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专利名称：一种固态电池及其生产方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210337724.X

专利申请（专利权）人：辽宁高登赛固态电池有限公司
权利人地址：辽宁省朝阳市朝阳北票经济开发区环保装备产业园C区

专利发明（设计）人：李义,王步峰

专利摘要：本发明公开了一种固态电池及其生产方法，固态电池包括叠芯、上盖和下盖，上盖和下盖为平板两侧边向同向折成直角形成的横截面呈U型的长方体，上盖和下盖的两侧边对插焊接在一起，在上盖和下盖围成的矩形空心筒内设置有与上盖和下盖的内侧面焊接在一起的加强筋，在矩形空心筒内腔中通过加强筋隔开形成的分割空间内装置套有迈拉膜的叠芯，在矩形空心筒两端口焊接封堵有盖板，在盖板上设置有安全泄压阀，叠芯的输出电极以及与盖板上的电极端子之间通过连接片电连接。本发明解决了铝塑膜对极片的约束能力差，电芯中间部位容易鼓胀，导致极片之间分离，恶化电池容量和寿命的缺陷，叠芯极片之间紧密接触，电解质层和极片之间的接触阻抗。茉黾拥绯匮肥倜，单体电池容量大。

主权利要求：
1.一种固态电池，包括叠芯，其特征在于：另有上盖（1）和下盖（2），上盖（1）和下盖（2）为平板两侧边向同向折成直角形成的横截面呈U型的长方体，下盖（2）一侧边开有在电池化成后用金属片焊接堵住的注液孔（21），上盖（1）比下盖（2）稍长稍宽，上盖（1）扣在下盖（2）上，上盖（1）的两侧边贴紧包裹在下盖（2）两侧边外侧使二者上下有重叠，上盖（1）和下盖（2）的两侧边交叉边缘口部分焊接在一起，在上盖（1）和下盖（2）围成的矩形空心筒内设置有与其侧边平行布置的加强筋（3），加强筋（3）的上下两边对应与上盖（1）和下盖（2）的内侧面焊接在一起，在上盖（1）和下盖（2）围成的矩形空心筒内腔中通过加强筋（3）隔开形成的每个分割空间内装置套有迈拉膜（6）的叠芯（5），在上盖（1）和下盖（2）围成的矩形空心筒两端口焊接封堵有盖板（4），在其中一个盖板（4）上设置有安全泄压阀，在盖板（4）上设置装有电极端子的电极座，叠芯（5）的输出电极以及与盖板（4）上的电极端子之间通过连接片（7）电连接，连接片（7）上支撑在处于上盖（1）和下盖（2）围成的矩形空心筒内侧端部的绝缘支架（8）上；加强筋（3）为铝、镍、铁、钛金属材料制品，加强筋（3）的中间呈镂空状；下盖（2）两侧边的高度大于上盖（1）两侧边的高度，下盖（2）上的注液孔（21）在电池化成后用金属片焊接堵住。
2.根据权利要求1所述的一种固态电池，其特征在于：安全泄压阀包括泄压孔（41）、阀片（42）、拉簧（43）和弹簧架（44），泄压孔（41）是设置在盖板（4）上的由外侧大孔和内侧小孔构成的阶梯状的通孔，在通孔台阶面上安装有垫圈，在泄压孔（41）的大孔内装置与其适配的阀片（42），在盖板（4）内侧固定有L型的弹簧架（44），弹簧架（44）的竖臂焊接在盖板（4）内侧面上，弹簧架（44）的横臂对应处在泄压孔（41）的前部，在弹簧架（44）的横臂与阀片（42）之间挂结拉簧（43），拉簧（43）拉住阀片（42）封堵在泄压孔（41）上。
3.根据权利要求1所述的一种固态电池，其特征在于：绝缘支架（8）为长条两端同向内折成直角的U型结构，绝缘支架（8）至少一个折边上有透孔，装配后透孔与下盖（2）的注液孔（21）位置对应。
4.种如权利要求1或2或3的一种固态电池的生产方法，其特征在于采用以下步骤：
a.在盖板（4）上装配好安全泄压阀备用；
b.给叠芯（5）套装迈拉膜（6）备用；
c.在下盖（2）上装配并焊接加强筋（3）；
d.将套装迈拉膜（6）的叠芯（5）放置到下盖（2）上被加强筋（3）隔开形成的分割区域内；
e.叠芯（5）的电极上焊接连接片（7），在下盖（2）端部装配用于托住连接片（7）的绝缘支架（8）；
f.将上盖（1）对正扣在下盖（2）上，用可调压力夹具压住上盖（1）与下盖（2）使它们压紧里面的叠芯（5），保持极片之间紧密接触，将上盖（1）和下盖（2）对接在一起的侧边密封焊接在一起，将加强筋（3）与上盖（1）焊接在一起，然后从夹具中取出；
g.将与叠芯（5）连接的连接片（7）的另一端与盖板（4）上电极座的电极端子焊接在一起；
h.将盖板（4）对接在上盖（1）和下盖（2）围成的矩形筒端口处并与之密封焊接在一起，下盖（2）一侧边开有的注液孔（21）在电池化成后用金属片焊接堵。
i.检验外观焊接质量，检验合格后为成品。
5.根据权利要求4所述的固态电池的生产方法，其特征在于：上盖（1）、下盖（2）之间以及它们与加强筋（3）之间的焊接方式是激光焊或电阻焊。 说明书 : 一种固态电池及其生产方法技术领域[0001] 本发明涉及固态电池领域，尤其是一种固态电池及其生产方法。背景技术[0002] 电池是储能系统的核心部分，是发展风电、光伏、新能源汽车行业都离不开的一个重要部件。据工信部消息，2021年开云优惠体育网页版入口锂离子电池产量324GWh，这数量的电池绝大多数为常规的液态锂离子电池，液态电池有一弊端就是存在安全隐患，在特定条件会燃烧甚至爆炸。固态电池采用固态电解质作为正负极之间的隔离物，消除了液态有机电解液易燃易爆的弊端，大大提高了电池的安全性，是储能电池和动力电池的良好替代产品。固态电池安全性能提高最明显的一个性能就是三元锂电池的针刺试验，常规液态三元锂电池不论大小针刺就燃烧，而采用固态电池体系以后50Ah的软包三元动力电池都能通过针刺测试。目前，国内众多企业和科研机构都在积极开展固态电池研究，但真正的全固态电池还没有实现量产。主要原因之一在于固态电解质的离子导电性依然有待提高，电解质层和极片之间接触阻抗大，从而导致电池内阻大，循环寿命差。从电池结构上看固态电池大都采用铝塑膜封装，其最大劣势就是单体电池容量低，很少有超过50Ah的，另外，铝塑膜对极片的约束能力差，电芯中间部位容易鼓胀，导致极片之间分离，更加恶化电池容量和寿命等性能。发明内容[0003] 本发明的目的是提供一种固态电池及其生产方法，解决现有固态电池电解质层和极片之间接触阻抗大、循环寿命短、容量低的缺陷；并提供一种防爆装置结构。[0004] 本发明的目的是以如下方式实现的：一种固态电池，包括叠芯，另有上盖和下盖，上盖和下盖为平板两侧边向同向折成直角形成的横截面呈U型的长方体，下盖一侧边开有在电池化成后用金属片焊接堵住的注液孔，上盖比下盖稍长稍宽，上盖扣在下盖上，上盖的两侧边贴紧包裹在下盖两侧边外侧使二者上下有重叠，上盖和下盖的两侧边交叉边缘口部分焊接在一起，在上盖和下盖围成的矩形空心筒内设置有与其侧边平行布置的加强筋，加强筋的上下两边对应与上盖和下盖的内侧面焊接在一起，在上盖和下盖围成的矩形空心筒内腔中通过加强筋隔开形成的每个分割空间内装置套有迈拉膜的叠芯，叠芯是固态电池叠芯，麦拉膜是一种聚酯薄膜，又叫麦拉纸、绝缘带，在上盖和下盖围成的矩形空心筒两端口焊接封堵有盖板，在其中一个盖板上设置有安全泄压阀，在盖板上设置装有电极端子的电极座，叠芯的输出电极以及与盖板上的电极端子之间通过连接片电连接，连接片上支撑在处于上盖和下盖围成的矩形空心筒内侧端部的绝缘支架上。[0005] 安全泄压阀包括泄压孔、阀片、拉簧和弹簧架，泄压孔是设置在盖板上的由外侧大孔和内侧小孔构成的阶梯状的通孔，在通孔台阶面上安装有垫圈，在泄压孔的大孔内装置与其适配的阀片，在盖板内侧固定有L型的弹簧架，弹簧架的竖臂焊接在盖板内侧面上，弹簧架的横臂对应处在泄压孔的前部，在弹簧架的横臂与阀片之间挂结拉簧，拉簧拉住阀片封堵在泄压孔上。安全泄压阀为电池防爆装置，当电池内部压力较小时，拉簧拉住阀片堵住盖板上的泄压孔使电池内外隔离；当电池内部压力较大时，阀片被气压顶起，阀片与泄压孔之间出现间隙，电池内部压力释放，然后拉簧又拉回阀片堵紧泄压孔。泄压孔也可以是设置在盖板上的周壁外侧大、内侧小的锥面通孔，装置在泄压孔内的阀片是周边与锥面通孔相适配的锥面形状。[0006] 加强筋为铝、镍、铁、钛金属材料制品，加强筋的中间呈镂空状。[0007] 下盖两侧边的高度大于上盖两侧边的高度，下盖一侧边开有的注液孔在电池化成后用金属片焊接堵住。[0008] 绝缘支架为长条两端同向内折成直角的U型结构，绝缘支架至少一个折边上有透孔，装配后透孔与下盖的注液孔位置对应。[0009] 该固态电池的生产方法，采用以下步骤：[0010] a.在盖板上装配好安全泄压阀备用；[0011] b.给叠芯套装迈拉膜备用；[0012] c.在下盖上装配并焊接加强筋；[0013] d.将套装迈拉膜的叠芯放置到下盖上被加强筋隔开形成的分割区域内；[0014] e.叠芯的电极上焊接连接片，在下盖端部装配用于托住连接片的绝缘支架；[0015] f.将上盖对正扣在下盖上，用可调压力夹具压住上盖与下盖使它们压紧里面的叠芯保持极片之间紧密接触，将上盖和下盖对接在一起的侧边密封焊接在一起，将加强筋与上盖焊接在一起，然后从夹具中取出；[0016] g.将与叠芯连接的连接片的另一端与盖板上电极座的电极端子焊接在一起；[0017] h.将盖板对接在上盖和下盖围成的矩形筒端口处并与之密封焊接在一起，下盖侧边开有的注液孔在电池化成后用金属片焊接堵。籟0018] i.检验外观焊接质量，检验合格后为成品。[0019] 上盖、下盖之间以及它们与加强筋之间的焊接方式是激光焊或电阻焊。[0020] 本发明打破固态电池常规，采用铝壳作为电池外壳，单体电池容量可以做到300Ah以上。不再像常规液态铝壳电池那样使用截面为方形的直筒装外壳，而是分成上盖、下盖两部分，装配时用可调压力压住上盖、下盖，从侧面将上盖、下盖焊接在一起，能压紧里面的叠芯，让极片之间紧密接触，可以减小电解质层和极片之间的接触阻抗；为了防止电池从中间鼓胀，在叠芯之间放置连接在上盖和下盖之间的加强筋，这样就抑制住了电池中间位置向外膨胀的问题。另外，设置的安全泄压阀可以在电池内部压力超标时顶开安全阀泄压；下盖两侧边开有注液孔，作为原位聚合工艺的注液孔。[0021] 本发明解决了铝塑膜对极片的约束能力差，电芯中间部位容易鼓胀，导致极片之间分离，恶化电池容量和寿命的缺陷，叠芯极片之间紧密接触，电解质层和极片之间的接触阻抗。茉黾拥绯匮肥倜，单体电池容量大；生产方法可以方便生产出该种固态电池。附图说明[0022] 图1是本发明的结构示意图。[0023] 图2是本发明结构爆炸图。[0024] 图3是上盖结构示意图。[0025] 图4是下盖结构示意图。[0026] 图5是加强筋结构示意图。[0027] 图6是带安全泄压阀的盖板结构示意图。[0028] 图7是安全泄压阀一个方向的结构示意图。[0029] 图8是安全泄压阀另一个方向的结构示意图。[0030] 图9是叠芯结构示意图。[0031] 图10是迈拉膜结构示意图。[0032] 图11是连接片结构示意图。[0033] 图12是绝缘支架结构示意图。[0034] 图中：1?上盖；2?下盖；3?加强筋；4?盖板；41?泄压孔；42?阀片；43?拉簧；44?弹簧架；45?电极座；5?叠芯；6?迈拉膜；7?连接片；8?绝缘支架。具体实施方式[0035] 参照图1?图5、图9?图12，一种固态电池，包括叠芯5、上盖1和下盖2，上盖1和下盖2为平板两侧边向同向折成直角形成的横截面呈U型的长方体，下盖2一侧边开有在电池化成后用金属片焊接堵住的注液孔21，注液孔21在电池化成后用金属片焊接堵。细1比下盖2稍长稍宽，上盖1扣在下盖2上，上盖1的两侧边贴紧包裹在下盖2两侧边外侧，二者上下有重叠，上盖1和下盖2的两侧边交叉边缘口部分焊接在一起，在上盖1和下盖2围成的矩形空心筒内沿长度方向的中间设置有与其侧边平行布置的加强筋3，加强筋3为铝、镍、铁、钛金属材料制品，加强筋3的中间呈镂空状，加强筋3的上下两边对应与上盖1和下盖2的内侧面焊接在一起，加强筋3将上盖1和下盖2围成的矩形空心筒内腔隔开形成两个分割空间，在每个分割空间内装置套有迈拉膜6的叠芯5，在上盖1和下盖2围成的矩形空心筒两端口焊接封堵有盖板4，在其中一个盖板4上设置有安全泄压阀，在盖板4上设置装有电极端子的电极座，叠芯5的输出电极以及与盖板4上的电极端子之间通过连接片7电连接，连接片7上支撑在处于上盖1和下盖2围成的矩形空心筒内侧端部的绝缘支架8上，绝缘支架8为长条两端同向内折成直角的U型结构，绝缘支架8折边上有透孔，装配后透孔与下盖2上的注液孔21位置对应。[0036] 参照图6?图8，安全泄压阀包括泄压孔41、阀片42、拉簧43和弹簧架44，泄压孔41是设置在盖板4上的由外侧大孔和内侧小孔构成的阶梯状的通孔，在通孔台阶面上安装有垫圈，在泄压孔41的大孔内装置与其适配的阀片42，在盖板4内侧固定有L型的弹簧架44，弹簧架44的竖臂焊接在盖板4内侧面上，弹簧架44的横臂对应处在泄压孔41的前部，在弹簧架44的横臂与阀片42之间挂结拉簧43，拉簧43拉住阀片42封堵在泄压孔41上。[0037] 该固态电池的生产方法包括以下步骤：[0038] a.在盖板4上装配好安全泄压阀备用；[0039] b.给叠芯5套装迈拉膜6备用；[0040] c.在下盖2上装配并焊接加强筋3；[0041] d.将套装迈拉膜6的叠芯5放置到下盖2上被加强筋3隔开形成的分割区域内；[0042] e.叠芯5的电极上焊接连接片7，在下盖2端部装配用于托住连接片7的绝缘支架8；[0043] f.将上盖1对正扣在下盖2上，用可调压力夹具压住上盖1与下盖2使它们压紧里面的叠芯5保持极片之间紧密接触，将上盖1和下盖2对接在一起的侧边密封焊接在一起，将加强筋3与上盖1焊接在一起，上盖1、下盖2之间以及它们与加强筋3之间的焊接方式是激光焊或电阻焊，焊接后从夹具中取出；[0044] g.将与叠芯5连接的连接片7的另一端与盖板4上电极座的电极端子焊接在一起；[0045] h.将盖板4对接在上盖1和下盖2围成的矩形筒端口处并与之密封焊接在一起；下盖2侧边的注液孔21在电池化成后用金属片焊接堵。籟0046] i.检验外观焊接质量，检验合格后为成品。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2022-04-01

专利公开日期：2024-11-05

专利公告号：CN114639864B