CN102290604A - 一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池 - Google Patents

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汪以道
肖辉
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Abstract

本发明涉及一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体，壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、支撑环、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖，电池芯体中灌注有电解液。支撑环的高度不大于顶部绝缘片与上部绝缘片之间的距离，支撑环的外径不大于壳体的内径，支撑环的内径不小于中心柱的直径，支撑环为聚四氟乙烯注塑环或聚四氟乙烯管。本发明适用于石油开采、地质勘探工程中，不仅能承受较高温度的环境考验，同时还能承受钻头、钻杆的冲击和震动，防止电池芯体出现松动。

Description

一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池
技术领域
本发明涉及到电池的技术领域，特别是指一种锂/亚硫酰氯电池。
背景技术
锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是一种以锂为阳极，碳作阴极载体，无水四氯铝酸锂的亚硫酰氯(SOCl2)溶液作电解液的锂电池。锂/亚硫酰氯电池具有比能量高、比功率大、放电电压平稳、温度适用范围广、储存寿命长等特性，在航空航天、水中兵器、导航设备、地质勘探、仪器仪表等军事和民用工业中都有广泛的应用。锂/亚硫酰氯电池是目前电池领域中比能量和比功率最高的一种电池。
正是有着以上的优异特性，近年来，锂/亚硫酰氯电池在石油开采、地质勘探中得到广泛使用。在石油开采、地质勘探工程中，需要对拟开采或勘察区域实施钻孔，一方面对钻进的这一长度内的轨迹进行测量，另一方面对钻进的这一长度内的环境状况进行测量，以采集和记录各种工况数据。而充当采集和记录各种工况数据的动力，便是锂/亚硫酰氯电池。
锂/亚硫酰氯电池随着井下测量仪在钻头、钻杆带动下逐步进入地下，不仅要承受越来越高的温度考验，同时还要承受钻头、钻杆的冲击和震动。根据相关标准要求，随钻下井的电池筒要能够承受-40℃~175℃温度的环境考验，同时还能够承受振动加速度196m/s2（扫频范围20Hz~200Hz，扫描速率为1oct/min）、冲击加速度455m/s2，半正弦波形11ms的严苛工况考验。
目前，国内用于随钻井下测量仪下井的电池筒，大多使用国内生产的略加改进的锂/亚硫酰氯电池。现行的锂/亚硫酰氯电池的结构为：包括一个壳体，壳体的内部从下至上依次放置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片和金属-玻璃封上盖，电池芯体中灌注有电解液，电池芯体为多层卷状结构，依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片，隔膜为非编织的玻璃纤维，阴极极片为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜，阳极极片为锂与镍拉网合膜，金属-玻璃封上盖的下部放置有顶部绝缘片，金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱，一只阴极极耳直接焊接在中心柱上，一只阳极极耳焊接在壳体的内壁上，或夹焊在金属-玻璃封上盖与壳体的夹缝中。
现行结构的锂/亚硫酰氯电池，不仅耐高温性能难以满足井下较高温度的环境考验，其内在结构也难以满足井下振动、冲击的严苛工况考验。这是因为，作为单极耳的阴极极耳难以满足电池芯体的剧裂震动、冲击而有可能脱焊或折断；作为单极耳的阳极极耳在电池芯体的剧裂震动、冲击下也有能脱焊或折断；另外，一只阳极极耳焊接在电池壳体内壁上，不仅操作不便，还可能存在虚焊，而一只阳极极耳夹焊在金属-玻璃封上盖与壳体的夹缝中的生产工艺，又会导致金属-玻璃封上盖与壳体的不同心，使环缝焊接的一致性降低。同时，一些电池生产企业为了克服井下较高温度对电池的影响，采用减少电池内部活性物质和隔膜的加入量，以增大电池内部的冗余空间，减缓电解液在高温环境下分解、气化而导致电池的肿胀，又加大了电池芯体松动的可能性。
现行结构的锂/亚硫酰氯电池，当减少电池内部活性物质和隔膜的加入量，必然产生电池芯体的松动，而单阴极极耳和单阳极耳及其焊接方式，又无法抑制电池芯体的松动，这种电池芯体的松动对电池的性能、尤其是电池的安全性能危害更大。电池芯体的松动，无法满足井下振动、冲击对电池的要求，轻者导致电池内部断路，重者导致电池内部短路，甚至导致电池爆裂。这些都可能造成钻井作业中断而被迫起钻，严量影响石油开采、地质勘探作业进度和钻井施工队伍的经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种不仅能承受-40℃~175℃的温度考验，同时还能承受钻头、钻杆的冲击和振动，抑制电池芯体出现松动的耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体，壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、支撑环、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖，电池芯体中灌注有电解液，在上部绝缘片和顶部绝缘片之间设置有支撑环。
所述的支撑环的高度小于或等于上部绝缘片和顶部绝缘片之间的距离。
所述支撑环的下部与上部绝缘片相连接，支撑环的上部与顶部绝缘片相连接。
所述支撑环的外径不大于壳体的内径，支撑环的内径不小于中心柱的直径。
所述的支撑环为聚四氟乙烯注塑环或聚四氟乙烯管。
本发明的有益效果是：上述的一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，通过在电池芯体上部加装支撑环，从而使电池芯体与上盖之间通过支撑环紧密连成一体，减缓了电池芯体的振动、冲击，有效地保护了电池内部阴极极耳与阳极极耳免受损伤，杜绝了电池因井下振动、冲击而导致内部断路、内部短路的现象发生，有效的确保了石油开采、地质勘探作业的进度，极大的提升了钻井施工队伍的经济效益。
附图说明
图1是本发明一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池的结构示意图；
图2是图1中A-A方向的剖视结构示意图；
图3是图1中支撑环的立体结构示意图；
图中：1、壳体，2、底部绝缘片，3、电池芯体，31、隔膜，32、阴极极片，33、阳极极片，4、上部绝缘片，5、金属-玻璃封上盖，6、电解液，7、顶部绝缘片，8、玻璃体，9、中心柱，10、空腔，11、支撑环，a、支撑环的外径，b、支撑环的内径。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池作进一步的详细描述。
如图1、图2、图3所示，一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体1，壳体1的内部从下至上依次设置有底部绝缘片2、电池芯体3、上部绝缘片4、支撑环11、顶部绝缘片7和金属-玻璃封上盖5，电池芯体3中灌注有电解液6，电池芯体3为多层卷状结构，依次包括隔膜31、阴极极片32、隔膜31和阳极极片33，隔膜31为非编织的玻璃纤维，阴极极片32为碳与镍拉网合膜，阳极极片33为锂与镍拉网合膜，金属-玻璃封上盖5的中心通过玻璃体8设置有中心柱9，阴极极耳与中心柱9相连接，阳极极耳与壳体1相连接，金属-玻璃封上盖5与上部绝缘片4之间存在空腔10，所述的空腔10中设置有支撑环11，支撑环11为聚四氟乙烯注塑环或聚四氟乙烯管，支撑环11的高度不大于金属-玻璃封上盖5与上部绝缘片4之间的距离，其中以支撑环11的下部与上部绝缘片4相连接，支撑环11的上部与金属-玻璃封上盖5相连接为最佳。支撑环的外径a不大于壳体1的内径，支撑环的内径b不小于中心柱9的直径。
本发明的有益效果是：上述的一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，通过在电池芯体3上部加装支撑环11，从而使电池芯体3与金属-玻璃封上盖5之间通过支撑环11紧密连成一体，减缓了电池芯体3的振动、冲击，有效地保护了电池内部阴极极耳与阳极极耳免受损伤，杜绝了电池因井下振动、冲击而导致内部断路、内部短路的现象发生，有效的确保了石油开采、地质勘探作业的进度，极大的提升了钻井施工队伍的经济效益。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体，壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、支撑环、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖，电池芯体中灌注有电解液，其特征在于：在上部绝缘片和顶部绝缘片之间设置有支撑环。
2.根据权利要求1所述的一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，其特征在于：所述的支撑环的高度小于或等于上部绝缘片和顶部绝缘片之间的距离。
3.根据权利要求1所述的一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，其特征在于：所述支撑环的下部与上部绝缘片相连接，支撑环的上部与顶部绝缘片相连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，其特征在于：所述支撑环的外径不大于壳体的内径，支撑环的内径不小于中心柱的直径。
5.根据权利要求1或2所述的一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，其特征在于：所述的支撑环为聚四氟乙烯注塑环或聚四氟乙烯管。
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