一种叠片电芯结构和二次电池制造技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种叠片电芯结构，包括依次设置的负极片、一个或多个双极性极片和正极片，所述负极片与双极性极片之间设置有隔离膜，所述双极性极片与正极片之间设置有隔离膜，所述负极片包括负极铝箔以及设置于负极铝箔至少一侧的负极活性涂层，所述正极片包括正极铝箔以及设置于正极铝箔至少一侧的正极活性涂层，所述双极性极片包括铝箔集流体、设置于铝箔集流体一侧的正极活性涂层以及设置于铝箔集流体另一侧的负极活性涂层，所述双极性极片中的正极活性涂层位于负极片一侧，所述双极性极片中的负极活性涂层位于正极片一侧，相邻两个双极性极片之间设置有隔离膜。本发明专利技术叠片电芯结构，具有较高的电压。压。压。

【技术实现步骤摘要】
一种叠片电芯结构和二次电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种叠片电芯结构和二次电池。

技术介绍

[0002]钠离子与锂离子电池原理类似，被称作“摇椅式电池”，其电极由负极极片和正极极片组成，溶剂化的离子在面面相对的正极和负极间穿梭。由于锂离子电池正极集流体使用铝箔，负极集流体使用铜箔，无论是叠片还是卷绕工艺的锂电池电芯都可以视为多层电芯的并联，故单体电芯电压均视材料体系在3V左右，故单体电芯的电压不能满足大部分的电池使用场景，需要多个电芯串联成模组以提高总电压。
[0003]1、对于小型储能的使用场景通常需要的几十伏充放电使用场景而言，锂电池往往需要多个电池串联成模组，一方面放大了电芯一致性差异带来的品质问题，另一方面串联所用的结构件也占据了更多空间和重量。
[0004]2、锂离子电池正负极对集流体材料要求更为苛刻，铝箔作为负极易和锂离子发生合金化反应。
[0005]因此，亟需一种技术方案，能够解决上述在高电压下电池差异性问题、重量和体积问题以及极片合金化问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种叠片电芯结构，具有较高的电压，不需要辅助构件，体积更少重量更轻，且不会发生合金化问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种叠片电芯结构，包括依次设置的负极片、一个或多个双极性极片和正极片，所述负极片与双极性极片之间设置有隔离膜，所述双极性极片与正极片之间设置有隔离膜，所述负极片包括负极铝箔以及设置于负极铝箔至少一侧的负极活性涂层，所述正极片包括正极铝箔以及设置于正极铝箔至少一侧的正极活性涂层，所述双极性极片包括铝箔集流体、设置于铝箔集流体一侧的正极活性涂层以及设置于铝箔集流体另一侧的负极活性涂层，所述双极性极片中的正极活性涂层位于负极片的一侧，所述双极性极片中的负极活性涂层位于正极片的一侧，相邻两个双极性极片之间设置有隔离膜。
[0009]常规叠片电芯结构没有双极性极片，体系电压较低，本实施例的叠片电芯结构包括负极片、隔离膜、双极性极片、隔离膜和正极片，具有双极性极片，能够成倍地增加体系电压，使电芯具有较高的电压，而且不需要外部的极耳进行串联，使电流更均匀，增大了倍率性能，减少了多个电芯串联导致的电芯配组问题。
[0010]其中，所述隔离膜包括凝胶态隔离膜或固态电解质隔离膜，所述凝胶态隔离膜包括凝胶态聚丙烯隔膜、凝胶态聚乙烯隔膜、凝胶态无纺布隔膜中的一种，所述固态电解质隔膜包括陶瓷无机固态电解质或聚合物固态电解质。凝胶态隔离膜中包括凝胶态电解质以及基膜，基膜有助于固定凝胶态电解质，避免凝胶态电解质流动导致短路。
[0011]其中，隔离膜的厚度为0.003～0.1mm。设定隔离膜的厚度和材质，保持隔离膜一定质量。优选地，隔离膜的厚度为0.003mm、0.008mm、0.01mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm。
[0012]其中，所述铝箔集流体的厚度为0.005～0.02mm，双极性极片中正极活性涂层的厚度为0.01～0.5mm，双极性极片中负极活性涂层的厚度为0.01～0.5mm。设定双极性极片具有一定的厚度，使电池保持一定的机械性能和电化学性能。双极性极片的厚度不能过厚度，双极性极片的厚度也不过薄，使双极性极片保持一定厚度且不容易损坏。优选地，铝箔集流体的厚度为0.005mm、0.008mm、0.01mm、0.015mm、0.019mm、0.02mm、0.025mm、0.03mm、0.035mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm。双极性极片中负极活性涂层的厚度为0.01mm、0.04mm、0.08mm、0.12mm、0.28mm、0.34mm、0.45mm、0.5mm。双极性极片中正极活性涂层的厚度为0.01mm、0.05mm、0.08mm、0.12mm、0.15mm、0.25mm、0.35mm、0.45mm、0.5mm。
[0013]其中，所述双极性极片的正极活性涂层的最外边围绕设置有绝缘层。在双极性极片的正极活性涂层的最外边四周设置有绝缘层，能够增加双极性极片的绝缘性能。
[0014]其中，所述绝缘层的材质为聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、顺丁橡胶、丁苯橡胶中的一种或多种。
[0015]其中，所述双极性极片中负极活性涂层的边长大于双极性极片中正极活性涂层的边长0.5mm～5mm。负极活性涂层的边长大于正极活性涂层的边长，即负极活性涂层的面积大于正极活性涂层的面积，使负极活性涂层能够为正极活性涂层提供更大的面积。
[0016]其中，负极片中负极铝箔的厚度为0.01～0.2mm，负极片中负极活性涂层的厚度为0.01～0.2mm。优选地，负极片中负极铝箔的厚度为0.01mm、0.08mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm，负极片中负极活性涂层的厚度为0.01mm、0.08mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm。
[0017]其中，正极片中正极铝箔的厚度为0.01～0.2mm，正极片中正极活性涂层的厚度为0.01～0.2mm。优选地，正极片中正极铝箔的厚度为0.01mm、0.08mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm；正极片中正极活性涂层的厚度为0.01mm、0.08mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm。
[0018]其中，所述负极片设置有极耳，所述正极片设置有极耳。本专利技术的叠片电芯结构在正极片设置正极耳，在负极片设置负极耳，在双极性极片不出极耳。
[0019]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池，具有较高的电压。
[0020]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0021]一种二次电池，包括电解液、壳体以及上述的叠片电芯结构，叠片电芯结构设置有一个或多个，多个叠片电芯结构之间电连接，所述壳体用于将电解液和上述叠片电芯结构封装。所述二次电池可以是钠离子电池、钾离子电池、锂离子电池、钙离子电池等，优选地，所述二次电池更适用于正负极片均可以使用铝箔为集流体的钠离子电池或钾离子电池。
[0022]本专利技术的二次电池可以采用增加正负极之间双极性极片数量，从而增加电池电压，电芯单元电压由正负极材料电压x及双极性极片层数N决定，极耳从两端正负极极片引出，电压为x
×
N伏特；为了保证串联结构的一致性，每片极片上正极容量设置相等。本专利技术的二次电池可以采用并联结构，从而增加电池电容，需要扩大容量可以按照图2所示结构进行重复堆叠并联。为了防止电解液在不同正负极对中流动导致自放电及窜液窜气问题，在正极外侧涂覆有绝缘层，各正负极之间的电解液被封锁在正负极之间。
[0023]其中，所述壳体的材质为不锈钢、铝塑膜、铝板中的一种。不锈钢具有良好的机械性能，能够很好地起到保护作用；铝塑膜具有良好的可塑性，将电芯装设于铝塑膜后可以将铝塑膜进行加工制作，使电芯与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠片电芯结构，其特征在于，包括依次设置的负极片、一个或多个双极性极片和正极片，所述负极片与双极性极片之间设置有隔离膜，所述双极性极片与正极片之间设置有隔离膜，所述负极片包括负极铝箔以及设置于负极铝箔至少一侧的负极活性涂层，所述正极片包括正极铝箔以及设置于正极铝箔至少一侧的正极活性涂层，所述双极性极片包括铝箔集流体、设置于铝箔集流体一侧的正极活性涂层以及设置于铝箔集流体另一侧的负极活性涂层，所述双极性极片中的正极活性涂层位于负极片的一侧，所述双极性极片中的负极活性涂层位于正极片的一侧，相邻两个双极性极片之间设置有隔离膜。2.根据权利要求1所述的叠片电芯结构，其特征在于，所述隔离膜包括凝胶态隔离膜或固态电解质隔离膜，所述凝胶态隔离膜包括凝胶态聚丙烯隔膜、凝胶态聚乙烯隔膜、凝胶态无纺布隔膜中的一种，所述固态电解质隔膜包括陶瓷无机固态电解质或聚合物固态电解质。3.根据权利要求1所述的叠片电芯结构，其特征在于，所述隔离膜的厚度为0.003～0.1mm。4.根据权利要求1所述的叠片电芯结构，其特征在于，所述铝箔集流体的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂阳，徐雄文，
申请(专利权)人：湖南钠方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：