[go: up one dir, main page]

CN118899596A - 固态电池单体及其制造方法 - Google Patents

固态电池单体及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN118899596A
CN118899596A CN202411370196.3A CN202411370196A CN118899596A CN 118899596 A CN118899596 A CN 118899596A CN 202411370196 A CN202411370196 A CN 202411370196A CN 118899596 A CN118899596 A CN 118899596A
Authority
CN
China
Prior art keywords
packaging
area
solid
battery cell
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202411370196.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李解
潘自强
潘文生
廖通章
张治国
吴凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority to CN202411370196.3A priority Critical patent/CN118899596A/zh
Publication of CN118899596A publication Critical patent/CN118899596A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/133Thickness
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/136Flexibility or foldability
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/14Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

本申请公开了一种固态电池单体及其制造方法,固态电池单体包括电极组件以及封装壳。封装壳包括两个封装膜,电极组件设置于两个封装膜之间,两个封装膜连接并形成沿电极组件周向设置的封装部,封装部包括封装区和加强区,加强区的厚度大于封装区的厚度,和/或,加强区的硬度大于封装区的硬度。本申请中的固态电池单体及其制造方法,将封装部沿电极组件的周向设置,与电极组件的外形匹配,提高了密封稳定性。并且,封装部上设有加强区,加强区的厚度增大或者强度较高,能够降低封装部褶皱产生的风险。上述的结构,提高封装效率的同时,还能够降低封装过程产生褶皱的风险,提高了固态电池单体的密封性能。

Description

固态电池单体及其制造方法
技术领域
本申请涉及电池领域,特别是涉及一种固态电池单体及其制造方法。
背景技术
固态电池是一种使用固体物质作为电解质的电池。固态电池具有充电效率高、能量密度较高以及较低的燃爆风险,具有较高的研究价值。
在固态电池的生产过程,包括对封塑膜进行热压,以将电极组件密封在封塑壳内部。热压过程中,封塑膜的封塑边容易褶皱,如何提高封塑膜热压过程中的平整度,是本领域研究的问题之一。
发明内容
鉴于上述问题,本申请提供一种固态电池单体及其制造方法,能够降低封塑膜的封塑边褶皱的风险,提高封塑壳的密封性能,从而提高固态电池单体的运行稳定性。
第一方面,本申请提供了一种固态电池单体,包括电极组件以及封装壳。封装壳包括两个封装膜,电极组件设置于两个封装膜之间,两个封装膜连接并形成沿电极组件周向设置的封装部,封装部包括封装区和加强区,加强区的厚度大于封装区的厚度,和/或,加强区的硬度大于封装区的硬度。其中,封装膜包括金属层、连接层以及绝缘层,连接层设于金属层的一侧表面,绝缘层设于金属层背离连接层的另一侧表面,两个封装膜的连接层相对设置,至少一个封装膜还包括加强片,加强片连接于两个连接层之间,或者加强片连接于绝缘层。
本申请实施例的技术方案中,通过设置封装壳将电极组件进行密封,为电极组件提供稳定的反应环境,提高固态电池单体的运行稳定性。将封装部沿电极组件的周向设置,与电极组件的外形匹配,提高了密封稳定性。并且,封装部上的封装区,封装区的两个封装膜进行直接连接,提高连接的效率。封装部上设有加强区,加强区的厚度或者强度较大,能够降低褶皱产生的风险。上述的结构,提高封装效率的同时,还能够降低封装过程产生褶皱的风险,提高了固态电池单体的密封性能。设置金属层为封装膜的整体提供结构支撑,提高了封装膜的结构稳定性。设置绝缘层,提高了封装膜的绝缘性能,降低固态电池单体运行过程中短路的风险。设置连接层,便于对两个封装膜进行热压连接,提高了连接的效率。其中,在封装膜上设置加强片,能够提高封装膜局部的强度或者厚度,降低该区域封装过程发生褶皱的风险。加强片设于两个封装膜之间,能够提高封装壳外表面的平整度以及结构整体性。
在一些实施例中,固态电池单体还包括电极引出件,电极引出件连接于电极组件,且电极引出件从两个封装膜之间穿过,加强区设于电极组件远离电极引出件的一侧。在上述的结构中,通过设置电极引出件将电极组件的电能进行传输,电极引出件从两个封装膜之间穿过,能便于封装膜进行热压封装,提高了封装的效率以及电极引出件的连接稳定性。特别是,将加强区设置在远离电极引出件的一侧,能够降低热压过程中负压设备与电极引出件之间的干涉,提高固态电池单体的制造效率以及电极引出件的结构稳定性。
在一些实施例中,加强片与封装膜通过粘接或者熔接的方式连接。上述的结构,提高了加强片与封装膜之间的结构强度以及安装效率。在一些实施例中,加强片包括聚丙烯片、聚乙烯片、聚苯乙烯片以及聚氯乙烯片中的至少一种。上述的材料,具有较高的强度,并且能够在高温下熔化,在提高封装区的局部强度的同时与封装膜形成良好的连接。
在一些实施例中,封装区包括沿第一方向延伸的第一封装条以及第二封装条、沿第二方向延伸的第三封装条以及第四封装条。其中,第一方向垂直于第二方向。第一封装条、第二封装条、第三封装条以及第四封装条首尾依次连接,并沿电极组件的周向设置。述加强片设于第一封装条、第二封装条、第三封装条以及第四封装条中的至少一者。在上述的结构中,通过设置一封装条、第二封装条、第三封装条以及第四封装条,沿着电极组件的四个侧边设置,能够匹配电极组件的形状,减少塑封的冗余空间,提高密封效果。
第二方面,本申请提供了一种固态电池单体的制造方法,用于制造上述实施例中的固态电池单体,该制造方法包括:提供第一封装膜和第二封装膜,第一封装膜具有沿自身周向设置的第一封装区和第二封装区,第二封装膜具有沿自身周向设置的第三封装区和第四封装区。在第二封装区设置加强结构。将电极组件置于第一封装膜和第二封装膜之间。对两个封装膜进行热压,以使第一封装区和第三封装区熔接,以形成封装区。对两个封装膜进行热压,以使第二封装区和第四封装区熔接,以形成加强区。其中,封装区以及加强区围合,以在第一封装膜和第二封装膜之间形成密封的内腔,内腔用于容纳电极组件。
在上述的技术方案中,通过热压的方式将两个封装膜进行连接,提高了封装膜的连接效率以及连接强度。在第二封装区设置加强结构,提高了第二封装区的局部强度,降低了第二封装区在封装过程中产生褶皱的风险,提高了封装壳的密封性能,从而提高固态电池单体的运行稳定性。
在一些实施例中,在第二封装区设置加强结构的步骤,包括:对第二封装区进行加热,加热的时间为T1。对第二封装区降温冷却,以在第二封装区的表面形成加强结构。上述的方法,通过预热提高第二封装区的局部结构强度,操作便利,无需增加材料成本。
在一些实施例中,在第二封装区设置加强结构的步骤,包括:提供加强片,加强片的硬度大于第一封装膜的硬度。将加强片设于第二封装区。上述的方法,通过增设加强片提高第二封装区的局部结构强度,有效降低了第二封装区在封装过程中产生褶皱的风险,提高了固态电池单体密封性能。
在一些实施例中,加强片设于第一封装膜朝向第二封装膜的一侧。上述的结构中,将加强片设置在第一封装膜以及第二封装膜之间能够提高加强片与封装膜之间的连接稳定性,提高封装壳外侧面的平整度以及结构完整性。
在一些实施例中,加强片包括聚丙烯片、聚乙烯片、聚苯乙烯片以及聚氯乙烯片中的至少一种。上述的材料,具有较高的强度,并且能够在高温下熔化,在提高封装区的局部强度的同时与封装膜形成良好的连接。
在一些实施例中,加强片与第一封装膜通过粘接或者熔接的方式连接。上述的结构,提高了加强片与封装膜之间的结构强度以及安装效率。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的电池装置的分解结构示意图;
图3为本申请一些实施例提供的固态电池的结构示意图;
图4为本申请另一些实施例提供的固态电池的结构示意图;
图5为本申请另一些实施例提供的封装膜的加强区的结构示意图;
图6为本申请一些实施例提供的固态电池单体的制造方法的流程图;
图7为本申请另一些实施例提供的固态电池单体的制造方法的流程图;
图8为本申请一些实施例提供的固态电池单体的加强结构的制造方法的流程图;
图9为本申请另一些实施例提供的固态电池单体的加强结构的制造方法的流程图。
附图标记详细说明
1、车辆;2、电池装置;3、控制器;4、马达;5、箱体;51、第一箱体部;52、第二箱体部;53、容纳空间;X、第一方向;Y、第二方向;7、固态电池单体;701、第一封装条;702、第二封装条;703、第三封装条;704、第四封装条;10、电极组件;20、封装壳;30、封装区;40、加强区;60、封装部;70、电极引出件;80、加强片;706、金属层;707、连接层;708、绝缘层。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中,术语“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中,技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;也可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
固态电池指的是使用固态物质作为电解质的电池。固态电池通常包括封装壳以及设于封装壳内的电极组件。封装壳的安装过程,通常是将两个封装膜层叠设置,然后将其放置在真空环境中进行封装。对封装膜上围绕电极组件的外周进行加热加压,使两个封装膜热熔连接,形成内部密封的内腔以封装电极组件。由于固态电池内没有液态物质,封装膜在进行热熔连接的过程中,封装连接处易产生凹凸不平的褶皱。褶皱的存在,会降低封装的密封性,降低固态电池运行的稳定性。
基于上述的问题,本申请实施例提供了一种固态电池单体的制造方法,通过热压的方式将两个封装膜进行连接,提高了封装膜的连接效率以及连接强度。在第二封装区设置加强结构,提高了第二封装区的局部强度,降低了第二封装区在封装过程中产生褶皱的风险,提高了封装壳的密封性能,从而提高固态电池单体的运行稳定性。
下面对本申请的电池装置进行详细说明。
本申请的实施例所提到的电池装置(Battery Apparatus)可包括一个或多个电池单体组件,用于提供电压和容量。电池单体组件(Battery Cell Assembly)可包括多个电池单体,多个电池单体通过汇流部件串联、并联或混联连接。
在一些实施例中,电池单体组件(Battery Cell Assembly)通常由多个电池单体排列形成;作为示例,电池单体组件可以为电池模组(Battery Module),电池模组由多个电池单体排列并固定形成一个独立模块。作为示例,电池模组可以通过扎带捆绑多个电池单体形成。
在一些实施例中,电池装置可以为电池包(battery Pack),电池包包括箱体和一个或多个电池单体组件,电池单体组件容纳于箱体中。
作为示例,电池单体组件可以为电池模组,电池单体组件可通过将电池模组固定于箱体中的方式容纳于箱体中。
作为示例,电池单体组件也可通过将多个电池单体直接固定于箱体的方式容纳于箱体中。
本申请实施例中,电池单体可以为二次电池单体,二次电池单体是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体可以包括但不限于固态电池、锂离子电池单体、钠离子电池单体、钠锂离子电池单体、锂金属电池单体、钠金属电池单体、锂硫电池单体、镁离子电池单体、镍氢电池单体、镍镉电池单体、铅蓄电池单体等。
作为示例,电池单体可以为圆柱形电池单体、棱柱电池单体或其它形状的电池单体,棱柱电池单体包括方壳电池单体、刀片形电池单体、多棱柱电池,多棱柱电池例如为六棱柱电池等,本申请没有特别的限制。
在一些实施例中,箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如,箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分,或者,箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中,电池装置可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
本申请实施例公开的电池装置可以用于使用电池装置作为电源的用电设备或者使用电池装置作为储能元件的各种储能系统。用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以用电设备为车辆为例进行说明。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。
如图1所示,车辆1的内部设置有电池装置2,电池装置2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池装置2可以用于车辆1的供电,例如,电池装置2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器3和马达4,控制器3用来控制电池装置2为马达4供电,例如,用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请的一些实施例中,电池装置2不仅仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
图2为本申请一些实施例提供的电池装置的分解结构示意图。
箱体5用于容纳电池单体,箱体5可以是多种结构。在一些实施例中,箱体5可以包括第一箱体部51和第二箱体部52,第一箱体部51与第二箱体部52相互盖合,第一箱体部51和第二箱体部52共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间53。第二箱体部52可以是一端开口的空心结构,第一箱体部51为板状结构,第一箱体部51盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间53的箱体5;第一箱体部51和第二箱体部52也均可以是一侧开口的空心结构,第一箱体部51的开口侧盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间53的箱体5。当然,第一箱体部51和第二箱体部52可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部51与第二箱体部52连接后的密封性,第一箱体部51与第二箱体部52之间也可以设置密封件,比如,密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部51盖合于第二箱体部52的顶部,第一箱体部51亦可称之为上箱盖,第二箱体部52亦可称之为下箱体。
在电池装置2中,电池单体可以是一个,也可以是多个。若电池单体为多个,多个电池单体之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体5内;当然,也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模组,多个电池模组再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体5内。
在一些可选的实施例中,电池单体也可以直接容纳于箱体5内,以减少组成电池模组所需要的连接部件或者支撑部件,提高电池装置2的能量密度。
示例性地,电池单体可为组成电池装置2的最小单元。
电池单体为固态电池单体,固态电池单体通常包括:封装壳20以及电极组件10。封装壳具有内腔,电极组件设于内腔中。电极组件包括层叠设置的正极极片以及负极极片。其中,电极极片上设有固态电解质。
在一些可选的实施例中,固态电解质包括硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、卤化物固态电解质及聚合物固态电解质中的一种或多种。
硫化物固态电解质包括硫化物晶态固态电解质、硫化物玻璃及玻璃陶瓷固态电解质。
请结合参考图3至图5,图3为本申请一些实施例提供的固态电池的结构示意图,图4为本申请另一些实施例提供的固态电池的结构示意图,图5为本申请另一些实施例提供的封装膜的加强区的结构示意图。
如图所示,本申请的实施例提供了一种固态电池单体7,包括电极组件10以及封装壳20。封装壳20包括两个封装膜,电极组件10设置于两个封装膜之间,两个封装膜连接并形成沿电极组件10周向设置的封装部60,封装部60包括封装区30和加强区40,加强区40的厚度大于封装区30的厚度,和/或,加强区40的硬度大于封装区30的硬度。
可选地,封装膜可以是铝塑膜或者钢塑膜。封装区30以及加强区40包括两个层叠设置并紧密贴合的封装膜。
固态电池单体7的封装膜封装过程,通常在真空环境下进行。密封壳内部失去了流动的电极液的支撑,真空环境下的封装很容易在封装区30形成褶皱或者翘起之类的不平整现象。通过对上述工艺流程进行研究,在最终封边的区域上设置加强部,能降低真空条件下封装褶皱的问题。
本申请实施例的技术方案中,封装壳20的存在为电极组件10提供了一个隔绝外界环境的密闭空间,这对于固态电池尤其重要,因为固态电解质对湿度、氧气等环境因素较为敏感。稳定的反应环境有助于延长电池的使用寿命,提高性能稳定性。将封装部60设计为沿电极组件10周向设置,不仅与电极组件10的外形紧密匹配,减少了封装材料与电极组件10之间的间隙,还增加了密封的均匀性和可靠性。这种设计能够减少外部杂质侵入,提升电池的安全性。封装区30通过两个封装膜的直接连接,简化了封装工艺,提高了封装效率。同时,直接连接也减少了潜在的连接故障点,进一步增强了封装的可靠性。通过增加厚度或硬度,加强区40能够有效抵抗封装过程中可能产生的机械应力,如弯曲、拉伸等,从而降低封装膜褶皱的风险。褶皱不仅影响电池的美观性,还可能破坏封装的完整性,导致电解质泄漏等问题。因此,设置加强区40提高了固态电池单体7的整体性能和可靠性。
上述的结构中,通过设置封装壳20将电极组件10进行密封,为电极组件10的提供稳定的反应环境,提高固态电池单体7的运行稳定性。封装部60沿着电极组件10的周向设置,与电极组件10的外形紧密贴合,提供了封装的均匀性和紧密性,不仅提高了密封效果,还减少了封装材料与电极组件10之间的间隙。
在本申请的一些实施例中,固态电池单体7还包括电极引出件70,电极引出件70连接于电极组件10,且电极引出件70从两个封装膜之间穿过,加强区40设于电极组件10远离电极引出件70的一侧。
在上述的结构中,电极引出件70作为固态电池单体7与外界电路连接的桥梁,负责将电极组件10产生的电能传输出去。电极引出件70从两个封装膜之间穿过,这种设计不仅便于封装膜进行热压封装,还确保了电极引出件70与电极组件10之间的稳固连接。热压封装过程中,封装膜能够紧密地包裹住电极引出件70,形成可靠的密封结构,防止外界杂质进入封装壳20内部。并且,由于电极引出件70已经预先穿过封装膜,因此在热压封装时无需再对电极引出件70进行额外的处理或固定。这大大简化了封装流程,提高了封装效率。
在热压封装过程中,负压设备往往用于对封装膜施加压力以实现紧密封装。如果加强区40靠近电极引出件70,会增加负压设备与电极引出件70之间的干涉风险,导致封装效果不佳或电极引出件70受损。而将加强区40设置在远离电极引出件70的一侧,则可以有效降低这种干涉风险,提高固态电池单体7的制造效率和电极引出件70的结构稳定性。
如图6所示,在本申请的一些实施例中,封装膜包括金属层706、连接层707以及绝缘层708。连接层707设于金属层706的一侧表面,绝缘层708设于金属层706背离连接层707的另一侧表面。其中,两个封装膜的连接层707相对设置;至少一个封装膜还包括加强片80,加强片80连接于两个连接层707之间,或者加强片80连接于绝缘层708。
金属层706作为封装膜的主要结构支撑,提供了足够的强度和刚性,使得封装膜能够承受封装过程中的各种机械应力和压力。这种结构稳定性对于确保固态电池单体7在复杂工作环境下的正常运行至关重要。连接层707的设计使得两个封装膜之间能够方便地进行连接,不仅提高了连接的效率,还确保了连接的紧密性和可靠性。示例性的,在热压过程中,连接层707能够迅速软化并与其他层紧密结合,形成稳固的封装结构。或者相对的两个连接层707为粘接层,能够直接进行粘接连接。绝缘层708的隔离了金属层706与外界环境的电接触,降低了固态电池单体7内部可能发生的短路现象,提高了电池装置2的安全性和可靠性。
加强片80可以根据需要设置在两个连接层707之间或绝缘层708上,以提高封装膜局部的强度或厚度。这种设计能够显著降低封装过程中在该区域产生褶皱的风险,从而保持封装壳20外表面的平整度和结构整体性。加强片80还增强了封装壳20的抗压能力和耐久性,延长了电池单体的使用寿命。
在本申请的一些实施例中,加强片80与封装膜通过粘接或者熔接的方式连接。
粘接连接指的是,利用粘合剂将加强片80与封装膜紧密粘合在一起。粘合剂通常具有优异的粘附性能和化学稳定性,能够在各种环境条件下保持连接的牢固性。粘接的优点在于操作简便、灵活性高,可以根据需要调整粘合剂的使用量和涂布位置,以达到最佳的连接效果。此外,粘接方式还能够适应不同材质之间的连接,包括金属、塑料等。在固态电池单体7的封装过程中,采用粘接方式连接加强片80与封装膜,可以确保连接的可靠性和密封性,同时降低制造成本和工艺复杂度。
熔接方式指的是,利用高温使封装膜的部分材料熔化并相互融合,形成一体化的连接结构。这种方式通常适用于热塑性材料,如聚丙烯、聚乙烯等。熔接的优点在于连接强度高、密封性好,能够确保加强片80与封装膜之间无间隙、无漏点。此外,熔接方式还能够提高封装膜的整体强度和刚度,增强电池单体的抗压能力和耐久性。
通过粘接或熔接方式将加强片80与封装膜连接在一起,可以提高固态电池单体7的结构强度和安装效率。
在本申请的一些实施例中,加强片80包括聚丙烯片、聚乙烯片、聚苯乙烯片以及聚氯乙烯片中的至少一种。上述的材料,具有较高的强度,并且能够在高温下熔化,在提高封装区30的局部强度的同时与封装膜形成良好的连接。
如图4所示,在本申请的一些实施例中,封装区30包括沿第一方向X延伸的第一封装条701以及第二封装条702、沿第二方向Y延伸的第三封装条703以及第四封装条704。其中,第一方向X垂直于第二方向Y。第一封装条701、第二封装条702、第三封装条703以及第四封装条704首尾依次连接,并沿电极组件10的周向设置。述加强片80设于第一封装条701、第二封装条702、第三封装条703以及第四封装条704中的至少一者。
固态电池单体7的电极组件10通常为类似立方体形的结构。在上述的结构中,四个封装条分别沿电极组件10的四个侧边延伸,能够紧密贴合电极组件10的外形,减少因形状不匹配而产生的空隙。这不仅有助于提升封装的密封性,还能防止外部杂质或水分进入电池内部,对电池性能造成不利影响。采用四个封装条的设计,可以精确地控制封装区30域,减少不必要的冗余空间,使封装更加紧凑、高效。由于四个封装条首尾依次连接,形成了一个完整的封装闭环,在封装过程中,各个接缝处都能得到良好的密封处理。同时,加强片80在至少一个封装条上的设置,还能进一步增强该区域的强度和密封性,提高整个封装区30的可靠性和耐用性。
可选地,可以在设置多个加强片80,第一封装条701、第二封装条702、第三封装条703以及第四封装条704上各设置一个。或者可以调整封装条的尺寸和形状以适应不同规格的电极组件10。这种设计使得封装工艺更加灵活多变,能够满足不同应用场景的需求。
如图6所示,本申请的实施例提供了一种固态电池单体7的制造方法,用于制造上述实施例中的固态电池单体,该制造方法包括:
S1、提供第一封装膜和第二封装膜,第一封装膜具有沿自身周向设置的第一封装区和第二封装区,第二封装膜具有沿自身周向设置的第三封装区和第四封装区;
S2、在第二封装区设置加强结构;
S3、将电极组件10置于第一封装膜和第二封装膜之间;
S4、对两个封装膜进行热压,以使第一封装区和第三封装区熔接,以形成封装区30;
S5、对两个封装膜进行热压,以使第二封装区和第四封装区熔接,以形成加强区40;其中,封装区30以及加强区40围合,以在第一封装膜和第二封装膜之间形成密封的内腔,内腔用于容纳电极组件10。
步骤S1中,第一封装膜以及第二封装膜可以是铝塑膜或者钢塑膜。第一封装区以及第二封装区是可以被加热后熔化并与其他封装膜进行粘接的区域。步骤S3中,电极组件10指的是固态电池单体7的电极组件10。
在上述的技术方案中,通过热压的方式将两个封装膜进行连接,提高了封装膜的连接效率以及连接强度。在第二封装区设置加强结构,提高了第二封装区的局部强度,降低了第二封装区在封装过程中产生褶皱的风险,提高了封装壳20的密封性能,从而提高固态电池单体7的运行稳定性。
如图7所示,在一些可选的实施例中,步骤S4与步骤S5之间,还包括:
S4.5、将所述第一封装膜、第二封装膜以及电极组件10置于密封腔,并对密封腔抽真空。
上述的步骤,可以减少封装壳20内的杂质,提高封装的密封性能。可选的,步骤S4.5以及步骤S5,均在密封腔的真空环境下进行。
封装壳20的密封过程中,通过在密封腔中进行最后一步密封,可以预留通气孔进行排气,提高封装壳20内的密封性。然而,最后热压封装时,该气孔容易形成褶皱,因此本申请中的加强区40将改通气孔进行加强,抵抗形变力,提高加强区40的封装平整度。
可选的,加强区40的数量可以为多个,多个加强区40沿电极组件10的周向间隔设置。可以根据需要设置通气孔的数量,提高装配的效率以及便利性。
如图8所示,在本申请的一些实施例中,步骤S2包括:
S21、对第二封装区进行加热,加热的时间为T1;
S22、对第二封装区降温冷却,以在第二封装区的表面形成加强结构。上述的方法,通过预热提高第二封装区的局部结构强度,操作便利,无需增加材料成本。
如图9所示,在本申请的一些实施例中,步骤S2包括:
S2A、提供加强片80,加强片80的硬度大于第一封装膜的硬度;
S2B、将加强片80设于第二封装区。
上述的方法,通过增设加强片80提高第二封装区的局部结构强度,有效降低了第二封装区在封装过程中产生褶皱的风险,提高了固态电池单体7密封性能。
在本申请的一些实施例中,加强片80设于第一封装膜朝向第二封装膜的一侧。上述的结构中,将加强片80设置在第一封装膜以及第二封装膜之间能够提高加强片80与封装膜之间的连接稳定性,提高封装壳20外侧面的平整度以及结构完整性。
在本申请的一些实施例中,加强片80包括聚丙烯片、聚乙烯片、聚苯乙烯片以及聚氯乙烯片中的至少一种。上述的材料,具有较高的强度,并且能够在高温下熔化,在提高封装区30的局部强度的同时与封装膜形成良好的连接。
在本申请的一些实施例中,加强片80与第一封装膜通过粘接或者熔接的方式连接。上述的结构,提高了加强片80与封装膜之间的结构强度以及安装效率。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (11)

1.一种固态电池单体,其特征在于,包括:
电极组件;
封装壳,包括两个封装膜,所述电极组件设置于所述两个封装膜之间,所述两个封装膜连接并形成沿所述电极组件周向设置的封装部,所述封装部包括封装区和加强区,所述加强区的厚度大于所述封装区的厚度,和/或,所述加强区的硬度大于所述封装区的硬度,
其中,所述封装膜包括金属层、连接层以及绝缘层,所述连接层设于所述金属层的一侧表面,所述绝缘层设于所述金属层背离所述连接层的另一侧表面,两个所述封装膜的所述连接层相对设置,至少一个所述封装膜还包括加强片,所述加强片连接于两个所述连接层之间,或者所述加强片连接于所述绝缘层。
2.根据权利要求1所述的固态电池单体,其特征在于,所述固态电池单体还包括电极引出件,所述电极引出件连接于所述电极组件,且所述电极引出件从两个所述封装膜之间穿过,所述加强区设于所述电极组件远离所述电极引出件的一侧。
3.根据权利要求1所述的固态电池单体,其特征在于,所述加强片与所述封装膜通过粘接或者熔接的方式连接。
4.根据权利要求1所述的固态电池单体,其特征在于,所述加强片包括聚丙烯片、聚乙烯片、聚苯乙烯片以及聚氯乙烯片中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的固态电池单体,其特征在于,所述封装区包括:沿第一方向延伸的第一封装条以及第二封装条、沿第二方向延伸的第三封装条以及第四封装条,
其中,所述第一方向垂直于所述第二方向,所述第一封装条、第二封装条、第三封装条以及第四封装条首尾依次连接,并沿所述电极组件的周向设置,所述加强片设于所述第一封装条、第二封装条、第三封装条以及第四封装条中的至少一者。
6.一种固态电池单体的制造方法,其特征在于,用于制造如权利要求1-5中任一项所述的固态电池单体,所述制造方法包括:
提供第一封装膜和第二封装膜,所述第一封装膜具有沿自身周向设置的第一封装区和第二封装区,所述第二封装膜具有沿自身周向设置的第三封装区和第四封装区;
在所述第二封装区设置加强结构;
将电极组件置于所述第一封装膜和所述第二封装膜之间;
对两个所述封装膜进行热压,以使第一封装区和第三封装区熔接,以形成封装区;
对两个所述封装膜进行热压,以使第二封装区和第四封装区熔接,以形成加强区;
其中,所述封装区以及所述加强区围合,以在所述第一封装膜和所述第二封装膜之间形成密封的内腔,所述内腔用于容纳所述电极组件。
7.根据权利要求6所述的固态电池单体的制造方法,其特征在于,所述在所述第二封装区设置加强结构的步骤,包括:
对所述第二封装区进行加热,所述加热的时间为T1;
对第二封装区降温冷却,以在所述第二封装区的表面形成所述加强结构。
8.根据权利要求6所述的固态电池单体的制造方法,其特征在于,所述在所述第二封装区设置加强结构的步骤,包括:
提供加强片,所述加强片的硬度大于所述第一封装膜的硬度;
将所述加强片设于所述第二封装区。
9.根据权利要求8所述的固态电池单体的制造方法,其特征在于,所述加强片设于所述第一封装膜朝向所述第二封装膜的一侧。
10.根据权利要求8或9所述的固态电池单体的制造方法,其特征在于,所述加强片包括聚丙烯片、聚乙烯片、聚苯乙烯片以及聚氯乙烯片中的至少一种。
11.根据权利要求8或9所述的固态电池单体的制造方法,其特征在于,所述加强片包括聚丙烯片、聚乙烯片、聚苯乙烯片以及聚氯乙烯片中的至少一种。
CN202411370196.3A 2024-09-29 2024-09-29 固态电池单体及其制造方法 Pending CN118899596A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202411370196.3A CN118899596A (zh) 2024-09-29 2024-09-29 固态电池单体及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202411370196.3A CN118899596A (zh) 2024-09-29 2024-09-29 固态电池单体及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118899596A true CN118899596A (zh) 2024-11-05

Family

ID=93263135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202411370196.3A Pending CN118899596A (zh) 2024-09-29 2024-09-29 固态电池单体及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN118899596A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102087919A (zh) * 2009-11-27 2011-06-08 Tdk株式会社 电化学装置以及其制造方法
JP2011181310A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Hitachi Maxell Energy Ltd ラミネート形単電池
CN107293652A (zh) * 2016-04-11 2017-10-24 宁德新能源科技有限公司 包装封印结构及其制备方法及软包装电池
CN109560221A (zh) * 2018-12-03 2019-04-02 桑顿新能源科技有限公司 提高软包电池铝塑膜封装可靠性的方法
CN115461912A (zh) * 2020-05-15 2022-12-09 宁德新能源科技有限公司 封装膜、电化学装置及电子装置
CN218957860U (zh) * 2023-01-28 2023-05-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池及用电装置
CN219393533U (zh) * 2023-04-14 2023-07-21 上海轩邑新能源发展有限公司 一种软包电池用铝塑膜及软包电池
WO2024034671A1 (ja) * 2022-08-12 2024-02-15 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス、補強パーツ、および、蓄電デバイスの製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102087919A (zh) * 2009-11-27 2011-06-08 Tdk株式会社 电化学装置以及其制造方法
JP2011181310A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Hitachi Maxell Energy Ltd ラミネート形単電池
CN107293652A (zh) * 2016-04-11 2017-10-24 宁德新能源科技有限公司 包装封印结构及其制备方法及软包装电池
CN109560221A (zh) * 2018-12-03 2019-04-02 桑顿新能源科技有限公司 提高软包电池铝塑膜封装可靠性的方法
CN115461912A (zh) * 2020-05-15 2022-12-09 宁德新能源科技有限公司 封装膜、电化学装置及电子装置
WO2024034671A1 (ja) * 2022-08-12 2024-02-15 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス、補強パーツ、および、蓄電デバイスの製造方法
CN218957860U (zh) * 2023-01-28 2023-05-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池及用电装置
CN219393533U (zh) * 2023-04-14 2023-07-21 上海轩邑新能源发展有限公司 一种软包电池用铝塑膜及软包电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6644373B2 (ja) 階段構造の電池セル
TWI713245B (zh) 使用包帶的電池單元的排氣結構、電池組及使用電池組的裝置
US9741974B2 (en) Battery cell having round corner
US8518569B2 (en) Integrated frame battery cell
US20090286138A1 (en) Film-covered electrical device packaging system
KR101915325B1 (ko) 이차전지
CN110690507B (zh) 裸电芯堆在便携式电子设备的设备壳体内的封装
KR20200055680A (ko) 파우치 케이스 및 이를 포함하는 파우치형 이차 전지의 제조 방법
CN109690820B (zh) 包括热膨胀带的安全性提高的电池单元及其制造方法
CN113725523B (zh) 电池单体及电池模组
CN113745744A (zh) 固体电池模组及固体电池单体
KR102328646B1 (ko) 파우치 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지
CN118610545B (zh) 用电设备、固态电池及其制造方法
US9012055B2 (en) Mechanical supports for improving resistance to mechanical stress in battery cells
CN218957860U (zh) 电池单体、电池及用电装置
CN118899596A (zh) 固态电池单体及其制造方法
CN219498134U (zh) 一种电芯和包含该电芯的用电装置
EP3886203B1 (en) A method for assembling a stack of prismatic battery cells, a stack of prismatic battery cells, a battery module and a vehicle including a battery pack comprising at least one battery module
KR102754508B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
US9484560B2 (en) Electric device having a round corner and including a secondary battery
EP2916365B1 (en) Electric device comprising round corner
CN114614104A (zh) 叠片方法和锂电池
CN119170965A (zh) 固态电池单体、电池装置以及固态电池的制造方法
US20240222740A1 (en) Battery, electric apparatus, and manufacturing method of battery
US20240322354A1 (en) Battery Cell and Manufacturing Method Thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination