一种采用多孔管的大容量电池的制作方法

本申请涉及一种采用了多孔管的大容量电池,属于电池技术领域。

背景技术：

在现有的锂电池应用中，常涉及大容量电池的使用。众所周知相比小容量电池，大容量电池加工工艺难度大、成品率低、成本高。由于大容量电池尺寸较大，在使用时会存在大面易膨胀，散热困难、倍率性能差、循环寿命短、安全性差等问题。

因此，有人将若干小容量电池并联组合成大容量电池，例如专利申请号为201210382758.7(公开号为cn102881948a)，专利名称为一种方形锂离子电池及加工方法的发明专利，采取圆柱卷绕式卷芯，极片间隙和松紧度均匀，生产效率高。卷芯辅助模块能够支撑和保护卷芯，提高了方形电池的机械强度和安全性。通过增加卷芯的个数可以增加电池的容量。专利申请号为201621215288.5(公告号为cn206388790u)，专利名称为一种方形动力电池的申请，将多个圆柱形卷芯并排放入方形外壳中，组成了一个方形动力电池，解决了方形电池易膨胀的问题。专利申请号201720727978.7(公告号cn206976440u)，专利名称为一种电池包，其结构包括多个卷绕电芯及用于收容多个卷绕电芯的塑料材质的支架、这些卷绕电芯并联后形成大容量电池。

上述容纳卷芯一般为实心材料制成，对于电解液的均匀分布、吸收不利，同时也不利于单体电池重量比能量的提升。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提出了一种采用多孔管的大容量电池。通过采用高孔隙率的多孔管容纳无极耳圆柱卷芯，多孔管通过焊接、粘接或一体成型等连接方式形成一个整体，再与无极耳卷芯的正极基体、正极汇流片、金属外壳连接形成一个整体；金属外壳与多孔管之间、多孔管与正极汇流片之间、正极基体与正极汇流片之间两两连接,也可以将所有的负极基体、负极汇流片、多孔管、金属外壳之间进行两两连接。

多孔管可以用发泡材料制成，厚度为0.1～10mm，孔隙率40％～98％。

多孔管的孔可以为均布的通孔，孔的形状可以是圆形、方形及任意形状。

多孔管的材质可以是铝、铜、碳钢、不锈钢、钛、镁等金属及其合金，也可以是pp、abs、ppo、碳纤维等非金属，还可以是金属与非金属组成的复合材料。

多孔管的形状与无极耳卷芯的外形相匹配。

多孔管、金属外壳、正极集流片之间的连接方式可以是焊接、粘接中的一种。

金属外壳形状为六边形、椭圆形、圆柱形或方形的任意需要的形状。

无极耳圆柱卷芯为为磷酸铁锂-石墨/硅碳/锡卷芯、锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍钴锰酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、钴酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、镍钴锰铝酸锂-石墨/硅碳/锡卷芯、钴酸锂-钛酸锂卷芯、锰酸锂-钛酸锂卷芯、镍钴锰酸锂-钛酸锂卷芯、磷酸铁锂-钛酸锂卷芯、镍钴锰铝酸锂--钛酸锂卷芯、超级电容器卷芯、锂硫卷芯、金属氢化物-镍卷芯、镉-镍卷芯、锌-镍卷芯化学电源中的任何一种。

无极耳圆柱卷芯可用不同材料体系的卷芯进行组合。组合可为锰酸锂-石墨卷芯与镍钴锰酸锂-石墨卷芯组合、功率型的超级电容器卷芯与同类正极材料的能量型的锂离子卷芯组合等，且不局限于上述组合。

本申请具有如下的技术效果和优点：

(1)用多孔管容纳圆柱卷芯，可以避免卷芯膨胀带来的性能下降。

(2)用多孔管代替实心材料容纳圆柱卷芯，可以将电解液的添加通道从卷芯两端提高至卷芯的所有外表面，构建了电解液的全卷芯渗透网络。提高了注液效率，并有助于提高循环寿命。

(3)用多孔管代替实心材料容纳圆柱卷芯，减少了40～95％的重量，有利于提高电池的重量比能量。

附图说明

图1为本申请的六边形电池的爆炸图。

图2为本申请的六边形电池的立体图。

图3为本申请的六边形电池的正面图。

图4为沿图3所示的六边形电池的a-a线的剖视图。

图5为本申请的一种多孔管的正面图。

图6为本申请的一种多孔管的立体图。

图7为本申请的由发泡材料制备的多孔管的正面图。

图8为本申请的由发泡材料制备的多孔管的立体图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在附图中，1为负极盖板，2为绝缘导热片，3为负极汇流片，4为金属外壳，5为电池支架，6为无极耳圆柱卷芯，7为正极汇流片，8为正极盖板，11为负极柱，12为注液口(防爆阀)，61为卷芯体，62为多孔管。

图1为本申请的六边形电池的爆炸图，图2为本申请的六边形电池的立体图，图3为本申请的六边形电池的正面图，图4为沿图3所示的六边形电池的a-a线的剖视图。如图1-4所示，本申请设计的大容量电池，包括金属外壳4、无极耳圆柱卷芯6、正极盖板8、负极盖板1、正极汇流片7、负极汇流片3、绝缘导热片2和电池支架5。图1-4中示出的金属外壳4的形状为六边形。当然，金属外壳形状不局限此，金属外壳形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意需要的形状，包括六边形、椭圆形、圆柱形或方形等。

无极耳圆柱卷芯6由卷芯体61和包裹卷芯体的多孔管62组成；无极耳圆柱卷芯6的一端为正极基体(比如铝箔)，另一端为负极基体(比如铜箔)。卷芯体61的一部分从多孔管62的一端或两端露出，便于卡在电池支架5上。

如图1所示，金属外壳4内设有若干个无极耳圆柱卷芯6，无极耳圆柱卷芯6正极基体与正极汇流片7进行焊接，负极基体与负极汇流片3进行焊接，如此焊接成一个卷芯组。负极端在负极汇流片3和负极盖板1之间填充有绝缘导热片2，用于导热。负极汇流片3和绝缘导热片2上均开设有若干个圆孔，便于注液。

负极端使用电池支架5固定圆柱形卷芯6，电池支架5卡在各无极耳圆柱卷芯6之间；其轴向下方位以绝缘导热片2和负极盖板1限位，轴向上方位以多孔管62限位。

多孔管材质为金属时，正极汇流片7与无极耳圆柱卷芯6的正极端的多孔管62进行焊接。

如图2所示，负极盖板1上设置有负极柱11和防爆阀(未示出)。防爆阀所在位置为注液口12，完成注液后，在注液口12的位置焊接防爆阀。

图5为本申请的一种多孔管的正面图。图6为本申请的一种多孔管的立体图。图7为本申请的由发泡材料制备的多孔管的正面图。图8为本申请的由发泡材料制备的多孔管的立体图。如图5-6所示，通过采用高孔隙率的多孔管62容纳无极耳圆柱卷芯体61，多孔管62通过焊接、粘接或一体成型等连接方式形成一个整体，再与无极耳卷芯6的正极基体、正极汇流片7、金属外壳4连接形成一个整体；金属外壳4与多孔管62之间、多孔管62与正极汇流片7之间、正极基体与正极汇流片7之间两两连接,也可以将所有的负极基体、负极汇流片3、多孔管62、金属外壳4之间进行两两连接。

多孔管62可以用发泡材料制成，厚度为0.1～10mm，孔隙率40％～98％。多孔管62的孔可以为均布的通孔，孔的形状可以是圆形、方形及任意形状。多孔管62的材质可以是铝、铜、碳钢、不锈钢、钛、镁等金属及其合金，也可以是pp、abs、ppo、碳纤维等非金属，还可以是金属与非金属组成的复合材料。

多孔管62的形状与无极耳卷芯6的外形相匹配。

多孔管62、金属外壳4、正极汇流片7之间的连接方式可以是焊接、粘接中的一种。

实施例1：

采用的多孔铝管厚度为0.4mm，孔隙率为50％，将6个磷酸铁锂正极-石墨负极卷芯体(直径32mm高度140mm)并联为3.2v72ah的大容量电池。与无孔铝管相比，整个电池减重36g。

实施例2：

采用的发泡铝管厚度为0.4mm，孔隙率为75％，将6个磷酸铁锂正极-石墨负极卷芯体(直径32mm高度140mm)并联为3.2v72ah的大容量电池。与无孔铝管相比，整个电池减重54g。

实施例3：

采用的多孔pp管厚度为0.5mm，孔隙率为50％，将6个磷酸铁锂正极-石墨负极卷芯体(直径32mm高度140mm)并联为3.2v72ah的大容量电池。与无孔pp管相比，整个电池减重30g。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。