電動公交車大功率高容量鋰電池裝置的製作方法

2023-05-02 00:43:36

專利名稱：電動公交車大功率高容量鋰電池裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動公交車用鋰電池，特別是一種電動公交車大功率高容量 鋰電池裝置。
背景技術：
隨著經濟的快速發展，不斷地經濟貿易往來帶動了交通運輸業的發展，尤其是陸 上交通工具——公交車，成為人們出行必備的交通工具，公交車的迅速發展既給人類的生 活帶來了方便，同時汽車排放的尾氣也給人們的健康帶來了危害，汙染大氣環境。哥本哈 根氣候會議的召開，把環境汙染問題提上了日程，引起世界各國領導的關注。隨著全球能源 的緊張，公交車需要使用大量燃料，使能源危機更加惡化。為了保證社會的可持續發展，人 們不斷在尋找一種既環保又節能的綠色交通工具——電動公交車。新能源電動公交車是我 國發展重要的產業方向節能、環保、無汙染。電動公交車的心臟部分是電池與電容。電池 與電容的功率大小與質量，直接影響公交車的使用壽命。電動公交車採用的高性能電池，要 經得起各種惡劣環境如暴風雨雪，高溫與霜寒天氣的考驗。特別是電動公交車的電池長時 間使用，塑料外殼會發生變形，殼體膨脹，會帶來一系列的電池質量問題，如殼體內電池極 片間的面接觸會變成點接觸或者分離，造成諸多不穩定因素。目前電動公交車中鋰電池電 芯堆的製造方法多採用疊片法，鋰電池的極片面積較大、較薄，一般需要兩人配合才能完成 疊片加工，若採用疊片機，不但成本較高，且國內仍處於摸索階段，很多方面不成熟，疊出的 電芯有些較鬆散，且效率低。當公交車受到外力振動或機械衝擊時，容易引起極片竄動，造 成上下極片接觸、短路，將電池燒毀。為了解決這一關鍵的技術，科研單位和企業科技人員 在不斷地研究、探索、改進，希望能製造出一種更科學、更安全、性能好，使用壽命長的大功 率、高容量的公交車電池。雖然取得了一些進展，但在實際使用中仍然存在著尚未克服的技 術難題。
發明內容本實用新型克服以上不足，提供一種電動公交車大功率高容量鋰電池裝置，該電 池體積小、高容量、功率大，設有保護裝置，使用安全。採用金屬絕緣漆保護鋁外殼和各端子 外露的連接部分，具有良好的散熱效果，耐電解液、抗老化、易定位，更換方便，減少了諸多 不穩定因素，降低故障率，易於機械化製造，便於提高品質及電池的一致性，在公交車運行 中安全、穩定，且效率高，使用壽命長。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是含有正極鋁極片、負極銅極片、 正極片鋁包、負極片銅包、同向銅包正極鋁極片堆、同向鋁包負極銅極片堆、反向銅包正極 鋁極片堆、反向鋁包負極銅極片堆、熱敏保護裝置、鋁端子、銅端子、電芯堆、加強筋、大功率 高容量鋰電池，正極鋁極片，即正極片，呈方形或長方形或橢圓形或環形狀，上邊有兩個或 多個相同形狀的鋁極耳；負極銅極片，即負極片，呈方形或長方形或橢圓形或環形狀，上邊 有兩個或多個相同形狀的銅極耳，負極片與正極片形狀相同、尺寸相等或略大一點，將正負
3極片兩側分別覆膜、整平，形成正極片鋁包或者負極片銅包，將正極片鋁包與負極片進行極 耳同向交錯堆疊，形成同向鋁包負極銅極片堆，將正極片鋁包與負極片進行極耳反向交錯 堆疊形成反向鋁包負極銅極片堆，負極片銅包與正極片進行極耳同向交錯堆疊形成同向銅 包正極鋁極片堆，負極片銅包與正極片進行極耳反向交錯堆疊形成反向銅包正極鋁極片 堆，同向或者反向鋁包負極銅極片堆與同向或者反向銅包正極鋁極片堆總稱為電芯堆，將 電芯堆裝入長方體殼體內，同向殼體的頂部一端設有兩個極柱，分別為鋁極柱、銅極柱，反 向殼體的兩頂端分別設有兩個極柱，一端為鋁極柱、另一端為銅極柱，電芯堆的銅極耳、鋁 極耳與殼體頂部的銅極柱、鋁極柱對應裝配，在銅極柱和鋁極柱底端均設有熱敏保護裝置， 殼體表面設有加強筋，構成了 一種電動公交車大功率高容量鋰電池裝置。該電動公交車大功率高容量鋰電池裝置的技術原理是正負極片採用隔膜夾片方 式，將正極片或者負極片置入兩層隔膜中間，隔膜表面塗一層粘膠，經加熱區加熱，使隔膜 與極片表面牢固粘合形成極片包，使隔膜與極片界面保持穩定，採用流水線操作，減少了電 池組裝過程中的手工操作，保證實施安全，而且使電芯組裝由手工操作向自動化流水作業 的邁進具備了工藝基礎，減少了人為因素對電池質量的影響。同向或者反向鋁包負極銅極 片堆與同向或者反向銅包正極鋁極片堆交錯堆疊，形成了鋰電池內部的電芯堆，在外露的 銅端子即外銅端子一面鍍鎳，銅端子的另一端即內銅端子留在電池裡面，與銅極片凸起的 極耳連接，鋁極片的凸起極耳與留在電池裡面的內鋁端子相連，在極柱或者蓋板上安裝熱 敏保護裝置，防止因公交車振動或者受外力機械衝擊等引起的極片竄動而產生上下層極片 接觸短路等現象的發生，均衡分散外端子的受力，不但能滿足電池倍率放電的性能，而且有 利於減少電池內部發熱，有利於散熱，提高電池的安全性。鋰電池的外殼採用金屬絕緣材料 製成，上面設有多根加強筋，主要是增強外殼的強度，不會變形。該鋁合金材料為特製配方， 適合雷射焊接，耐電解液腐蝕，不易變形、漏電等。由於採用的都是散熱效果良好的銅和鋁 材料，其電池整體熱傳導的效果要好於塑料外殼。鋰電池的正負極端子採用多級雙端子，且 分別設計在電池的兩端。多個內銅端子與電芯堆的多個銅極耳連接，另一端的外銅端子引 出電池外面與電池組連接；多個內鋁端子與電芯堆的多個鋁極耳連接，另一端的外鋁端子 引出電池外面與電池組連接，在每一隻電池上安裝熱敏保護裝置，在電池組的管理系統裡 增加熱管理功能，實現對每一隻電池的保護、監控，解決了公交車鋰電池組由單體電池經串 並聯成組的組裝問題。電池能瞬間高倍率放電，滿足了對電機的要求。具有動態的高容量， 動態的安全性、可靠性、穩定性，循環壽命等優點。本實用新型有益效果是正負極片採用隔膜夾片方式生產電芯堆，自動化流水線 作業，減少了電池組裝過程中的手工操作，提高了電池生產的一致性，減少了人為因素對電 池質量的影響。電芯堆採用的製作材料、方式及熱敏保護裝置、雙端子設置，防止因公交車 振動或者受外力機械衝擊等引起的極片竄動而產生上下層極片接觸短路等現象的發生，均 衡分散外端子的受力，電池在公交車運行中安全、穩定，降低故障率，效率高，且耐電解液、 抗老化，有利於散熱，解決了公交車鋰電池由單體電池經串並聯成組連接產生的問題。電池 體積小、高容量、功率大，每一隻電池都具有安全保護裝置，製造簡單、方便，能高倍率放電， 提高電池的容量，具有動態的安全性、可靠性、穩定性，循環壽命。

下面是結合附圖和實施例對本實用新型的進一步描述圖1是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置正極鋁極片結構示意圖；圖2是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置負極銅極片結構示意圖；圖3是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置正極片鋁包結構示意圖；圖4是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置負極片銅包結構示意圖；圖5是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置同向銅包正極招極片堆的結構示意圖；圖6是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置同向鋁包負極銅極片堆的結構示意 圖；圖7是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置反向銅包正極鋁極片堆的結構示意 圖；圖8是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置反向鋁包負極銅極片堆的結構示意 圖；圖9是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置同向單體電芯的剖視圖；圖10是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置同向單體電池立體圖；圖11是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置反向單體電芯的剖視圖；圖12是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置反向單體電池立體圖。在圖中1.正極鋁極片、2.負極銅極片、3.正極片鋁包、4.負極片銅包、5.同向銅 包正極鋁極片堆、6.同向鋁包負極銅極片堆、7.反向銅包正極鋁極片堆、8.反向鋁包負極 銅極片堆、9.熱敏保護裝置、10.鋁端子、11.銅端子、12.電芯堆、13.加強筋、14.大功率高 容量鋰電池。
具體實施方式
在圖1、圖2、圖3、圖4中正極鋁極片1，即正極片，呈長方形，由優質材料鋁箔， 活性物質 LiFeP04、LiNiCO2, LiMn2O4, LiMnNiCoO2, Li3V2 (PO4) 3 及以矽酸亞鐵鋰(Li2FeSiO4) 為代表的Li2MSiO4(M為Co，Ni，Fe, Mn等過渡金屬元素)新型正極材料嵌鋰氧化物與導電 劑形成混合物，再將粘結劑製成膠液，與此混合物按工藝要求進行攪拌製成漿料，然後塗抹 在鋁箔上製成，上邊有兩個相同形狀的鋁極耳；負極銅極片2，即負極片，呈長方形，是由優 質材料銅箔，負極活性物質合金材料、無定形錫基複合氧化物、碳-石墨材料、零應變材料 LiTi5O12與導電劑形成混合物，再將粘結劑製成膠液，與此混合物按工藝要求進行攪拌製成 漿料，然後塗抹在銅箔上製成，上邊有兩個相同形狀的銅極耳，負極片與正極片形狀相同、 尺寸相等，將正負極片兩側分別覆膜、整平，形成正極片鋁包3或者負極片銅包4 ；正負極片 採用隔膜夾片方式，將正極片或者負極片置入兩層隔膜中間，隔膜表面塗一層粘膠，經加熱 區加熱，使隔膜與極片表面牢固粘合形成極片包，使隔膜與極片界面保持穩定，採用流水線 操作，減少了電池組裝過程中的手工操作，保證實施安全，而且使電芯組裝由手工操作向 自動化流水作業的邁進具備了工藝基礎，減少了人為因素對電池質量的影響。在圖5、圖6、圖9、圖10實施例中將正極片鋁包3與負極片進行極耳同向交錯 堆疊，形成同向鋁包負極銅極片堆6，負極片銅包4與正極片進行極耳同向交錯堆疊形成同 向銅包正極鋁極片堆5，同向鋁包負極銅極片堆6與同向銅包正極鋁極片堆5總稱為電芯堆12，將電芯堆12裝入長方體殼體內，殼體的頂部一端設有兩個極柱，分別為鋁極柱、銅極 柱，電芯堆12的銅極耳、鋁極耳與殼體頂部的銅極柱、鋁極柱對應裝配，在銅極柱和鋁極柱 底端均設有熱敏保護裝置9，殼體表面設有加強筋13。在圖7、圖8、圖11、圖12實施例中將正極片鋁包3與負極片進行極耳反向交錯 堆疊形成反向鋁包負極銅極片堆8，負極片銅包4與正極片進行極耳反向交錯堆疊形成反 向銅包正極鋁極片堆7，反向鋁包負極銅極片堆8與反向銅包正極鋁極片堆7總稱為電芯堆 12，將電芯堆12裝入長方體殼體內，殼體的兩頂端分別設有兩個極柱，一端為鋁極柱、另一 端為銅極柱，分別為鋁極柱、銅極柱，電芯堆12的銅極耳、鋁極耳與殼體頂部的銅極柱、鋁 極柱對應裝配，在銅極柱和鋁極柱底端均設有熱敏保護裝置9，殼體表面設有加強筋13。同向或者反向鋁包負極銅極片堆(6、8)與同向或者反向銅包正極鋁極片堆(5、7) 交錯堆疊，形成了鋰電池內部的電芯堆12，在外露的銅端子11即外銅端子11 一面鍍鎳，銅 端子11的另一端即內銅端子11留在電池裡面，與銅極片凸起的極耳連接，鋁極片的凸起極 耳與留在電池裡面的內鋁端子10相連，在極柱或者蓋板上安裝熱敏保護裝置9，防止因公 交車振動或者受外力機械衝擊等引起的極片竄動而產生上下層極片接觸短路等現象的發 生，均衡分散外端子的受力，不但能滿足電池倍率放電的性能，而且有利於減少電池內部 發熱，有利於散熱，提高電池的安全性。鋰電池的外殼採用金屬絕緣材料製成，上面設有多 根加強筋13，主要是增強外殼的強度，不會變形。該鋁合金材料為特製配方，適合雷射焊接， 耐電解液腐蝕，不易變形、漏電等。由於採用的都是散熱效果良好的銅和鋁材料，其電池整 體熱傳導的效果要好於塑料外殼。鋰電池的正負極端子採用多級雙端子，且分別設計在電 池的兩端。多個內銅端子11與電芯堆12的多個銅極耳連接，另一端的外銅端子11引出電 池外面與電池組連接；多個內鋁端子10與電芯堆12的多個鋁極耳連接，另一端的外鋁端 子10引出電池外面與電池組連接，在每一隻電池上安裝熱敏保護裝置9，在電池組的管理 系統裡增加熱管理功能，實現對每一隻電池的保護、監控，解決了公交車鋰電池組由單體電 池經串並聯成組的組裝問題。電池能瞬間高倍率放電，滿足了對電機的要求。具有動態的 高容量，動態的安全性、可靠性、穩定性，循環壽命等優點。
權利要求1.電動公交車大功率高容量鋰電池裝置，含有正極鋁極片、負極銅極片、正極片鋁包、 負極片銅包、同向銅包正極鋁極片堆、同向鋁包負極銅極片堆、反向銅包正極鋁極片堆、反 向鋁包負極銅極片堆、熱敏保護裝置、鋁端子、銅端子、電芯堆、加強筋、大功率高容量鋰電 池，其特徵是正極鋁極片，即正極片，呈方形或長方形或橢圓形或環形狀，上邊有兩個或多 個相同形狀的鋁極耳；負極銅極片，即負極片，呈方形或長方形或橢圓形或環形狀，上邊有 兩個或多個相同形狀的銅極耳，負極片與正極片形狀相同、尺寸相等或略大一點，將正負極 片兩側分別覆膜、整平，形成正極片鋁包或者負極片銅包，將正極片鋁包與負極片進行極耳 同向交錯堆疊，形成同向鋁包負極銅極片堆，將正極片鋁包與負極片進行極耳反向交錯堆 疊形成反向鋁包負極銅極片堆，負極片銅包與正極片進行極耳同向交錯堆疊形成同向銅包 正極鋁極片堆，負極片銅包與正極片進行極耳反向交錯堆疊形成反向銅包正極鋁極片堆， 同向或者反向鋁包負極銅極片堆與同向或者反向銅包正極鋁極片堆總稱為電芯堆，將電芯 堆裝入長方體殼體內，同向殼體的頂部一端設有兩個極柱，分別為鋁極柱、銅極柱，反向殼 體的兩頂端分別設有兩個極柱，一端為鋁極柱、另一端為銅極柱，電芯堆的銅極耳、鋁極耳 與殼體頂部的銅極柱、鋁極柱對應裝配，在銅極柱和鋁極柱底端均設有熱敏保護裝置，殼體 表面設有加強筋，構成了一種電動公交車大功率高容量鋰電池。
專利摘要一種電動公交車大功率高容量鋰電池裝置，極片採用隔膜夾片方式生產，自動化流水線作業，減少了電池組裝過程中的手工操作，提高了電池生產的一致性，減少了人為因素對電池質量的影響。電芯堆採用的製作材料、方式及熱敏保護裝置、雙端子設置，防止因公交車振動或者受外力機械衝擊等引起的極片竄動而產生上下層極片接觸短路等現象的發生，均衡分散外端子的受力，電池在公交車運行中安全、穩定，降低故障率，效率高，且耐電解液、抗老化，有利於散熱，解決了公交車鋰電池由單體電池經串並聯成組連接產生的問題。電池體積小、高容量、功率大，每一隻電池都具有安全保護裝置，製造簡單、方便，能高倍率放電，提高電池的容量，具有動態的安全性、可靠性、穩定性，循環壽命。
文檔編號H01M10/052GK201789033SQ20102014190
公開日2011年4月6日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者張力, 徐連寬, 謝毅, 陳疆, 馬憲 申請人:中大工業集團公司, 廣州捷力新能源科技有限公司