专利汇可以提供可反复充放电的锂离子动力电池及其制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种可反复充放电的锂离子动 力 电池 ,每个 单体 电池由盖板、负极极柱、安全 阀 、正极极柱、 电解 液、 外壳 组成,正极极柱与正极相连接,负极极柱则与负极相连接;正极选用一定厚度的 铝 箔,两面均匀涂布正极活性物质,负极选用一定厚度的 铜 箔,两面均匀涂布负极活性物质;其特征在于:内本体系由一条较为狭长的且可折叠的负极片、若干正极 块 片与隔膜共同构成具有多重积层结构,正、负极片顺序间隔置放整齐的 电极 集合体;正极或负极的极片形式均为带有大叶单极 耳 或大叶多极耳的矩形片,并通过集电 夹板 导出 电流 至极柱;正极有一个或若干个极柱,负极有一个或若干个极柱。,下面是可反复充放电的锂离子动力电池及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种可反复充放电的锂离子动力电池,每个单体电池由盖板(1)、负极极柱(2)、安全阀(3)、正极极柱(4)、电解液(8)、外壳(9)组成,正极极柱(4)与正极(13)相连接,负极极柱(2)则与负极(12)相连接;正极(13)选用铝箔,且铝箔的两面均匀涂布正极活性物质,负极(12)选用铜箔,且铜箔的两面均匀涂布负极活性物质;其特征在于:内本体(7)系由一条较为狭长的且可折叠的负极片(12)、若干正极块片(13)与隔膜(19)共同构成具有多重积层结构,正、负极片顺序间隔置放整齐的电极集合体;或者,正极(13)为可相对往复折叠、形状狭长的展成片,则负极(12)为块片;或者,正极或负极的极片形式均为带有大叶单极耳或大叶多极耳的矩形片,并通过集电夹板(6)导出电流至极柱;正极有一个或若干个极柱,负极有一个或若干个极柱;极柱的形状为圆柱形或片状,安装于外壳(9)的同一或不同的任何表面上;正极片(13)与负极片(12)须间隔层叠置放;内本体(7)最外层两侧为负极片,或正极片;内本体(7)须以隔膜紧密包裹或以聚乙烯、聚丙烯框夹紧;正极极耳(11)整齐排列并联于内本体(7)的一端,负极极耳(10)整齐排列并联于内本体的另一端;正极(13)的活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂或镍钴酸锂中的任一种;负极(12)的活性物质选自天然石墨、鳞片石墨、人造石墨或石油焦炭中的任一种。
2.根据权利要求1所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:所述正极(13)或负极(12)为网状金属箔。
3.根据权利要求1所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:正极(13)活性物质的密度每平方厘米为0.02g~0.06g,负极(12)活性物质的密度每平方厘米为0.01g~0.03g。
4.根据权利要求3所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:正极(13)活性物质的密度每平方厘米为0.032g~0.042g,负极(12)活性物质的密度每平方厘米为0.014g~0.021g。
5.根据权利要求1所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:单块的正极块片(13)没有折叠线;形状狭长且连续折叠的负极片(12)上有若干相反折向的折叠线,折叠线(20)向内折叠并须刮去相应的活性物质;或者,正极(13)为连体块片并加工有折叠线(20);负极(12)的折叠线(20)与折叠线(20-1)之间的面积,稍大于正极(13)的面积,并与相对应的正极(13)组成为正负极片组;负极(12)沿折叠线的中心线相对折叠夹住正极(13)为内本体(7);当正负极片只在单面涂布活性物质时,单面涂布的正极(13)、负极(12)均为狭长的矩形片并都加工有折叠线(20)。
6.根据权利要求1所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:负极(12)上的大叶极耳为相邻极耳,折叠后相邻极耳重合;或者,相邻的大叶极耳为连体极耳;连体块片的正极(13)的大叶极耳为相邻极耳,或为连体极耳;单面涂布的正极(13)的大叶极耳为重合的相邻极耳,或为连体极耳;正负极片上的大叶极耳如果从同一方向或同一侧端引出,大叶单极耳的最大宽度不得大于大叶极耳所在的那条边的边长的一半;当正负极片上的大叶极耳从同一方向或同一侧端引出时,大叶单极耳的中心线位置应位于叠层式极片的边长上约1/4处或3/4处;当正负极的大叶极耳分别从极片的不同方向的侧端引出时,从极片不同方向的侧端引出的大叶极耳,其最大宽度与大叶极耳所在的那条边等长;大叶极耳直接裁切,或者另行制作并于极片滚压后焊接在极片上;大叶极耳的形状为方形、长方形、半圆形、梯形或带有R角的梯形;极耳根部与极片的连接处为清角连接或为光滑圆弧连接;大叶极耳为扬头式,或藏头式;扬头式或藏头式大叶极耳设置在矩形片的长边上,或矩形片的短边上;或者通过加大折叠线(20)的宽度并刮去折叠线处相应的正反两面的活性物质使其成为大叶极耳。
7.根据权利要求6所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:所述的大叶极耳为焊接大叶极耳,且大叶极耳的形状为带有R角的梯形。
8.根据权利要求1所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:大叶极耳的最大高度小于其自身宽度。
9.根据权利要求1所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:整体式集电夹板上有若干能够被压缩而又能弹开的线槽;分体式集电夹板系以若干相互独立的金属片通过串联杆串联;无论整体式集电夹板抑或分体式集电夹板,集电夹板应覆盖极耳,其与极耳接触的表面上加工有凸起的棘刺。
10.根据权利要求1所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:隔膜(19)采用具有微孔结构且电流切断温度低的15μm~80μm厚度的聚乙烯或聚丙烯材料;隔膜制成适应双面涂布且三面热封、或者只热封相邻的两边的袋状隔膜(19);或者将隔膜(19)制成为适宜单面涂布的狭长的矩形片;隔膜(19)的面积无论长或宽均大于正负极片,除极耳外,隔膜(19)必须将正极片(13)或负极片(12)四周完全遮蔽住,不可露出边缘,以防短路;当充放电要求1C~2C时,隔膜(19)的厚度为20μm~40μm;当充放电要求3C或更大时,隔膜的厚度为40μm或以上。
11.根据权利要求1所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:所述安全阀(3)的压簧(25)装于调节螺栓(23)的内孔中,调节螺栓的内孔用于保持压簧、密封钢球(22)的稳定,压簧(25)在调节螺栓的内孔中纵向上下滑移,密封钢球(22)在调节螺栓的内孔中纵向上下滑移,调节螺栓的外径上加工有与安全阀本体(21)相配的螺纹;调节螺栓加工有若干竖向的排气槽(24),在排气槽的下部则开有排气孔(28);压簧(25)压在钢球的上部,密封钢球(22)的下部孔则陷压在盖板注液口上的氟橡胶圈(26)上;安全阀底部的卸压孔与盖板(1)上的注液孔相通;或者用反弓弹片(30)代替压簧(25),反弓弹片(30)装于调节螺栓(23)的下部,调节螺栓加工有与安全阀本体(21)相配的螺纹,通过拧动钥匙孔(27)调整反弓弹片的张力;安全阀本体内加工有一长方形的排气槽(31),反弓弹片(30)在排气槽内上下弹动而非水平转动;密封钢球(22)在安全阀本体的保持架内纵向上下滑移,反弓弹片(30)上加工有工艺装配孔(33),扣压在钢球的上部,密封钢球(22)的下部孔则陷压在盖板注液口上的氟橡胶圈(26)上;安全阀底部的卸压孔与盖板(1)上的注液孔相通;安全阀本体(21)上加工有排气小孔(35);安全阀安装于外壳(9)的任何表面上;较大容量的锂离子动力电池,在同一个侧表面或不同的侧表面安装若干个安全阀;安全阀(3)与极柱安装在外壳(9)的同一个表面上,或者安装在不同的表面上。
12.根据权利要求11所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:所述安全阀的密封钢球为带有水平横槽的球体(22-1),氟橡胶圈(26-1)箍紧在密封钢球(22-1)上的水平横槽中。
13.根据权利要求11所述的可反复充放电的锂离子动力电池,其特征在于:所述安全阀的密封钢球(22)设置为密封锥台(22-2);密封锥台(22-3)有一水平横槽,氟橡胶圈(26-2)箍紧在密封锥台(22-3)上的水平横槽中。
14.一种可反复充放电的锂离子动力电池的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)配料,该步骤选自以下方法:A、以循序配制法配制以N-甲基-2-吡咯烷酮为介质的正极浆料,所需材料为:聚偏二氟乙烯2.5%~3.5%、钴酸锂93%~95%、导电剂石墨1%~2%或乙炔黑0.5%~1%、碳黑2%~3%;N-甲基-2-吡咯烷酮的用量受钴酸锂粒径大小、粒度分布的制约,固液比=1∶0.3~1;聚偏二氟乙烯、石墨或乙炔黑、碳黑均需在约120℃烘箱内烘烤约2~3小时;将聚偏二氟乙烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌约3~4小时后,加入导电剂石墨或乙炔黑、碳黑搅拌约0.5~1小时,最后加入钴酸锂搅拌约2.5~4小时成粘稠的浆状;A-2、以循序配制法配制以水为介质的正极浆料,所需材料为:羧甲基纤维素钠0.6%~0.9%、丁苯乳胶乳液实际固含量2%~4%、导电剂石墨1%~2%或乙炔黑0.5%~1%、碳黑1.5%~3%、钴酸锂93%~95%;水的用量为所有前述物质总量的40%~130%,即固液比=1∶0.4~1.3;或者,丁苯乳胶乳液用聚四氟乙烯代替;将羧甲基纤维素钠加入水中搅拌约3~4小时后将丁苯乳胶乳液加入其中搅拌约0.5~1小时,再将导电剂石墨或乙炔黑、碳黑加入搅拌约0.5~1小时,最后加入钴酸锂搅拌约2.5~4小时成较为粘稠的浆状,筛去团聚物和杂质;A-3、以干法配制以N-甲基-2-吡咯烷酮为介质的正极浆料,所需材料为:聚偏二氟乙烯2.5%~3.5%、钴酸锂93%~95%、导电剂石墨1.5%~2%或乙炔黑0.8%~1.2%、碳黑2%~3%,N-甲基-2-吡咯烷酮的用量受钴酸锂粒径大小、粒度分布的制约,为所有前述物质总量的35%~90%,即固液比=1∶0.3~1;聚偏二氟乙烯、石墨或乙炔黑、碳黑均需在约120℃烘箱内烘烤2~3小时;将钴酸锂、导电剂石墨或乙炔黑、碳黑放入混料机内搅拌3小时;同时将聚偏二氟乙烯与N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌约2小时,待其完全溶解后,即将混料机搅拌后的混合粉料放入经过搅拌的聚偏二氟乙烯与N-甲基-2-吡咯烷酮的清浆内继续搅拌约3小时成粘稠的浆状;A-4、以干法配制以水为介质的正极浆料,所需材料为:羧甲基纤维素钠0.6%~0.9%、丁苯乳胶乳液实际固含量2%~4%、导电剂石墨1%~2%或乙炔黑0.5%~1%、碳黑1.5%~3%、钴酸锂93%~95%;水的用量为所有前述物质总量的40%~130%,即固液比=1∶0.4~1.3;将钴酸锂、导电剂石墨或乙炔黑、碳黑放入混料机内搅拌约3小时;同时将羧甲基纤维素钠与水搅拌约3小时,待其完全溶解后成为清浆,即将混料机搅拌后的混合粉料放入经过搅拌的羧甲基纤维素钠与水的清浆内继续搅拌约3小时成粘稠的浆状,最后筛去团聚物和杂质;B、配制以N-甲基-2-吡咯烷酮为介质的负极浆料,所需材料为:石墨93%~95%、聚偏二氟乙烯5%~7%、N-甲基-2-吡咯烷酮为所有前述物质总量的80%~150%,即固液比=1∶0.8~1.5;聚偏二氟乙烯需在温度120℃的烘箱内烘烤2~3小时,石墨则需在300℃~500℃温度烘烤4~8小时;负极材料经325目振动筛选,网上剩余物不宜使用;将聚偏二氟乙烯加入N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌约3~4小时,再将经325目筛网振动筛选备用的石墨加入搅拌约3~4小时成粘稠的浆状;B-1、配制以水为介质的负极浆料,所需材料为:石墨93%~95%、羧甲基纤维素钠0.8%~1.5%、丁苯乳胶乳液固含量2%~4%、水为所有前述物质总量的80%~160%,即固液比=1∶0.8~1.6;羧甲基纤维素钠需在120℃温度下烘烤2~3小时,石墨则需在300℃~500℃温度烘烤4~8小时;或者,所述丁苯乳胶乳液用聚四氟乙烯代替;负极材料经300目振动筛选,网上剩余物不宜使用;将羧甲基纤维素钠加入水中搅拌约3~4小时后将丁苯乳胶乳液或聚四氟乙烯加入其中搅拌约0.5~1小时,最后将烘烤后并经325目筛选备用的石墨加入搅拌约3~4小时成粘稠的浆状;正极材料的粒径在2μm~12μm范围内选用,正极材料的粒度分布过细或过粗的粉体的总和不超过40%;2μm以下的微细粉体的固液比应在原固液比基础上加大20%~50%,12μm以上的较粗粉体的固液比则应在原固液比基础上减小10%~30%;在正极的配制中,选用的导电剂材料的粒径须等于或小于正极材料的粒径;(2)涂布:将搅拌好的正极或负极浆料均匀涂覆在金属箔集流体上,经辊刀匀速拉出进入烘箱烘烤,烘烤干后即成为半成品集流片;无论正极抑或负极,配制好的浆料涂布于金属箔上后均须从预热区段进入涂布机的烘干巷道,绝对不可倒置;预热区段的温度为90℃或以下,中温区段的温度在110℃~130℃间,±10℃、高温区段的温度在120℃~140℃间,±10℃;在前述温度条件下,涂布烘烤时,负极浆料的温度较正极浆料的温度高10℃~15℃,以水为介质的浆料温度较以N-甲基-2-吡咯烷酮为介质的浆料温度高10℃~15℃;涂布的线速度在每分钟800mm~5000mm的范围内调整;涂布后的正极(13)的活性物质的密度每平方厘米为0.02g~0.06g;涂布后负极(12)的活性物质的密度每平方厘米约为0.01g~0.03g;单面涂布,或者双面同时涂布;单面涂布活性物质,装配时须将同极的极片背面相贴成为两面均有活性物质的集电体;单面涂布所选用的金属箔厚度须较前述的金属箔厚度要薄;(3)制片:正极(13)裁切为带有大叶单极耳或大叶多极耳的矩形片并刮去极耳(11)处的浆料;负极(12)裁切为带有大叶单极耳或大叶多极耳的矩形片并刮去极耳(10)处的浆料;负极片(12)上加工有若干相反折向的折叠线,向内的折叠线(20)须刮去涂布于集流体上的活性物质;负极片上的极耳为相邻极耳,折叠后相邻极耳重合,或连结为一体;正极片(13)上则无须加工折叠线;折叠线装配时须将负极(12)沿折叠线的中心线折叠起来夹住正极(13),负极(12)相对折叠成为内本体(7);或者加大折叠线(20)的宽度并刮去折叠线处相应的正反两面的活性物质使其成为大叶极耳;制作极耳的方法选自裁切、滚切或用剪切冲压的方式直接加工出成型的极片;或者大叶极耳另行制作并于正负极片滚压后焊接在正负极片上;大叶极耳的最大宽度小于极耳所在的那条边长的一半,从不同方向或侧端引出的大叶极耳,其最大宽度与极耳所在的那条边等长;大叶极耳的最大高度小于其自身宽度;或者大叶极耳的最小宽度小于其高度;正负极片上的极耳如果从同一方向引出,大叶单极耳的中心线位置应位于叠层式极片的边长上约1/4处或3/4处;大叶单极耳的内缘线应靠近极片的中心线;大叶极耳的形状为方形、长方形、半圆形、梯形或带有R圆角的梯形极耳;大叶极耳的根部与极片的连接处为清角连接,或光滑圆弧连接;大叶极耳为扬头式(10/11),或藏头式(17/18);扬头式或藏头式大叶极耳设置在矩形片的长边上,或在矩形片的短边上;外壳(9)上装配一个或若干个正极柱、一个或若干个负极柱;在需要快速大功率充放电的情况下,正负极柱的数量应当相等;在需要快速大功率充电而无需大功率放电的情况下,负极极柱的数量与正极极柱的数量相等或大于正极极柱的数量;在需要大功率放电而无需快速大功率充电的情况下,正极极柱的数量与负极极柱的数量相等或大于负极极柱的数量;或者通过调整极柱的直径来满足上述需要,在需要快速大功率充放电的情况下,正负极柱的直径应当相等;在需要快速大功率充电而无需大功率放电的情况下,负极极柱的直径与正极极柱的直径相等或大于正极极柱的直径;在需要大功率放电而无需快速大功率充电的情况下,正极极柱的直径与负极极柱的直径相等或大于负极极柱的直径;(4)滚压:滚压工艺中,正极的线压力为100~180kg/CM,负极的线压力为80~160kg/CM;正极(13)在滚压前的厚度约为170μm~270μm,滚压后的厚度约为110μm~165μm;负极(12)滚压前的厚度约为185μm~275μm,滚压后110μm~165μm;隔膜(19)采用具有微孔结构且电流切断温度低的15μm~80μm厚度的聚乙烯材料或聚丙烯材料制成的袋状(19),以便将正极(13)装入其中,袋状隔膜(19)从三面热封,或只热封相邻的两边;充放电要求1C~2C时,隔膜(19)的厚度为20μm~40μm;充放电要求3C或更大时,隔膜的厚度为40μm或以上;除极耳外,隔膜(19)必须将正极(13)或负极(12)四周完全遮蔽住,不可露出边缘,以防短路;或用沉浸法将已经滚压后的正极(13)沉浸在含有合理量的造孔剂的聚烯烃类材料的浆料中,再将正极(13)放入溶剂中萃取造孔剂而形成与正极片一体的隔膜;或者将含有合理量的造孔剂的聚烯烃类材料的浆料直接涂覆在已经滚压后的正极(13)的表面,再将正极(13)放入溶剂中萃取造孔剂而形成与正极片一体的隔膜(19);(5)装配:装配时,应首先将正极片放入袋状隔膜(19)中,正极片(13)与负极片(12)须间隔层叠置放即向内折叠一张负极片再叠放一张正极片,然后再向内折叠一张负极片,依次类推;之后须将正极极耳整齐排列并联于内本体(7)的一端,并用集电夹板夹住,负极极耳整齐排列并联于内本体的另一端,亦用集电夹板夹住;装配单面涂布活性物质的正负极片组时,应将涂布有活性物质的一面各自贴紧隔膜,正负极相对折叠成内本体(7);内本体(7)须以隔膜紧密包裹或以聚乙烯、聚丙烯框夹紧;装配好的内本体(7),排除隔膜(19)厚度,正极(13)与负极(12)的间隙距离,不得大于25μm;装配好的内本体的长宽比为6.2∶3.8或6∶4;装配时还须注意,负极(12)上如果加工有折叠线,应将正极13的侧重点端对齐负极(12)的向内折叠的折叠线(20)的中心线;(6)注液:注液前必须抽出锂离子动力电池内腔中的常态空气,然后将电解液从安全阀(3)内的注液孔注入;注液量在0.15Ah/g~0.6Ah/g的范围内调整;采用可适应更宽的温度变化的多元电解液:六氟磷酸锂/乙烯碳酸酯∶二甲基碳酸酯∶二乙基碳酸酯,溶剂比例为0.95~1.05∶0.95~1.05∶0.95~1.05;或六氟磷酸锂/乙烯碳酸酯∶乙基甲基碳酸酯∶二乙基碳酸酯,溶剂比例为0.95~1.05∶0.95~1.05∶0.95~1.05;或六氟磷酸锂/乙烯碳酸酯∶二甲基碳酸酯∶乙基甲基碳酸酯,溶剂比例为0.95~1.05∶0.95~1.05∶0.95~1.05;或六氟磷酸锂/乙烯碳酸酯∶二甲基碳酸酯∶乙基甲基碳酸酯∶二乙基碳酸酯,溶剂比例为0.95~1.05∶0.95~1.05∶0.95~1.05∶0.95~1.05;(7)化成:化成工序必须一次性不间断地完成,化成曲线应光滑连接,电流应控制在0.01C/10小时-→0.02C/5小时-→0.05C/5小时-→0.1C/4小时-→0.2C/1小时,恒流充满后转为恒压继续充,务求一次性充足;(8)分容:将电性能各项指标均符合工艺要求的电池与各项电性能指标未达工艺要求的电池分别置放入库。
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