[發(fā)明專利]一種具有曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電池及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010411647.9
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111600057B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭子月;吳海宏;王朝陽;徐祥博;周應(yīng)國;蔣愛云
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州仿弦新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M50/124;H01M50/107
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117
• 代理人: 宋巧蘭

本發(fā)明提供一種具有曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電池及其制備方法。該結(jié)構(gòu)電池包括具有彎曲表面結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料電池外殼和彎曲電池外殼內(nèi)部相對應(yīng)的儲能電芯。其中彎曲復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電池外殼主要起到封裝和保護(hù)電芯的功能，其由碳纖維和樹脂組成，具有良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能、優(yōu)良的形狀可設(shè)計(jì)性等。儲能電芯主要起到儲存電能的作用，其由正、負(fù)極、絕緣隔膜和電解液組成，其形狀可根據(jù)設(shè)計(jì)的復(fù)合材料電池外殼相對應(yīng)發(fā)生改變。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可以進(jìn)行充放電的具有曲面結(jié)構(gòu)的電池及其制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著便攜式電子設(shè)備、電動汽車等移動電力技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對二次能源的需求量也在迅速增加，同時(shí)人們也在追求效率更高、安全性更好、更加美觀的二次儲能系統(tǒng)。

隨著便攜式電子設(shè)備以及各種電動運(yùn)輸工具的外觀多樣化發(fā)展，為這些電力設(shè)備提供電能的二次電池也需要隨設(shè)備的形狀而實(shí)現(xiàn)多樣化，以最大限度的豐富產(chǎn)品的視覺效果，滿足人體工程學(xué)。傳統(tǒng)的彎曲結(jié)構(gòu)電池，都是在制成矩形電池后，采用弧形模具對電池進(jìn)行加熱、加壓來實(shí)現(xiàn)電池的彎曲。這種彎曲電池不僅儲能效率低，而且存在很大的安全隱患，并且這種彎曲電池內(nèi)部存在很大的應(yīng)力，用一段時(shí)間后電池形狀會發(fā)生變形。

發(fā)明內(nèi)容

針對傳統(tǒng)彎曲電池儲能效率低，安全隱患高，形狀不穩(wěn)定的問題，本發(fā)明提供一種具有曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電池及其制備方法。具體采用碳纖維復(fù)合材料優(yōu)良的力學(xué)性能，成熟的成型工藝以及良好的可設(shè)計(jì)性，使其與儲能電芯相復(fù)合可制備出具有不同形狀的曲面結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電池，可提高彎曲電池的儲能效率和安全性、穩(wěn)定電池形狀。該結(jié)構(gòu)電池具有廣泛的應(yīng)用，如可應(yīng)用于智能無人小車、無人機(jī)、機(jī)器人、路燈線桿、風(fēng)力發(fā)電扇葉、無人船、移動醫(yī)療器械和醫(yī)療救援。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種具有曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電池，包括外殼和儲能電芯；

所述外殼由具有彎曲表面的上底板、中框、具有彎曲表面的下底板組成，所述儲能電芯位于具有彎曲表面的上底板、中框、具有彎曲表面的下底板組成的空間內(nèi)；

所述儲能電芯具有和外殼相對應(yīng)的彎曲表面；

所述儲能電芯由正極片、負(fù)極片、絕緣隔膜、正極引腳、負(fù)極引腳和電解液組成；

所述儲能電芯固定于外殼內(nèi)，留有正極引腳、負(fù)極引腳置于外殼外實(shí)現(xiàn)充放電功能。

進(jìn)一步，所述外殼由碳纖維體積分?jǐn)?shù)為30-70%的超薄預(yù)浸料鋪層復(fù)合而成，所述超薄預(yù)浸料的厚度為0.02mm~0.2mm。所述外殼除碳纖維外其余優(yōu)選為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂。

更進(jìn)一步，所述外殼由碳纖維體積分?jǐn)?shù)為50%的超薄預(yù)浸料鋪層復(fù)合而成。

進(jìn)一步，所述儲能電芯的電極是由多個(gè)正碳多孔電極、負(fù)碳多孔電極片交叉重疊而成，所述正碳多孔電極、負(fù)碳多孔電極片上分別鉚接有正極引腳、負(fù)極引腳。

上述具有曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電池的制備方法，包括以下步驟：

（1）對彎曲電池進(jìn)行總體尺寸設(shè)計(jì)，加工與其相對應(yīng)的模具，其中，模具分為凸模和凹模兩部分，用于電池最后固化成型；

（2）配制電極漿料，分別制備正極片、負(fù)極片；

（3）分別裁取大小合適的正極片和負(fù)極片分別放置于絕緣隔膜兩側(cè)進(jìn)行層疊制備儲能電芯，并在正極片、負(fù)極片兩端分別鉚接正極引腳和負(fù)極引腳；

（4）在儲能電芯外側(cè)采用碳纖維預(yù)浸料鋪層密封，并預(yù)留出注液孔；

（5）將鋪層好的樣品放入模具中固化成型；

（6）取出樣品，往里注入電解液然后密封。