CN102306734B - 一种安全型锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全型锂离子电池，其特征在于：包括外壳（11）、设置在外壳（11）内部的内壳（20），与外壳（11）密封相连的具有正极柱（1）和负极柱（2）的上盖（3），设置在该上盖（3）上的放气阀（4）以及分别与该正极柱（1）和负极柱（2）相连接的正内汇流条（5）和负内汇流条（6），且在该内壳（20）内部还设有与正内汇流条（5）和负内汇流条（6）相连接的子单体（12）。本发明不仅整体结构非常简单，制作成本低廉，而且由于还设有正内汇流条和负内汇流条，因此能确保本发明电芯中极片散热非常均衡，能通过短路、过放电、过充电、跌落、加热、针刺及挤压七项测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池，具体是指一种安全型锂离子电池。
背景技术
锂离子电池生产技术已经成熟，中国在锂离子动力电池技术方向有一定优势，中国矢志成为世界电动汽车领跑者，纯电动汽车拥有量将来也将跃居世界第一。锂离子电池特别适合于移动的车用电源，是车用动力电源的首选电池。
但是，目前市面上所使用的锂离子电池因为其结构设计不合理，从而导致了现有的所有锂离子电池都不能全部通过短路、过放电、过充电、跌落、加热、针刺及挤压七项测试，从而严重的阻碍了锂离子技术的发展和进步。
发明内容
本发明的目的在于克服目前锂离子电池结构设计不合理，不能全部通过短路、过放电、过充电、跌落、加热、针刺及挤压七项测试的缺陷，提供一种不仅结构简单，而且能一次性全部通过上述七项测试的一种安全型锂离子电池。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种安全型锂离子电池，包括外壳、设置在外壳内部的内壳，与外壳密封相连的具有正极柱和负极柱的上盖，设置在该上盖上的放气阀以及分别与该正极柱相连接的正内汇流条和与该负极柱相连接的负内汇流条，且在该内壳内部还设有与正内汇流条和负内汇流条相连接的子单体。
进一步地，所述放气阀由与上盖螺纹相连的旋转螺母，以及设置在旋转螺母与上盖之间的由三元乙丙胶制作而成弹性胶片组成。
所述的正内汇流条和负内汇流条均为由金属材料制作而成的变截面的长条形薄片结构，且在连接时，在正内汇流条与正极柱之间还串接有由镁铝合金制作而成的熔断片。
为了更好的实现本发明，所述的子单体由一片以上的正极片和负极片相互交叉堆叠而成，且在相邻的正极片和负极片之间均设有隔膜。
所述的正极片则由铝骨架以及涂覆在其表面上的正电极片构成，负极片则由铜骨架以及涂覆在其表面上的负电极片构成。
为了确保使用效果，该正电极片优先由LiFePO4、导电剂、PVDF聚偏氟乙烯及NMP溶剂组成，负电极片则优先由导电剂、石墨和水胶组成。
同时，在熔断片上还设有一对顶点夹角范围为30°～60°的缺口，为了节省制作成本，所述的正极柱和负极柱均由金属铝制备而成。
所述子单体的数量为5个以上，且其所有的正极片并联后形成正电极与正内汇流条相连接，其所有的负极片并联后形成负电极与负内汇流条相连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明不仅整体结构非常简单，制作成本低廉，而且由于还设有正内汇流条和负内汇流条，因此能确保本发明电芯中极片散热非常均衡，能通过短路、过放电、过充电、跌落、加热、针刺及挤压七项测试。
（2）由于本发明采用子母式结构，且其子单体的数量是根据短路电流分容法计算而来，因此其结构配置非常合理，能有效的消除传统锂离子电池散热和过流的问题。
（3）由于本发明的正极柱和负极柱均采用金属铝制备而成，加上特殊配置的熔断片，因此能在确保其通过所有测试的前提下降低制作成本，具有切实的效果，便于推广和使用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的上盖整体结构示意图。
图3为图2所示的仰视结构示意图。
图4为本发明的内部结构示意图。
图5为本发明放气阀的局部结构示意图。
图6为本发明熔断片的结构示意图。
图7为正内汇流条和负内汇流条的展开结构示意图。
其中，附图中的附图标记名称分别为：
1－正极柱，2－负极柱，3－上盖，4－放气阀，5－正内汇流条，6－负内汇流条，7－旋转螺母，8－弹性胶片，9－熔断片，10－缺口，11－外壳，12－子单体，13－正极片，14－负极片，15－隔膜，16－铝骨架，17－正电极片，18－铜骨架，19－负电极片，20－内壳。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1～7所示，本发明的结构包括外壳11，与该外壳11相匹配的上盖3，设置在上盖3上的正极柱1、负极柱2及放气阀4，分别与正极柱1和负极柱2相连接的正内汇流条5和负内汇流条6，以及设置在外壳11的内部并与正内汇流条5和负内汇流条6相连接的子单体12。
为了尽可能的降低制作成本，确保使用效果，该外壳11和上盖3均由17%增强玻璃纤维通过整体注塑的方式制作而成，且该外壳11的内腔尺寸优先制作成45×160×240mm，内壳2内腔尺寸优先制作成42×150×200mm，其中，外壳1的壁厚6.6mm，内壳2的壁厚为1.2mm。而正极柱1和负极柱2均采用铝制作而成，为了达到绝缘的目的，在该正极柱1和负极柱2的表面上还均覆裹有一层绝缘薄膜。
由于需要将子单体12放置在内壳20的内部，故该内壳20需要设置有一个敞口端，即该敞口端要与内壳20的内腔相连通。当整个内壳20放置在外壳11的内部时，该外壳11与内壳20之间要形成有一个间隙。所述放气阀4的结构如图5所示，即由与上盖3的螺纹孔相匹配的旋转螺母7和弹性胶片8组成。连接时，弹性胶片8设置在上盖3的螺纹孔内，而弹性胶片8则密压于旋转螺母7与上盖3的螺纹孔孔壁之间。考虑到弹性胶片8需要具有较好的抗腐蚀性能和密封性能，因此该弹性胶片8优先采用三元乙丙胶制作而成。
所述的正内汇流条5和负内汇流条6的结构和材质均相同，均为由金属铝制作而成的变截面的长条形薄片结构。连接时，正内汇流条5需要经熔断片9后与正极柱1相串接，而负内汇流条6则直接与负极柱2相连接。
这里所述的变截面是指该内汇流条的一端端头处附近的整体面积逐渐增大，即该正、负内汇流条的一端端头处面积要大于其另一端头处的面积，其展开结构如图7所示。
而所述的熔断片9则为由镁铝合金制作而成的金属薄片，其形状根据实际需求，可以制作呈“凸”字形，也可以制作呈“L”形，或者其他任意形状。为了确保最佳效果，在该熔断片9上还设有一对缺口10。该缺口10优先制作成顶角范围为30°～60°的等腰三角形，为了确保其最佳的使用效果，该缺口10顶角优先为45度。
子单体12的数量根据短路电流分容法计算而来，其数量为5个以上，且每个子单体12的容量均逐渐增大。该子单体12均是由正极片13、负极片14以及隔膜15组成，其中正极片13、负极片14和隔膜15的数量均为一片以上，装配时，该正极片13和负极片14交叉堆叠而成，而隔膜15则设置在正极片13和负极片14之间，即该子单体12的排列顺序为：正极片13、隔膜15、负极片14、隔膜15、正极片13、隔膜15、负极片14……。
为了达到较好的使用效果，该正极片13由厚度为0.015～0.025mm的铝骨架16和涂覆在其表面上的厚度为0.17～0.20mm的正电极片17构成，而该正电极片17优先由LiFePO4、导电剂、PVDF聚偏氟乙烯及NMP溶剂组成。
所述的负极片14则由厚度为0.01～0.15mm的铜骨架18和涂覆在其表面上的厚度为0.09～0.12mm的负电极片19组成，且该负电极片19则由导电剂、石墨和水胶组成。
由于正极片13与负极片14之间必须要有良好的绝缘效果，因此该隔膜15优先采用PP膜来实现。
使用时，所有的正极片13并联后形成正电极并与正内汇流条5相连接，所有的负极片14并联后形成负电极与负内汇流条6相连接，从而使得每个子单体12都能与正内汇流条5和负内汇流条6固定相连。为了确保使用效果，在子单体12的外部还缠绕有绝缘膜，使其能与外部完全隔离。装配时，所有的子单体12均放置在内壳20内部，然后将上盖3扣合在外壳11上，从而确保上盖3能与外壳11紧密的连接在一起，进而将所有的子单体12、正内汇流条5、负内汇流条6及熔断片9等均密封在外壳11的内部。
由于安全性能的要求，本发明必须确保在外壳11的内部保持有0.2Kg/am2的压强，而本发明优先选择在外壳11内部填充有纯度高达99.99%的高纯氮气来实现。
如上所述，便可较好的实现本发明。
Claims (4)
1.一种安全型锂离子电池，其特征在于：包括外壳（11）、设置在外壳（11）内部的内壳（20），与外壳（11）密封相连的具有正极柱（1）和负极柱（2）的上盖（3），设置在该上盖（3）上的放气阀（4），以及分别与该正极柱（1）相连接的正内汇流条（5）和与该负极柱（2）相连接的负内汇流条（6），且在该内壳（20）内部还设有与正内汇流条（5）和负内汇流条（6）相连接的子单体（12）；其中，所述的子单体（12）由一片以上的正极片（13）和负极片（14）相互交叉堆叠而成，且在相邻的正极片（13）和负极片（14）之间均设有隔膜（15），以及在子单体（12）的外部缠绕有使其能与外部完全隔离的绝缘膜，所有的正极片并联后形成正电极并与正内汇流条相连接，所有的负极片并联后形成负电极与负内汇流条相连接；所述的正内汇流条（5）和负内汇流条（6）均为由金属材料制作而成的变截面的长条形薄片结构；在正内汇流条（5）与正极柱（1）之间还串接有由镁铝合金制成的熔断片（9）；所述放气阀（4）由与上盖（3）螺纹相连的旋转螺母（7），以及设置在旋转螺母（7）与上盖（3）之间的由三元乙丙胶制成的弹性胶片（8）组成；外壳（11）和上盖（3）均由17%增强玻璃纤维通过整体注塑的方式制作而成，正极柱（1）和负极柱（2）均采用铝制作而成，在该正极柱和负极柱的表面上还均裹覆有一层绝缘薄膜，整个内壳（20）放置在外壳（11）内部并在该外壳与内壳之间形成一个间隙；所述子单体（12）的数量为5个以上，且其所有的正极片（13）并联后形成正电极与正内汇流条（5）相连接，其所有的负极片（14）并联后形成负电极与负内汇流条（6）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种安全型锂离子电池，其特征在于：所述的正极片（13）由铝骨架（16）以及涂覆在其表面上的正电极片（17）构成；所述的负极片（14）由铜骨架（18）以及涂覆在其表面上的负电极片（19）构成。
3.根据权利要求2所述的一种安全型锂离子电池，其特征在于：所述的正电极片（17）由LiFePO4、导电剂、PVDF聚偏氟乙烯及NMP溶剂组成，所述的负电极片（19）由导电剂、石墨和水胶组成。
4.根据权利要求3所述的一种安全型锂离子电池，其特征在于：在熔断片（9）上还设有一对顶点夹角范围为30°～60°的缺口（10）。
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