一种双极性电芯及电池结构的制作方法

本发明属于电池，尤其涉及一种双极性电芯及电池结构。

背景技术：

1、相比于传统的锂离子电池，高压电芯采用更高的电压和更高密度的组装方式，具有更高的能量密度，在电动汽车、无人机等领域的应用前景更广阔。采用高压电芯的电动车能够提供更远的行驶里程，同时在体积和重量等方面也有着更好的表现。高压电芯的电压更高，内阻也更低，使得电池的充放电效率更高，能够在相同容量下提供更大的输出功率。

2、目前，市场常规的锂电池单体电压小于5v；而且，常规工艺电解液体系ec/dec和ec/dmc电解液体系的分解电压分别是4.25v、5.10v，无法实现高电压工艺、满足高电压使用的需求。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种双极性电芯及电池结构，旨在解决常规工艺电解液体系无法实现高电压工艺、满足高电压使用需求等问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供一种双极性电芯结构，包括电芯本体和周向设置于所述电芯本体外侧的包膜；所述电芯本体包括堆叠设置的若干极片，相邻的所述极片之间设置有隔膜；

3、每片所述极片均包括极片本体和绝缘边框，所述绝缘边框周向设置于所述极片本体的边缘上；所述极片本体的一侧面上涂覆有正极涂层，所述极片本体的另一侧面上涂覆有负极涂层；所述正极涂层与所述负极涂层相背设置；所述正极涂层、所述负极涂层分别与所述绝缘边框抵接。

4、作为优选的实施方式，所述正极涂层与所述负极涂层均为半固态涂层。

5、作为优选的实施方式，所述极片本体的侧面均涂覆有导电涂层，所述导电涂层设置于所述极片本体与所述正极涂层/所述负极涂层之间。

6、作为优选的实施方式，相邻的所述极片相互串联连接。

7、作为优选的实施方式，所述绝缘边框靠近所述极片本体的一侧周向设置有凹槽，所述极片本体卡设于所述凹槽内，所述极片本体与所述凹槽相适配设置。

8、作为优选的实施方式，所述极片本体为钛片体或者不锈钢片体；所述导电涂层为炭黑涂层或石墨烯涂层。

9、作为优选的实施方式，所述正极涂层中包括正极活性物，所述正极活性物包括按质量百分比计的组分：70％～80％磷酸铁锂、0.1％～5％第一粘结剂、1％～5％第一导电剂和10％～28.9％第一电解液。

10、作为优选的实施方式，所述第一导电剂为炭黑或石墨烯；所述第一粘结剂为peo(聚氧化乙烯)或ptfe(聚四氟乙烯)；所述第一电解液为六氟磷酸锂(lipf6)的碳酸酯类溶液或六氟磷酸钠(napf6)的碳酸酯类溶液。

11、作为优选的实施方式，所述负极涂层中包括负极活性物，所述负极活性物包括按质量百分比计的组分：75％～78.9％石墨、0.1％～3％第二粘结剂、1％～3％第二导电剂和20％～23.9％第二电解液。

12、作为优选的实施方式，所述第二导电剂为炭黑、碳纳米管或石墨烯；所述第二粘结剂为peo(聚氧化乙烯)或ptfe(聚四氟乙烯)；所述第二电解液为六氟磷酸锂(lipf6)的碳酸酯类溶液或六氟磷酸钠(napf6)的碳酸酯类溶液。作为优选的实施方式，所述隔膜的侧面上均涂覆有pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)，这样，使得隔膜具有较好的吸液溶胀功能。

13、作为优选的实施方式，所述隔膜为pe隔膜或pp隔膜；所述包膜为pp膜。

14、作为优选的实施方式，所述双极性电芯结构为锂电池电芯结构或钠电池电芯结构。

15、另一方面，本发明实施例还提供一种电池结构，包括壳体、所述双极性电芯结构和盖板；所述双极性电芯结构设置于所述壳体内，所述双极性电芯结构通过连接片与所述盖板连接；所述盖板盖合于所述双极性电芯结构的顶端，且所述盖板与所述壳体抵接。

16、作为优选的实施方式，所述盖板包括独立设置的正极柱和负极柱，所述正极柱设置于所述盖板的一端，所述负极柱设置于所述盖板的另一端；

17、所述连接片包括正极连接片和负极连接片；所述正极连接片的一端与所述双极性电芯结构最外侧的正极涂层连接，另一端与所述正极柱连接；所述负极连接片的一端与所述双极性电芯结构最外侧的负极涂层连接，另一端与所述负极柱连接。

18、作为优选的实施方式，所述正极连接片为类“l”型连接片，所述负极连接片为类“5”型连接片；或者，

19、所述正极连接片为类“5”型连接片，所述负极连接片为类“l”型连接片。

20、本申请通过对电芯内部的极片进行叠片串联组合，能够有效提高电芯的单体电压。在本申请实施例中，电芯的电压主要由串联的极片数量决定，无需对电芯进行串联连接，单个电芯的电压即可满足客户的要求，可极大的简化电池包的pack过程，可以将多个电芯串联的电池包直接改成由一个单电芯组成的电池包。

21、本申请极片的正负极涂层均采用半固态涂层，通过半固态涂层实现电芯内部串联进而实现高电压双极性电芯结构，可以极大提高单体电芯的电压，同时该结构中串联间的电阻达到最小，使得电池具有更高的功率特性，以我司100ah为例，采用双极性电芯结构设计，单体电压可以提高数倍以上。

技术特征：

1.一种双极性电芯结构，其特征在于，包括电芯本体和周向设置于所述电芯本体外侧的包膜；所述电芯本体包括堆叠设置的若干极片，相邻的所述极片之间设置有隔膜；

2.根据权利要求1所述的双极性电芯结构，其特征在于，所述正极涂层与所述负极涂层均为半固态涂层。

3.根据权利要求1所述的双极性电芯结构，其特征在于，所述极片本体的侧面均涂覆有导电涂层，所述导电涂层设置于所述极片本体与所述正极涂层/所述负极涂层之间。

4.根据权利要求3所述的双极性电芯结构，其特征在于，相邻的所述极片相互串联连接；所述绝缘边框靠近所述极片本体的一侧周向设置有凹槽，所述极片本体卡设于所述凹槽内，所述极片本体与所述凹槽相适配设置；

5.根据权利要求1所述的双极性电芯结构，其特征在于，所述正极涂层中包括正极活性物，所述正极活性物包括按质量百分比计的组分：70％～80％磷酸铁锂、0.1％～5％第一粘结剂、1％～5％第一导电剂和10％～28.9％第一电解液。

6.根据权利要求5所述的双极性电芯结构，其特征在于，所述第一导电剂为炭黑或石墨烯；所述第一粘结剂为peo或ptfe；所述第一电解液为六氟磷酸锂的碳酸酯类溶液或六氟磷酸钠的碳酸酯类溶液。

7.根据权利要求1所述的双极性电芯结构，其特征在于，所述负极涂层中包括负极活性物，所述负极活性物包括按质量百分比计的组分：75％～78.9％石墨、0.1％～3％第二粘结剂、1％～3％第二导电剂和20％～23.9％第二电解液。

8.根据权利要求7所述的双极性电芯结构，其特征在于，所述第二导电剂为炭黑、碳纳米管或石墨烯；所述第二粘结剂为peo或ptfe；所述第二电解液为六氟磷酸锂的碳酸酯类溶液或六氟磷酸钠的碳酸酯类溶液；所述隔膜的侧面上均涂覆有pmma；

9.一种电池结构，其特征在于，包括壳体、权利要求1至8任一项所述的双极性电芯结构和盖板；所述双极性电芯结构设置于所述壳体内，所述双极性电芯结构通过连接片与所述盖板连接；所述盖板盖合于所述双极性电芯结构的顶端，且所述盖板与所述壳体抵接。

10.根据权利要求9所述的电池结构，其特征在于，所述盖板包括独立设置的正极柱和负极柱，所述正极柱设置于所述盖板的一端，所述负极柱设置于所述盖板的另一端；

技术总结
本申请提供一种双极性电芯结构，包括电芯本体和周向设置于所述电芯本体外侧的包膜；所述电芯本体包括堆叠设置的若干极片，相邻的所述极片之间设置有隔膜；每片所述极片均包括极片本体和绝缘边框，所述绝缘边框周向设置于所述极片本体的边缘上；所述极片本体的一侧面上涂覆有正极涂层，所述极片本体的另一侧面上涂覆有负极涂层；所述正极涂层与所述负极涂层相背设置；所述正极涂层、所述负极涂层分别与所述绝缘边框抵接。本申请还提供一种电池结构。本申请通过半固态涂层实现电芯内部串联，可极大提高单体电芯的电压，单个电芯的电压即满足客户要求，极大简化了电池包PACK过程；同时该结构串联间的电阻达到最小，使得电池具有更高的功率特性。

技术研发人员：王保,郭盼,蒋水连
受保护的技术使用者：深圳市雄韬锂电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/19