專利名稱：鋰離子儲能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子儲能電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鋰離子儲能電池可分為卷繞式及層疊式兩類，其包括外殼體、封裝于外殼 體內(nèi)的正極片、負(fù)極片、隔膜及電解液。該隔膜設(shè)置于正極片與負(fù)極片之間。該電解液充分 浸潤正極片、負(fù)極片及隔膜。所述正極片包括一正極集流體及形成于該正極集流體表面的 正極材料層。所述負(fù)極片包括一負(fù)極集流體及形成于該負(fù)極集流體表面的負(fù)極材料層。層疊式的鋰離子儲能電池可包括多層交疊設(shè)置并通過隔膜間隔的正、負(fù)極片。為 了減小鋰離子儲能電池的厚度，正、負(fù)極片間的壓合較為緊密，從而造成了向正、負(fù)極片間 注入電解液較為困難。正、負(fù)極片的面積越大，電解液越難以注入。因此，為使電解液能夠 滲透并充分浸潤至正、負(fù)極片的中部，在制造的過程中通常需要將注入電解液后的鋰離子 儲能電池放置較長時間。這一缺點在體積較大的儲能電池的制造過程中尤為明顯，注入電 解液后的電池往往需要放置十幾小時甚至更長時間，大大影響了鋰離子儲能電池的生產(chǎn)效 率。另外，這種緊密壓合的正負(fù)極片使充放電過程中鋰離子儲能電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體不易 向外排出，影響鋰離子儲能電池的循環(huán)性能。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種易于注入電解液且在使用過程中氣體易于排出的鋰 離子儲能電池。一種鋰離子儲能電池，該鋰離子儲能電池的容量大于等于20安培小時，其包括至 少一電池單體，該電池單體包括層疊并間隔設(shè)置的正極片及負(fù)極片，其中，該正極片具有多 個第一通孔，該負(fù)極片具有多個第二通孔，該每個第二通孔都對應(yīng)一個第一通孔設(shè)置。一種鋰離子儲能電池，該鋰離子儲能電池的容量大于等于20安培小時，其包括至 少一電池單體，該電池單體包括多個正極片及多個負(fù)極片，該多個正極片與多個負(fù)極片交 替層疊并間隔設(shè)置，其中，該每個正極片具有多個第一通孔，該每個負(fù)極片具有多個第二通 孔，該每個第二通孔都與一個第一通孔對應(yīng)設(shè)置。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述鋰離子儲能電池的正、負(fù)極片均具有通孔，使電解液易于從 通孔中進入并滲透至正、負(fù)極片中部，并且在充放電過程中，該鋰離子儲能電池內(nèi)部產(chǎn)生的 氣體易于從通孔排出。
圖1為本發(fā)明實施例鋰離子儲能電池中電池單體的外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例鋰離子儲能電池中電池單體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中的電池單體沿III-III線的剖視示意圖。圖4為正極片的通孔與負(fù)極片的通孔的配合示意圖。
圖5為電池保護電路板的方框圖。主要元件符號說明
鋰離子儲能電池100正極片102負(fù)極片104隔膜106外部封裝結(jié)構(gòu)108正極集流體112正極材料層122負(fù)極集流體114負(fù)極材料層124極耳130第一通孔132第二通孔134電池保護電路板140信號采集單元142保護芯片14加電壓檢測單元1422電流檢測單元1424溫度檢測單元1426控制單元144單片機1440開關(guān)單元144具體實施例方式下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明提供的鋰離子儲能電池作進一步的詳細(xì) 說明。請參閱圖1至圖4，本發(fā)明實施例提供一種鋰離子儲能電池100，該鋰離子儲能電 池100的容量大于等于20安培小時(Ah)，其包括至少一電池單體，該電池單體包括正極片 102、負(fù)極片104、隔膜106、非水性電解液及外部封裝結(jié)構(gòu)108。該外部封裝結(jié)構(gòu)108將正極 片102、負(fù)極片104、隔膜106及非水性電解液封裝其間。該正極片102與負(fù)極片104層疊 設(shè)置，并通過隔膜106相互間隔。該層疊的正極片102、負(fù)極片104及隔膜106相互貼合，優(yōu) 選為，該正極片102和負(fù)極片104相互平行設(shè)置。可以理解，該鋰離子儲能電池100可包括 多個正極片102與多個負(fù)極片104交替層疊設(shè)置，每兩個相鄰的正極片與負(fù)極片之間具有 一隔膜。該正、負(fù)極片102，104的數(shù)量不限，正、負(fù)極片102，104可以分別為1層 100層 或更多層，優(yōu)選為20層 50層。此外，該鋰離子儲能電池100的能量密度可大于等于50 瓦小時/千克(Wh/kg)，優(yōu)選為大于等于120Wh/kg。請參閱圖3，該正極片102包括一片狀的正極集流體112及形成于該正極集流體 112與所述負(fù)極集流體114相對的表面的正極材料層122。該負(fù)極片104包括一片狀的負(fù)極集流體114及形成于該負(fù)極集流體114并與所述正極集流體112相對的表面的負(fù)極材料 層124。優(yōu)選地，該正極片102具有兩個正極材料層122分別形成在該正極集流體112兩個 相對表面，該負(fù)極片104具有兩個負(fù)極材料層124分別形成在該負(fù)極集流體114兩個相對 表面。將所述正極片102與負(fù)極片104層疊設(shè)置后，該正極材料層122與負(fù)極材料層124 通過所述隔膜106間隔，并與所述隔膜106貼合設(shè)置。該正極集流體112及負(fù)極集流體114 還可分別具有一伸出正極材料層122及負(fù)極材料層124外部的極耳130。該極耳130用于 與該鋰離子儲能電池100外部的電路電連接。當(dāng)多個正極片102與多個負(fù)極片104交替層 疊設(shè)置時，該多個正極集流體112的極耳130相互重疊，該多個負(fù)極集流體114的極耳130 相互重疊，且該正極集流體112的極耳130與該負(fù)極集流體114的極耳130分開設(shè)置。該正極片102具有至少一第一通孔132，該負(fù)極片104具有至少一與所述第一通 孔132相對應(yīng)的第二通孔134。該第一通孔132與第二通孔134為電解液提供流通通道，使 正、負(fù)電極片102，104表面的電解液能夠流入正、負(fù)電極片102，104之間。優(yōu)選地，該正極 片102與負(fù)極片104均具有多個基本均勻的分布在正、負(fù)極片102，104上的第一及第二通 孔132，134。形成在正極片102上的第一通孔132使正極片102兩個相對的表面連通，形 成在負(fù)極片104上的第二通孔134使負(fù)極片104兩個相對的表面連通?？梢岳斫?，該第一 及第二通孔132，134的數(shù)量與正、負(fù)極片102，104的面積有關(guān)，當(dāng)鋰離子儲能電池100較小 時，如每個正、負(fù)極片102，104的邊長小于等于10厘米時，可僅在正極片102的中心形成一 第一通孔132，并在負(fù)極片104的中心形成一與第一通孔132位置對應(yīng)的第二通孔134。當(dāng) 該鋰離子儲能電池100較大時，如當(dāng)正、負(fù)極片102，104的邊長大于或等于50厘米時，采用 現(xiàn)有的注入電解液的方式幾乎難以將電解液充分注入所述正、負(fù)電極片102，104之間，因 此，可通過在正、負(fù)極片102，104上形成多個第一及第二通孔132，134，從而實現(xiàn)使電解液 快速、充分注入正、負(fù)極片102，104之間。此外，當(dāng)該正、負(fù)極片102，104分別為多層時，優(yōu) 選地，該負(fù)極片104的多個第二通孔134與其相鄰的正極片102的多個第一通孔132 —一 對應(yīng)設(shè)置。由于該正、負(fù)極片102，104整體具有第一及第二通孔132，134，該正極材料層122、 正極集流體112、負(fù)極材料層124及負(fù)極集流體114也具有通孔，且該正極材料層122的通 孔與正極集流體112的通孔邊緣對齊，該負(fù)極材料層124的通孔與負(fù)極集流體114的通孔 邊緣對齊。每個負(fù)極片104上的第二通孔134都與一個正極片102上的第一通孔132對應(yīng)。 亦即，正極片102上的第一通孔132的數(shù)量可以多于負(fù)極片104的第二通孔134的數(shù)量。優(yōu) 選地，第一通孔132及第二通孔134數(shù)量相等。當(dāng)將正、負(fù)極片102，104層疊設(shè)置后，該正、 負(fù)極片102，104的相互對應(yīng)的第一及第二通孔132，134的軸線基本對準(zhǔn)。然而，該正、負(fù)極 片102，104是先各自形成第一及第二通孔132，134后，再與所述隔膜106裝配在一起的，因 此設(shè)置于所述正、負(fù)極片102，104之間的隔膜106為一完整結(jié)構(gòu)，并不具有類似于正、負(fù)極 片102，104的第一及第二通孔132，134，從而防止正、負(fù)極片102，104之間的短路。該正、負(fù)極片102，104的第一及第二通孔132，134形狀不限，可以為圓形孔、方形孔、菱形孔、三角形孔、多邊形孔或其組合。該正、負(fù)極片102，104相對應(yīng)的第一及第二通孔 132，134可以具有一致的形狀，例如當(dāng)正極片102上的第一通孔132為圓形孔時，與該第一 通孔132對應(yīng)的負(fù)極片104的第二通孔134也為圓形孔。該每個第一及第二通孔132，134 的面積分別約為0. 001平方毫米 13平方毫米，每個第一及第二通孔132，134的邊長或直徑約為50微米 4毫米。優(yōu)選地，該第一及第二通孔132，134為直徑1毫米 2毫米的圓孔。同一正、負(fù)極片102，104上相鄰的兩個第一及第二通孔132，134軸線之間的間隔為 1厘米 50厘米，優(yōu)選為5厘米。該多個第一及第二通孔132，134可按行及列排列形成陣 列，或以正、負(fù)極片102，104的中心為圓心呈發(fā)散狀排列。該正、負(fù)極片102，104的開孔率 均優(yōu)選小于10%，更為優(yōu)選小于2%，如1%。較小的開孔率一方面可以確保正、負(fù)極集流 體112，114表面能夠擔(dān)載更多活性物質(zhì)，避免影響電池容量；另一方面可以確保正、負(fù)電極 集流體112，114具有足夠的強度，不致由于擠壓而斷裂。請參閱圖4，該正極片102的第一通孔132的尺寸可以大于或等于所述負(fù)極片104 第二通孔134的尺寸。當(dāng)該通孔132，134為圓形孔時，該第一通孔132的直徑大于或等于 第二通孔134的直徑。當(dāng)該通孔132，134為矩形孔時，該第一通孔132的邊長大于或等于 第二通孔134的邊長。優(yōu)選地，該正極片102的通孔132的尺寸大于所述負(fù)極片104的第 二通孔134，從而為負(fù)極片104的第二通孔134的位置留有余量，易于裝配。當(dāng)正、負(fù)極片 102，104第一及第二通孔132，134的位置略有偏差而非精確對準(zhǔn)時，在垂直于所述正、負(fù)極 片102，104的方向上，該正極片102的第一通孔132包圍該負(fù)極片104的第二通孔134，使負(fù) 極片104的第二通孔134位于正極片102的第一通孔132的范圍內(nèi)，從而使整個正極片102 的正極材料層122均對應(yīng)有負(fù)極片104的負(fù)極材料層124。由于正極材料層122含鋰，這種 設(shè)置方式使從正極片102到負(fù)極片104的方向上，由于總有負(fù)極材料層124與正極材料層 122相對應(yīng)，防止鋰離子直接以金屬鋰的形式析出，提高電池的安全性。優(yōu)選地，該正極片 102的第一通孔132的邊長或直徑為該負(fù)極片104的第二通孔134的邊長或直徑的1. 5倍 至2倍。本實施例中，該正極片102的第一通孔132的邊長或直徑為2毫米，該負(fù)極片104 的第二通孔134的邊長或直徑為1毫米。當(dāng)該鋰離子儲能電池100包括多個正極片102及 多個負(fù)極片104相互交疊時，該多個正、負(fù)極片102，104中的第一及第二通孔132，134的軸 線均相互基本對準(zhǔn)，或至少使所述負(fù)極片104的第二通孔134能夠位于所述正極片102的 第一通孔132的范圍內(nèi)。該正、負(fù)極集流體112，114為金屬箔片，該正極集流體112可以為鋁箔或鈦箔，該 負(fù)極集流體114可以為銅箔或鎳箔。該正、負(fù)極集流體112，114的厚度為1微米 200微 米。該正極材料層122包括均勻混和的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑。該負(fù)極材料 層124包括均勻混合的負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑。該正極活性物質(zhì)可以為錳酸鋰、鈷 酸鋰、鎳酸鋰或磷酸鐵鋰等，該負(fù)極活性物質(zhì)可以為天然石墨、有機裂解碳或中間相碳微球 (MCMB)等，該導(dǎo)電劑可以為乙炔黑或碳纖維等，該粘結(jié)劑可以為聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四 氟乙烯(PTFE)等?？梢岳斫?，該正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑也可采用其 他常用的材料。該正極片102的整體厚度約為100微米 500微米，優(yōu)選為200微米 300 微米。該負(fù)極片104的整體厚度約為50微米 300微米，優(yōu)選為100微米 200微米。此外，該正極材料層122和負(fù)極材料層124均可進一步包括一超級電容器電極材 料。即在正極材料層122中，該超級電容器電極材料與上述正極材料層122中的正極活性 物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑均勻混合，或者在上述均勻混合的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的 表面進一步設(shè)置該超級電容器電極材料層，本實施例中，該超級電容器電極材料與上述正 極材料層122中的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑均勻混合；在負(fù)極材料層124中，該超級電容器電極材料與上述負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑均勻混合，或者在上述均勻混合的 負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的表面進一步設(shè)置該超級電容器電極材料層，本實施例中， 該超級電容器電極材料與上述負(fù)極材料層124中的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑均勻混 合。該超級電容器電極材料包括活性碳、碳?xì)饽z、碳納米管、熱解碳、氧化釕及氧化錳中的 一種或者幾種。在該正極材料層122中，該正極活性物質(zhì)與該超級電容器電極材料的質(zhì)量 比值為1 5 18 1，本實施例，該正極活性物質(zhì)與該超級電容器電極材料的質(zhì)量比值 為1 1。在該負(fù)極材料層124中，該負(fù)極活性物質(zhì)與該超級電容器電極材料的質(zhì)量比值為 1 5 18 1，本實施例，該負(fù)極活性物質(zhì)與該超級電容器電極材料的質(zhì)量比值為1 1。 由于該超級電容器材料具有較大的比表面積及較多的孔徑分布，從而可實現(xiàn)在超高倍率下 充放電時，該超級電容器材料中的能量可迅速儲存或釋放，之后在正極活性物質(zhì)和負(fù)極活 性物質(zhì)與超級電容器材料之間進行能量的傳遞，從而避免在快速充放電過程中鋰離子擴散 緩慢以及正極材料層122與負(fù)極材料層124體積的急劇膨脹和收縮，因而在超高倍率下進 行充放電時可提高該鋰離子儲能電池的循環(huán)穩(wěn)定性。
所述隔膜106可以為聚丙烯微孔性膜、聚丙烯/聚乙烯復(fù)合隔膜或者陶瓷復(fù)合隔 膜，所述電解液中的電解質(zhì)鹽可以為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰或雙草酸硼酸鋰等，所述電解 液中的有機溶劑可以為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲酯等。可以理解，所述隔膜106 和電解液也可采用其他常用的材料。另外，所述電解液可以用固體電解質(zhì)膜或離子液體取 代，當(dāng)該鋰離子電池具有固體電解質(zhì)膜時，該固體電解質(zhì)膜進一步取代所述隔膜106，設(shè)置 在所述正極材料層122與負(fù)極材料層124之間。所述外部封裝結(jié)構(gòu)108可以為硬質(zhì)電池殼或軟封裝袋。所述正極集流體的極耳 130和負(fù)極集流體的極耳130暴露于所述外部封裝結(jié)構(gòu)108之外，從而實現(xiàn)與外部電路的電連接。進一步地，該鋰離子儲能電池100可進一步包括多個相互并聯(lián)或串聯(lián)的電池單 體。具體為，當(dāng)該多個電池單體串聯(lián)時，該多個電池單體之間的正極集流體112的極耳130 與負(fù)極集流體114的極耳130交替地電連接，即每個電池單體的正極集流體112的極耳130 與另外一個電池單體的負(fù)極集流體114的極耳130電連接，從而實現(xiàn)多個電池單體相互串 聯(lián)。通過該多個電池單體的相互串聯(lián)，使該鋰離子儲能電池100的額定電壓為一個電池單 體的整數(shù)倍，而額定容量為一個電池單體的容量。當(dāng)該多個電池單體并聯(lián)時，該各個電池單 體的正極集流體112的極耳130相互電連接，該多個電池單體的負(fù)極集流體114的極耳相 互電連接，從而實現(xiàn)該多個電池單體相互并聯(lián)。通過該多個電池單體的相互并聯(lián)，該鋰離子 儲能電池100的額定電壓為每個電池單體的額定電壓，而該鋰離子儲能電池100的額定容 量為每個電池單體的額定容量的整數(shù)倍。以鈷酸鋰為正極活性物質(zhì)的電池單體為例，如該 每個電池單體的容量為4Ah，且為滿足實際應(yīng)用，需要額定容量為20Ah的儲能電池100，則 可將5個電池單體并聯(lián)。請參閱圖5，進一步地，該單體電池100可包括一分別與所述正極集流體112的極 耳130和負(fù)極集流體114的極耳130電連接的電池保護電路板140，所述電池保護電路板 140包括信號采集單元142和控制單元144，所述信號采集單元142包括保護芯片1420、電 壓檢測單元1422、電流檢測單元1424和溫度檢測單元1426，所述控制單元144包括單片機 1440和開關(guān)單元1442。
所述電壓檢測單元1422通過所述極耳130分別與所述正極片102和負(fù)極片104 電連接。所述保護芯片1420與所述電壓檢測單元1422電連接，并可通過所述電壓檢測單 元1422檢測所述鋰離子儲能電池100的電壓。所述單片機1440與所述保護芯片1420電 連接，并可讀取所述保護芯片1420檢測到的電壓值，并將該檢測到的電壓值與該單片機中 預(yù)設(shè)的電壓值范圍比較，從而控制開關(guān)單元1442斷開或接通充放電回路。即當(dāng)該被檢測到 的電壓值在預(yù)設(shè)的電壓值范圍之外時，控制開關(guān)單元1442斷開鋰離子儲能電池100的充放 電回路，當(dāng)該被檢測到的電壓值在預(yù)設(shè)的電壓值范圍之內(nèi)時，控制開關(guān)單元1442接通該鋰 離子儲能電池100充放電回路。所述預(yù)設(shè)的電壓值范圍包括過充電壓設(shè)定值范圍和過放電 壓設(shè)定值范圍。所述電流檢測單元1424通過所述極耳130分別與所述正極片102和負(fù)極片104電 連接，同時，該電流檢測單元1424也與所述保護芯片1420電連接。所述保護芯片1420可 通過該電流檢測單元1424檢測所述鋰離子儲能電池100中的電流，所述單片機1440可讀 取所述保護芯片1420所檢測到的電流值，并將該檢測到的電流值與該單片機1440中預(yù)設(shè) 的電流值范圍比較，從而控制開關(guān)單元1442斷開或接通充放電回路。即當(dāng)該電流值大于或 等于電流設(shè)定值時，控制開關(guān)單元1442斷開充放電回路，當(dāng)斷開的持續(xù)時間大于延時設(shè)定 值時，控制開關(guān)單元1442接通充電回路。其中，所述設(shè)定電流值范圍包括過流設(shè)定電流值 范圍和短路電流值范圍。
所述溫度檢測單元1426通過所述極耳130分別與所述正極片102和負(fù)極片104 電連接，同時，該溫度檢測單元1426也與所述保護芯片1420電連接。該保護芯片1420可 通過該溫度檢測單元1426檢測所述鋰離子儲能電池100的工作溫度，所述單片機1440可 讀取該溫度值，并根據(jù)檢測到的溫度值通過控制開關(guān)單元1442斷開充放電回路。通過所述電池保護板140的設(shè)置可避免該鋰離子儲能電池100由于過充或過放而 引起的鋰離子儲能電池100的循環(huán)壽命下降或充放電效率的下降，或者由于過熱而引起的 電池容量的衰減。同時，當(dāng)該鋰離子儲能電池100包括多個電池單體時，該電池保護板140 可有效保護每個電池單體，從而避免由于單個電池單體的損害而降低整個鋰離子儲能電池 100的使用壽命。本發(fā)明實施例鋰離子儲能電池的制備方法主要包括以下幾個步驟步驟一，提供正極集流體112及負(fù)極集流體114 ；步驟二，分別在該正極集流體112及負(fù)極集流體114表面均勻涂布正極材料層122 及負(fù)極材料層124，形成正極片102及負(fù)極片104 ；步驟三，在正極片102及負(fù)極片104上形成位置對應(yīng)的第一及第二通孔132，134 ； 以及步驟四，將正極片102及負(fù)極片104封裝至一外部封裝結(jié)構(gòu)108中。在上述步驟二中，可通過涂膜機對所述正、負(fù)極集流體112，114進行涂膜。具體 地，先將正極活性物質(zhì)及負(fù)極活性物質(zhì)分別與導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑溶液混合，形成正極漿料及 負(fù)極漿料，再通過涂膜機將正、負(fù)極漿料分別涂布于正、負(fù)極集流體112，114表面并干燥， 形成正、負(fù)極材料層122，124。進一步地，可通過壓膜機對涂布的正、負(fù)極材料層122，124進 行壓實。進一步地，上述正極漿料及負(fù)極漿料中均可均勻混合有一超級電容器材料，該超級電容器材料與上述正極活性物質(zhì)及負(fù)極活性物質(zhì)的質(zhì)量比值均為1 5 18 1。在上述步驟三中，所述形成第一及第二通孔132，134的方法可以采用沖壓法或激 光刻蝕法等方法。通過激光刻蝕法可形成尺寸較小的第一及第二通孔132，134。所述第一及 第二通孔132，134是在形成正、負(fù)極材料層122，124之后形成的，從而避免先單獨對正、負(fù) 極集流體112，114開孔后再進行涂布時產(chǎn)生的漿料滲漏或粘連使第一及第二通孔132，134 堵塞的情況。所述第一及第二通孔132，134是形成在正、負(fù)極片102，104對應(yīng)的位置，具體 地，可通過定位裝置將大小相等的正、負(fù)極片102，104固定，并在相同的位置進行打孔。當(dāng)所述鋰離子儲能電池采用電解液或離子液體時，上述步驟四可進一步包括
(1)提供隔膜106，將正極片102與負(fù)極片104分別設(shè)置于所述隔膜106兩側(cè)并壓 合；以及(2)通過所述第一及第二通孔132，134向正極片102及負(fù)極片104間注入電解質(zhì)， 并將所述正極片102、負(fù)極片104、隔膜106及電解質(zhì)封裝于所述外部封裝結(jié)構(gòu)108中。在上述步驟(1)中，可先將所述隔膜106鋪設(shè)于正極片102表面，再將所述負(fù)極 片104覆蓋于隔膜106之上，在裝配的過程中，應(yīng)通過定位裝置使正極片102上的第一通孔 132與負(fù)極片104上的第二通孔134盡量對準(zhǔn)。當(dāng)所述鋰離子電池包括多個正極片102及 多個負(fù)極片104時，可反復(fù)多次的依次層疊所述正極片102、隔膜106及負(fù)極片104，形成多 層結(jié)構(gòu)。層疊后的正、負(fù)極片102，104及隔膜106可通過壓膜機相互壓緊。在上述步驟⑵中，所述電解液通過所述通孔注入正、負(fù)極片102，104之間。由于 所述正、負(fù)極片102，104具有第一及第二通孔132，134，通過所述第一及第二通孔132，134， 電解液可快速地流入正、負(fù)極片102，104之間，迅速浸潤整個正極片102、負(fù)極片104及隔膜 106，提高了鋰離子儲能電池的生產(chǎn)效率。所述正、負(fù)極片102，104的面積越大，尤其是在儲 能大電池中，從通孔處注入電解液的效果越明顯。優(yōu)選地，該正、負(fù)極片102，104的面積可 大于400平方厘米。當(dāng)該正、負(fù)極片102，104為矩形時，該正、負(fù)極片102，104的邊長可大 于等于10厘米，優(yōu)選為20厘米 100厘米。當(dāng)所述鋰離子儲能電池100采用固體電解質(zhì)時，可直接將固體電解質(zhì)膜代替所述 隔膜106設(shè)置在正、負(fù)極片102，104之間。此外，該制備方法進一步包括一使一電池保護電路板140與所述正、負(fù)極片102， 104電連接的步驟。所述鋰離子儲能電池在使用時，由于所述正、負(fù)極片102，104具有第一及第二通 孔132，134，使在正、負(fù)極片102，104間電解液或其他物質(zhì)分解產(chǎn)生的氣體能夠容易的排
出ο另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精 神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種鋰離子儲能電池，該鋰離子儲能電池的容量大于等于20安培小時，其包括至少一電池單體，該電池單體包括層疊并間隔設(shè)置的正極片及負(fù)極片，其特征在于，該正極片具有多個第一通孔，該負(fù)極片具有多個第二通孔，該每個第二通孔都對應(yīng)一個第一通孔設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，所述鋰離子儲能電池的每個正 極片和負(fù)極片的面積大于等于100平方厘米。
3.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，所述正、負(fù)極片平行設(shè)置，在垂 直于所述正、負(fù)極片的方向上，所述相互對應(yīng)的第二通孔位于所述第一通孔的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，所述相互對應(yīng)的第一通孔與第 二通孔的軸線基本對準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求4所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，該相鄰的兩個第一通孔及相鄰 的兩個第二通孔的軸線之間的間距為1厘米至50厘米。
6.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，每個所述第一通孔及第二通孔 的面積分別為0. 001平方毫米至13平方毫米。
7.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，該正極片及負(fù)極片的開孔率均 小于10%。
8.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，該電池單體進一步包括將該正 極片與該負(fù)極片間隔的隔膜、電解質(zhì)及外部封裝結(jié)構(gòu)，所述外部封裝結(jié)構(gòu)將所述正極片、負(fù) 極片、電解質(zhì)及隔膜封裝于其中。
9.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，該鋰離子儲能電池包括多個電 池單體，該多個電池單體的正極片與負(fù)極片交替地電連接，從而實現(xiàn)該多個電池單體之間 相互串聯(lián)。
10.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，該鋰離子儲能電池包括多個電 池單體，該多個電池單體的正極片相互電連接，該多個電池單體的負(fù)極片相互電連接，從而 實現(xiàn)該多個電池單體相互并聯(lián)。
11.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，該電池單體包括一與所述正極 片和負(fù)極片電連接的電池保護電路板，該電池保護電路板包括信號采集單元及控制單元。
12.如權(quán)利要求1所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，該正極片包括一正極集流體及 設(shè)置于該正極集流體表面的正極材料層，該負(fù)極片包括一負(fù)極集流體及設(shè)置于該負(fù)極集流 體表面的負(fù)極材料層，所述正極材料層包括均勻混合的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑，所 述負(fù)極材料層包括均勻混合的負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑。
13.如權(quán)利要求12所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，所述正極材料層和負(fù)極材料 層均進一步包括一超級電容器電極材料，在所述正極材料層中，所述超級電容器電極材料 與所述正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑均勻混合，在所述負(fù)極材料層中，所述超級電容器電 極材料與所述負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑均勻混合。
14.如權(quán)利要求12所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，所述正極材料層中，所述均勻 混合的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的表面進一步設(shè)置有一超級電容器電極材料層，所 述負(fù)極材料層中，所述均勻混合的負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的表面進一步設(shè)置有一 超級電容器電極材料層。
15.一種鋰離子儲能電池，該鋰離子儲能電池的容量大于等于20安培小時，其包括至少一電池單體，該電池單體包括多個正極片及多個負(fù)極片，該多個正極片與多個負(fù)極片交 替層疊并間隔設(shè)置，其特征在于，該每個正極片具有多個第一通孔，該每個負(fù)極片具有多個 第二通孔，該每個第二通孔都與一個第一通孔對應(yīng)設(shè)置。
16.如權(quán)利要求15所述的鋰離子儲能電池，其特征在于，該每個負(fù)極片的多個第二通 孔與其相鄰的正極片的多個第一通孔一一對應(yīng)設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子儲能電池，該鋰離子儲能電池的容量大于等于20安培小時，其包括至少一電池單體，該電池單體包括層疊并間隔設(shè)置的正極片及負(fù)極片，其中，該正極片具有多個第一通孔，該負(fù)極片具有多個第二通孔，該每個第二通孔都對應(yīng)一個第一通孔設(shè)置。
文檔編號H01M4/13GK101867060SQ20101017096
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者何向明, 李建軍, 蒲薇華, 高劍 申請人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司