鋰離子電容電池的製作方法

2023-06-14 02:53:16

專利名稱：鋰離子電容電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充電電池，特別涉及一種鋰離子電容電池，屬於動力 電池領域，主要用於以鋰離子電容電池為動力源的各種混合式動力汽車和純電 動汽車等。'
背景技術：
目前鋰離子電容電池的主要結構有兩種， 一種是將巻制好的電芯封裝在圓 形或方形外殼中的巻制式鋰離子電容電池，但這種電池工作過程中電芯的散熱 僅靠內部空間的氣體對流交換及極小部分的介質導熱，因此這種結構的始終不
能有效地解決散熱問題，這就導致這種結構不能做到大容量(只能在10Ah左 右)鋰離子電容電池。即4吏有些廠家能將容量估1大，也會由於溫升得不到解決 而使電池容量很快衰減，大大縮短了電池的壽命，甚至發生炸裂，得不償失。 因此經過改進目前的第二種鋰離子電容電池結構是將疊制好的疊層電芯封裝在 圓形或方形外殼中的疊層式鋰離子電容電池，它具有導熱散熱效果好、可做大 容量電池、'安全性好，循環壽命長等優點，特別是它的內阻低、功率密度高、 比能量高更使它優異性突出。這種疊層式鋰離子電容電池的疊層電芯包括有負 極片、正極片和絕緣隔膜，負極片和正極片依次相間排列，負極片和正極片之 間由絕緣隔膜隔開，最外層負極片的外側設置有絕緣隔膜，這些負極片、正極 片和絕緣隔膜按照上述所述排列次序一個個扁放而層層疊置在一起，而後一般 用膠帶將它們象整包列印紙一樣包起來，但要露出上面的負極耳和正極耳，因 此電芯也叫疊層電芯。目前的這種疊層式鋰離子電容電池存在著如下缺陷(1 )、 (2)、穩定性差。現有技術中的鋰離子電容電池的電容和線路板夕卜置於外殼外 部，不但影響鋰離子電容電池的外形美觀，而且電容容易因受到撞擊震動而受 損，因而穩定性差；(3)、成本高。現有技術中的鋰離子電容電池必須裝有均衡 裝置，以控制電池輸出瞬間大電流對電池循環壽命的影響，但現有的均衡裝置 不但成本高，而且控制電〉^4lT出瞬間大電流的效果^艮不理想，電池的循環壽命 短。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種內阻更低、比功率更高、循環壽命長、性能 穩定、成本低的鋰離子電容電池。
實現上述目的的技術方案是 一種鋰離子電容電池，包括外殼、疊層電芯、 電容和線路板，外殼封裝在疊層電芯的外面，外殼上設置有缺口，缺口包括有
4安裝口和注液口，負極極耳接頭和正極極耳4妄頭固定在外殼上，負極極耳接頭 上部為負極接線端子，正極極耳接頭上部為正極接線端子，負才及接線端子和正 極接線端子通過缺口上的安裝口伸出外殼外部，疊層電芯包括有負極片、正極 片和絕緣隔膜，負極片和正極片依次相間排列，負極片和正極片之間由絕緣隔 膜隔開，最外層極片的外側也設置有絕緣隔膜，左右兩端均以負極片做為最外 層極片，所有的負極片均通過固定件與負極極耳接頭相連接，所有的正極片均 通過固定件與正極極耳接頭相連接，還包括有設置在外殼內的電子安裝板，電 子安裝板上與缺口相對應的位置上開有下缺口 ，所述的電容和線鴻4反設置於電 子安裝板內，兩組電容通過線路板串Jf^負極連接於負才及才及耳接頭上，正極連 接於正極極耳接頭上。
進一步，所述的電子安裝板內設置有裝卡電容的兩組卡槽，在兩組卡槽之 間還設置有裝卡線路板的窩槽。
進一步，所述的每組電容由兩隻電容並聯而成。
進一步，所述的負極片由兩片石墨材料製作的膜和一片銅箔組成，銅箔夾 持在兩片石墨材料製作的膜之間，銅箔上端作為負極耳，並在該負極耳上開有 讓固定件穿過的孔。
進一步，所述的正極片由兩片磷酸鐵鋰材料製作的膜和一片鋁箔組成，鋁 箔夾持在兩片磷S吏鐵鋰材料製作的膜之間，鋁箔上端作為正極耳，並在該正極 耳上開有讓固定件穿過的孔。
進一步，所述的絕緣隔膜由兩片PP材料製作的膜和一片PE材料製作的膜 組成，PE材料製作的膜夾持在兩片PP材料製作的膜之間。
進一步，所述的外殼為不鏽鋼材料製作。
進一步，所述外殼的上下兩端卡裝有電池殼絕緣套。
進一步，所述外殼包括有箱體和蓋板，缺口開在蓋一反上，缺口還包括有防 爆口，防爆口上貼有安全防爆膜，電子安裝^反裝在蓋玲反下面，電子安裝板上的
下缺口包括有定位安裝口 、注液通口和防;^暴通孔。
進一步，所述的安全防爆膜為銅膜。
採用上述技術方案後，具有很多好處(1)、內阻更低、比功率更高、循
環壽命長。本實用新型採用兩組電容通過線路板串耳仏負極連接於負極極耳接 頭上，正褲連接於正極極耳接頭上的結構，使內阻更低，提高了本實用新型的 比功率，提高了疊層電芯的輸出倍率放電，避免了電';^4ir出瞬間大電^^t電池
循環壽命的影響，循環壽命比現有的鋰離子電容電池提高500次以上；(2)、外 形美觀，穩定性更高。本實用新型將現有鋰離子電容電池電容和線路板外置於 外殼外部，改進為電容和線路板內置於外殼內部的電子安裝板內，使本實新型外形美觀大方，而且內置後電容不易因受到撞擊震動而受損，因而穩定性更高；
(3)性價比高，成本低。採用本實用新型後省去了現有技術中的均衡裝置，大
大地節約f成本，但本實用新型的性能卻採用現有技術中的鋰離子電容電池性
能更加優異，因而本實用新型不但成本低，而且性價比高。


圖1為本實用新型的主^L結構示意圖2為圖1的〗府浮見圖3為圖l的左一見圖4為圖1的A—A剖面圖5為圖1的B—B剖面圖6為圖2的F—F剖碎見圖7為去掉件1外殼的內部結構示意圖8為去掉件1外殼和件4電子安裝板等的內部結構示意圖9為圖7的I一I剖-見圖10為件9負^l片結構示意圖11為件IO正才及片結構示意圖12為件7絕緣隔膜結構示意圖13為圖10的J一J剖-見圖14為圖11的K一K剖-見圖15為圖12的L—L剖面圖16為件21負極極耳接頭和件22正極極耳接頭的結構示意圖； 圖17為件26電池殼絕糹彖套的結構示意圖； 圖18為件1外殼上面部分件3蓋板的結構示意圖； 圖19為件4電子安裝^反的結構示意圖； 圖20為件1外殼下面部分件2箱體的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。 如圖1至圖20所示， 一種鋰離子電容電池，包括外殼l、電子安裝板4和 疊層電芯16以及兩組電容13和線路板14,還包括有銅材製作的負極極耳接頭 21和鋁材製作的正極極耳接頭22，外殼1由不鏽鋼材料製作，使用不鏽鋼材料 的外殼l更有利於散熱，而且耐腐蝕效果更好。外殼l封裝在電子安裝板4和 疊層電芯16的外面，外殼l包括有箱體2和蓋板3，蓋板3下面裝有電子安裝 板4，電子安裝板4由絕緣材料製作，所述的電容13和線路板14設置於電子 安裝板4內，電子安^f反4內設置有裝卡電容13的兩組卡槽29，在兩組卡槽29之間還設置有裝卡線路板14的窩槽30，每組卡槽29內裝卡有一組電容13, 每組電容13由兩隻電容並聯而成，窩槽30內裝卡有一塊線路板14，兩組電容 13通過線路板14串耳仏負極連接於負極極耳接頭21上，正極連接於正極極耳 接頭22上。外殼l上設置有缺口 17，缺口 17開在蓋板3上，缺口 17包括有 兩個安裝口 17-l和一個注液口 17-2以及一個防爆口 17-3，防爆口 17-3上貼有 銅膜製作的安全防爆膜19,電子安裝板4上與缺口 17相對應的位置上開有下 缺口 18,下缺口 18包括有兩個定位安裝口 18-1和一個注液通口 18-2以及一個 防爆通孔18-3。注液口 17-2開在蓋板3的一側，防爆口 17-3開在蓋板3中央， 注液口 17-2開在防爆口 17-3兩側，注液口 17-2與注液通口 18-2位置正好相對 應，外殼1內充好電解'M，將鉚釘23鉚入注液通口 18-2上面的注液口 17-2 內密封。兩個定位安裝口 18-1上面均具有凸臺4-l，蓋板3上的缺口 17的兩個 安裝口 17-1套在凸臺4-1外面。負極極耳接頭21上部為負極接線端子21-1, 正極極耳接頭22上部為正極接線端子22-1,負極接線端子21-1和正極接線端 子22-1上均具有外螺紋，負極極耳接頭21下部開有連接負極耳9-1-1的連接孔 21-2，正極極耳接頭22下部開有連接正極耳10-1-1的連接孔22-2,負極接線 端子21-1和正招i妄線端子22-1通過電子安裝+反4上的定位安裝口 18-1伸出外 殼1的安裝口 17-1外部，在負極接線端子21-1和正招i妄線端子22-1上分別套 上絕緣墊圏24，並旋上固定螺母25進行固定。負極極耳接頭21和正極極耳接 頭22固定在電子安^^反4上。疊層電芯16包括有負極片9、正極片IO和絕緣 隔膜7。負極片9和正極片10依次相間排列，負極片9和正極片10之間由絕 緣隔膜7隔開，最外層極片的外側也設置有絕緣隔膜7，左右兩端均以負極片9 做為最外層極片，即按照絕緣隔膜7、負極片9、絕緣隔膜7、正極片10、絕緣 隔膜7、負極片9、絕緣隔膜7、正極片10、絕緣隔膜7......絕緣隔膜7、負極
片9、絕緣隔膜7排列，將絕緣隔膜7、負極片9和正極片IO按上必偵序層層 疊置好後，外面包上膠帶5，包時要露出負極片9上面的負極耳9-l-l和正極片 10上面的吞極耳10-1-1。所有的負極片9均通過固定件20與負極極耳接頭21 相固接，所有的正極片10均通過固定件20與正極極耳接頭22相固接，所述的 固定件20為固定螺栓。
如圖4和圖13所示，所述的負極片9由兩片石墨材料製作的膜9-2和一片 銅箔9-1組成，銅箔9-1夾持在兩片石墨材料製作的膜9-2之間，銅箔9-1上端 作為負極耳9-l-l，並在該負才及耳9-1-1上開有讓固定件20穿過的孔9-3。多個 負極耳9-l-l疊在一起形成負極耳群，固定件20通過孔9-3和連接孔21-2將負 極耳群與負極極耳接頭21固接在4。負極片9上的熱量和電流通過負極耳群 和固定件20固定螺栓直4封專遞給負極極耳接頭21,熱量通過負極極耳接頭21
7及時地M出去。
如圖5和圖14所示，所述的正極片10由兩片磷酸鐵鋰材料製作的膜10-2 和一片鋁箔10-1組成,鋁箔10-1夾持在兩片磷S臾鐵鋰材料製作的膜10-2之間， 鋁箔10-1上端作為正極耳10-1-1,並在該正極耳10-1-1上開有讓固定件20穿 過的孔10-3。多個正極耳10-1-1疊在一起形成正極耳群，固定件20通過孔10-3 和連接孔22-2將正極耳群與正極極耳接頭22固接在一起。正極片10上的熱量 和電流通itiL極耳群和固定件20固定螺栓直4^f專遞給正極極耳接頭22,熱量 通過正極極耳接頭22及時地M出去。
如圖15所示，所述的絕緣隔膜7由兩片PP材料製作的膜7-2和一片PE 材料製作的膜7-l組成，PE材料製作的膜7-1夾持在兩片PP材料製作的膜7-2 之間。
如圖1、圖2和圖17所示，外殼1的上下兩端卡裝有電池殼絕鄉彖套26， 電池殼絕緣套26由絕緣材料製作。電池殼絕緣套26為可拆卸式。
本實用新型中電子安裝板4除具有絕緣作用以夕卜，必十外殼1具有支撐作 用，使夕卜殼1更加牢固，抗震抗壓，使固定在蓋板3上的負極極耳接頭21和正 極極耳接頭22更加穩固。除上述實施例外，本實用新型的電子安^^反4還可採 用兩個絕緣墊圈代替， 一個絕緣墊圈墊在蓋板3安裝口 17-1與負極極耳接頭 21之間，另一個絕緣墊圏墊在蓋板3安裝口 17-1與正極極耳接頭22之間。
可將多個本實用新型組合成鋰離子電容電池組使用，以提高鋰離子電容電 池的功率。當多個本實用新型組合成鋰離子電容電池組使用時，電池殼絕緣套 26既能起到絕緣的作用，又可使多個本實用新型的外殼1之間始終保持有間隙， 有利於散熱，提高本實用新型的循環使用壽命。單個本實用新型使用時，電池 殼絕緣套26可拆去或不裝。
本實用新型不限於上述實施例，凡採用等同替換或等效替換形成的技術方 案均屬於本實用新型要求保護的範圍。
權利要求1、一種鋰離子電容電池，包括外殼(1)、疊層電芯(16)、電容(13)和線路板(14)，外殼(1)封裝在疊層電芯(16)的外面，外殼(1)上設置有缺口(17)，缺口(17)包括有安裝口(17-1)和注液口(17-2)，負極極耳接頭(21)和正極極耳接頭(22)固定在外殼(1)上，負極極耳接頭(21)上部為負極接線端子(21-1)，正極極耳接頭(22)上部為正極接線端子(22-1)，負極接線端子(21-1)和正極接線端子(22-1)通過缺口(17)上的安裝口(17-1)伸出外殼(1)外部，疊層電芯(16)包括有負極片(9)、正極片(10)和絕緣隔膜(7)，負極片(9)和正極片(10)依次相間排列，負極片(9)和正極片(10)之間由絕緣隔膜(7)隔開，最外層極片的外側也設置有絕緣隔膜(7)，左右兩端均以負極片(9)做為最外層極片，所有的負極片(9)均通過固定件(20)與負極極耳接頭(21)相連接，所有的正極片(10)均通過固定件(20)與正極極耳接頭(22)相連接，其特徵在於還包括有設置在外殼(1)內的電子安裝板(4)，電子安裝板(4)上與缺口(17)相對應的位置上開有下缺口(18)，所述的電容(13)和線路板(14)設置於電子安裝板(4)內，兩組電容(13)通過線路板(14)串聯後負極連接於負極極耳接頭(21)上，正極連接於正極極耳接頭(22)上。
2、 根據權利要求1所述的鋰離子電容電池，其特徵在於所述的電子安 裝板(4)內設置有裝卡電容(13)的兩組卡槽(29)，在兩組卡槽(29)之間 還設置有襲卡線路板(14)的窩槽(30 )。
3、 根據權利要求1所述的鋰離子電容電池，其特徵在於所述的每組電 容(13)由兩隻電容並聯而成。
4、 根據權利要求1所述的鋰離子電容電池，其特徵在於所述的負極片(9) 由兩片石墨材料製作的膜(9-2)和一片銅箔(9-1 )組成，銅箔(9-1 )夾 持在兩片石墨材料製作的膜(9-2)之間，銅箔(9-1 )上端作為負極耳(9-1-1 ), 並在該負極耳(9-1-1)上開有讓固定件(20)穿過的孔(9-3)。
5、 根據權利要求1所述的鋰離子電容電池，其特徵在於所述的正極片(10) 由兩片磷酸4失鋰材料製作的膜(10-2)和一片鋁箔(10-1)組成，鋁箔 (10-1)夾持在兩片磷酸鐵鋰材料製作的膜(10-2)之間，鋁箔(10-1)上端作為正極耳(10-1-1),並在該正極耳(10-1-1)上開有讓固定件(20)穿過的孔 (10-3 )。
6、 根據權利要求1所述的鋰離子電容電池，其特徵在於所述的絕緣隔 膜(7)由兩片PP材料製作的膜(7-2)和一片PE材料製作的膜(7-1)組成，PE材料製作的膜(7-1)夾持在兩片PP材料製作的膜(7-2)之間。
7、 根據權利要求1所述的鋰離子動力電池，其特徵在於所述的外殼(1 ) 為不鏽鋼材料製作。
8、 根據權利要求l所述的鋰離子電容電池，其特徵在於所述外殼(1) 的上下兩端卡裝有電池殼絕緣套(26)。
9、 根據權利要求1所述的鋰離子電容電池，其特徵在於所述外殼(l) 包括有箱體(2)和蓋板(3)，缺口 (17)開在蓋板(3)上，缺口 (17)還包 括有防爆口 (17-3),防爆口 (17-3)上貼有安全防爆膜(19)，電子安裝板(4) 裝在蓋板(3 )下面，電子安裝板(4)上的下缺口 ( 18)包括有定位安裝口 ( 18-1 )、 注液通口 ( 18-2 )和防爆通孑L (18-3 )。
10、 根據權利要求9所述的鋰離子電容電池，其特徵在於所述的安全防 爆膜(19)為銅膜。
專利摘要本實用新型涉及一種鋰離子電容電池，包括疊層電芯(16)、電容(13)和線路板(14)，疊層電芯(16)包括有負極片(9)、正極片(10)和絕緣隔膜(7)，負極片(9)均通過固定件(20)與負極極耳接頭(21)相連接，正極片(10)均通過固定件(20)與正極極耳接頭(22)相連接，還包括有設置在外殼(1)內的電子安裝板(4)，所述的電容(13)和線路板(14)設置於電子安裝板(4)內，兩組電容(13)通過線路板(14)串聯後負極連接於負極極耳接頭(21)上，正極連接於正極極耳接頭(22)上。本實用新型內阻更低、比功率更高、循環壽命長、性能穩定、成本低。循環壽命比現有鋰離子電容電池提高500次以上。
文檔編號H01M10/42GK201413849SQ200920044519
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月4日 優先權日2009年6月4日
發明者周金平 申請人:周金平