CN104218254A - 固体电解质锂二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固体电解质锂二次电池。其由一片或一片以上固体电解质锂二次电池芯(电池单元)组成的锂电池固定在有引出电极的外壳内，在于外壳腔内注有一定压力的绝缘流体。由于压力绝缘流体对电池单元均匀的施压，减小电池单元电极体因充、放电引起的体积变化，减小正、负电极活性体与固体电解质之间、正、负电极与集流体之间的接触界面变化，始终使接触界面稳定、保持最佳状态，在外壳上设有绝缘流体压力调节器，可稳定外壳腔内绝缘流体的压力，压力调节器可为波纹管、稳压储液(气)缸体。绝缘流体可采用硅油即符合上述的条件，又有很好的传热性，可将电池单元的热传导外壳，易于散热。

Description

固体电解质锂二次电池
技术领域
本发明涉及一种固体电解质锂二次电池。
背景技术
锂离子电池由SONY公司于1990年率先商品化.在短短的30年内，锂电池取得长足的发展，广泛应用于消费电子等领域，随着绿色能源兴起锂离子电池向动力电池和定置电池领域发展，锂电池的高能量、高功率密度、长寿命、和高安全性问题成为必须解决的技术问题，随着固体电解质锂电池研发成功，大大改善了锂电池的安全性和延长使用寿命并也提高了能量密度，但固体电解质锂二次电池在充、放电时其电极体体积会产生多方向膨胀和收缩，特别是采用能量密度高的正极，负极活性物质时如硅、锡等，在充、放电时其体积相差很多倍，造成固体电解质与正极、负极活性物质的接触界面，正极、负极活性物质与正极、负极集流体的接触界面的不断变化、分离，固体电解质与正极，负极活性物质的接触界面会影响锂二次电池的内阻、充放电倍率，使电池的使用寿命降低。另，现在锂电池的结构不利于电池的散热，特别是在大电流易产生高热而使电池损坏。
发明内容
本发明为解决固体电解质锂二次电池上述存在的问题，所采用的技术方案为：一种固体电解质锂二次电池，有一片或一片以上的固体电解质锂二次电池芯(电池单元)叠加固定在有引出电极的外壳内，其特征在于外壳腔内注有一定压力的绝缘流体。由于压力绝缘流体对固体电解质锂二次电池芯(电池单元)均匀的施压，减小电池单元中电极体因充、放电引起的体积变化，稳定正、负电极活性体与固体电解质之间、正、负电极与集流体之间的接触界面变化，始终使接触界面稳定、保持最佳状态。绝缘流体应选用绝缘、化学稳定即不会与电池内的物质发生化学反应、阻燃性，本发明采用硅油、惰性气体和二氧化碳等流体材料，特别是硅油即符合上述的条件，并有很好的传热性，可将电池单元的热传导到外壳，易于散热。为使外壳腔内的绝缘流体，随着电池单元中正负极在充、放电时体积的变化而维持合适的压力控制，在外壳上设有绝缘流体压力调节器，压力调节器可稳定外壳腔内绝缘流体的压力。压力调节器为弹性容器，压力增大容积扩大，压力减小容积缩小，调节绝缘流体在外壳腔内的压力。在外壳面上设有凹凸沟槽或翅片，增强外壳面的刚性，同时提高散热效率。外壳可由金属箔片制备，其材质可为铜片或不锈钢片或钛合金片或金片或银片或锡片或铝合金片或具有较高导热系数的无机材料制备如微晶玻璃或陶瓷。外壳应有较好的导热性，易于电池的散热。
本发明由于采用了在外壳内注入绝缘流体，减小电池单元做正、负电极体因充、放电引起的体积变化，稳定正、负电极活性体与固体电解质之间、正、负电极与集流体之间的接触界面变化，始终使接触界面稳定、保持最佳状态，可大大延长电池的使用寿命，同时为选择能量密度高的材料提供了基础。另在外壳腔内的硅油是电池的散热性大大改善，安全性进一步提高。
附图说明
图1、固体电解质锂二次电池示意图
图2、固体电解质锂二次电池剖面图
图3、稳压储液(气)缸体示意图
具体实施方试
以下介绍本发明的实施例，但本发明不局限于实施例。
实施例；
固体电解质锂二次电池，有一片或一片以上的固体电解质锂二次电池芯(电池单元)6叠加固定在有引出电极2、4的外壳1内，在外壳1腔内注入一定压力的绝缘流体5。压力绝缘流体5对电池单元6表面产生均匀的压力，减小电池单元中电极体在充、放电引起的体积变化，稳定正、负电极活性体与固体电解质之间、正、负电极与集流体之间的接触界面变化，始终使接触界面稳定、保持最佳状态。绝缘流体5可选用绝缘、化学稳定即不会与电池内的物质发生化学反应、阻燃性的流体材料，本案采用硅油、惰性气体和二氧化碳等，特别是选用硅油即符合上述的条件，其有很好的传热性，可将电池单元6在充、放电是产生的热量通过硅油传导到外壳1。为使外壳1腔内的绝缘流体5，为电池单元中电极在充、放电时体积变化而维持合适和稳定的压力控制，在外壳1上设有绝缘流体5压力调节器，调节和稳定外壳1腔内绝缘流体5的压力，使外壳1腔内的绝缘流体5保持合适、稳定压力。压力调节器为弹性容器，压力增大容积扩大，压力减小容积缩小，外壳1腔内由于电池单元中正、负极在充、放电时引起体积变化是可通过压力调节器，自动调节绝缘流体5在外壳1腔内的压力，使电池单元6表面压力保持稳定，压力调节器选用缸体8、9内设置弹簧10形成自适应稳压储液(气)缸体并通过管道11与外壳1腔体内联通或波纹管3。
在外壳面上设有凹凸沟槽或翅片，可增强外壳面的刚性，同时提高散热效率。电池单元6与外壳1有绝缘层7隔离，其绝缘层7为网状或点状或任意花纹薄膜隔层，保持绝缘流体5可以通过，使电池单元6在充、放电产生的热量能有绝缘流体5带到外壳1上，便于散热。外壳1可由金属箔片制备，金属箔片可选用铜片或不锈钢片或钛合金片或金片或银片或锡片；无机材料可为微晶玻璃或陶瓷制备。

Claims (10)

1.一种固体电解质二次电池，有一片或一片以上的电池单元固定在有引出电极的外壳内，其特征在于外壳腔内注有一定压力的绝缘流体。
2.根据权利要求1所述的绝缘流体，其为硅油。
3.根据权利要求1所述的绝缘流体，其为惰性气体或二氧化碳气体。
4.根据权利要求1所述的电池单元与外壳有绝缘层隔离，其绝缘层为网状或点状或任意花纹薄膜隔层。
5.根据权利要求1所述的外壳，其面上设有凹凸沟槽或翅片。
6.根据权利要求1所述的外壳，其由金属箔片或具有较高的导热系数的无机材料制备。
7.根据权利要求6所述的金属箔片，其为铜片或不锈钢片或钛合金片或金片或银片或锡片制备；无机材料可为微晶玻璃或陶瓷制备。
8.根据权利要求1、2、3所述的外壳，其上设有绝缘流体压力调节器，压力调节器稳定外壳腔内绝缘流体的压力。
9.根据权利要求6所述的压力调节器，其为弹性容器，压力增大容积扩大，压力减小容积缩小。
10.根据权利要求7所述的弹性容器，其为缸体内设置弹簧形成自适应稳压储液(气)缸体或波纹管。
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