本发明专利技术公开了一种基于ETP结构的集成式全固态锂离子电池，包括由电极片固态电解质交替的叠片组装成的电芯，位于最外侧的两片单面电极片的内侧面分别设有正极活性材料层与负极活性材料层，相邻两片电极片相对的面涂覆的活性材料极性相反，所述外侧正电极集流体为铝箔、外侧负电极集流体为铜箔，内侧双极性集流体为不锈钢箔或导电高分子薄膜。本发明专利技术在提高ETP储能系统安全性的前提下，减轻了其重量，提高了其能量密度，具有工艺简单，可大规模工业化生产的优势。化生产的优势。化生产的优势。
【技术实现步骤摘要】
一种储能装置
[0001]本专利技术属于储能装置
，具体涉及一种基于ETP（Electrode to pack）结构的集成式全固态锂离子电池。
技术介绍
[0002]锂离子电池具有能量密度高的优点，因此在现代生活中得到广泛的应用，但是目前锂离子的电池仍然满足不了用户追求更长待机时间的需求，因此，开发能量密度更高的电池产品，成为工业界的急迫需求。
[0003]目前电池包基本上都采用从单体
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模组
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电池包的成组方式，通过多层级的成组方式保障电池安全，但会牺牲电池包的空间利率和能量密度，本专利技术在电池内部通过集流体将多个储能单元串联形成电池储能系统，可以降低电池的封装重量和体积，从而提高其比能量和比功率，并具有更加稳定的电池性能和更低的内阻，使电池的安全性也得到很大的提高。
[0004]现有的液态电解质储能装置装配简单，但是液体的流动性会增加ETP电池的封装难度，增加电解液漏液风险，同时液态电解液易燃、易腐蚀，容易引发严重的安全问题，现已有多种技术降低电解液泄露的风险，例如选用凝胶状聚合物电解质，但该方法还是有液态电解液或溶剂的参与，并不能从根本上解决问题。
[0005]同时针对集流体弊病，目前的解决方法通常是将铜铝复合金属箔充当ETP电池的集流体，鉴于集流体厚度应尽可能薄的需求，导致铜铝复合金属箔可承受内压小，耐过充能力差，并且无法保证组成复合金属箔的铜箔和铝箔没有孔洞。
技术实现思路
[0006]为解决以上问题，本专利技术提出了一种基于ETP结构的集成式全固态锂离子电池。
[0007]为实现以上目的的技术解决方案如下：一种储能系统，所述储能装置包括至少一个电芯，所述至少一个电芯包括正电极、双极性电极、电解质和负电极；所述正电极包括正极集流体和正极活性材料，正极集流体为铝箔，正极活性材料设置在正极集流体的内侧；所述负电极包括负极集流体和负极活性材料，负极集流体为铜箔，负极活性材料设置在负极集流体的内侧；所述双极性电极包括双极性电极集流体，所述双极性电极集流体为不锈钢箔或导电高分子薄膜，其一侧设置正极活性材料，另一侧设置负极活性材料；所述电解质为固态电解质，所述固态电解质以膜状形态位于所述电芯内；所述正电极和负电极分别位于所述电芯最外两侧，双极性电极位于所述正电极和负电极之间，相邻两片电极相对的面设置的活性材料层极性相反。
[0008]进一步改进，优选所述铝箔、铜箔和不锈钢箔的箔材上设置导电碳涂层。
[0009]进一步改进，优选所述导电高分子复合薄膜的高分子基体材料包含聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂中的至少一种。
[0010]进一步改进，优选所述导电高分子复合薄膜的导电填料包含炭黑、碳纳米管、石墨
烯、金属及金属氧化物中的至少一种。
[0011]进一步改进，优选所述不锈钢箔材厚度为10
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30um,导电高分子复合薄膜厚度为30
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100um，所述导电碳涂层厚度3
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10um。
[0012]进一步改进，优选所述的导电高分子复合薄膜制造工艺如下：将导电颗粒加入到高聚物材料中，调整导电颗粒/导电聚合物/聚合物配方，经过挤出机把混有导电颗粒的高聚物材料熔融，再通过T型结构成型模具挤出，呈片状流延至平稳旋转的冷却辊筒的辊面上，导电高分子膜片在冷却辊筒上经冷却降温至定型，再经牵引、切边后把成品导电高分子复合薄膜收卷。
[0013]进一步改进，优选利用干法成型工艺制作所述正电极，具体工艺步骤如下：先将正极活性材料、粘结剂及导电添加剂混合均匀，再对混合后的粉末进行辊压成型形成正电极活性材料薄膜，再利用干法成型工艺制备出固态电解质膜，最后将固态电解质膜、正电极活性材料薄膜及所述铝箔按从上到下的顺序依次对齐叠放，再进行热压，最终形成固态电解质膜复合活性材料正电极。
[0014]进一步改进，优选利用干法成型工艺制作所述负电极，具体工艺步骤如下：先将负极活性材料、粘结剂及导电添加剂混合均匀，再对混合后的粉末进行辊压成型形成负电极活性材料薄膜，再利用干法成型工艺制备出固态电解质膜，最后将固态电解质膜、负电极活性材料薄膜及所述铜箔按从上到下的顺序依次对齐叠放，再进行热压，最终形成固态电解质膜复合活性材料负电极。
[0015]进一步改进，优选利用干法成型工艺制作所述双极性电极，具体工艺步骤如下：先将负极活性材料与粘结剂及导电添加剂混合均匀，再对混合后的粉末进行辊压成型形成负电极活性材料薄膜，然后将正极极活性材料与粘结剂及导电添加剂混合均匀，再对混合后的粉末进行辊压成型形成正极电极活性材料薄膜，再利用干法成型工艺制备出固态电解质膜，最后将固态电解质膜、正极电极活性材料薄膜、导电高分子薄膜或不锈钢箔和负电极活性材料薄膜从上到下的顺序依次对齐叠放，再进行热压，最终形成固态电解质膜复合活性材料双极性电极。
[0016]进一步改进，优选所述储能装置的工艺还包括将所述固态电解质膜复合活性材料负电极、若干个所述固态电解质膜复合活性材料双极性电极和所述固态电解质膜复合活性材料正电极从上到下的顺序依次对齐叠放，且所述固态电解质膜复合活性材料负电极与所述固态电解质膜复合活性材料双极性电极的正极连接，所述固态电解质膜复合活性材料正电极与所述固态电解质膜复合活性材料双极性电极的负极连接，得到ETP全固态电池电芯；之后在操作台水平放好，在最上层进行热压，温度区间为120
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160℃，气压为0.4
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0.8Mpa，最后别将ETP全固态电池电芯的底端和两个侧端进行热封，封装压力为0.4
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0.8Mpa，封装机上下加热平台温度区间为175
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210℃，封装时间为4
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10s；最后用顶封机对ETP全固态电池电芯顶部进行封装，得到基于ETP结构的集成式全固态锂离子电池。真空度为
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80
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97，封装压力为0.4
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0.8Mpa，封装机上下加热平台温度为175
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210℃，封装时间为4
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10s。
[0017]本专利技术基于ETP（Electrode to Pack）的结构设计，通过集流体两面分别负载正负极活性材料的双极性极片一步组装成由多个独立单元内部串连的电池包，跳过cell和模组，不需要复杂的结构件、联接和管理系统，大幅提升体积利用率，进而提高比功率和比能
量。同时电流方向与电极垂直，电流仅通过很薄的集流体，在减少电流传输距离的同时增大了电流经过的面积，使电池中电流密度分布更加均匀，并且电子迁移通道缩短，降低了电池内阻。
[0018]本专利技术采用固态电解质，可以有效降低ETP锂离子电池的封装难度，从根本上解决漏液引起的安全隐患，同时固态电解质又称快离子导体，具有导离子绝电子的特点，机械强度也高，可以省去隔膜组件，并降低负极析锂造成短路的风险。
[0019]本专利技术的特点在于储能单元采用固本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种储能装置，其特征在于：所述储能装置包括至少一个电芯，所述至少一个电芯包括正电极、双极性电极、电解质和负电极；所述正电极包括正极集流体和正极活性材料，正极集流体为铝箔，正极活性材料设置在正极集流体的内侧；所述负电极包括负极集流体和负极活性材料，负极集流体为铜箔，负极活性材料设置在负极集流体的内侧；所述双极性电极包括双极性电极集流体，所述双极性电极集流体为不锈钢箔或导电高分子复合薄膜，其一侧设置正极活性材料，另一侧设置负极活性材料；所述铝箔、铜箔和不锈钢箔的箔材表面设置导电碳涂层；所述电解质为固态电解质，所述固态电解质以膜状形态位于所述电芯内；所述正电极和负电极分别位于所述电芯最外两侧，双极性电极位于所述正电极和负电极之间，相邻两片电极相对的面设置的活性材料层极性相反。2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述不锈钢箔材厚度为10
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30um，所述导电碳涂层厚度为3
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10um。3.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述导电高分子复合薄膜的高分子基体材料包含聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂中的至少一种。4.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于，所述导电高分子复合薄膜的导电填料包含炭黑、碳纳米管、石墨烯、金属及金属氧化物中的至少一种。5.根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述导电高分子复合薄膜厚度为30
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100um。6.根据权利要求5所述的储能装置，其特征在于，所述的导电高分子复合薄膜制造工艺如下：将导电颗粒加入到高聚物材料中，调整导电颗粒/导电聚合物/聚合物配方，经过挤出机把混有导电颗粒的高聚物材料熔融，再通过T型结构成型模具挤出，呈片状流延至平稳旋转的冷却辊筒的辊面上，导电高分子膜片在冷却辊筒上经冷却降温至定型，再经牵引、切边后把成品导电高分子复合薄膜收卷。7.根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于，利用干法成型工艺制作所述正电极，具体工艺步骤如下：先将正极活性材料、粘结剂及导电添加剂混合均匀，再对混合后的粉末进行辊压成型形成正电极活性材料薄膜，再利用干法成型工艺制备出固态电解质膜，最后将固态电解质膜、正电极活性材料薄膜及铝箔按从上到下的顺序依次对齐叠放，再进行热压，最终形成固态电解质膜复合活性材料正电极。8.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：常雅慧，车玲娟，闫坤，朱夏纯，陈希雯，孙伟，王俊华，
申请(专利权)人：烯晶碳能电子科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：
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