專利名稱：電動公交車大功率高容量鋰電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動公交車用鋰電池，特別是一種電動公交車大功率高容量 鋰電池裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不斷地經(jīng)濟(jì)貿(mào)易往來帶動了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，尤其是陸 上交通工具——公交車，成為人們出行必備的交通工具，公交車的迅速發(fā)展既給人類的生 活帶來了方便，同時汽車排放的尾氣也給人們的健康帶來了危害，污染大氣環(huán)境。哥本哈 根氣候會議的召開，把環(huán)境污染問題提上了日程，引起世界各國領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)注。隨著全球能源 的緊張，公交車需要使用大量燃料，使能源危機(jī)更加惡化。為了保證社會的可持續(xù)發(fā)展，人 們不斷在尋找一種既環(huán)保又節(jié)能的綠色交通工具——電動公交車。新能源電動公交車是我 國發(fā)展重要的產(chǎn)業(yè)方向節(jié)能、環(huán)保、無污染。電動公交車的心臟部分是電池與電容。電池 與電容的功率大小與質(zhì)量，直接影響公交車的使用壽命。電動公交車采用的高性能電池，要 經(jīng)得起各種惡劣環(huán)境如暴風(fēng)雨雪，高溫與霜寒天氣的考驗(yàn)。特別是電動公交車的電池長時 間使用，塑料外殼會發(fā)生變形，殼體膨脹，會帶來一系列的電池質(zhì)量問題，如殼體內(nèi)電池極 片間的面接觸會變成點(diǎn)接觸或者分離，造成諸多不穩(wěn)定因素。目前電動公交車中鋰電池電 芯堆的制造方法多采用疊片法，鋰電池的極片面積較大、較薄，一般需要兩人配合才能完成 疊片加工，若采用疊片機(jī)，不但成本較高，且國內(nèi)仍處于摸索階段，很多方面不成熟，疊出的 電芯有些較松散，且效率低。當(dāng)公交車受到外力振動或機(jī)械沖擊時，容易引起極片竄動，造 成上下極片接觸、短路，將電池?zé)龤?。為了解決這一關(guān)鍵的技術(shù)，科研單位和企業(yè)科技人員 在不斷地研究、探索、改進(jìn)，希望能制造出一種更科學(xué)、更安全、性能好，使用壽命長的大功 率、高容量的公交車電池。雖然取得了一些進(jìn)展，但在實(shí)際使用中仍然存在著尚未克服的技 術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型克服以上不足，提供一種電動公交車大功率高容量鋰電池裝置，該電 池體積小、高容量、功率大，設(shè)有保護(hù)裝置，使用安全。采用金屬絕緣漆保護(hù)鋁外殼和各端子 外露的連接部分，具有良好的散熱效果，耐電解液、抗老化、易定位，更換方便，減少了諸多 不穩(wěn)定因素，降低故障率，易于機(jī)械化制造，便于提高品質(zhì)及電池的一致性，在公交車運(yùn)行 中安全、穩(wěn)定，且效率高，使用壽命長。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是含有正極鋁極片、負(fù)極銅極片、 正極片鋁包、負(fù)極片銅包、同向銅包正極鋁極片堆、同向鋁包負(fù)極銅極片堆、反向銅包正極 鋁極片堆、反向鋁包負(fù)極銅極片堆、熱敏保護(hù)裝置、鋁端子、銅端子、電芯堆、加強(qiáng)筋、大功率 高容量鋰電池，正極鋁極片，即正極片，呈方形或長方形或橢圓形或環(huán)形狀，上邊有兩個或 多個相同形狀的鋁極耳；負(fù)極銅極片，即負(fù)極片，呈方形或長方形或橢圓形或環(huán)形狀，上邊 有兩個或多個相同形狀的銅極耳，負(fù)極片與正極片形狀相同、尺寸相等或略大一點(diǎn)，將正負(fù)
3極片兩側(cè)分別覆膜、整平，形成正極片鋁包或者負(fù)極片銅包，將正極片鋁包與負(fù)極片進(jìn)行極 耳同向交錯堆疊，形成同向鋁包負(fù)極銅極片堆，將正極片鋁包與負(fù)極片進(jìn)行極耳反向交錯 堆疊形成反向鋁包負(fù)極銅極片堆，負(fù)極片銅包與正極片進(jìn)行極耳同向交錯堆疊形成同向銅 包正極鋁極片堆，負(fù)極片銅包與正極片進(jìn)行極耳反向交錯堆疊形成反向銅包正極鋁極片 堆，同向或者反向鋁包負(fù)極銅極片堆與同向或者反向銅包正極鋁極片堆總稱為電芯堆，將 電芯堆裝入長方體殼體內(nèi)，同向殼體的頂部一端設(shè)有兩個極柱，分別為鋁極柱、銅極柱，反 向殼體的兩頂端分別設(shè)有兩個極柱，一端為鋁極柱、另一端為銅極柱，電芯堆的銅極耳、鋁 極耳與殼體頂部的銅極柱、鋁極柱對應(yīng)裝配，在銅極柱和鋁極柱底端均設(shè)有熱敏保護(hù)裝置， 殼體表面設(shè)有加強(qiáng)筋，構(gòu)成了 一種電動公交車大功率高容量鋰電池裝置。該電動公交車大功率高容量鋰電池裝置的技術(shù)原理是正負(fù)極片采用隔膜夾片方 式，將正極片或者負(fù)極片置入兩層隔膜中間，隔膜表面涂一層粘膠，經(jīng)加熱區(qū)加熱，使隔膜 與極片表面牢固粘合形成極片包，使隔膜與極片界面保持穩(wěn)定，采用流水線操作，減少了電 池組裝過程中的手工操作，保證實(shí)施安全，而且使電芯組裝由手工操作向自動化流水作業(yè) 的邁進(jìn)具備了工藝基礎(chǔ)，減少了人為因素對電池質(zhì)量的影響。同向或者反向鋁包負(fù)極銅極 片堆與同向或者反向銅包正極鋁極片堆交錯堆疊，形成了鋰電池內(nèi)部的電芯堆，在外露的 銅端子即外銅端子一面鍍鎳，銅端子的另一端即內(nèi)銅端子留在電池里面，與銅極片凸起的 極耳連接，鋁極片的凸起極耳與留在電池里面的內(nèi)鋁端子相連，在極柱或者蓋板上安裝熱 敏保護(hù)裝置，防止因公交車振動或者受外力機(jī)械沖擊等引起的極片竄動而產(chǎn)生上下層極片 接觸短路等現(xiàn)象的發(fā)生，均衡分散外端子的受力，不但能滿足電池倍率放電的性能，而且有 利于減少電池內(nèi)部發(fā)熱，有利于散熱，提高電池的安全性。鋰電池的外殼采用金屬絕緣材料 制成，上面設(shè)有多根加強(qiáng)筋，主要是增強(qiáng)外殼的強(qiáng)度，不會變形。該鋁合金材料為特制配方， 適合激光焊接，耐電解液腐蝕，不易變形、漏電等。由于采用的都是散熱效果良好的銅和鋁 材料，其電池整體熱傳導(dǎo)的效果要好于塑料外殼。鋰電池的正負(fù)極端子采用多級雙端子，且 分別設(shè)計(jì)在電池的兩端。多個內(nèi)銅端子與電芯堆的多個銅極耳連接，另一端的外銅端子引 出電池外面與電池組連接；多個內(nèi)鋁端子與電芯堆的多個鋁極耳連接，另一端的外鋁端子 引出電池外面與電池組連接，在每一只電池上安裝熱敏保護(hù)裝置，在電池組的管理系統(tǒng)里 增加熱管理功能，實(shí)現(xiàn)對每一只電池的保護(hù)、監(jiān)控，解決了公交車鋰電池組由單體電池經(jīng)串 并聯(lián)成組的組裝問題。電池能瞬間高倍率放電，滿足了對電機(jī)的要求。具有動態(tài)的高容量， 動態(tài)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型有益效果是正負(fù)極片采用隔膜夾片方式生產(chǎn)電芯堆，自動化流水線 作業(yè)，減少了電池組裝過程中的手工操作，提高了電池生產(chǎn)的一致性，減少了人為因素對電 池質(zhì)量的影響。電芯堆采用的制作材料、方式及熱敏保護(hù)裝置、雙端子設(shè)置，防止因公交車 振動或者受外力機(jī)械沖擊等引起的極片竄動而產(chǎn)生上下層極片接觸短路等現(xiàn)象的發(fā)生，均 衡分散外端子的受力，電池在公交車運(yùn)行中安全、穩(wěn)定，降低故障率，效率高，且耐電解液、 抗老化，有利于散熱，解決了公交車鋰電池由單體電池經(jīng)串并聯(lián)成組連接產(chǎn)生的問題。電池 體積小、高容量、功率大，每一只電池都具有安全保護(hù)裝置，制造簡單、方便，能高倍率放電， 提高電池的容量，具有動態(tài)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，循環(huán)壽命。

下面是結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的進(jìn)一步描述圖1是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置正極鋁極片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置負(fù)極銅極片結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置正極片鋁包結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置負(fù)極片銅包結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置同向銅包正極招極片堆的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置同向鋁包負(fù)極銅極片堆的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖7是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置反向銅包正極鋁極片堆的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖8是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置反向鋁包負(fù)極銅極片堆的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖9是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置同向單體電芯的剖視圖；圖10是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置同向單體電池立體圖；圖11是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置反向單體電芯的剖視圖；圖12是電動公交車大功率高容量鋰電池裝置反向單體電池立體圖。在圖中1.正極鋁極片、2.負(fù)極銅極片、3.正極片鋁包、4.負(fù)極片銅包、5.同向銅 包正極鋁極片堆、6.同向鋁包負(fù)極銅極片堆、7.反向銅包正極鋁極片堆、8.反向鋁包負(fù)極 銅極片堆、9.熱敏保護(hù)裝置、10.鋁端子、11.銅端子、12.電芯堆、13.加強(qiáng)筋、14.大功率高 容量鋰電池。
具體實(shí)施方式
在圖1、圖2、圖3、圖4中正極鋁極片1，即正極片，呈長方形，由優(yōu)質(zhì)材料鋁箔， 活性物質(zhì) LiFeP04、LiNiCO2, LiMn2O4, LiMnNiCoO2, Li3V2 (PO4) 3 及以硅酸亞鐵鋰(Li2FeSiO4) 為代表的Li2MSiO4(M為Co，Ni，F(xiàn)e, Mn等過渡金屬元素)新型正極材料嵌鋰氧化物與導(dǎo)電 劑形成混合物，再將粘結(jié)劑制成膠液，與此混合物按工藝要求進(jìn)行攪拌制成漿料，然后涂抹 在鋁箔上制成，上邊有兩個相同形狀的鋁極耳；負(fù)極銅極片2，即負(fù)極片，呈長方形，是由優(yōu) 質(zhì)材料銅箔，負(fù)極活性物質(zhì)合金材料、無定形錫基復(fù)合氧化物、碳-石墨材料、零應(yīng)變材料 LiTi5O12與導(dǎo)電劑形成混合物，再將粘結(jié)劑制成膠液，與此混合物按工藝要求進(jìn)行攪拌制成 漿料，然后涂抹在銅箔上制成，上邊有兩個相同形狀的銅極耳，負(fù)極片與正極片形狀相同、 尺寸相等，將正負(fù)極片兩側(cè)分別覆膜、整平，形成正極片鋁包3或者負(fù)極片銅包4 ；正負(fù)極片 采用隔膜夾片方式，將正極片或者負(fù)極片置入兩層隔膜中間，隔膜表面涂一層粘膠，經(jīng)加熱 區(qū)加熱，使隔膜與極片表面牢固粘合形成極片包，使隔膜與極片界面保持穩(wěn)定，采用流水線 操作，減少了電池組裝過程中的手工操作，保證實(shí)施安全，而且使電芯組裝由手工操作向 自動化流水作業(yè)的邁進(jìn)具備了工藝基礎(chǔ)，減少了人為因素對電池質(zhì)量的影響。在圖5、圖6、圖9、圖10實(shí)施例中將正極片鋁包3與負(fù)極片進(jìn)行極耳同向交錯 堆疊，形成同向鋁包負(fù)極銅極片堆6，負(fù)極片銅包4與正極片進(jìn)行極耳同向交錯堆疊形成同 向銅包正極鋁極片堆5，同向鋁包負(fù)極銅極片堆6與同向銅包正極鋁極片堆5總稱為電芯堆12，將電芯堆12裝入長方體殼體內(nèi)，殼體的頂部一端設(shè)有兩個極柱，分別為鋁極柱、銅極 柱，電芯堆12的銅極耳、鋁極耳與殼體頂部的銅極柱、鋁極柱對應(yīng)裝配，在銅極柱和鋁極柱 底端均設(shè)有熱敏保護(hù)裝置9，殼體表面設(shè)有加強(qiáng)筋13。在圖7、圖8、圖11、圖12實(shí)施例中將正極片鋁包3與負(fù)極片進(jìn)行極耳反向交錯 堆疊形成反向鋁包負(fù)極銅極片堆8，負(fù)極片銅包4與正極片進(jìn)行極耳反向交錯堆疊形成反 向銅包正極鋁極片堆7，反向鋁包負(fù)極銅極片堆8與反向銅包正極鋁極片堆7總稱為電芯堆 12，將電芯堆12裝入長方體殼體內(nèi)，殼體的兩頂端分別設(shè)有兩個極柱，一端為鋁極柱、另一 端為銅極柱，分別為鋁極柱、銅極柱，電芯堆12的銅極耳、鋁極耳與殼體頂部的銅極柱、鋁 極柱對應(yīng)裝配，在銅極柱和鋁極柱底端均設(shè)有熱敏保護(hù)裝置9，殼體表面設(shè)有加強(qiáng)筋13。同向或者反向鋁包負(fù)極銅極片堆(6、8)與同向或者反向銅包正極鋁極片堆(5、7) 交錯堆疊，形成了鋰電池內(nèi)部的電芯堆12，在外露的銅端子11即外銅端子11 一面鍍鎳，銅 端子11的另一端即內(nèi)銅端子11留在電池里面，與銅極片凸起的極耳連接，鋁極片的凸起極 耳與留在電池里面的內(nèi)鋁端子10相連，在極柱或者蓋板上安裝熱敏保護(hù)裝置9，防止因公 交車振動或者受外力機(jī)械沖擊等引起的極片竄動而產(chǎn)生上下層極片接觸短路等現(xiàn)象的發(fā) 生，均衡分散外端子的受力，不但能滿足電池倍率放電的性能，而且有利于減少電池內(nèi)部 發(fā)熱，有利于散熱，提高電池的安全性。鋰電池的外殼采用金屬絕緣材料制成，上面設(shè)有多 根加強(qiáng)筋13，主要是增強(qiáng)外殼的強(qiáng)度，不會變形。該鋁合金材料為特制配方，適合激光焊接， 耐電解液腐蝕，不易變形、漏電等。由于采用的都是散熱效果良好的銅和鋁材料，其電池整 體熱傳導(dǎo)的效果要好于塑料外殼。鋰電池的正負(fù)極端子采用多級雙端子，且分別設(shè)計(jì)在電 池的兩端。多個內(nèi)銅端子11與電芯堆12的多個銅極耳連接，另一端的外銅端子11引出電 池外面與電池組連接；多個內(nèi)鋁端子10與電芯堆12的多個鋁極耳連接，另一端的外鋁端 子10引出電池外面與電池組連接，在每一只電池上安裝熱敏保護(hù)裝置9，在電池組的管理 系統(tǒng)里增加熱管理功能，實(shí)現(xiàn)對每一只電池的保護(hù)、監(jiān)控，解決了公交車鋰電池組由單體電 池經(jīng)串并聯(lián)成組的組裝問題。電池能瞬間高倍率放電，滿足了對電機(jī)的要求。具有動態(tài)的 高容量，動態(tài)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.電動公交車大功率高容量鋰電池裝置，含有正極鋁極片、負(fù)極銅極片、正極片鋁包、 負(fù)極片銅包、同向銅包正極鋁極片堆、同向鋁包負(fù)極銅極片堆、反向銅包正極鋁極片堆、反 向鋁包負(fù)極銅極片堆、熱敏保護(hù)裝置、鋁端子、銅端子、電芯堆、加強(qiáng)筋、大功率高容量鋰電 池，其特征是正極鋁極片，即正極片，呈方形或長方形或橢圓形或環(huán)形狀，上邊有兩個或多 個相同形狀的鋁極耳；負(fù)極銅極片，即負(fù)極片，呈方形或長方形或橢圓形或環(huán)形狀，上邊有 兩個或多個相同形狀的銅極耳，負(fù)極片與正極片形狀相同、尺寸相等或略大一點(diǎn)，將正負(fù)極 片兩側(cè)分別覆膜、整平，形成正極片鋁包或者負(fù)極片銅包，將正極片鋁包與負(fù)極片進(jìn)行極耳 同向交錯堆疊，形成同向鋁包負(fù)極銅極片堆，將正極片鋁包與負(fù)極片進(jìn)行極耳反向交錯堆 疊形成反向鋁包負(fù)極銅極片堆，負(fù)極片銅包與正極片進(jìn)行極耳同向交錯堆疊形成同向銅包 正極鋁極片堆，負(fù)極片銅包與正極片進(jìn)行極耳反向交錯堆疊形成反向銅包正極鋁極片堆， 同向或者反向鋁包負(fù)極銅極片堆與同向或者反向銅包正極鋁極片堆總稱為電芯堆，將電芯 堆裝入長方體殼體內(nèi)，同向殼體的頂部一端設(shè)有兩個極柱，分別為鋁極柱、銅極柱，反向殼 體的兩頂端分別設(shè)有兩個極柱，一端為鋁極柱、另一端為銅極柱，電芯堆的銅極耳、鋁極耳 與殼體頂部的銅極柱、鋁極柱對應(yīng)裝配，在銅極柱和鋁極柱底端均設(shè)有熱敏保護(hù)裝置，殼體 表面設(shè)有加強(qiáng)筋，構(gòu)成了一種電動公交車大功率高容量鋰電池。
專利摘要一種電動公交車大功率高容量鋰電池裝置，極片采用隔膜夾片方式生產(chǎn)，自動化流水線作業(yè)，減少了電池組裝過程中的手工操作，提高了電池生產(chǎn)的一致性，減少了人為因素對電池質(zhì)量的影響。電芯堆采用的制作材料、方式及熱敏保護(hù)裝置、雙端子設(shè)置，防止因公交車振動或者受外力機(jī)械沖擊等引起的極片竄動而產(chǎn)生上下層極片接觸短路等現(xiàn)象的發(fā)生，均衡分散外端子的受力，電池在公交車運(yùn)行中安全、穩(wěn)定，降低故障率，效率高，且耐電解液、抗老化，有利于散熱，解決了公交車鋰電池由單體電池經(jīng)串并聯(lián)成組連接產(chǎn)生的問題。電池體積小、高容量、功率大，每一只電池都具有安全保護(hù)裝置，制造簡單、方便，能高倍率放電，提高電池的容量，具有動態(tài)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，循環(huán)壽命。
文檔編號H01M10/052GK201789033SQ20102014190
公開日2011年4月6日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者張力, 徐連寬, 謝毅, 陳疆, 馬憲 申請人:中大工業(yè)集團(tuán)公司, 廣州捷力新能源科技有限公司