方式
本实用新型揭示的一种苹果形大功率聚合物锂电池，包括外壳和电池芯，如图2和图3、4所示，所述电池芯是由n个单片电芯组成，所述的单片电芯由两个单面的正极片1、一个负极片2和隔膜3组成，负极片2位于中间，两侧各叠一个单面的正极片1，正极片1有正极膜的一面朝向里即负极片2，正极片1和负极片2组成极片组，正极片1和负极片2之间设有隔膜3隔开；正极片1、负极片2和隔膜3的形状同为苹果形片状，所谓苹果形片状是以圆形片30为基材，通过激光膜板由一定程序进行控制进行激光切割，沿上下两个平形的弦切割而成的具有平行的上弦边40和下弦边50以及两侧圆弧边60，正极片1或负极片2通过焊接的方式连接电池的正极耳4或负极耳5，正极耳4位于正极片1的中部，负极耳5位于负极片2的中部，这样，电池的整体外观像一个苹果，适用放在特殊要求的电池载体中，以实现电池空间的最大利用。
同时，此实施例的正极耳4和负极耳5分别位于电池的上弦边40和下弦边50，使电池在大电流放电时电流密度分布更均匀，防止电池的极化内阻，从而降低电池在大电流放电时表面过高的温度，提高大电流放电的性能及安全性能。
而且，此实施例的外壳是采用PP层、Al层和尼龙层复合而成的铝塑膜，通过冲压形成。
此实施例的正极耳4采用纯度在99%±5%的纯铝片，其厚度在0.2－0.3mm，负极耳5采用纯度为99%±5%的纯紫铜片，厚度为0.2－0.3mm。
此实施例的隔膜选用PP/PE/PP三层复合结构，通过浸涂工艺处理，用粘接剂（聚偏氟乙烯-六氟丙烯,PVDF-HFP)、塑化剂（邻苯二甲酸二丁酯，DBP）与丙酮混合制的均匀浆料涂敷在（PP-PC-PE）三层复合的隔膜上而制成，可提高电池安全性能，同时电池在充放电过程中不易出现膨胀和变形。
另外，电池采用BI-CELL层叠制作工艺，使本实用新型可制成30－50 Ah的大功率聚合物锂电池，具有大容量、高功率、高能量密度、无记忆效应，自放电率小，设计灵巧的外型尺寸，安全性能好等优点，同时加工性能好，制作方法简单，可大批量生产。
本实用新型的制作工艺流程如图5所示。
一、浆料的配制
正极浆料的配制：正极活性物质钴酸锂或三元（LCO、NCM)77.5%-85%，导电炭黑4%-8%，塑化剂8.5%-12%（邻苯二甲酸二丁酯，DBP），粘结剂10%-15%（聚偏氟乙烯-六氟丙烯,PVDF-HFP),在丙酮内溶剂（丙酮的加入量为使PVDF-HFP的质量分数达到12%左右），混合成均匀的浆料；
负极浆料的配制：负极活性物质(MCMB)76%-83%，导电炭黑5%-8%，塑化剂12%-15%（邻苯二甲酸二丁酯，DBP），粘结剂7%-12%（聚偏氟乙烯-六氟丙烯,PVDF-HFP),在丙酮内溶剂（丙酮的加入量为使PVDF-HFP的质量分数达到12%左右），混合成均匀的浆料。
二、涂布
把配好的正负极浆料均匀连续的涂敷在PET上，按设计要求控制涂布的的面密度和厚度。
三、集流体预处理
将集流体表面涂覆薄层的导电材料，主要是正极铝网的表面处理，将一层含导电剂的聚丙烯酸膜浆料均匀涂在铝网上，涂层的厚度6－8mμm，以保证正极膜与铝网结合的强度和导电性，负的集流体铜箔可不做处理。
四、辊压
将涂布好的正极膜与处理好的铝网进行复合制得单面的正极片，将涂布好的负极膜与铜箔复合制得双面的负极片，然后按设计要求将正负片辊压成一定厚度。
五、裁片
进行激光切割，按设计要求所要求的尺寸裁切出所需正负极片，正负极片毛刺极小，降低电池内部短路及自放电的安全隐患。
六、隔膜处理
将粘结剂（聚偏氟乙烯-六氟丙烯,PVDF-HFP)7%，塑化剂9%（邻苯二甲酸二丁酯，DBP），在占质量分数84%丙酮溶剂中搅拌均匀的浆料，然后涂敷在以（PP-PC-PE）三层复合的隔膜上，制成经特殊处理的隔膜。
七、单片电芯
正极片和负极片采用叠片的方式，取两片单面的正极片和一片双面的负极片，按正极-隔膜-负极-隔膜-正极的方式叠成一个单片电芯，然后单片电芯上下各垫一层PET在热压机上进行热复合后制得单片电芯。
八、萃取
把单片电芯在甲醇含水率≤800PPM的萃取系统中将DBP（邻苯二甲酸二丁酯）萃取出来。
九、组装焊接
按设计要求取若干单片电芯进行叠片，然后将正负极耳焊接在正负极极片上，组装成电芯；其中正极耳采用纯度在99%左右的纯铝片，其厚度在0.2－0.3mm，负极耳采用纯度为99%左右的纯紫铜片，厚度为0.2－0.3mm。
十、封装
将电芯装入成型好的铝塑膜包装袋中，然后进行顶封和侧封，留出气囊以备加液。
十一、电芯干燥、加液
将电芯放在干燥箱中进行干燥，温度控制在80±5℃，然后在湿度＜3%RH下进行加液，所选的电解液为功能型高倍率电解液。
十二、化成、抽气封口
化成是指用小电流对电池的首次充放电过程，抽气封口用专用的大电芯抽气机将电池化成中产生的气体抽出，然后进行封口，要求电池有一定的硬度，电池内部没有气体的存在。
十三、分容、成型
分容是指测试电池的实际容量，看容量是否达标，最后将电池的气囊边裁掉，对电池折边，最后制得成型后得电池。
如图6所示是本实用新型的电池倍率放电曲线。
Claims (5)
1.一种苹果形大功率聚合物锂电池，其特征在于：包括外壳和电池芯，所述电池芯包括正极片、负极片和隔膜，正极片和负极片组成极片组，正极片和负极片之间设有隔膜隔开，正极片、负极片和隔膜的形状同为苹果形片状，所谓苹果形片状是以圆形片为基材并沿上下两个平形的弦切割而成的具有平行的上弦边和下弦边以及两侧圆弧边的片状，正极片或负极片通过焊接的方式连接电池的正极耳或负极耳，正极耳位于正极片的中部，负极耳位于负极片的中部；正极耳和负极耳分别位于电池的上弦边和下弦边。
2.如权利要求1所述的一种苹果形大功率聚合物锂电池，其特征在于：所述的外壳是采用PP层、Al层和尼龙层复合而成的铝塑膜，通过冲压形成。
3.如权利要求1所述的一种苹果形大功率聚合物锂电池，其特征在于：所述的电池芯有多个单片电芯叠加组成，每个单片电芯是采用单面正极片-隔膜-双面负极片-隔膜-单面正极片的叠片方式。
4.如权利要求1所述的一种苹果形大功率聚合物锂电池，其特征在于：所述的隔膜选用PP/PE/PP三层复合结构。
5.如权利要求1所述的一种苹果形大功率聚合物锂电池，其特征在于：所述的正极耳采用纯度在99%±5%的纯铝片，其厚度在0.2－0.3mm，负极耳采用纯度为99%±5%的纯紫铜片，厚度为0.2－0.3mm。
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