一种储能用聚合物锂离子电池及其制备方法与流程

1.本技术涉及锂电池技术领域，具体涉及一种储能用聚合物锂离子电池及其制备方法。


背景技术：

2.随着新能源技术的发展，尤其是新能源汽车领域，锂电池作为新能源汽车常用的电池类型之一，锂电池的安全性越来越受到重视。目前，汽车用锂电池存在最大的问题便是易燃性。尤其是针对汽车使用场景，极其容易在对锂电池损伤后出现自燃的现象，从而出现安全性问题。
3.为此，通常的一些做法是，在锂电池电解液中加入阻燃性添加剂，从而降低锂电池损坏后电解液的自燃概率。但是，由于电解液添加了阻燃性添加剂，电解液本身的特性可能会被降低，从而影响锂电池的容量、循环特性等性能指标。
4.另外，还有一些做法是，汽车厂商从锂电池生产厂商采购锂电池后，对锂电池进行二次结构加工；或者，在组装车辆时，考虑增加避免锂电池自燃的结构装置，从而降低锂电池自燃的概率。但这种方式，使得汽车厂商需要对锂电池进行二次加工，或者增加设计方案。由于锂电池厂家和汽车厂商属于分离的两个主体，两者对对方的产品特性可能存在信息误差，在进行二次加工或设计时，难以充分考虑对方产品的特性，从而引入一些新的设计问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种储能用聚合物锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池采用结构性阻燃设计，尽量避免阻燃性添加剂对电解液特性的影响；并且，该制备方法将锂电池阻燃结构的实现嵌入到锂电池生厂厂家的工艺流程中，避免了下游厂商对锂电池进行私自二次加工和设计的问题。
6.本技术实施例提供了一种储能用聚合物锂离子电池，包括电芯101、壳体103和中间隔层102；所述电芯101放置于所述中间隔层102内，并装入于所述壳体103；所述电芯101的正负极耳104从所述壳体103露出；所述中间隔层102的内侧壁1021形成的容纳空间用于放置所述电芯101和注入的电解液；所述中间隔层102的外侧壁1022接合在所述壳体103的内侧壁上；所述中间隔层102设置有贯通的填充腔，所述填充腔内填充有可流动的流体阻燃剂105，所述流体阻燃剂105可在所述贯通的填充腔内自由流动。
7.在一实施例中，所述中间隔层102的填充腔内设置有加强筋106，所述加强筋106未将所述填充腔隔离成多个腔体。
8.在一实施例中，所述加强筋106包括多个均匀分布的“十”字形结构单元1061，每个结构单元之间未形成封闭的腔体空间。
9.在一实施例中，所述加强筋106包括多个均匀分布的曲线型结构单元1062，每个结构单元之间未形成封闭的腔体空间。
10.在一实施例中，所述中间隔层102的内侧壁1021和/或外侧壁1022设置有泄漏孔，所述泄漏孔1063的壁厚小于所述中间隔层102其他部位的壁厚，用于在所述中间隔层105的填充腔内的流体阻燃剂达到预设压力时，可以冲破所述泄漏孔1063的壁，以流出所述中间隔层105的填充腔。
11.在一实施例中，所述中间隔层102的外侧壁1022与所述壳体103的内侧壁之间设置有缝隙107。
12.在一实施例中，所述缝隙107之间设置有加强筋，所述加强筋未将所述缝隙107隔离成多个腔体。
13.在一实施例中，所述流体阻燃剂为硼酸锌溶液或磷酸铵溶液。
14.本技术实施例还提供了一种制备上述任意一项所述的储能用聚合物锂离子电池的方法，包括：
15.制备正极片、负极片和隔膜；
16.将所述正极片、隔膜、负极片层叠后，热压粘合在一起，裁切后得到单电池电芯；
17.制备中间隔层，包括：根据所述锂离子电池的尺寸规格将中间隔层材料进行塑型，以制备得到所述中间隔层；
18.将所述电芯装配入所述中间隔层后，再装配入所述壳体；
19.对所述中间隔层注入流体阻燃剂，然后封口；
20.注入电解液，封口后进行化成，得到成品锂离子电池。
21.在一实施例中，制备中间隔层，还包括：在对所述中间隔层材料进行塑型之前，在所述中间隔层材料的预设位置冲压出泄漏孔，所述冲压方式为从所述中间隔层的内部向外部冲压。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为一实施例中储能用聚合物锂离子电池的结构示意图；
24.图2为一实施例中储能用聚合物锂离子电池中间隔层加强筋的结构示意图；
25.图3为另一实施例中储能用聚合物锂离子电池中间隔层加强筋的结构示意图；
26.图4为一实施例中储能用聚合物锂离子电池中间隔层泄漏孔的结构示意图；
27.图5为一实施例中制备储能用聚合物锂离子电池的方法流程示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.如图1所示，本技术实施例提供了一种储能用聚合物锂离子电池，包括电芯101、壳
体103和中间隔层102；所述电芯101放置于所述中间隔层102内，并装入于所述壳体103；所述电芯101的正负极耳104从所述壳体103露出；所述中间隔层102的内侧壁1021形成的容纳空间用于放置所述电芯101和注入的电解液；所述中间隔层102的外侧壁1022接合在所述壳体103的内侧壁上；所述中间隔层102设置有贯通的填充腔，所述填充腔内填充有可流动的流体阻燃剂105，所述流体阻燃剂105可在所述贯通的填充腔内自由流动。
30.本技术实施例提供锂离子电池，在壳体与电芯之间设置一中间隔层作为阻燃层，阻燃层中填充有流体阻燃剂，当电池受损伤后，阻燃剂便会流出，以尽可能地降低电池燃烧的概率。这与背景技术中提到的在电解液中添加阻燃剂的方案相比，可以避免因电解液添加阻燃剂而影响电解液特性的问题。
31.本技术实施例提供的锂离子电池，在用于新能源车辆时，能够适应车辆的使用场景，在锂离子电池因车辆事故发生损坏时，流体阻燃剂可以流出，以降低电池燃烧概率。另外，锂离子电池本身设计有阻燃方案，可以尽量避免下游厂家为了给车辆提供阻燃方案而对锂离子电池进行二次加工和设计，避免因信息误差给锂离子电池的使用带来新的风险。
32.当然，在一实施例中，流体阻燃剂105可以配比为具有一定的粘度，以保证流出率的同时，能够更好地覆盖电池的破损位置。
33.本技术实施例提供的锂离子电池，壳体与电芯之间设置有中间隔层，还可以起到缓冲的作用。
34.在一实施例中，所述中间隔层102的填充腔内设置有加强筋106，所述加强筋106未将所述填充腔隔离成多个腔体。加强筋106可以保证增加中间隔层102后保证电池的强度，同时也能保证流体阻燃剂105的自由流动。
35.如图2所示，在一实施例中，所述加强筋106包括多个均匀分布的“十”字形结构单元1061，每个结构单元之间未形成封闭的腔体空间。
36.如图3所示，在一实施例中，所述加强筋106包括多个均匀分布的曲线型结构单元1062，每个结构单元之间未形成封闭的腔体空间。
37.当然，在其他实施例中，加强筋106结构单元的形状可以根据实施需要设计，只要保证每个结构单元之间未形成封闭的腔体空间，流体阻燃剂105可以在填充腔内自由流动即可。
38.如图4所示，在一实施例中，所述中间隔层102的内侧壁1021和/或外侧壁1022设置有泄漏孔，所述泄漏孔1063的壁厚小于所述中间隔层102其他部位的壁厚，用于在所述中间隔层105的填充腔内的流体阻燃剂达到预设压力时，可以冲破所述泄漏孔1063的壁，以流出所述中间隔层105的填充腔。具体的，该预设压力可以考虑电池的使用环境来确定，通过控制泄漏孔1063的壁厚来控制流体阻燃剂冲破泄漏孔的压力大小。需要说明的是，该预设压力的大小需要满足电池正常使用场景下给填充腔形成的压力，避免正常使用时，流体阻燃剂冲破泄漏孔而流出，降低电池寿命。
39.在一实施例中，泄漏孔1063为自中间隔层内部向外部冲压形成的孔，其外侧壁与中间隔层的外侧壁保持一致，其内侧壁相对于中间隔层的内侧壁凹陷，以使得从外侧较难冲破泄漏孔，而从内侧较容易冲破泄漏孔。
40.在一实施例中，所述中间隔层102的外侧壁1022与所述壳体103的内侧壁之间设置有缝隙107，以使得流体阻燃剂可以从中间隔层和壳体之间流出。
41.在一实施例中，所述缝隙107之间设置有加强筋，所述加强筋未将所述缝隙107隔离成多个腔体。具体的，该加强筋的结构可以参考中间隔层内的加强筋106的结构。
42.在一实施例中，所述流体阻燃剂为硼酸锌溶液或磷酸铵溶液，其溶剂可以为去离子水。
43.如图5所示，本技术实施例还提供了一种制备上述任一实施例所述的储能用聚合物锂离子电池的方法，包括下面步骤：
44.步骤201：制备正极片、负极片和隔膜。
45.步骤202：将所述正极片、隔膜、负极片层叠后，热压粘合在一起，裁切后得到单电池电芯。
46.具体的，制备正极片、负极片、隔膜，以及电芯可采用锂离子电池常规的制备工艺，例如中国专利申请cn105921343a、cn105914322a、cn105870489a等公开的制备工艺。
47.在一实施例中，为了保证电池在受损坏时，流体阻燃剂能够顺利流出，该制备方法还包括步骤203：在中间隔层材料的预设位置冲压出泄漏孔。
48.泄漏孔的壁厚小于所述中间隔层其他部位的壁厚，用于在所述中间隔层的填充腔内的流体阻燃剂达到预设压力时，可以冲破所述泄漏孔的壁，以流出所述中间隔层的填充腔。具体的，该预设压力可以考虑电池的使用环境来确定，通过控制泄漏孔的壁厚来控制流体阻燃剂冲破泄漏孔的压力大小。需要说明的是，该预设压力的大小需要满足电池正常使用场景下给填充腔形成的压力，避免正常使用时，流体阻燃剂冲破泄漏孔而流出，降低电池寿命。
49.在一实施例中，为了使得从外侧较难冲破泄漏孔，而从内侧较容易冲破泄漏孔，步骤203中的冲压方式为从所述中间隔层的内部向外部冲压，使得其外侧壁与中间隔层的外侧壁保持一致，其内侧壁相对于中间隔层的内侧壁凹陷。
50.步骤204：制备中间隔层，包括：根据所述锂离子电池的尺寸规格将中间隔层材料进行塑型，以制备得到所述中间隔层。需要说明的是，当中间隔层设置有加强筋时，也可以通过塑形工艺，一体成型，制备具有加强筋的中间隔层。
51.步骤205：将所述电芯装配入所述中间隔层后，再装配入所述壳体；
52.步骤206：对所述中间隔层注入流体阻燃剂，然后封口；
53.步骤207：注入电解液，封口后进行化成，得到成品锂离子电池。
54.本技术实施例提供的锂离子电池制备方法，将阻燃方案嵌入到了现有的锂离子制备工艺过程中，可以很好地兼容现有锂离子电池生产线，不需要再单独开辟工艺节点。
55.本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以根据特定的应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数以不同的方式实现(例如一个或多个步骤可以被删除、修改或结合到其他步骤中)。
56.本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法或设备固有的其他步骤或单元。
57.前述具体说明已参照各种实施例进行了描述。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本披露的范围的情况下进行各种修正和改变。因此，对于本披露的考虑将是说明性的而非限制性的意义上的，并且所有这些修改都将被包含在其范围内。同样，有关于各种实施例的优点、其他优点和问题的解决方案已如上所述。然而，益处、优点、问题的解决方案以及任何能产生这些的要素，或使其变得更明确的解决方案都不应被解释为关键的、必需的或必要的。本文中所用的术语“包括”和其任何其他变体，皆属于非排他性包含，这样包括要素列表的过程、方法、文章或设备不仅包括这些要素，还包括未明确列出的或不属于该过程、方法、系统、文章或设备的其他要素。
58.以上实施例仅表达了几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。