大容量Li-FeS2硬包裝模塊電池組的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大容量Li-FeS2硬包裝模塊電池組，包括復數個大容量Li-FeS2硬包裝單體電池，其特點是：所述單體電池分為倍數組；倍數組的倍數為大于或等于2時，相鄰兩組對應的單體電池由導體串聯(lián)，兩邊剩余正極端由導體并聯(lián)成一體、剩余負極端由導體并聯(lián)成一體。本實用新型通過將復數個大容量Li-FeS2硬包裝單體電池先并聯(lián)再串聯(lián)的方式實現容量大于1000Ah的大容量Li-FeS2硬包裝模塊電池組，既有利于電池型號標準化、批量化生產，也有利于大型動力電池組實現模塊化結構，解決了大型單體電池由于正極太大造成制作困難的問題，還可以根據電池實際容量需要方便的進行組合，能夠廣泛應用于各種動力型產品中。
【專利說明】大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于鋰系列一次電池【技術領域】，特別是涉及一種大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組。
[0002]目前，L1-FeS2 (鋰-二硫化鐵電池)是低壓鋰一次電池中綜合性能最好的電池之一，具有如下優(yōu)點:⑴放電電壓高且較平穩(wěn)；⑵放電容量大,如AA型電池以200mA放電至1.0V的平均放電容量為2900mAh ;(3)比功率高，可以大電流放電，如AA型電池最大可以
2.0A放電電流連續(xù)放電；⑷在同型號電池產品中，重量最輕,如AA型鋰-二硫化鐵電池的重量約為14.5g ;(5)工作溫度范圍廣，可在-40°C?60°C下工作，其中低溫性能尤其突出；(6)高溫貯存性能良好，可在60°C溫度下貯存；(7)有良好的防漏液性能；(8)貯存壽命長，在常溫下可貯存10年；(9)電池無汞、無鎘、無鉛，符合環(huán)保要求。但是，由于鋰不適于電導率高的水溶劑電解夜(鋰與水相遇會有激烈反應)，既為常溫型用非水系電解液的鋰電池，不僅放電性能低，正常使用在0.1C以下，而且單體電池容量小，目前為IOAh以下，多個單體電池組合成的模塊電池組也不能作為大容量電池滿足當前動力型產品的需求。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題，提供一種容量能夠達到IOOOAh以上，放電倍率達到0.1C以上，滿足當前動力型產品需求，既有利于電池型號標準化、批量化生產，也有利于大型動力電池組實現模塊化結構，并且貯存和使用壽命長，安全性可靠的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組。
[0004]本實用新型所采取的技術方案是:
[0005]大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組,包括復數個大容量L1-FeS2硬包裝單體電池，其特點是:所述硬包裝單體電池分為倍數組；所述倍數組的倍數為大于或等于2時，相鄰兩組對應的硬包裝單體電池由導體串聯(lián)后，將兩邊剩余的正極端由導體并聯(lián)成一體、剩余的負極端由導體并聯(lián)成一體，構成大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組；所述大容量L1-FeS2硬包裝單體電池包括單體電池殼、單體電池蓋，所述單體電池殼為金屬方形單體電池殼或金屬異形單體電池殼，單體電池殼內置有復數片FeS2正極活性物質大功率包膜正極板和比包膜正極板多一片的夾層式鋰箔包膜負極板；每片包膜正極板上引出一條正極板導耳、每片包膜負極板上引出一條負極板導耳；全部正極板導耳固裝于一正極引出片一端、全部負極板導耳固裝于一負極引出片一端；所述單體電池蓋的一面四周制有與單體電池殼開口部分方孔密封固裝用凸臺，單體電池蓋的面上制有固裝安全排氣閥用安全排氣閥孔、絕緣引出正極用正極引出孔和絕緣引出負極用負極引出孔。
[0006]本實用新型還可以采用如下技術措施:
[0007]所述包膜正極板中的正極集流體基體為輥壓或涂布有大功率正極材料的三維金屬；所述大功率正極材料包括FeS2活性物質，SP,VGCF,乙炔黑、石墨中的一種或復數種導電齊IJ，PVDF, PTFE, CMC、丙烯腈聚合物中的一種或復數種粘合劑。
[0008]所述安全排氣閥的閥體為內螺紋孔的金屬環(huán)形柱，所述內螺紋孔的孔徑大于電池蓋上安全排氣閥孔的孔徑；安全排氣閥閥體內的電池蓋上置有金屬薄膜，所述內螺紋孔中配合密封連接有外螺紋空心柱。
[0009]所述正極引出片另一端固裝有引出于單體電池蓋外部的鉚釘，所述負極引出片另一端固裝有引出于單體電池蓋外部的鉚釘；連接正極引出片的鉚釘位于單體電池蓋外的一端固裝一正極接線片，所述正極接線片與單體電池蓋之間相互絕緣、連接負極引出片的鉚釘位于單體電池蓋外的一端固裝一負極接線片，所述負極接線片與單體電池蓋之間相互絕緣。
[0010]所述單體電池蓋位于單體電池殼中的一面固裝有絕緣墊。
[0011]所述單體電池蓋上正極引出孔和負極引出孔上均套有密封圈。
[0012]所述單體電池殼和單體電池蓋之間的封口為激光密封焊接。
[0013]所述單體電池殼的殼壁厚度為0.5-lmm的鋁殼體或不銹鋼殼體。
[0014]硬包裝模塊電池并聯(lián)用的導體為銅導電排，硬包裝模塊電池并聯(lián)用的導體為銅導電條。
[0015]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0016]1、本實用新型通過將復數個的大容量L1-FeS2硬包裝單體電池先并聯(lián)再串聯(lián)的方式實現容量大于IOOOAh的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，既有利于電池型號標準化、批量化生產，也有利于大型動力電池組實現模塊化結構,解決了大型單體電池由于正極太大造成制作困難的問題，還可以根據電池實際容量需要方便的進行組合，能夠廣泛應用于各種動力型廣品中。
[0017]2、本實用新型中的大容量L1-FeS2硬包裝單體電池采用具有高機械強度和散熱能力金屬材料作為大容量L1-FeS2單體電池殼體，電池殼體內間隔整齊疊放大容量L1-FeS2包膜正極板和包膜負極板，能夠有效防止因電池放電膨脹帶來的安全隱患，不僅電池的安全性能好，并且具有更高的空間利用率，電池體積比能量和重量比能量均可提高10%?30%。
[0018]3、本實用新型中的大容量L1-FeS2硬包裝單體電池包膜正極板中的正極集流體基體采用三維金屬，將FeS2活性物質，SP、VGCF、乙炔黑、石墨(KS或膠體試劑型)中的一種或復數種導電劑，PVDF, PTFE, CMC、丙烯腈聚合物中的一種或復數種粘合劑，輥壓或涂布在三維金屬中，大幅提高了電池的容量,可達lOOOAh，低放電倍率可達0.03C以上、高放電倍率可達0.1C以上，能夠廣泛應用于各種動力型產品。
[0019]4、本實用新型中的大容量L1-FeS2硬包裝單體電池采用金屬薄膜作為排氣的可更換防爆膜的排氣閥，不僅簡化了注液工藝，還可隨時排出電池內多余氣體，有效解決電池鼓脹問題，確保大容量L1-FeS2單體電池的安全性。
[0020]5、本實用新型中的大容量L1-FeS2硬包裝單體電池采用激光焊接封口，提高了電池的密封性能，有效防止了電池漏液。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組俯視示意圖；
[0022]圖2是圖1中硬包裝模塊電池的俯視示意圖；
[0023]圖3是圖1中硬包裝單體電池為方形的主視示意圖；[0024]圖4是圖3的左視示意圖；
[0025]圖5是圖1中硬包裝單體電池為異形的主視示意圖；
[0026]圖6是圖5的左視示意圖。
[0027]其中，1-安全排氣閥，2-單體電池蓋，3-絕緣墊，4-正極接線片，5-密封圈，6-鉚釘，7-正極引出片，8-負極引出片，9-單體電池殼，10-方形包膜負極板，11-方形包膜正極板，12-正極板導耳，13-負極板導耳，14-負極接線片，15-硬包裝單體電池，16-導電排，17-導電條。
【具體實施方式】
[0028]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖1-6詳細說明如下:
[0029]大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組,包括復數個大容量L1-FeS2硬包裝單體電池，其特點是:所述硬包裝單體電池分為倍數組；所述倍數組的倍數為大于或等于2時，相鄰兩組對應的硬包裝單體電池由導體串聯(lián)后，將兩邊剩余的正極端由導體并聯(lián)成一體、剩余的負極端由導體并聯(lián)成一體，構成大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組。
[0030]所述大容量L1-FeS2硬包裝單體電池包括單體電池殼、單體電池蓋，所述單體電池殼為金屬方形單體電池殼或金屬異形單體電池殼，單體電池殼內置有復數片FeS2正極活性物質大功率包膜正極板和比包膜正極板多一片的夾層式鋰箔包膜負極板；每片包膜正極板上引出一條正極板導耳、每片包膜負極板上引出一條負極板導耳；全部正極板導耳固裝于一正極引出片一端、全部負極板導耳固裝于一負極引出片一端；所述單體電池蓋的一面四周制有與單體電池殼開口部分方孔密封固裝用凸臺，單體電池蓋的面上制有固裝安全排氣閥用安全排氣閥孔、絕緣引出正極用正極引出孔和絕緣引出負極用負極引出孔。
[0031]所述包膜正極板中的正極集流體基體為輥壓或涂布有大功率正極材料的三維金屬；所述大功率正極材料包括FeS2活性物質，SP,VGCF,乙炔黑、石墨中的一種或復數種導電齊IJ，PVDF, PTFE, CMC、丙烯腈聚合物中的一種或復數種粘合劑。
[0032]所述安全排氣閥的閥體為內螺紋孔的金屬環(huán)形柱，所述內螺紋孔的孔徑大于電池蓋上安全排氣閥孔的孔徑；安全排氣閥閥體內的電池蓋上置有金屬薄膜，所述內螺紋孔中配合密封連接有外螺紋空心柱。
[0033]所述正極引出片另一端固裝有引出于單體電池蓋外部的鉚釘，所述負極引出片另一端固裝有引出于單體電池蓋外部的鉚釘；連接正極引出片的鉚釘位于單體電池蓋外的一端固裝一正極接線片，所述正極接線片與單體電池蓋之間相互絕緣、連接負極引出片的鉚釘位于單體電池蓋外的一端固裝一負極接線片，所述負極接線片與單體電池蓋之間相互絕緣。
[0034]所述單體電池蓋位于單體電池殼中的一面固裝有絕緣墊。
[0035]所述單體電池蓋上正極弓I出孔和負極弓I出孔上均套有密封圈。
[0036]所述單體電池殼和單體電池蓋之間的封口為激光密封焊接。
[0037]所述單體電池殼的殼壁厚度為0.5-lmm的鋁殼體或不銹鋼殼體。
[0038]硬包裝模塊電池并聯(lián)用的導體為銅導電排，硬包裝模塊電池并聯(lián)用的導體為銅導電條。[0039]大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組的制作過程
[0040]實施例1:見圖1-圖4
[0041]制作低倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝模塊電池組
[0042]⑴制作低倍率放電用方形包膜正極板
[0043]稱取88.6被％的FeS2作為正極活性物質，稱取聚四氟乙烯(PTFE)含量為60wt%的PTFE液體作為粘合劑，稱取5.8wt%的乙炔黑和1.5wt%的石墨作為導電劑，將稱取的正極活性物質、粘合劑和導電劑混合作為正極混合物，其中正極干態(tài)混合物中粘合劑的重量含量為4.1% ;向正極混合物中加入水并用攪拌機制備出正極糊狀物，水在正極糊狀物中的重量百分比含量為45%;將正極糊狀物置于100°C條件下的鼓風干燥箱中12h以上烘干，自然冷卻后取出形成正極粉末；然后用無水乙醇將正極粉末調和形成正極漿料，正極粉末與無水乙醇的重量比為100:55，將正極漿料在雙輥壓機上反復輥壓形成0.65mm厚的正極片，將正極片裁制成與方形殼體內部相配合的尺寸，兩矩形正極片之間夾有一片與矩形正極片尺寸相同作為正極集流的三維鋁網體，三維鋁網體上焊接有作為正極板導耳12的鋁箔，正極集流置于兩正極片之間，用雙輥壓機將兩正極片和正極集流體壓制成一體，制成0.9mm厚的正極板；將正極板置于鼓風干燥箱中，100°C條件下烘干12h后，再置入真空干燥箱，100°C條件下烘干48h以上；正極板在相對濕度≤1 %的環(huán)境中自然冷卻至25°C室溫，并包上一層聚丙烯無紡 布作為隔膜，露出正極板導耳，完成低倍率放電用方形包膜正極板11的制作過程；
[0044]⑵制作方形包膜負極板
[0045]將作為負極片0.35mm厚的鋰箔和作為負極集流體0.1mm厚的沖孔鎳箔分別裁制成與正極板尺寸相同的矩形片，沖孔鎳箔上焊接有作為負極板導耳13的鎳箔條，負極集流體置于兩負極片之間，用油壓機將兩片負極片和負極集流體壓制成一體，制成0.75_厚的負極板；在負極板外包一層噴涂有氧化鋁的PP/PE/PP復合膜作為隔膜，露出負極板導耳，完成方形包膜負極板10的制作過程；
[0046]⑶裝配低倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝單體電池
[0047]選用壁厚為0.6mm的方形鋁殼體作為單體電池殼9 ;選用鋁板制作單體電池蓋2，單體電池蓋的外周尺寸與單體電池殼開口部分的外周尺寸相同，單體電池蓋一面四周為與單體電池殼開口部分方孔相配合的凸臺，單體電池蓋的面上有三個孔，中間孔為安全排氣閥孔，兩邊的孔分別為正極引出孔和負極引出孔，正極引出孔和負極引出孔分別套上塑料密封圈5后，將有與單體電池蓋上三個孔對應孔的塑料絕緣墊3貼在單體電池蓋下面，從單體電池蓋正極引出孔和負極引出孔自上至下穿過圓柱端部帶有開口的鉚釘6，正極引出孔的鉚釘開口處套在作為正極引出片7的鋁板條一端后，用銷將鉚釘和正極引出片固定成一體；負極引出孔的鉚釘開口處套在作為負極引出片8的鎳板條一端后，用銷將鉚釘和負極引出片固定成一體；將帶有內螺紋孔的金屬環(huán)形柱作為安全排氣閥I的閥體焊接在單體電池蓋的安全排氣閥孔上，螺紋孔的孔徑大于安全排氣閥孔的孔徑。
[0048]將30片方形包膜正極板和31片方形包膜負極板間隔整齊疊放，正極板導耳和負極板導耳相對放置，用膠帶將方形包膜正極板和方形包膜負極板捆緊構成極板組，膠帶外包一層聚酰亞胺膜后裝入方形單體電池殼中；全部正極板導耳與正極引出片焊接成一體，全部負極板導耳與負極引出片焊接成一體；將單體電池蓋蓋在方形單體電池殼上，采用激光焊將單體電池蓋與方形單體電池殼密封焊接成一體；然后在正極引出孔塑料密封圈上面的鉚釘鉚頭下面插入一片作為正極接線片4的銅條、在負極引出孔塑料密封圈上面的鉚釘頭下面插入一片作為負極接線片14的銅條，將正極接線片和負極接線片分別固定在單體電池蓋上面的兩個塑料密封圈與鉚釘頭之間。
[0049]采用真空注液方式將ImoVlLiCF3SO3的PC+DME+D0L (體積比1:1:1)電解液通過安全排氣閥孔注入到裝有極板組的單體電池殼中，經陳化后，在閥體螺紋孔內的安全排氣閥孔上放置鋁薄膜后，用帶有外螺紋的空心柱密封擰緊在閥體螺紋孔中；當電池內部壓力過大時，頂破鋁薄膜排放氣，保證了電池的安全性；在正、負極之間并聯(lián)一只二極管(圖中未標注)，在正接線片、負接線片和鉚釘上均勻涂覆耐堿的環(huán)氧樹脂膠，完成如圖3-圖4所示低倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝單體電池15的制作過程。
[0050]⑷裝配低倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝模塊電池組
[0051]①將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池整齊放置成一列，用銅片制成的一個導電排16將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池的正極接線片連接成一體，再用一個相同的導電排將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池的負極接線片連接成一體，制成如圖2所示低倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝模塊電池組。
[0052]②將14只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池平均分成兩組，每組大容量L1-FeS2硬包裝單體電池整齊放置成兩列后再將并成兩排，用銅片制成的導電條17將兩列中正負極相對應的相鄰兩個大容量L1-FeS2硬包裝單體串聯(lián)成一體后，將大容量L1-FeS2硬包裝單體兩邊剩余的正極端由導電排并聯(lián)成一體、剩余的負極端由導電排并聯(lián)成一體，制成如圖1所示的低倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝模塊電池組。
[0053]電池測試:
[0054]電池以30A進行33h放電，放電截止電壓IV進行低倍率放電試驗，放電容量達90%，重量比能量達400Wh/kg ;制成的低倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝單體電池的理論容量大于lOOOAh、放電倍率可達0.03C。電池測試結果表明，低倍率放電電壓平穩(wěn)，反應充分，倍率越低，放電容量越接近理論容量，并具有空間利用率高、體積比能量和重量比能量高、密封性好、安全性高的特點。
[0055]實施例2:見圖1-圖4
[0056]制作高倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝模塊電池組
[0057]⑴制作高倍率放電用方形包膜正極板
[0058]稱取90wt%的FeS2作為正極活性物質，稱取聚丙烯腈聚合物含量為15wt%的聚丙烯腈聚合物水溶液作為粘合劑，稱取3wt%的乙炔黑和3.5wt%的石墨作為導電劑，將稱取的正極活性物質、粘合劑和導電劑混合作為正極混合物，其中干態(tài)正極混合物中粘合劑的重量含量為3.5% ;向正極混合物中加入水并用攪拌機制備出正極漿料，水在正極漿料中的重量百分比含量為30% ;三維鋁網作為正極集流體，鋁箔作為正極板導耳12焊接在三維鋁網上，用耐高溫膠帶包住正極板導耳，用刮漿機將正極漿料灌入三維鋁網的里外并刮平表面后，置入鼓風干燥箱100°C條件下的烘干半小時，取出后揭掉正極板導耳上的耐高溫膠帶，用雙輥壓機將壓制成0.7mm厚作為正極片，留住正極板導耳，將正極片裁制成與方形殼體內部相配合的尺寸作為正極板；將正極板置于真空干燥箱中100°C條件下烘干48h以上，取出后正極板在相對濕度< 1%的環(huán)境中自然冷卻至25°C室溫，并包上一層聚丙烯無紡布作為隔膜，露出正極板導耳，完成高倍率放電用方形包膜正極板11的制作過程；
[0059]⑵制作方形包膜負極板
[0060]將作為負極片0.25mm厚的鋰箔和作為負極集流體0.1mm厚的鎳箔分別裁制成與正極板尺寸相同的矩形片，鎳箔上焊接有作為負極板導耳13的鎳箔條，負極集流體置于兩負極片之間，用油壓機將兩片負極片和負極集流體壓制成一體，制成0.55mm厚的負極板；在負極板外包一層聚丙烯無紡布作為隔膜，露出負極板導耳，完成方形包膜負極板10的制作過程；
[0061 ] ⑶裝配高倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝單體電池
[0062]選用壁厚為0.5mm的方形不銹鋼殼體作為單體電池殼9 ;選用不銹鋼板制作單體電池蓋2，單體電池蓋的外周尺寸與單體電池殼開口部分的外周尺寸相同，單體電池蓋一面四周為與單體電池殼開口部分方孔相配合的凸臺，單體電池蓋的面上有三個孔，中間孔為安全排氣閥孔，兩邊的孔分別為正極引出孔和負極引出孔，正極引出孔和負極引出孔分別套上塑料密封圈5后，將有與單體電池蓋上三個孔對應孔的塑料絕緣墊3貼在單體電池蓋下面，從單體電池蓋正極引出孔和負極引出孔自上至下穿過圓柱端部帶有開口的鉚釘6，正極引出孔的鉚釘開口處套在作為正極引出片7的鋁板條一端后，用銷將鉚釘和正極引出片固定成一體；負極引出孔的鉚釘開口處套在作為負極引出片8的鎳板條一端后，用銷將鉚釘和負極引出片固定成一體；將帶有內螺紋孔的金屬環(huán)形柱作為安全排氣閥I的閥體焊接在單體電池蓋的安全排氣閥孔上，螺紋孔的孔徑大于安全排氣閥孔的孔徑。
[0063]將60片方形包膜正極板和61片方形包膜負極板間隔整齊疊放，正極板導耳和負極板導耳相對放置，用膠帶將方形包膜正極板和方形包膜負極板捆緊構成方形極板組，膠帶外包一層聚酰亞胺膜后裝入方形單體電池殼中；全部正極板導耳與正極引出片焊接成一體，全部負極板導耳與負極引出片焊接成一體；將單體電池蓋蓋在方形單體電池殼上，采用激光焊將單體電池蓋與單體電池殼密封焊接成一體；然后在正極引出孔塑料密封圈上面的鉚釘鉚頭下面插入一片作為正極接線片4的銅條、在負極引出孔塑料密封圈上面的鉚釘頭下面插入一片作為負極接線片14的銅條，將正極接線片和負極接線片分別固定在單體電池蓋上面的兩個塑料密封圈與鉚釘頭之間。
[0064]采用真空注液方式將ImoVlLiCF3SO3的PC+DME+D0L (體積比1:1:1)電解液通過安全排氣閥孔注入到裝有極板組的單體電池殼中，經陳化后，在閥體螺紋孔內的安全排氣閥孔上放置銅薄膜后，用帶有外螺紋的空心柱密封擰緊在閥體螺紋孔中；當電池內部壓力過大時，頂破銅薄膜排放氣，保證了電池的安全性；在正、負極之間并聯(lián)一只二極管(圖中未標注)，在正接線片、負接線片和鉚釘上均勻涂覆耐堿的環(huán)氧樹脂膠，完成如圖3-圖4所示高倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝單體電池15的制作過程。
[0065]⑷裝配高倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝模塊電池組
[0066]①將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池整齊放置成一列，用銅片制成的一個導電排16將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池的正極接線片連接成一體，再用一個相同的導電排將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池的負極接線片連接成一體，制成如圖2所示高倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝模塊電池組。
[0067]②將14只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池平均分成兩組，每組大容量L1-FeS2硬包裝單體電池整齊放置成兩列后再將并成兩排，用銅片制成的導電條17將兩列中正負極相對應的相鄰兩個大容量L1-FeS2硬包裝單體串聯(lián)成一體后，將大容量L1-FeS2硬包裝單體兩邊剩余的正極端由導電排并聯(lián)成一體、剩余的負極端由導電排并聯(lián)成一體，制成如圖1所示的高倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝模塊電池組。
[0068]電池測試:
[0069]電池以100A進行IOh放電，放電截止電壓0.8V進行低高倍率放電試驗，放電容量達90 %，重量比能量達350Wh/kg ;制成的高倍率放電用大容量L1-FeS2方形硬包裝單體電池的理論容量大于lOOOAh。
[0070]實施例3:如圖1-圖2和圖5-圖6所示
[0071]制作低倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝模塊電池組
[0072]⑴制作低倍率放電用異形包膜正極板
[0073]稱取88.6被％的FeS2作為正極活性物質，稱取聚四氟乙烯(PTFE)含量為60wt%的PTFE液體作為粘合劑，稱取5.8wt%的乙炔黑和1.5wt%的石墨作為導電劑，將稱取的正極活性物質、粘合劑和導電劑混合作為正極混合物，其中正極干態(tài)混合物中粘合劑的重量含量為4.1% ;向正極混合物中加入水并用攪拌機制備出正極糊狀物，水在正極糊狀物中的重量百分比含量為45%;將正極糊狀物置于100°C條件下的鼓風干燥箱中12h以上烘干，自然冷卻后取出形成正極粉末；然后用無水乙醇將正極粉末調和形成正極漿料，正極粉末與無水乙醇的重量比為100:55，將正極漿料在雙輥壓機上反復輥壓形成0.65mm厚的正極片，將正極片裁制成與異形殼體內部相配合的尺寸，兩正極片之間夾有一片與正極片尺寸相同作為正極集流的三維鋁網體，三維鋁網體上焊接有作為正極板導耳12的鋁箔，正極集流置于兩正極片之間，用雙棍壓機將兩正極片和正極集流體壓制成一體，制成0.9mm厚的正極板；將正極板置于鼓風干燥箱中，100°C條件下烘干12h后，再置入真空干燥箱，10(TC條件下烘干48h以上；正極板在相對濕度< I %的環(huán)境中自然冷卻至25°C室溫，并包上一層聚丙烯無紡布作為隔膜，露出正極板導耳，完成低倍率放電用異形包膜正極板11的制作過程；
[0074]⑵制作異形包膜負極板
[0075]將作為負極片0.35mm厚的鋰箔和作為負極集流體0.1mm厚的沖孔鎳箔分別裁制成與正極板尺寸相同的片，沖孔鎳箔上焊接有作為負極板導耳13的鎳箔條，負極集流體置于兩負極片之間，用油壓機將兩片負極片和負極集流體壓制成一體，制成0.75mm厚的負極板；在負極板外包一層噴涂有氧化鋁的PP/PE/PP復合膜作為隔膜，露出負極板導耳，完成異形包膜負極板10的制作過程；
[0076]⑶裝配低倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝單體電池
[0077]選用壁厚為0.6mm、底面一端或兩端為缺少直角形的異形鋁殼體作為單體電池殼9 ;選用鋁板制作單體電池蓋2，單體電池蓋的外周尺寸與單體電池殼開口部分的外周尺寸相同，單體電池蓋一面四周為與單體電池殼開口部分方孔相配合的凸臺，單體電池蓋的面上有三個孔，中間孔為安全排氣閥孔，兩邊的孔分別為正極引出孔和負極引出孔，正極引出孔和負極引出孔分別套上塑料密封圈5后，將有與單體電池蓋上三個孔對應孔的塑料絕緣墊3貼在單體電池蓋下面，從單體電池蓋正極引出孔和負極引出孔自上至下穿過圓柱端部帶有開口的鉚釘6，正極引出孔的鉚釘開口處套在作為正極引出片7的鋁板條一端后，用銷將鉚釘和正極引出片固定成一體；負極引出孔的鉚釘開口處套在作為負極引出片8的鎳板條一端后，用銷將鉚釘和負極引出片固定成一體；將帶有內螺紋孔的金屬環(huán)形柱作為安全排氣閥I的閥體焊接在單體電池蓋的安全排氣閥孔上，螺紋孔的孔徑大于安全排氣閥孔的孔徑。
[0078]將30片異形包膜正極板和31片異形包膜負極板間隔整齊疊放，正極板導耳和負極板導耳相對放置，用膠帶將異形包膜正極板和異形包膜負極板捆緊構成極板組，膠帶外包一層聚酰亞胺膜后裝入異形單體電池殼中；全部正極板導耳與正極引出片焊接成一體，全部負極板導耳與負極引出片焊接成一體；將單體電池蓋蓋在異形單體電池殼上，采用激光焊將單體電池蓋與單體電池殼密封焊接成一體；然后在正極引出孔塑料密封圈上面的鉚釘鉚頭下面插入一片作為正極接線片4的銅條、在負極引出孔塑料密封圈上面的鉚釘頭下面插入一片作為負極接線片14的銅條，將正極接線片和負極接線片分別固定在單體電池蓋上面的兩個塑料密封圈與鉚釘頭之間。
[0079]采用真空注液方式將ImoVlLiCF3SO3的PC+DME+D0L (體積比1:1:1)電解液通過安全排氣閥孔注入到裝有極板組的單體電池殼中，經陳化后，在閥體螺紋孔內的安全排氣閥孔上放置鋁薄膜后，用帶有外螺紋的空心柱密封擰緊在閥體螺紋孔中；當電池內部壓力過大時，頂破鋁薄膜排放氣，保證了電池的安全性；在正、負極之間并聯(lián)一只二極管(圖中未標注)，在正接線片、負接線片和鉚釘上均勻涂覆耐堿的環(huán)氧樹脂膠，完成如圖5-圖6所示低倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝單體電池15的制作過程。
[0080]⑷裝配低倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝模塊電池組
[0081]①將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池整齊放置成一列，用銅片制成的一個導電排16將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池的正極接線片連接成一體，再用一個相同的導電排將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池的負極接線片連接成一體，制成如圖2所示低倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝模塊電池組。
[0082]②將14只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池平均分成兩組，每組大容量L1-FeS2硬包裝單體電池整齊放置成兩列后再將并成兩排，用銅片制成的導電條17將兩列中正負極相對應的相鄰兩個大容量L1-FeS2硬包裝單體串聯(lián)成一體后，將大容量L1-FeS2硬包裝單體兩邊剩余的正極端由導電排并聯(lián)成一體、剩余的負極端由導電排并聯(lián)成一體，制成如圖1所示的低倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝模塊電池組。
[0083]電池測試:
[0084]電池以30A進行33h放電，放電截止電壓IV進行低倍率放電試驗，放電容量達90 %，重量比能量達400Wh/kg ；制成的低倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝單體電池的理論容量大于lOOOAh、低放電倍率可達0.03C。電池測試結果表明，低倍率放電電壓平穩(wěn)，反應充分，倍率越低，放電容量越接近理論容量，并具有空間利用率高、體積比能量和重量比能量高、密封性好、安全性高的特點。
[0085]實施例4:如圖1-圖2和圖5-圖6所示
[0086]制作高倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝模塊電池組
[0087]⑴制作高倍率放電用異形包膜正極板
[0088]稱取90wt%的FeS2作為正極活性物質，稱取聚丙烯腈聚合物含量為15wt%的聚丙烯腈聚合物水溶液作為粘合劑，稱取3wt%的乙炔黑和3.5wt%的石墨作為導電劑，將稱取的正極活性物質、粘合劑和導電劑混合作為正極混合物，其中干態(tài)正極混合物中粘合劑的重量含量為3.5% ;向正極混合物中加入水并用攪拌機制備出正極漿料，水在正極漿料中的重量百分比含量為30% ;三維鋁網作為正極集流體，鋁箔作為正極板導耳12焊接在三維鋁網上，用耐高溫膠帶包住正極板導耳，用刮漿機將正極漿料灌入三維鋁網的里外并刮平表面后，置入鼓風干燥箱100°C條件下的烘干半小時，取出后揭掉正極板導耳上的耐高溫膠帶，用雙棍壓機將壓制成0.7mm厚作為正極片，將正極片裁制成與異形殼體內部相配合的尺寸作為正極板；將正極板置于真空干燥箱中100°C條件下烘干48h以上，取出后正極板在相對濕度< 1%的環(huán)境中自然冷卻至25°C室溫，并包上一層聚丙烯無紡布作為隔膜，露出正極板導耳，完成高倍率放電用異形包膜正極板11的制作過程；
[0089]⑵制作異形包膜負極板
[0090]將作為負極片0.25mm厚的鋰箔和作為負極集流體0.1mm厚的鎳箔分別裁制成與正極板尺寸相同的片，鎳箔上焊接有作為負極板導耳13的鎳箔條，負極集流體置于兩負極片之間，用油壓機將兩片負極片和負極集流體壓制成一體，制成0.55mm厚的負極板；在負極板外包一層聚丙烯無紡布作為隔膜，露出負極板導耳，完成異形包膜負極板10的制作過程;
[0091]⑶裝配高倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝單體電池
[0092]選用壁厚為0.5mm、底面一端或兩端為缺少直角形的異形不銹鋼殼體作為單體電池殼9 ;選用不銹鋼板制作單體電池蓋2，單體電池蓋的外周尺寸與單體電池殼開口部分的外周尺寸相同，單體電池蓋一面四周為與單體電池殼開口部分方孔相配合的凸臺，單體電池蓋的面上有三個孔，中間孔為安全排氣閥孔，兩邊的孔分別為正極引出孔和負極引出孔，正極引出孔和負極引出孔分別套上塑料密封圈5后，將有與單體電池蓋上三個孔對應孔的塑料絕緣墊3貼在單體電池蓋下面，從單體電池蓋正極引出孔和負極引出孔自上至下穿過圓柱端部帶有開口的鉚釘6，正極引出孔的鉚釘開口處套在作為正極引出片7的鋁板條一端后，用銷將鉚釘和正極引出片固定成一體；負極引出孔的鉚釘開口處套在作為負極引出片8的鎳板條一端后，用銷將鉚釘和負極引出片固定成一體；將帶有內螺紋孔的金屬環(huán)形柱作為安全排氣閥I的閥體焊接在單體電池蓋的安全排氣閥孔上，螺紋孔的孔徑大于安全排氣閥孔的孔徑。
[0093]將60片異形包膜正極板和61片異形包膜負極板間隔整齊疊放，正極板導耳和負極板導耳相對放置，用膠帶將異形包膜正極板和異形包膜負極板捆緊構成異形極板組，膠帶外包一層聚酰亞胺膜后裝入異形單體電池殼中；全部正極板導耳與正極引出片焊接成一體，全部負極板導耳與負極引出片焊接成一體；將單體電池蓋蓋在異形單體電池殼上，采用激光焊將單體電池蓋與單體電池殼密封焊接成一體；然后在正極引出孔塑料密封圈上面的鉚釘鉚頭下面插入一片作為正極接線片4的銅條、在負極引出孔塑料密封圈上面的鉚釘頭下面插入一片作為負極接線片14的銅條，將正極接線片和負極接線片分別固定在單體電池蓋上面的兩個塑料密封圈與鉚釘頭之間。
[0094]采用真空注液方式將ImoVlLiCF3SO3的PC+DME+D0L (體積比1:1:1)電解液通過安全排氣閥孔注入到裝有極板組的單體電池殼中，經陳化后，在閥體螺紋孔內的安全排氣閥孔上放置銅薄膜后，用帶有外螺紋的空心柱密封擰緊在閥體螺紋孔中；當電池內部壓力過大時，頂破銅薄膜排放氣，保證了電池的安全性；在正、負極之間并聯(lián)一只二極管(圖中未標注)，在正接線片、負接線片和鉚釘上均勻涂覆耐堿的環(huán)氧樹脂膠，完成如圖5-圖6所示高倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝單體電池的制作過程。[0095]⑷裝配高倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝模塊電池組
[0096]①將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池整齊放置成一列，用銅片制成的一個導電排16將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池的正極接線片連接成一體，再用一個相同的導電排將7只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池的負極接線片連接成一體，制成如圖2所示高倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝模塊電池組。
[0097]②將14只大容量L1-FeS2硬包裝單體電池平均分成兩組，每組大容量L1-FeS2硬包裝單體電池整齊放置成兩列后再將并成兩排，用銅片制成的導電條17將兩列中正負極相對應的相鄰兩個大容量L1-FeS2硬包裝單體串聯(lián)成一體后，將大容量L1-FeS2硬包裝單體兩邊剩余的正極端由導電排并聯(lián)成一體、剩余的負極端由導電排并聯(lián)成一體，制成如圖1所示的高倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝模塊電池組。
[0098]電池測試:
[0099]電池以100A進行IOh放電，放電截止電壓0.8V進行高倍率放電試驗，放電容量達90 %，重量比能量達350Wh/kg ;制成的高倍率放電用大容量L1-FeS2異形硬包裝單體電池的理論容量可達lOOOAh、高放電倍率可達0.1C。
[0100]盡管上面結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組,包括復數個大容量L1-FeS2硬包裝單體電池,其特征在于:所述硬包裝單體電池分為倍數組；所述倍數組的倍數為大于或等于2時，相鄰兩組對應的硬包裝單體電池由導體串聯(lián)后，將兩邊剩余的正極端由導體并聯(lián)成一體、剩余的負極端由導體并聯(lián)成一體，構成大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組；所述大容量L1-FeS2硬包裝單體電池包括單體電池殼、單體電池蓋，所述單體電池殼為金屬方形單體電池殼或金屬異形單體電池殼，單體電池殼內置有復數片FeS2正極活性物質大功率包膜正極板和比包膜正極板多一片的夾層式鋰箔包膜負極板；每片包膜正極板上引出一條正極板導耳、每片包膜負極板上引出一條負極板導耳；全部正極板導耳固裝于一正極引出片一端、全部負極板導耳固裝于一負極引出片一端；所述單體電池蓋的一面四周制有與單體電池殼開口部分方孔密封固裝用凸臺，單體電池蓋的面上制有固裝安全排氣閥用安全排氣閥孔、絕緣引出正極用正極引出孔和絕緣引出負極用負極引出孔。
2.根據權利要求1所述的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，其特征在于:所述包膜正極板中的正極集流體基體為輥壓或涂布有大功率正極材料的三維金屬；所述大功率正極材料包括FeS2活性物質，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一種或復數種導電劑，PVDF, PTFE, CMC、丙烯腈聚合物中的一種或復數種粘合劑。
3.根據權利要求1所述的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，其特征在于:所述安全排氣閥的閥體為內螺紋孔的金屬環(huán)形柱，所述內螺紋孔的孔徑大于電池蓋上安全排氣閥孔的孔徑；安全排氣閥閥體內的電池蓋上置有金屬薄膜，所述內螺紋孔中配合密封連接有外螺紋空心柱。
4.根據權利要求1所述的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，其特征在于:所述正極引出片另一端固裝有引出于單體電池蓋外部的鉚釘，所述負極引出片另一端固裝有引出于單體電池蓋外部的鉚釘；連接正極引出片的鉚釘位于單體電池蓋外的一端固裝一正極接線片，所述正極接線片與單體電池蓋之間相互絕緣、連接負極引出片的鉚釘位于單體電池蓋外的一端固裝一負極接線片，所述負極接線片與單體電池蓋之間相互絕緣。
5.根據權利要求1所述的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，其特征在于:所述單體電池蓋位于單體電池殼中的一面固裝有絕緣墊。
6.根據權利要求1所述的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，其特征在于:所述單體電池蓋上正極引出孔和負極引出孔上均套有密封圈。
7.根據權利要求1所述的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，其特征在于:所述單體電池殼和單體電池蓋之間的封口為激光密封焊接。
8.根據權利要求1所述的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，其特征在于:所述單體電池殼的殼壁厚度為0.5-lmm的鋁殼體或不銹鋼殼體。
9.根據權利要求1所述的大容量L1-FeS2硬包裝模塊電池組，其特征在于:硬包裝模塊電池并聯(lián)用的導體為銅導電排，硬包裝模塊電池并聯(lián)用的導體為銅導電條。
【文檔編號】H01M6/14GK203760564SQ201320731521
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權日:2013年11月18日
【發(fā)明者】陳雪梅, 王興賀, 馮建君, 陳笛 申請人:中國電子科技集團公司第十八研究所