一种多电芯串联模块、多电芯串联的铝壳锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多电芯串联模块、多电芯串联的铝壳锂离子电池及其制备方法，多电芯串联模块包括：多个单体电芯，所述单体电芯包括正极片、负极片和隔膜；所述正极片上设有正极耳，所述负极片上设有负极耳；多个保护套，所述保护套中容纳有所述单体电芯及电解液，所述多个单体电芯和所述多个保护套一一对应；相邻的所述单体电芯通过正极耳和负极耳连接固定组成多电芯串联模块。本发明专利技术的多电芯串联模块制成的铝壳锂离子电池阻止了电解液氧化等一系列隐患的发生，实现了多电芯串联的高压锂离子电池，在保证电池安全性能的前提下实现了结构简单，降低了电池成本。降低了电池成本。降低了电池成本。

【技术实现步骤摘要】
一种多电芯串联模块、多电芯串联的铝壳锂离子电池及其制备方法
[0001]本申请要求申请日为2022年1月26日的中国专利申请2022101160252的优先权。本申请引用上述中国专利申请的全文。


[0002]本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种多电芯串联模块、多电芯串联的铝壳锂离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0003]锂离子电池由于其高能量密度、长循环性能、环保等优势得到广泛的应用。目前的锂离子电池由正负极片、隔膜、电解液及外部结构件组成，电池的电压在2
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3.7V之间。现有单电芯电池输出电压低，制作日常使用(电动车、自行车等)时需要多个电芯串联来提升输出电压，这时传统方案就需要电池间通过Pack工艺来实现，结构较复杂，成本也大大的增加。
[0004]中国技术专利CN206059558U公开了一种基于裸电芯串联的高电压锂电池，为了解决液态电解质无法实现裸电芯串联的问题，采用半固态凝胶电解质，将前一个低电压输出的裸电芯的正极耳和后一个低电压输出的裸电芯负极耳依次串联组成高电压输出的裸电芯；焊点将每个串联的低电压输出的裸电芯正极耳和低电压输出的裸电芯负极耳焊接在一起，实现了单个成品锂电池即可实现高电压输出，成本降低10
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15％。但是技术专利CN206059558U的技术方案只能用于半固态凝胶电解质电芯，不适合现阶段传统液态电解液电芯的应用。
[0005]中国专利技术专利申请CN112736369A公开了一种锂离子电池及锂离子电池设计工艺，其中为了解决直接生产长极片来制作软包长电芯的方式存在较大的技术难度和风险，采用了包括多个复合极耳和多个电芯的电芯组件，多个所述电芯依次串联，相邻的两个所述电芯间设置有所述复合极耳，且所述复合极耳分别与相邻的一个所述电芯的正极和相邻的另一个所述电芯的负极连接，所述封装壳设置有封装仓，所述电芯组件设置于所述封装仓内，所述电芯组件两端的正极和负极分别伸出所述封装壳，所述封装仓内的气压不大于0，实现了降低技术难度和风险。但是CN112736369A中的技术方案仅用于软包锂离子电池的应用，且需要特别定制封装壳，结构较为复杂。
[0006]中国技术专利CN210668591U公开了一种内部串联式电芯和内部串联式电池，为了解决电池串联需要Pack工艺，结构复杂的问题，采用了电芯串联组，电芯串联组包括多个重叠设置的内部电芯极片，每相邻两个内部电芯极片之间设有用于阻隔电子通过的内部隔膜，且每相邻两个内部电芯极片相互构成一个供电单元，多个供电单元串联在一起。能够得到较高的输出电压，同时，结构简单，并且电子在电芯串联组内部跑的路径短，降低了电芯的整体内阻，且没有内部极耳占用空间，可以提升电芯的能量密度，也没有内部极耳集流发热，接触均匀，电芯的可靠性高，一致性好。但是单纯的通过隔膜阻隔电子达不到阻隔电
解液离子的作用，电解液存在氧化的风险。
[0007]为此设计一种内部串联电芯输出高电压安全电池工艺尤为重要。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统锂电池电池内部无法安全串联输出高电压安全电池，只能通过多个锂电池串联来达到高电压输出的缺陷，提供一种多电芯串联的铝壳锂电池及制备方法。通过保护套的加入及贴双面胶固定工艺，保护套中注入电解液，使单个电芯成为独立稳定的化学反应个体，有效的避免了电芯串联电压高导致电解液氧化等一系问题。
[0009]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0010]本专利技术提供一种多电芯串联模块，其包括：
[0011]多个单体电芯，所述单体电芯包括正极片、负极片和隔膜；所述正极片上设有正极耳，所述负极片上设有负极耳；
[0012]多个保护套，所述保护套中容纳有所述单体电芯及电解液，所述多个单体电芯和所述多个保护套一一对应；
[0013]相邻的所述单体电芯通过正极耳和负极耳连接固定组成多电芯串联模块。
[0014]本专利技术还提供一种多电芯串联的铝壳锂离子电池，包括：
[0015]铝壳和盖板；
[0016]多个单体电芯，所述单体电芯包括正极片、负极片和隔膜；所述正极片上设有正极耳，所述负极片上设有负极耳；
[0017]多个保护套，所述保护套中容纳有所述单体电芯及电解液，所述多个单体电芯和所述多个保护套一一对应；
[0018]相邻的所述单体电芯通过正极耳和负极耳连接固定组成多电芯串联模块，所述多电芯串联模块的首尾的正极耳和负极耳连接固定到所述盖板上。
[0019]电池在循环过程中电解液如果氧化会产生二氧化碳和水蒸气，导致电池壳的鼓胀甚至爆炸，保护套使得串联的电芯个体中电解液成为一个单独的个体不会因为串联后整个电芯电压升高造成电解液的氧化。
[0020]在本专利技术中，将多电芯串联模块首尾预留正负极极耳分别焊接在盖板的正负极柱上，套入保护套，放入铝壳中，保护套中注入电解液，最后焊接盖板与铝壳，对电池进行传统的后续激活工艺即可。
[0021]优选地，所述保护套的厚度为0.1mm
‑
0.2mm。
[0022]优选地，所述保护套的材料为PP或PVC。保护套的材质是根据兼顾绝缘且耐电解液腐蚀便于加工经济所选择，除PP或PVC还能够选择各种薄膜材料。
[0023]优选地，所述保护套的底部为实心增厚层。这样能够更好地承载电解液，降低了电池内部的应力，有利于延长电池的寿命。
[0024]优选地，所述正极片极耳为铝集流体，负极片极耳为铜集流体。
[0025]优选地，在本专利技术中，电芯的数量为奇数。这样能直接利用现有的铝壳。
[0026]优选地，所述电解液为锂离子液体电解液，所述电解液的溶剂体系为EC、EMC、PC或DMC，所述电解液的溶质为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂(LiBOB)或二氟二草酸硼酸锂
(LiODFB)。
[0027]优选地，所述单体电芯的输出电压为3.2V以上。
[0028]本专利技术还提供一种多电芯串联的铝壳锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
[0029]S1：提供多个保护套，根据单体电芯数量确定保护套的数量，多个所述保护套叠置固定；
[0030]S2：将每个单体电芯的正极耳与相邻的单体电芯的负极耳连接固定，并将最后留出的首尾正极耳和负极耳分别与盖板连接固定，形成多电芯串联模块；
[0031]S3：将所述多电芯串联模块的多个单体电芯分别放入对应的保护套中，将保护套与铝壳固定，在保护套中注入电解液，将盖板与铝壳固定连接，将电池化成、排气并封口。
[0032]优选地，在本专利技术中多个单体电芯通过激光焊接进行连接固定。
[0033]术语解释：
[0034]PP：聚丙烯
[0035]PVC：聚氯乙烯
[0036]EC：碳酸乙烯酯
[0037]EMC：碳酸甲乙酯
[0038]PC：碳酸丙烯酯
[0039]DMC：碳酸二甲酯
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电芯串联模块，其特征在于，其包括：多个单体电芯，所述单体电芯包括正极片、负极片和隔膜；所述正极片上设有正极耳，所述负极片上设有负极耳；多个保护套，所述保护套中容纳有所述单体电芯及电解液，所述多个单体电芯和所述多个保护套一一对应；相邻的所述单体电芯通过正极耳和负极耳连接固定组成多电芯串联模块。2.一种多电芯串联的铝壳锂离子电池，其特征在于，其包括铝壳、盖板和如权利要求1所述的多电芯串联模块，所述多电芯串联模块的首尾的正极耳和负极耳连接固定到所述盖板上。3.如权利要求2所述的多电芯串联的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述保护套的厚度为0.1mm
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0.2mm，和/或，所述保护套的底部为实心增厚层。4.如权利要求2所述的多电芯串联的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述保护套的材料为PP或PVC。5.如权利要求2所述的多电芯串联的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述正极耳为铝集流体，和/或，所述负极耳为铜集流体。6.如权利要求2所述的多电芯串联的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述单体电芯的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，李佳，杨尘，张海林，
申请(专利权)人：上海电气国轩新能源科技南通有限公司，
类型：发明
国别省市：