一种宽温充放电结构的固态锂电池及其制造方法与流程

本发明涉及固态电池技术领域，具体为一种宽温充放电结构的固态锂电池及其制造方法。

背景技术：

固态电池是一种电池科技，与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。

固态锂电池比普通锂电池性能更加稳定优异，但是和普通锂电池具有相同的毛病，在低温和高温下性能大打折扣，降低了固态锂电池的低温和高温性能，并且在使用和运输的过程中，伴随着振动和碰撞，会造成固态锂电池的破损，严重的甚至会出现爆炸的情况，大大降低了固态锂电池的使用的安全性，同时宽温充放电需要在高温和低温下均能正常充放电，从而需要同时具备保温和散热的功效，切换过程比较繁琐，费时费力，降低了工作效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种宽温充放电结构的固态锂电池及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种宽温充放电结构的固态锂电池，包括外壳底座组件、外壳顶盖组件、转轴、把手、滑块、滑轨、锁紧头、散热孔、pcb板、固定板、锂电池本体、加热板、铜板、固定块、固定杆、安装槽、弹簧、固定环、固定轴、滑轮、钢绳、安装块、固定臂、中心孔、安装孔和插孔，所述外壳顶盖组件顶部与外壳底座组件底部固定连接；

所述外壳顶盖组件由第一外壳体、第一隔热层和第一内壳体组成，所述第一外壳体、第一隔热层和第一内壳体顶部均与外壳底座组件底部粘合，所述第一外壳体内侧壁与第一隔热层外侧壁固定连接，且第一隔热层内侧壁与第一内壳体内侧壁固定连接；

所述外壳底座组件由第二外壳体、第二隔热层和第二内壳体组成，所述第一外壳体、第一隔热层和第一内壳体顶部分别与第二外壳体、第二隔热层和第二内壳体底部固定粘合，所述第二外壳体内侧壁与第二隔热层外侧壁固定连接，且第二隔热层内侧壁与第二内壳体外侧壁固定连接，所述外壳顶盖组件两侧中心顶端分别开设有散热孔，且外壳顶盖组件两侧中心安装有滑轨，所述滑轨内部设置有滑块，所述滑块内部中心开设有安装槽，且安装槽一侧中心与固定块一侧焊接，所述固定块另一侧中心与转轴一端转动连接，所述转轴一端两侧分别与固定杆相向一端固定连接，且固定杆另一端分别与钢绳一端固定连接，所述钢绳中心一端贯穿中心孔，且中心孔开设在固定环中心，所述固定环一侧与弹簧一端焊接，且弹簧另一端与锁紧头一端中心外围固定连接，所述固定环外圆周分别与安装孔中心一端内圆周固定连接，所述安装孔分别开设在滑块两侧中心，所述钢绳另一端与锁紧头一端中心固定连接，所述锁紧头另一端从插孔中伸出，所述插孔分别开设在滑轨两侧中上部，所述第二内壳体内部底面中心与锂电池本体底部贴合，所述锂电池本体底部与顶部外围分别套接有固定板，且固定板外围分别与第二内壳体底部与顶部内侧壁固定连接，所述锂电池本体中上部套接有加热板，所述加热板外围固定安装有若干铜板。

一种宽温充放电结构的固态锂电池的制造方法，包括步骤一，极片制作；步骤二，螺旋注粉；步骤三，热压复合；步骤四，电池封装；步骤五，化成测试；步骤六，拼接组装；步骤七，宽温充放电；

其中上述步骤一中，首先将电极活性材料、粘结剂和溶剂等混合在一起，经过搅拌机的搅拌后分别形成正极浆料和负极浆料，将制成的浆料利用制膜机均匀的涂布到集流体上，随后压实烘干后形成正极板和负极板，然后将极板冲切成均匀大小的正极片和负极片；

其中上述步骤二中，取用步骤一中分切之后的正极片和负极片，采用螺旋注粉的方式将固态电解质粉末均匀的注入正极片和负极片之间；

其中上述步骤三中，将步骤二中注粉完成的正极片和负极片进行叠片，随后进行热压复合，完成后制成电芯备用；

其中上述步骤四中，将步骤三中制成的电芯装入电池壳中，随后将电池的正极接线柱、负极接线柱、正极耳板和负极耳板安装好，随后进行封装，封装完后制成锂电池本体备用；

其中上述步骤五中，将步骤四中封装完成的锂电池本体充电活化，产生电压，并且测试锂电池本体的容量；

其中上述步骤六中，将步骤五中化成测试完成的锂电池本体取出，将pcb板、加热板、铜板和固定板依次安装到锂电池本体上，随后将第一外壳体、第一隔热层和第一内壳体按照顺序进行粘接成外壳顶盖组件，继而将外壳底座组件由第二外壳体、第二隔热层和第二内壳体依次粘接成外壳底座组件，在外壳底座组件两侧开设散热孔，随后将开设有插孔的滑轨安装到外壳底座组件两侧，随后在滑块上开设安装槽和安装孔，随后将带有锁紧头、弹簧和固定环安装到安装孔内，随即将钢绳与锁紧头焊接，继而将固定轴、滑轮、安装块、固定臂、固定块、固定杆和转轴安装到安装槽内部，将钢绳穿过固定环中间的中心孔，钢绳另一端与固定杆一端固定连接，随后将滑块的上盖固定上，继而将把手安装到转轴上，安装完成后将滑块安装到滑轨上，保证锁紧头与插孔插接，并且滑块正好将散热孔盖住，随后将锂电池本体、加热板和pcb板进行电性连接，然后将连接完成的锂电池本体顶部和底部套接上固定板，继而将锂电池本体装入外壳底座组件内部，外壳底座组件与固定板过盈配合，固定板为橡胶制成，具有弹性，有利于减低锂电池本体受到的冲击和振动，随后将pcb板与外壳顶盖组件上的正负极进行电性连接，随后将外壳顶盖组件和外壳底座组件进行固定连接，从而完成拼接组装制成固态锂电池；

其中上述步骤七中，步骤六中拼接组装完成的固态锂电池在使用的过程中，pcb板上的温度采集模块采集到锂电池本体上的工作温度，当温度低于正常工作温度时，采集模块将信号传递给pcb板上的主控芯片，随后利用驱动模块来驱动加热板来加热锂电池本体，同时外壳顶盖组件和外壳底座组件内部分别设置有第一隔热层和第二隔热层，减少了热量的流失，保证了锂电池本体在低温下正常充放电，当温度高于正常工作温度时，采集模块将信号传递给pcb板上的主控芯片，随后传递到蜂鸣器进行蜂鸣，提醒工作人员锂电池本体过热，此时转动把手，带动转轴转动，随即带动固定杆转动，从而拉动钢绳，然后带动锁紧头对中运动，随即压缩弹簧，从而松开锁紧头和插孔的卡接，此时将滑块沿滑轨滑动，从而打开散热孔，便于通风散热，由于加热板上的铜板的安装，起到散热板的作用，加速了锂电池本体的散热，有利于锂电池本体在高温下仍然能正常充放电，有利于提升锂电池本体的宽温充放电的能力，当锂电池本体的温度过高，而工人未及时发现，pcb板中的电路保护模块的保险丝会自行熔断，停止充放电，有利于提升装置使用的安全性。

根据上述技术方案，所述第一外壳体顶部中心两侧分别安装有正极接线柱和负极接线柱，且正极接线柱和负极接线柱与pcb板电性连接，所述pcb板与锂电池本体的正极和负极电性连接。

根据上述技术方案，所述钢绳中心顶部与底部分别位于滑轮相向一侧中心上，所述滑轮套接在固定轴中心，且固定轴与滑轮转动连接，所述固定轴两端分别与安装块相向一侧中心顶部与底部固定连接，所述安装块顶端与底端分别与固定臂相向一侧中心两端固定连接，所述固定臂另一端分别与安装槽内侧壁两端顶部与底部固定连接。

根据上述技术方案，所述转轴另一端贯穿滑块一侧中心，且转轴另一端与把手一侧中心固定连接。

根据上述技术方案，所述锂电池本体一侧中心底部安装有pcb板，所述pcb板上安装有主控芯片、温度采集模块、驱动模块、电路保护模块和蜂鸣器。

根据上述技术方案，所述步骤一中，搅拌机为磁力搅拌机，转速为500-800r/min，搅拌的时间为20-30min。

根据上述技术方案，所述步骤五中，充电方式采用恒流充电，充电电流为130-135ma,充电时间为900-1000min。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1.该发明通过加热板以及散热孔的设置，配合着pcb板的实时监测，实现了对锂电池本体的加热和散热，有利于提升该固态锂电池的高温和低温充放电性能，提升了该电池的适用范围。

2.该发明通过橡胶固定板对锂电池本体的固定，有利于减少锂电池本体在工作过程中的碰撞和振动，避免了锂电池本体破损和爆炸的情况发生，提升了使用的安全性。

3.该发明通过转动和松开把手来实现锁紧头和插孔的卡接和松开，随后将滑块沿着滑轨滑动，有利于快速打开和关闭散热孔，有利于提高工作效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构立体示意图；

图2是本发明的整体结构正视图；

图3是本发明的整体结构正视剖视图；

图4是本发明的整体结构侧视图；

图5和图6均是本发明的整体结构侧视剖视图；

图7是本发明的图5中a区域放大示意图；

图8是本发明的整体结构俯视剖视图；

图9是本发明的方法流程图；

图中：1、外壳底座组件；2、外壳顶盖组件；3、转轴；4、把手；5、滑块；6、滑轨；7、锁紧头；8、散热孔；9、pcb板；10、固定板；11、锂电池本体；12、加热板；13、铜板；14、固定块；15、固定杆；16、安装槽；17、弹簧；18、固定环；19、固定轴；20、滑轮；21、钢绳；22、安装块；23、固定臂；24、中心孔；25、安装孔；26、插孔；201、第一外壳体；202、第一隔热层；203、第一内壳体；101、第二外壳体；102、第二隔热层；103、第二内壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种宽温充放电结构的固态锂电池，包括外壳底座组件1、外壳顶盖组件2、转轴3、把手4、滑块5、滑轨6、锁紧头7、散热孔8、pcb板9、固定板10、锂电池本体11、加热板12、铜板13、固定块14、固定杆15、安装槽16、弹簧17、固定环18、固定轴19、滑轮20、钢绳21、安装块22、固定臂23、中心孔24、安装孔25和插孔26，外壳顶盖组件2顶部与外壳底座组件1底部固定连接；

外壳顶盖组件2由第一外壳体201、第一隔热层202和第一内壳体203组成，第一外壳体201、第一隔热层202和第一内壳体203顶部均与外壳底座组件1底部粘合，第一外壳体201内侧壁与第一隔热层202外侧壁固定连接，且第一隔热层202内侧壁与第一内壳体203内侧壁固定连接；

外壳底座组件1由第二外壳体101、第二隔热层102和第二内壳体103组成，第一外壳体201、第一隔热层202和第一内壳体203顶部分别与第二外壳体101、第二隔热层102和第二内壳体103底部固定粘合，第二外壳体101内侧壁与第二隔热层102外侧壁固定连接，且第二隔热层102内侧壁与第二内壳体103外侧壁固定连接，第一外壳体201顶部中心两侧分别安装有正极接线柱和负极接线柱，且正极接线柱和负极接线柱与pcb板9电性连接，pcb板9与锂电池本体11的正极和负极电性连接，外壳顶盖组件2两侧中心顶端分别开设有散热孔8，且外壳顶盖组件2两侧中心安装有滑轨6，滑轨6内部设置有滑块5，滑块5内部中心开设有安装槽16，且安装槽16一侧中心与固定块14一侧焊接，固定块14另一侧中心与转轴3一端转动连接，转轴3另一端贯穿滑块5一侧中心，且转轴3另一端与把手4一侧中心固定连接，有利于通过把手4来拧动转轴3，转轴3一端两侧分别与固定杆15相向一端固定连接，且固定杆15另一端分别与钢绳21一端固定连接，钢绳21中心一端贯穿中心孔24，且中心孔24开设在固定环18中心，固定环18一侧与弹簧17一端焊接，且弹簧17另一端与锁紧头7一端中心外围固定连接，固定环18外圆周分别与安装孔25中心一端内圆周固定连接，安装孔25分别开设在滑块5两侧中心，钢绳21另一端与锁紧头7一端中心固定连接，锁紧头7另一端从插孔26中伸出，钢绳21中心顶部与底部分别位于滑轮20相向一侧中心上，滑轮20套接在固定轴19中心，且固定轴19与滑轮20转动连接，固定轴19两端分别与安装块22相向一侧中心顶部与底部固定连接，安装块22顶端与底端分别与固定臂23相向一侧中心两端固定连接，固定臂23另一端分别与安装槽16内侧壁两端顶部与底部固定连接，有利于通过滑轮20对钢绳21进行导向，插孔26分别开设在滑轨6两侧中上部，第二内壳体103内部底面中心与锂电池本体11底部贴合，锂电池本体11一侧中心底部安装有pcb板9，pcb板9上安装有主控芯片、温度采集模块、驱动模块、电路保护模块和蜂鸣器，有利于通过pcb板9的正常工作，锂电池本体11底部与顶部外围分别套接有固定板10，且固定板10外围分别与第二内壳体103底部与顶部内侧壁固定连接，锂电池本体11中上部套接有加热板12，加热板12外围固定安装有若干铜板13。

请参阅图9，本发明提供一种技术方案：一种宽温充放电结构的固态锂电池的制造方法，包括步骤一，极片制作；步骤二，螺旋注粉；步骤三，热压复合；步骤四，电池封装；步骤五，化成测试；步骤六，拼接组装；步骤七，宽温充放电；

其中上述步骤一中，首先将电极活性材料、粘结剂和溶剂等混合在一起，经过搅拌机的搅拌后分别形成正极浆料和负极浆料，且搅拌机为磁力搅拌机，转速为500-800r/min，搅拌的时间为20-30min，将制成的浆料利用制膜机均匀的涂布到集流体上，随后压实烘干后形成正极板和负极板，然后将极板冲切成均匀大小的正极片和负极片；

其中上述步骤二中，取用步骤一中分切之后的正极片和负极片，采用螺旋注粉的方式将固态电解质粉末均匀的注入正极片和负极片之间；

其中上述步骤三中，将步骤二中注粉完成的正极片和负极片进行叠片，随后进行热压复合，完成后制成电芯备用；

其中上述步骤四中，将步骤三中制成的电芯装入电池壳中，随后将电池的正极接线柱、负极接线柱、正极耳板和负极耳板安装好，随后进行封装，封装完后制成锂电池本体11备用；

其中上述步骤五中，将步骤四中封装完成的锂电池本体11充电活化，产生电压，且充电方式采用恒流充电，充电电流为130-135ma,充电时间为900-1000min，并且测试锂电池本体11的容量；

其中上述步骤六中，将步骤五中化成测试完成的锂电池本体11取出，将pcb板9、加热板12、铜板13和固定板10依次安装到锂电池本体11上，随后将第一外壳体201、第一隔热层202和第一内壳体203按照顺序进行粘接成外壳顶盖组件2，继而将外壳底座组件1由第二外壳体101、第二隔热层102和第二内壳体103依次粘接成外壳底座组件1，在外壳底座组件1两侧开设散热孔8，随后将开设有插孔26的滑轨6安装到外壳底座组件1两侧，随后在滑块5上开设安装槽16和安装孔25，随后将带有锁紧头7、弹簧17和固定环18安装到安装孔25内，随即将钢绳21与锁紧头7焊接，继而将固定轴19、滑轮20、安装块22、固定臂23、固定块14、固定杆15和转轴3安装到安装槽16内部，将钢绳21穿过固定环18中间的中心孔24，钢绳21另一端与固定杆15一端固定连接，随后将滑块5的上盖固定上，继而将把手4安装到转轴3上，安装完成后将滑块5安装到滑轨6上，保证锁紧头7与插孔26插接，并且滑块5正好将散热孔8盖住，随后将锂电池本体11、加热板12和pcb板9进行电性连接，然后将连接完成的锂电池本体11顶部和底部套接上固定板10，继而将锂电池本体11装入外壳底座组件1内部，外壳底座组件1与固定板10过盈配合，固定板10为橡胶制成，具有弹性，有利于减低锂电池本体11受到的冲击和振动，随后将pcb板9与外壳顶盖组件2上的正负极进行电性连接，随后将外壳顶盖组件2和外壳底座组件1进行固定连接，从而完成拼接组装制成固态锂电池；

其中上述步骤七中，步骤六中拼接组装完成的固态锂电池在使用的过程中，pcb板9上的温度采集模块采集到锂电池本体11上的工作温度，当温度低于正常工作温度时，采集模块将信号传递给pcb板9上的主控芯片，随后利用驱动模块来驱动加热板12来加热锂电池本体11，同时外壳顶盖组件2和外壳底座组件1内部分别设置有第一隔热层202和第二隔热层102，减少了热量的流失，保证了锂电池本体11在低温下正常充放电，当温度高于正常工作温度时，采集模块将信号传递给pcb板9上的主控芯片，随后传递到蜂鸣器进行蜂鸣，提醒工作人员锂电池本体11过热，此时转动把手4，带动转轴3转动，随即带动固定杆15转动，从而拉动钢绳21，然后带动锁紧头7对中运动，随即压缩弹簧17，从而松开锁紧头7和插孔26的卡接，此时将滑块5沿滑轨6滑动，从而打开散热孔8，便于通风散热，由于加热板12上的铜板13的安装，起到散热板的作用，加速了锂电池本体11的散热，有利于锂电池本体11在高温下仍然能正常充放电，有利于提升锂电池本体11的宽温充放电的能力，当锂电池本体11的温度过高，而工人未及时发现，pcb板9中的电路保护模块的保险丝会自行熔断，停止充放电，有利于提升装置使用的安全性。

基于上述，本发明的优点在于，该发明使用时通过转动把手4来带动钢绳21的收紧，继而松开锁紧头7与插孔26的卡接，随后沿滑轨6方向滑动滑块5，从而完成散热孔8的快速打开，反方向滑动滑块5，在弹簧17的复原力作用下来实现锁紧头7与插孔26的卡接，有利于实现散热孔8的快速打开与关闭，提高了工作效率，同时通过橡胶固定板10对锂电池本体11的固定，有利于减少锂电池本体11在工作过程中的碰撞和振动，避免了锂电池本体11破损和爆炸的情况发生，提升了使用的安全性，并且加热板12对锂电池本体11的加热，配合着第一隔热层202和第二隔热层102的保温作用，有利于提升锂电池本体11在低温下的充放电性能，利用散热孔8以及铜板13的设置，有利于锂电池本体11的快速散热，提升了锂电池本体11在高温下的充放电效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。