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双极电池制造方法和应用范围

国际新能源网  来源:石墨元年  日期:2019-01-30
  在现有技术中,为了提高电池的输出电压,可以采用在两侧分别堆叠涂覆有正极活性材料和负极活性材料的双极板和隔膜交替层叠的方法,但是该方法只能够获得所需的输出电压并且不能获得所需的输出电流,导致电池的输出电压和输出电流之间的不平衡。尽管可通过增加并联极片的数量来提高电流,但是在制造这种电池时,绝缘和密封件应设置在由一个或多个隔膜层隔离的两个双极板的外围之间。为此,每当安装一个双极板时,绝缘和密封件应设置在其周边或与其相邻的隔膜周边。制造过程非常复杂,不利于更换和维护。此外,堆叠达到所需输出电压后,必须在两端施加机械压力进行压实,以获得所需的密封效果,给制造工艺和维护增加了难度。同时,这种结构无法解决电池形成后产生的气体排放问题。必须在两端施加机械压力才能获得所需的密封效果,给制造过程和维护带来困难。同时,这种结构无法解决电池形成后产生的气体排放问题。必须在两端施加机械压力才能获得所需的密封效果,给制造过程和维护带来困难。同时,这种结构无法解决电池形成后产生的气体排放问题。
 
  下面详细描述根据此发明的双极电池的实施例的制造方法,其中双极电池包括双极板4, 首先,将正极活性物质10和负极活性物质11涂布在双极板4的两个相对侧上以形成双电极。然后,双极板4的两侧与第一电芯5a和第二电芯5b串联电连接。第一电芯5a和第二电芯5b中的每一个包括两个单元电池,即:第一电芯5a和第二电芯5b中的每一个包括两个正极集电器8和两个负极集电器9,正极集电器8的两侧涂覆有正极活性物质10,负极集电体9的两侧被负极活性物质11覆盖, 此外,第一电芯5a的正极集电器8的一侧的端部可以连接到第一正极引线6a,并且第一电气芯5a的负极集电器9的另一侧的端部可以连接到第一负极引线7a。第二电芯5b的布局类似于第一电芯5a的布局,不再赘述。其中,第一负极引线7a通过负极片22以及从第一半壳体2与双极板4之间引出,第二正极引线6b通过正极极耳21从第二半壳体3与双极板4之间引出。 然后,第一半壳体2和第二半壳体3封装第一电芯5a和第二电芯5b以及夹层双极板4,其中正极片21和负极片22可以从壳体1的同一侧引出。 最后,可以使用接片薄膜13和第一密封剂14来绑定正极片21和负极片22从其引出的一侧上的部件。同时,可以使用第一密封剂14来粘合双极板4与第一半壳体2和第二半壳体3之间的周边,但应该确保留下未结合的部分。然后,可以从未结合部分注入电解质(例如,左边缘和右边缘可以被绑定,并且左边缘和右边缘中的一个可以被连接,而另一个边缘可以被连接为了注入电解质而不被束缚)。注入电解质后,静置然后封装并形成电池,如果产生气体,可以从这一侧排出。

    最后, 优选地,第一壳体2和第二壳体3都是柔性包装材料,并且壳体1形成柔性包装以用于电解液注入和排气的前述操作。此外,当不希望排气或电池内部存在问题时,可以打开仅由第一密封剂14密封的一侧。例如,包含第一密封剂14的第一半壳体2和第二半壳体3的部分可以被切掉以进行进一步的排气或电池维护。在排气或维护完成之后,可以通过第一密封剂14再次进行封装。 在本发明提供的双极电池中,在壳体1的组装期间(在标签处,需要两层包封,或者如果第一密封剂14足够厚,则在壳体1的外围通过接片膜13和第一密封剂14实施热压封装也可以由第一密封剂14封装)并且不需要整体挤压。制造过程非常简单。此外,由于采用双极板4,所以根据本发明的双极电池可减少工作期间的热量产生并有利于其安全性。
 
  优选地,为了进一步简化本发明提供的双极性电池的封装工艺,本发明还提供了一种双极性电池的制造方法,包括以下步骤:在正极集电体的一侧设置电芯正极集电体和第一半壳体2包封电芯并绝缘和密封正极集电体和第一半壳体2之间的周边接触部分; 将另一个电芯设置在负极集电体的一侧上,使得负极集电体和第二半壳体3包封电芯并且绝缘和密封负极集电体和第一半壳体2之间的周边接触部分;
 
  以包括例如铝箔41和铜箔42的双极板4为例,将铝箔41用作正极集电体,将铜箔42用作负极集电体。 具体而言,首先,将第一电芯5a封装在铝箔41和第一半壳体2之间(第一电芯5a可以通过在前述中叠置双面正极板8',隔膜12和双面负极板9'第二电芯5b被封装在铜箔42和第二半盒3之间(第二电芯5b也可以通过在第二电芯5b中堆叠双面正极板8',隔膜12和双面负极板9'前述实施例)。其中,负极片22从铝箔41与第一半壳体2之间引出。采用薄膜片13与第一密封胶14对负极片22,铝箔41与第一半壳体2之间的周边进行绝缘密封。 然后,将铝箔41和铜箔42连接,其侧面未涂覆有活性材料彼此相对。暴露的铜箔42和铝箔41可以通过机械力结合或形成接触,使得铝箔41和铜箔42构成双极板4并最终形成双极电池。4. 在上述实施例中,双极板4的两侧涂有正极活性物质和负极活性物质分别以形成双电极。或者,双极板4的两侧可以不涂覆活性材料,而是通过隔膜12的隔离而布置为与单元电池的两侧的正或负相反。 以上描述表明,根据本发明的一个实施例的双极型电池一方面可以通过安装双极板来提高输出电压,另一方面,可以使用由软包装材料制成的壳体并且可以仅在双极板收集器和外壳的外围进行组装和维护。本领域技术人员可以理解,本发明不仅适用于双极锂离子电池,而且还适用于其他可用的电化学能量存储元件,锂电池,镍氢电池,镁电池,钠硫电池,镍镉电池和铅酸电池。
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