一种大容量二次电池及其用途制造技术

本发明专利技术实施例涉及一种大容量二次电池及其用途，大容量二次电池包括壳体和一个电极组合单元；一个电极组合单元容置于壳体内；壳体为绝缘壳体，包括上壳体和下壳体两部分；下壳体包括第一容置区和第二容置区；电极组合单元包括第一电极、第二电极、固态电解质、第一电极集流体和第二电极集流体；第一电极承载在第一电极集流体上，并一起置于第一容置区内；第二电极承载在第二电极集流体上，并一起置于第二容置区；固态电解质设置在第一电极和第二电极之间，并且固态电解质将第一容置区和第二容置区分隔为相互隔离的两个区域，本发明专利技术的大容量二次电池用于分布式储能器件、智能电网柜及电网的储能器件或者电动汽车的储能器件。

【技术实现步骤摘要】
一种大容量二次电池及其用途
本专利技术涉及电化学储能技术及应用领域，尤其涉及一种大容量二次电池及其用途。
技术介绍
能源是驱动人类社会发展的主要动力，21世纪已步入信息化时代，对能源技术的需求十分迫切。二次电池由于其具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命、绿色环保、无记忆效应等优势，成为了目前应用最为广泛、最为成熟的储能技术之一。不同的应用场景对电量输出的需求不同、性能要求也不同。比如电池体积大小、电池容量大小、以及电池设备使用环境的不同所要求的安全性能的定制等等。例如，锂离子电池主要有扣式、软包、圆柱、方形电池，整体上均是采用正极极片、隔膜、负极极片、电解液等主要材料构建的多层结构。电芯制造过程涉及到正极极片的制备、负极极片的制备、辊压、分条、模切、卷绕、焊极耳、入壳、注液、封口等工艺步骤。过程十分复杂，存在质量控制步骤繁多、成品率低、定制化难道高等问题，而且引入了大量的非活性箔材、绝缘及壳体材料，降低了电芯能量密度，增加了安全风险。并且对于电池的容量、性能和应用场景的不同也导致电池种类繁多，设计复杂，研发和生产的成本增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供了一种大容量二次电池及其用途，采用电池电芯的模块化设计，通过改变电池组合单元的数量，实现不同电池容量的灵活定制，由此提供一种具有高度灵活、可自由定制、结构简单、高能量密度、高安全性、易维护的大容量二次电池，适合应用于电动汽车、智能电网柜及电网、分布式储能等领域，以满足复杂的应用需求。第一方面，本专利技术提供了一种大容量二次电池，所述大容量二次电池包括：壳体和一个电极组合单元；所述一个电极组合单元容置于所述壳体内；所述壳体为绝缘壳体，包括上壳体和下壳体两部分；所述下壳体包括第一容置区和第二容置区；所述电极组合单元包括第一电极、第二电极、固态电解质、第一电极集流体和第二电极集流体；所述第一电极承载在所述第一电极集流体上，并一起置于所述第一容置区内；所述第二电极承载在所述第二电极集流体上，并一起置于所述第二容置区内；所述固态电解质设置在所述第一电极和所述第二电极之间，并且所述固态电解质将所述第一容置区和所述第二容置区分隔为相互隔离的两个区域。优选的，所述第一电极集流体贴合在所述下壳体的内壁的一侧；所述第二电极集流体贴合在所述下壳体的内壁的另一侧；所述电极组合单元还包括弹片；所述弹片设置在所述第一电极集流体与所述下壳体的内壁的一侧之间。优选的，所述第一电极集流体的上端穿过并露出所述上壳体外，构成第一外接电极；所述第二电极集流体的上端穿过并露出所述上壳体外，构成第二外接电极。优选的，所述上壳体和下壳体对称的设置有密封孔，密封螺栓穿设在所述密封孔中，通过螺母固定用以进行所述上壳体和所述下壳体的密封；所述上壳体设置有密封凸部，所述下壳体上开设有密封槽，所述密封凸部和所述密封槽的位置相对应，用以进行所述上壳体和所述下壳体的密封。优选的，所述第一电极具体为固态电极或凝胶态电极；所述第一电极包括：电化学活性物质、电子传导体、离子传导体和粘合剂；其中，所述离子传导体电导率≥10-3S/cm；所述第二电极具体为液态电极或凝胶态电极，所述第二电极包括：室温液态金属或室温凝胶态金属、室温液态金属与芳香族混合溶液或室温凝胶态金属与芳香族的混合凝胶、室温液态金属与醚类混合溶液或室温凝胶态金属与醚类混合凝胶、碱金属与芳香族混合溶液或凝胶、碱金属与醚类混合溶液或凝胶、金属硫化物的醚类溶剂或凝胶中的一种或几种；所述固态电解质的离子传导体电导率≥10-3S/cm。第二方面，本专利技术提供了一种大容量二次电池，所述大容量二次电池包括壳体、多个电极组合单元、一个独立第二电极和两个第二电极集流体；所述多个电极组合单元、所述一个独立第二电极和所述两个第二电极集流体一起容置于所述壳体内；所述壳体为绝缘壳体，包括上壳体和下壳体两部分；所述下壳体包括n个第一容置区和n+1个第二容置区；所述第一容置区和所述第二容置区依次相邻排列设置；n为正整数；每个所述电极组合单元包括双面复合第一电极、第二电极、固态电解质和第一电极集流体；所述双面复合第一电极包括承载在同一个第一电极集流体的两侧的两个第一电极，并且所述双面复合第一电极的外表面由所述固态电解质包裹，每个所述固态电解质包裹的双面复合第一电极置于一个所述第一容置区内；所述第二电极置于所述第一容置区的第一侧的所述第二容置区内，所述第二电极与所述固态电解质相接触；所述固态电解质将所述第一容置区和所述第二容置区分隔为相互隔离的区域；所述一个独立第二电极设置在所述下壳体内位于第二侧的第一个电极组合单元的第二侧的第二容置区内；所述第二侧为所述第一侧对侧；且所述独立第二电极承载在一个第二电极集流体上；所述下壳体内位于所述第一侧的第一个电极组合单元的第二电极承载在另一个第二电极集流体上；两个所述第二电极集流体分别贴合在所述下壳体的第一侧和第二侧的内壁上。优选的，所述第一电极集流体的上端穿过并露出所述上壳体外，构成第一外接电极；所述第二电极集流体的上端穿过并露出所述上壳体外，构成第二外接电极。优选的，所述上壳体和下壳体对称的设置有密封孔，密封螺栓穿设在所述密封孔中，通过螺母固定用以进行所述上壳体和所述下壳体的密封；所述上壳体设置有密封凸部，所述下壳体上开设有密封槽，所述密封凸部和所述密封槽的位置相对应，用以进行所述上壳体和所述下壳体的密封。优选的，所述第一电极具体为固态电极或凝胶态电极；所述第一电极包括：电化学活性物质、电子传导体、离子传导体和粘合剂；其中，所述离子传导体电导率≥10-3S/cm；所述第二电极具体为液态电极或凝胶态电极；所述第二电极包括：室温液态金属或室温凝胶态金属、室温液态金属与芳香族混合溶液或室温凝胶态金属与芳香族的混合凝胶、室温液态金属与醚类混合溶液或室温凝胶态金属与醚类混合凝胶、碱金属与芳香族混合溶液或凝胶、碱金属与醚类混合溶液或凝胶、金属硫化物的醚类溶剂或凝胶中的一种或几种；所述独立第二电极具体为液态电极或凝胶态电极；所述独立第二电极包括：室温液态金属或室温凝胶态金属、室温液态金属与芳香族混合溶液或室温凝胶态金属与芳香族的混合凝胶、室温液态金属与醚类混合溶液或室温凝胶态金属与醚类混合凝胶、碱金属与芳香族混合溶液或凝胶、碱金属与醚类混合溶液或凝胶、金属硫化物的醚类溶剂或凝胶中的一种或几种；所述固态电解质的离子传导体电导率≥10-3S/cm。第三方面，本专利技术提供了一种根据第一方面或第二方面所述的大容量二次电池的用途，所述大容量二次电池用于分布式储能器件、智能电网柜及电网的储能器件或者电动汽车的储能器件。本专利技术实施例提供的大容量二次电池，采用固液相结合的方式，既克服了纯液态电池易渗漏、稳定性低、体积大的问题，也克服了全固态电池随温度增加导致电池损坏的问题，而且，采用固态电解质层替代传统的电解液和隔膜，使得电池内界面关系简单。通过上下壳体的可分离结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大容量二次电池,其特征在于，所述大容量二次电池包括壳体和一个电极组合单元；所述一个电极组合单元容置于所述壳体内；/n所述壳体为绝缘壳体，包括上壳体和下壳体两部分；所述下壳体包括第一容置区和第二容置区；/n所述电极组合单元包括第一电极、第二电极、固态电解质、第一电极集流体和第二电极集流体；/n所述第一电极承载在所述第一电极集流体上，并一起置于所述第一容置区内；所述第二电极承载在所述第二电极集流体上，并一起置于所述第二容置区；所述固态电解质设置在所述第一电极和所述第二电极之间，并且所述固态电解质将所述第一容置区和所述第二容置区分隔为相互隔离的两个区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种大容量二次电池,其特征在于，所述大容量二次电池包括壳体和一个电极组合单元；所述一个电极组合单元容置于所述壳体内；
所述壳体为绝缘壳体，包括上壳体和下壳体两部分；所述下壳体包括第一容置区和第二容置区；
所述电极组合单元包括第一电极、第二电极、固态电解质、第一电极集流体和第二电极集流体；
所述第一电极承载在所述第一电极集流体上，并一起置于所述第一容置区内；所述第二电极承载在所述第二电极集流体上，并一起置于所述第二容置区；所述固态电解质设置在所述第一电极和所述第二电极之间，并且所述固态电解质将所述第一容置区和所述第二容置区分隔为相互隔离的两个区域。


2.根据权利要求1所述的大容量二次电池，其特征在于，所述第一电极集流体贴合在所述下壳体的内壁的一侧；所述第二电极集流体贴合在所述下壳体的内壁的另一侧；
所述电极组合单元还包括弹片；所述弹片设置在所述第一电极集流体与所述下壳体的内壁的一侧之间。


3.根据权利要求1所述的大容量二次电池，其特征在于，所述第一电极集流体的上端穿过并露出所述上壳体外，构成第一外接电极；所述第二电极集流体的上端穿过并露出所述上壳体外，构成第二外接电极。


4.根据权利要求1所述的大容量二次电池，其特征在于，所述上壳体和下壳体对称的设置有密封孔，密封螺栓穿设在所述密封孔中，通过螺母固定用以进行所述上壳体和所述下壳体的密封；
所述上壳体设置有密封凸部，所述下壳体上开设有密封槽，所述密封凸部和所述密封槽的位置相对应，用以进行所述上壳体和所述下壳体的密封。


5.根据权利要求1所述的大容量二次电池，其特征在于，所述第一电极具体为固态电极或凝胶态电极；所述第一电极包括：电化学活性物质、电子传导体、离子传导体和粘合剂；其中，所述离子传导体电导率≥10-3S/cm；
所述第二电极具体为液态电极或凝胶态电极；所述第二电极包括：室温液态金属或室温凝胶态金属、室温液态金属与芳香族混合溶液或室温凝胶态金属与芳香族的混合凝胶、室温液态金属与醚类混合溶液或室温凝胶态金属与醚类混合凝胶、碱金属与芳香族混合溶液或凝胶、碱金属与醚类混合溶液或凝胶、金属硫化物的醚类溶剂或凝胶中的一种或几种；
所述固态电解质的离子传导体电导率≥10-3S/cm。


6.一种大容量二次电池,其特征在于，所述大容量二次电池包括壳体、多个电极组合单元、一个独立第二电极和两个第二电极集流体；所述多个电极组合单元、所述一个独立第二电极和所述两个第二电极集流体一起容置于所述壳体内；
所述壳体为绝缘壳体，包括上壳体和下壳体两部分；所述下壳体包括n个第一容置区和n+1个第二容置区；所述第一容置区和所述第二容置区依次相邻排列设置；n为正整数；
每个所述电极组合单元包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凡，王朔，李泓，
申请(专利权)人：天目湖先进储能技术研究院有限公司，长三角物理研究中心有限公司，中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32