CN101141010A - 高电压动力型锂离子可充电电池 - Google Patents

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Abstract

一种高电压动力型锂离子可充电电池，包括：充满电解液的壳体，壳体内至少设有两个锂离子电芯单元，各锂离子电芯单元正负极之间串联连接组成电芯体后被整体封装在一个壳体内，其特征在于：所述壳体内设有供各电芯单元分置的电芯仓，各电芯仓之间留有可确保共用电解液流动的通道；所述串联连接的各电芯单元分置在各电芯仓内。本发明设计科学，结构巧妙、合理，它在承续了ZL03126538.3发明各特点的基础上，更加完善了其结构，大大降低了电池使用中因温度上升可能造成的损坏。这种结构可使锂离子电池的单体电压自2.0V至几百上千伏特成为可能。它可使锂离子电池具有更佳的充放电循环特性，能满足各个领域、各种不同负载条件下使用要求。

Description

高电压动力型锂离子可充电电池
技术领域
本发明涉及的是锂离子电池，尤其是一种高电压动力型锂离子可充电电池。
背景技术
目前，锂离子电池的单体工作电压为2.0～4.25V之间，要满足高电压负载用电，必须由多个单体电池串联使用。这样不但内阻增大，而且由于多个单体电池串联，依靠设置的均衡充放电保护线路，严重受到技术及成本的制约。例如，一台便携式电脑，DC电压为12～18V，若果使用锂离子电池就需要3～6个单体电池串联，才满足供电。如一辆电动公交大客车，工作电压在388V，就需要100多个单体锂离子电池串联起来才能工作。串联的电池容量越大，其均衡充放电保护线路的制作技术难度越高，其安全性也就很难彻底解决。中国发明专利号为ZL03126538.3公开的《可反复充放电之高电压锂离子电池》克服了多个单体电池并联使用存在的缺陷。该专利是将锂离子电池多个电芯串连在共用电解液中，彻底打破了锂离子电池只能单体使用及单体与单体之间串联的电化学基本体系。这种多单元锂离子电芯在一个壳体内共用电解液的液态可充电锂离子电池结构，将会为人类应用可充电锂离子电池产生一场革命。但是，在实际使用中发现，多个电芯串联后安置在一个存有电解液的壳体内，虽然各个单元锂离子电芯间均设有隔膜，仍会因温度过高发生隔膜被热熔，导致电芯间短路，造成整个电池报废之现象。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的不足，提供一种高电压、高功率，使用安全的高电压动力型锂离子可充电电池。这种电池能较大地适应各个领域、各种不同的负载条件使用，具有较高的充放电循环性。
本发明高电压动力型锂离子可充电电池，包括：充满电解液的壳体，壳体内至少设有两个由正、负极板和隔膜叠摞构成的锂离子电芯单元，第一个锂离子电芯单元的正极板导耳通过束头装订后接正极柱，其负极板通过束头与第二个锂离子电芯单元的正极板导耳连接，第二个锂离子电芯单元的负极板导耳通过束头与第三个锂离子电芯单元的正极板导耳连接，与此类推，最后一个锂离子电芯单元的负极板通过束头装订后接极柱；各锂离子电芯间均设有隔膜；上述串联连接的多个锂离子电芯单元组成的芯体被整体封装在一个壳体内，其特征在于：所述壳体内设有供各电芯单元分置的电芯仓，各电芯仓之间留有可确保共用电解液流动的通道；所述串联连接的各电芯单元分置在各电芯仓内。
所述壳体内通过隔板分隔出与电芯单元数量相对应的电芯仓；壳体内各电芯仓上部留有可确保共用电解液流动的通道。
所述隔板的高度底于各电芯极板的导耳端。
所述壳体为塑料PP或PP+PB注塑成型或金属材料制成。
所述正极柱和负极柱的制作金属材料是金属铝、金属镍、金属铜或不锈钢。
所述正极柱和负极柱为同质金属材料极柱或不同质金属材料极柱。
所述正极板由导电基材和正极活性组合物制成，所述正极活性组合物是锂铁复合氧化物(LiFePO4)或锂镍复合氧化物(LiNiO2)或锂钴复合氧化物(LiC0O2)或锂锰复合氧化物(LiMn2O4)或复合铬氟锂粉剂与聚四氟乙烯乳液及乙酸和蒸馏水混合成的浆料。
所述壳体的周壁为平壁或凹凸槽结构壁。
所述正、负极板均为矩形片状。
本发明高电压动力型锂离子可充电电池的设计原理是：在ZL03126538.3发明专利的基础上，通过在壳体内增设隔板的方式将串联的各电芯单元分隔，使各个电芯单元在共用电解液中进行反复充放电过程中，不会因为温度的上升，导致电芯单元之间在氧化还原反应中发生短路。
本发明高电压动力型锂离子可充电电池设计科学，结构巧妙、合理，它在承续了ZL03126538.3发明专利各特点的基础上，更加完善了其结构，大大降低了电池使用中因温度上升可能造成的损坏。这种结构可使锂离子电池的单体电压自2.0V至几百上千伏特成为可能。它可使锂离子电池具有更佳的充放电循环特性，能满足各个领域、各种不同负载条件下使用要求。是一种全新概念的高电压动力型锂离子可充电电池。
本发明高电压动力型锂离子可充电电池的具体结构由以下附图和实施例详细给出。
附图说明
图1是高电压动力型锂离子可充电电池结构示意图；
图2是图1所示高电压动力型锂离子可充电电池的壳体结构示意图；
图3是图1所示高电压动力型锂离子可充电电池的电芯体结构示意图；
图4是图1所示高电压动力型锂离子可充电电池的两个电芯单元连接前结构示意图；
图5是图1所示高电压动力型锂离子可充电电池的注液排气阀结构示意图。
具体实施方式
实施例1：从图1可以清楚地看到，这是一种方形高电压动力型锂离子可充电电池，由壳体1和安装在其内的由正极板2、负极板3和隔膜4及束头5构成的电芯体6组成，壳体1上设有正极柱7、负极柱8和供电解液注入的注液排气阀9，壳体1内充满电解液。
所述壳体1如图2所示，壳体1内通过隔板10分隔出八个供电芯单元61、62、63、64、65、66、67、68分置的电芯仓11；所述隔板10的高度底于各电芯单元极板的导耳端21、31，从而使壳体1内各电芯仓11上部形成供共用电解液流动的通道，壳体1上设有供正极柱7、负极柱8导出的通孔12、13和注液排气阀9安装孔14。
所述电芯体6的组成结构如图3所示，电芯体6由八个锂离子电芯单元61、62、63、64、65、66、67、68串联而成，(参见图4)即：，第一个锂离子电芯单元61的正极板2导耳端21通过束头5装订连接后与正极柱7连接，其负极板3通过束头5与第二个锂离子电芯单元62的正极板2导耳端21连接，第二个锂离子电芯单元62的负极板3导耳端31通过束头5与第三个锂离子电芯单元63的正极板1导耳端21连接，与此类推，最后一个锂离子电芯单元68的负极板3导耳端31通过束头5装订后接负极柱8；各个锂离子电芯单元61、62、63、64、65、66、67、68间均设有隔膜4，上述串联的各锂离子电芯单元构成单体高电压锂离子电池之电芯体6。
所述正极板2由导电基材和正极活性组合物制成，这种导电基材为矩形片状结构，是发泡镍、镍片或镍制成的丝网，或金属铝箔、铝板或由金属铝制成的铝网，或银片、带有银涂层的镍基材；所述正极活性组合物是锂铁复合氧化物(LiFePO4)或锂镍复合氧化物(LiNiO2)或锂钴复合氧化物(LiC0O2)或锂锰复合氧化物(LiMn2O4)或复合铬氟锂粉剂与聚四氟乙烯乳液及乙酸和蒸镏水混合成的浆料；正极活性组合物之浆料均匀涂复在导电基材的两面，经干燥后制成锂离子电芯正极板，正极板设有导耳。
所述负极板3由导电基材和负极活性组合物制成，这种导电基材为矩形片状结构，是金属铜或金属铜箔或金属铜丝网或金属银或金属镍基材；所述负极活性组合物是天然石墨粉与焦碳的混合物或人造石墨粉或纳米碳负极粉与氧化鋅、聚四氟乙烯乳液和蒸镏水混合成的浆料；负极活性组合物之浆料均匀涂复在导电基材的两面，经干燥后制成锂离子电池负极板，负极板设有导耳。
所述的隔膜4是纤维素纸或无纺布、合成树脂制成的多孔膜，也可以是任何常规的蓄电池聚氯乙烯、聚偏氯乙烯，高低密度聚乙烯、尼龙66等。
所述的电解液是非水电解液体系，如六氟磷酸锂(LiPF6)或高氯酸锂(LiCIO4)，也可以是含有碱性化合物、任选的氧化鋅、电解质和水性溶液制成的电解液。
所述壳体1为塑料PP或PP+PB注塑成型，也可以用金属不锈钢或金属铝等材质焊接制成。
所述正极柱7为金属铝制成，负极柱8为金属铜制成。
所述注液排气阀9如图5所示，由开有排气孔90的阀座91、设置在阀座91内的阀片92、弹簧93和调节螺柱94组成，注液排气阀9以螺配合方式密封安装在壳体1的安装孔14内。
将上述单体高电压锂离子电池之电芯体6置于壳体1内(见图1)，电芯体6的正极柱7和负极柱8分别从壳体1相应的通孔导出，并通过密封圈和螺帽15与极柱上的螺纹配合，封闭壳体1上供正、负极柱7、8导出的通孔12、13，即可使壳体1内腔密闭，然后通过设置在壳体1上的注液排气阀9将电解液注入，直至充满壳体1内腔即可。
以上内容是结合具体的优选实施方式，对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高电压动力型锂离子可充电电池，包括：充满电解液的壳体，壳体内至少设有两个由正、负极板和隔膜叠摞构成的锂离子电芯单元，第一个锂离子电芯单元的正极板导耳通过束头装订后接正极柱，其负极板通过束头与第二个锂离子电芯单元的正极板导耳连接，第二个锂离子电芯单元的负极板导耳通过束头与第三个锂离子电芯单元的正极板导耳连接，与此类推，最后一个锂离子电芯单元的负极板通过束头装订后接负极柱；各锂离子电芯间均设有隔膜；上述串联连接的多个锂离子电芯单元组成的电芯体被整体封装在一个壳体内，其特征在于：所述壳体内设有供各电芯单元分置的电芯仓，各电芯仓之间留有可确保共用电解液流动的通道；所述串联连接的各电芯单元分置在各电芯仓内。
2.根据权利要求1所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：所述壳体(1)内通过隔板(11)分隔出与电芯单元数量相对应个数的电芯仓(11)；壳体(1)内各电芯仓(11)上部留有供共用电解液流动的通道。
3.根据权利要求1或2所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：所述隔板(11)的高度底于各电芯单元的导耳端。
4.根据权利要求3所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：壳体(1)为塑料PP或PP+PB注塑成型或金属材料制成。
5.根据权利要求4所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：所述正极柱(7)和负极柱(8)的制作金属材料是金属铝、金属镍、金属铜或不锈钢。
6.根据权利要求5所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：所述正极柱(7)和负极柱(8)为同质金属材料极柱或不同质金属材料极柱。
7.根据权利要求6所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：所述正极板(2)由导电基材和正极活性组合物制成，所述正极活性组合物是锂铁复合氧化物(LiFePO4)或锂镍复合氧化物(LiNiO2)或锂钴复合氧化物(LiC0O2)或锂锰复合氧化物(LiMn2O4)或复合铬氟锂粉剂与聚四氟乙烯乳液及乙酸和蒸镏水混合成的浆料。
8.根据权利要求7所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：所述壳体(1)的周壁为平壁或凹凸槽结构壁。
9.根据权利要求8所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：正、负极板(2、3)均为矩形片状。
10.根据权利要求9所述的高电压动力型锂离子可充电电池，其特征在于：注液排气阀(9)由开有排气孔(90)的阀座(91)、设置在阀座(91)内的阀片(92)、弹簧(93)和调节螺柱(94)组成，注液排气阀(9)以螺纹配合方式密封安装在壳体(1)上。
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