CN103840217B - 一种圆柱形软包装钛酸锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱形软包装钛酸锂电池，用于消除现有锂电池胀气而带来的负面影响。本发明包括由正、负极片与隔膜一起卷绕成的圆柱形卷芯，圆柱形卷芯封装在铝塑包装膜中；所述铝塑包装膜内还设有用于泄压和储液的储液腔，所述储液腔与圆柱形卷芯之间设有封装层。本发明能够对锂电池进行泄压和补液，从根本上消除了锂电池胀气带来的电解液不足、锂电池存在内阻增大、电池容量快速下降、离子通道阻断等负面问题。
Description
技术领域
本发明属于锂电池领域，具体涉及一种圆柱形软包装钛酸锂电池。
背景技术
世界能源与环保形势日趋紧张，电池作为动力能源越来越受到人们的青睐。锂离子电池由于其能量密度高，体积小，重量轻，环保无污染，无记忆效应等显著优点逐步成为能源领域的首选。目前正在推行的经济政策中，新能源汽车采用的能源供应系统之一就是锂离子电池模块，锂离子电池的发展在能源领域的重要性越来越凸显。
钛酸锂作为一种锂离子电池负极材料，相比较于传统的石墨类碳负极，具有很多优点：循环性能优异，石墨类负极循环次数在300-2000次左右，而钛酸锂负极的循环寿命在2万次以上，这主要是由于钛酸锂充电前后晶胞大小几乎无变化，是一种零应变材料；可快充，钛酸锂属于尖晶石结构，具有三位的锂离子通道，锂离子扩散速度快，在10-8～10-9cm2/s之间，比石墨高1～2个数量级；高安全，钛酸锂的嵌锂电位在1.55V左右，远高于锂枝晶析出电位，无析锂风险，同时钛酸锂作为一种过渡金属氧化物，其热稳定性远高于石墨类负极。由于钛酸锂具有众多的优点，因此成为了当前锂离子电池研究中的热点。
在钛酸锂应用过程中，人们普遍发现，钛酸锂电池在高温环境下存在严重的胀气问题，这极大制约了钛酸锂的大规模推广和应用。为了解决这一问题，通常采用材料包覆、电解液配方改善、工艺优化等方法，但这些措施还是很难彻底解决胀气问题。
例如申请号为201210120193.5的发明专利公开了一种方形锂电池，一种方形锂电池，包括两端具有敞口的筒状壳体和设于壳体内的正负极极片、隔膜和电解液，极片上设有极耳，所述的极耳与一电极引出结构连接，筒状壳体的敞口处设有用于封闭该敞口的盖板，盖板上具有用于供电极引出结构穿出的通孔，且在盖板上设有注液孔；电极引出结构包括一呈圆柱状的电极柱，该电极柱的内端具有用于增大与极耳的连接面积的连接部，该电极柱，穿出盖板，的一端套设有锁紧螺母，在该锁紧螺母的作用下电极柱与盖板固连；壳体内还设有用于对该电极柱起支撑作用的支撑件；连接部呈条形且与电极柱垂直设置，极耳与该条形连接部横向连接，支撑件位于连接部与盖板之间，支撑件的一侧抵靠在该连接部上，其另一侧抵靠在盖板上。
钛酸锂的胀气问题限制了在软包装电池中的应用，但软包装电池具有安全性好、电池形状可根据需要任意设计等优点，也成为了锂离子电池发展的趋势。软包装电池中，电池一旦胀气，正负极极片之间出现空隙，电池发生变形，内阻增大，界面变差；同时胀气消耗大量的电解液，导致离子通道阻断，电池容量，循环性能等急剧恶化。
因此针对软包装钛酸锂电池的胀气问题，非常有必要另辟蹊径，采用全新的方法去克服这一难题。
发明内容
本发明为了解决现有钛酸锂电池因胀气带来的问题，而提供一种圆柱形软包装钛酸锂电池，解决了现有软包装钛酸锂电池胀气的问题；同时能够对电解液进行补充，进而可以消除因为胀气导致的电解液不足，离子通道阻断等问题，从根本上消除胀气的负面影响。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种圆柱形软包装钛酸锂电池，其特征在于，包括由正、负极片与隔膜一起卷绕成的圆柱形卷芯，圆柱形卷芯封装在铝塑包装膜中；所述铝塑包装膜内还设有用于泄压和储液的储液腔，所述储液腔与圆柱形卷芯之间设有封装层。
进一步地，所述铝塑包装膜设有用于隔绝锂电池内部和外部的上顶封位、下顶封位和左侧封位；所述封装层的封装强度小于上顶封位、下顶封位和左侧封位的封装强度。
进一步地，所述正极片连接有正极耳，负极片连接有负极耳，正极耳和负极耳分别位于圆柱形卷芯的上下两端。
进一步地，所述储液腔内有与圆柱形卷芯相同的电解液。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的圆柱形软包装钛酸锂电池，包括由正、负极片与隔膜一起卷绕成的圆柱形卷芯，圆柱形卷芯封装在铝塑包装膜中；铝塑包装膜内还设有用于泄压和储液的储液腔，储液腔与圆柱形卷芯之间设有封装层。当电池胀气时，气体从极片之间逸出，卷芯本身不会变形。而现有的方形卷芯当电池胀气时，卷芯会严重变形引起界面变差。通过圆柱形卷芯，首先可以克服因胀气带来的卷芯变形和界面变差的问题。
当锂电池胀气达到一定程度后，圆柱形卷芯与储液腔之间的封装层破裂，完成锂电池的泄压和补液工作。经过试验表面当锂电池胀气后，电解液不足、锂电池存在内阻增大、电池容量快速下降、离子通道阻断等问题。当对锂电池进行泄压和补液后，这些问题都能够得到解决，从而从根本上消除了锂电池胀气带来的负面影响。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的一实施例和对比例电池在60度下3C充放电的循环曲线。
图中标记：1、正极耳，2、上顶封位，3、封装层，4、下顶封位，5、负极耳，6、左侧封位，7、圆柱形卷芯，8、储液腔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明的圆柱形软包装钛酸锂电池，包括由正、负极片与隔膜一起卷绕成的圆柱形卷芯，正极片连接有正极耳，负极片连接有负极耳，作为本发明的一种选择的方式，正、负极耳分别位于圆柱形卷芯的上下两端；圆柱形卷芯封装在铝塑包装膜中；铝塑包装膜内还设有用于泄压和储液的储液腔，储液腔与圆柱形卷芯之间设有封装层。储液腔内也可以设置储液袋，储液袋固定封装在铝塑包装膜内，储液袋与圆柱形卷芯接触的地方的封装强度要低于锂电池其他位置的封装强度。储液腔内电解液的注入工序（二次注液）在电池化成抽气之后进行；二次注液完成后，再对储液袋进行封装。储液腔液可是由铝塑包装膜和用于隔离储液腔与圆柱形卷芯的封装层构成。
本发明的锂电池制作过程中未提到的工艺细节，与常规钛酸锂软包装锂离子电池的工艺一致，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。
进一步地，铝塑包装膜设有用于隔绝锂电池内部和外部的上顶封位、下顶封位和左侧封位；其中上、下顶封位分别与正极耳和负极耳相适配；封装层的封装强度小于上顶封位、下顶封位和左侧封位的封装强度。
进一步地，储液腔内有与圆柱形卷芯相同的电解液。
作为本发明的一种选择方式，电池负极活性物质为钛酸锂或改性的钛酸锂；正、负极耳为铝制结构。
实施例一
结合图2，本实施例的卷芯型号为32650，设计容量为3Ah；作为对比例，设计的软包装电池，型号为5591118，设计容量为3Ah。除电池结构不同外，其他包括极片配方，电解液设计，加工工艺等均与本发明的实施例相同。图2中位于上方的曲线为本实施例的容量保持率曲线，下方的曲线为对比例的容量保持率曲线。从图2液可以看出经过试验表面当锂电池胀气后，锂电池存在内阻增大、电池容量快速下降、离子通道阻断等问题。当对锂电池进行泄压和补液后，这些问题都能够得到解决，从而从根本上消除了锂电池胀气带来的负面影响。
Claims (1)
1.一种圆柱形软包装钛酸锂电池，其特征在于，包括由正、负极片与隔膜一起卷绕成的圆柱形卷芯（7），圆柱形卷芯（7）封装在铝塑包装膜中；所述铝塑包装膜内还设有用于泄压和储液的储液腔（8），所述储液腔（8）与圆柱形卷芯（7）之间设有封装层（3）；所述铝塑包装膜设有用于隔绝锂电池内部和外部的上顶封位（2）、下顶封位（4）和左侧封位（6）；所述封装层（3）的封装强度小于上顶封位（2）、下顶封位（4）和左侧封位（6）的封装强度；所述正极片连接有正极耳（1），负极片连接有负极耳（5），正极耳（1）和负极耳（5）分别位于圆柱形卷芯（7）的上下两端；所述储液腔（8）内有与圆柱形卷芯（7）相同的电解液。
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