一種高內串數雙極電池的組裝方法技術

本發明專利技術提供一種高內串數雙極電池的組裝方法，通過將極片與聚合物隔膜堆疊，將聚合物隔膜與集流體四周未涂覆電極材料的區域(熱封區)熱封，利用聚合物隔膜熔融后對極片集流體產生的粘結作用形成相互獨立的內串單元模塊；再將電解液依次注入各內串單元模塊，可有效地限制鋰/鈉離子的移動范圍，在阻止短路的同時，可有效簡化組裝流程，并實現內串數的靈活可控，可實現幾十伏級甚至百伏級單體電池的穩定運行。運行。運行。

【技術實現步驟摘要】
一種高內串數雙極電池的組裝方法


[0001]本專利技術屬于鋰/鈉離子電池
，具體涉及一種高內串數雙極電池的組裝方法。

技術介紹

[0002]單體鋰/鈉離子電池由于電壓平臺有限，因此其功率密度受到限制。為了提高單體鋰/鈉離子電池的功率密度，可通過將正負極材料涂覆在同一集流體上，通過內串形式提高其電壓平臺，進而提高其功率密度。為了防止電池內部由于鋰/鈉離子的自由移動而形成的短路，通常采用固體電解質限制鋰/鈉離子的移動范圍，進而防止電池內部的短路。
[0003]然而，在雙極電池體系中采用固體電解質仍具有一定的局限性。一方面，由于固體電解質密度相對有機體系電解液更大，因此一定程度上犧牲了電池體系的能量密度。另一方面，在雙極電池體系中，固體電解質的安全性與電池極化存在一定的矛盾關系，例如：固含量較低的凝膠電解質具有較高的離子電導率，然而在外壓做用下可能造成凝膠電解質中液體的滲出，因此存在一定的短路風險；而基于全固態的無機固體電解質可有效阻止短路，然而面臨著離子電導率低、界面阻抗大的問題。為了調和安全性與電池極化之間的矛盾關系，通常采用無機
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聚合物復合的方法制備雙極電池隔膜，例如文獻ACS Appl.Mater.Interfaces 2022,14,5402
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5413.報道了一種無機
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聚合物
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無機電解質多層復合隔膜以避免短路并兼顧高離子電導率，然而此方法組裝過程繁瑣，因此不適用于高內串結構。另外，采用絕緣膠封裝制備高內串雙極電池時，僅限于固態電解質的電池；因為現有鋰/鈉離子電池的有機液態電解液會腐蝕、溶解掉絕大多數絕緣膠，例如熱熔膠、亞克力膠或硅膠，導致電池漏液或短路。因此，用此類絕緣膠封裝技術無法適用于制備含有機液態電解質的高內串結構雙極電池。

技術實現思路

[0004]針對現有技術中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種組裝簡單、成本低的高內串數雙極電池的組裝方法。
[0005]為達上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
[0006]一種高內串數雙極電池的組裝方法，包括以下步驟：
[0007]S1、將正極材料和負極材料分別作為電極活性材料涂覆在集流體的涂覆區上，得到兩極片；
[0008]S2、將極片和聚合物隔膜組裝成內串單元模塊，將多個內串單元模塊以內串形式堆疊；
[0009]S3、將集流體上的熱封區分為第一熱封區和第二熱封區，所述第二熱封區位于第一熱封區內周，將位于第一熱封區的聚合物隔膜熔融作為粘接劑，使多個內串單元模塊的所有集流體上的第一熱封區和位于第一熱封區之間的聚合物隔膜全部熱封粘接成一個整體，所述第二熱封區未熱封粘接；
[0010]S4、通過第二熱封區之間的空間向內串單元模塊內注入電解液；
[0011]S5、將第二熱封區熱封，完成雙極電池的組裝。
[0012]作為上述技術方案的進一步改進：
[0013]所述熱封區的總面積為S1，所述第一熱封區的面積為S2，滿足S2＝(60～95％)
×
S1。例如可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％等。
[0014]步驟S1中，所述正極材料為錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵納、磷酸釩鈉中的一種或幾種；
[0015]所述負極材料為石墨、硬碳、鈦酸鋰、硅、錫中的一種或幾種；
[0016]所述集流體為鋁、銅、鎳中的一種或幾種。
[0017]所述步驟S2中，所述聚合物隔膜的原料為聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯中的一種或多種。
[0018]所述步驟S2中，所述堆疊為直接堆疊、Z型堆疊或卷繞堆疊中的一種。
[0019]所述步驟S3中或步驟S5中，所述熱封的溫度為100～200℃。例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等。
[0020]所述步驟S4中，所述電解液為鋰離子電解液和/或鈉離子電解液。
[0021]優選地，所述鋰離子電解液為LB
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001、LB005、LB006、LB008、LB010、LB226、LB303、LX
?
025中的一種或幾種。
[0022]優選地，所述鈉離子電解液為NS
?
001、NS
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006、NP
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001、NP
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007、NP
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008、NP
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009、NS
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035、NP
?
037中的一種或幾種。
[0023]所述熱封區的寬度D為5～20mm。在某些實施例中，例如可以是5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm、20mm。
[0024]所述內串單元模塊的數量100≥N≥3；在某些實施例中，例如可以是5、10、12、20、30、40、50。
[0025]所述第二熱封區熱封后還包括如下步驟：將最外側極片上連接極耳。
[0026]與已有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
[0027]本專利技術的一種高內串數雙極電池的組裝方法，以聚合物隔膜為粘結劑，利用聚合物隔膜不會溶解于有機電解液，既能起到阻止正負極接觸短路的效果，又能作為粘結劑密封極片，通過將極片與聚合物隔膜堆疊，將聚合物隔膜與集流體四周未涂覆電極活性材料的區域(熱封區)熱封，利用聚合物隔膜熔融后對極片集流體產生的粘結作用形成相互獨立的內串單元模塊；再將電解液依次注入各內串單元模塊，可有效地限制鋰/鈉離子的移動范圍，在阻止短路的同時，可有效簡化組裝流程，并實現內串數的靈活可控，可實現幾十伏級甚至百伏級單體電池的穩定運行。此外，相比與其他雙極電池采用固態電解質，本專利技術所制備的高內串數雙極電池采用電解液，具有更小的內阻。
附圖說明
[0028]圖1為本專利技術雙極電池組裝前主視圖。
[0029]圖2為本專利技術雙極電池組裝時俯視圖。
[0030]圖3為本專利技術雙極電池組裝后的主視圖。
[0031]圖4為實施例1中雙極電池的1C充放電曲線。
[0032]圖5為實施例1中雙極電池的1C循環電曲線。
[0033]圖例說明：1、內串單元模塊；11、極片；111、集流體；1111、涂覆區；1112、熱封區；11121、第一熱封區；11122、第二熱封區；112、電極活性材料；12、聚合物隔膜；2、極耳。
具體實施方式
[0034]下面通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本專利技術，不應視為對本專利技術的具體限制。
[0035]如圖1、圖2和圖3所示，本專利技術的一種高內串數雙極電池，包括多個順序堆疊的內串單元模塊1，內串單元模塊1包括極片11和聚合物隔膜12，高內串數雙極電池以聚合物隔膜12為粘結劑，所有內串單元模塊1的極片11和聚合物隔膜12粘接成一本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高內串數雙極電池的組裝方法，其特征在于：包括以下步驟：S1、將正極材料和負極材料分別作為電極活性材料(112)涂覆在集流體(111)的涂覆區(1111)上，得到極片(11)；S2、將極片(11)和聚合物隔膜(12)組裝成內串單元模塊(1)，將多個內串單元模塊(1)以內串形式堆疊；S3、將集流體(111)上的熱封區(1112)分為第一熱封區(11121)和第二熱封區(11122)，所述第二熱封區(11122)位于第一熱封區(11121)內周，將位于第一熱封區(11121)的聚合物隔膜(12)熔融作為粘結劑，使多個內串單元模塊(1)的所有集流體(111)上的第一熱封區(11121)和位于第一熱封區(11121)之間的聚合物隔膜(12)全部熱封粘接成一個整體，所述第二熱封區(11122)未熱封粘接；S4、通過第二熱封區(11122)之間的空間向內串單元模塊(1)內注入電解液；S5、將第二熱封區(11122)熱封，完成雙極電池的組裝。2.根據權利要求1所述的組裝方法，其特征在于：所述熱封區(1112)的總面積為S1，所述第一熱封區(11121)的面積為S2，滿足S2＝60～95％S1。3.根據權利要求2所述的組裝方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張翔，
申請(專利權)人：上海璞鈉能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：