[发明专利]达到单体电池高压高能量方法及制备和板式电池组制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池制作领域，具体是一种能实现高压高能量的单体电池及其制备方法、以及板式电池组的制造方法。

背景技术

自从1991年推出首个商用锂电池，其应用至今已成为主流的电子设备核心技术。随着石油资源的日益枯竭和环境问题的日趋严峻，替代煤炭发电站、发展清洁的新能源纯电动交通工具成为全球面临的迫切需求；但目前传统思路之下的电池能量又难以满足快速高增长的纯电动汽车、电动自行车、分布式发电站储能、智能手机等各类科技产品的需求。

目前已有公开的技术是：单体电池都是单芯，即在单体电池内是由正极片-隔膜-负极片这三片组成的一个单芯成型的，由正极片向单体电池外引出正极耳，由负极片向单体电池外引出负极耳；因此钛酸锂类单体电池的电压是2.4伏，其能量约80wh/kg；磷酸铁锂类单体电池的电压是3.2伏，其能量约130wh/kg；三元类单体电池的电压是3.7伏，其能量约180wh/kg；多元聚合物类单体电池的电压是4.3伏，其能量其约190wh/kg。所以在需要高压高能量时，就把大量的单体电池进行串联；这就造成了电池组的体积非常庞大。

因此，现有技术存在短板及其巨大的改进空间，可以很好地改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服背景技术的不足，提供一种结构简单合理，达到单体电池高压高能量方法及制备和板式电池组制法。

本发明的达到单体电池高压高能量方法及制备和板式电池组制法主要采用了采用单体电池内多个电芯串联及并联工艺和卷绕叠片工艺的构思，从而大大增高了单体电池的电压，也同时大大降低了电池组、电池包的体积。

高压高能量单体电池的技术方案如下：是采用单体电池内多个电芯串联及并联工艺和卷绕叠片工艺制作而成：依图一所示顺序包括把①:正极片(3)-隔膜(4)-负极片(6)-绝缘膜(5)-… …正极片(3)-隔膜(4)-负极片(6)-绝缘膜(5)和单体电池软包装膜(8)；其中，隔膜(4)依次间隔于正极片(3)和负极片(6)之间，绝缘膜(5)依次间隔于负极片(6)和正极片(3)之间；②:首先将第一个正极片(3)和最后一个负极片(6)预留，还有最中间的一个负极片(6)和一个正极片(3)预留；③:接着第②步，依图一所示顺序将负极片(6)和正极片(3)用导体连接件(9)串联焊接… …负极片(6)和正极片(3)用导体连接件(9)串联焊接，且按照所需的单体电池电压值和现有要用的材料体系在传统方法下所能达到的单体电压值来计算确定需要有多少个：这样的负极片(6)和正极片(3)的串联焊接，再把预留在最中间的那一个负极片(6)用导体连接线(10)与第②步预留的最后一个负极片(6)并联焊接，再把预留在最中间的那一个正极片(3)用导体连接线(10)与第②步预留的第一个正极片(3)并联焊接,；在导体连接件(9)、导体连接线(10)和所有极片之间的非焊接部位用绝缘板(7)间隔；④:正极由预留的第一个正极铝箔集流体和铝极耳(1)焊接在一起，负极由预留的最后一个负极铜箔集流体和镍极耳(2)焊接在一起；⑤:将焊接好正极耳(1)、负极耳(2)和③中串联焊接好的多组负极片(6)和正极片(3)按照①中的总顺序采用卷绕叠片的方式，装配成规定层数的卷绕多电芯单体；⑥:并且将⑤中所装配的卷绕多电芯单体用铝塑膜(8)进行包装；⑦:加注电解质并封装后对电池进行化成、老化，制成所需尺寸的单体电池。正极包括正极集流体和活性物质甲层，活性物质甲层由以下质量百分比的原料组成：活性物质甲：95.0%-99.0%，导电剂：0.5%-3.0%，粘结剂 ：0.5%-2.0%，其中，活性物质甲层的面密度为15-27mg/cm2，厚度为109-177μm。负极包括负极集流体和活性物质乙层，活性物质乙层由以下质量百分比的原料组成：活性物质乙：95.0%-99.0%，导电剂：0.5%-2.0%，增稠剂：0-1.0%，粘结剂：0.5-3.0%，其中，活性物质乙层的面密度7-15mg/cm2，厚度115-188μm。

应用于上述技术方案，所述的单体电池中，活性物质甲为LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中x=1/5～4/5，y=1/5～4/5，活性物质甲的克能量≥150mAh/g，导电剂为导电碳、碳纳米管、石墨烯和VGCF中的任意一种或几种的混合物；粘结剂为PVDF。