CN104505482A - 一种具有保护功能的新型锂离子电池及其制备工艺 - Google Patents

一种具有保护功能的新型锂离子电池及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有保护功能的新型锂离子电池及其制备工艺,包括锂电芯和外壳,外壳上设有排气阀和接线柱,排气阀下方的外壳上设有泄气孔,泄气孔上覆盖一层防爆膜,锂电芯位于外壳和防爆膜组成的封闭空间内,防爆膜向锂电芯方向凹陷,排气阀上设有排气孔和穿刺针,穿刺针尖端指向防爆膜,接线柱包括正极接线柱和负极接线柱,正极接线柱和锂电芯的正电极连接,负极接线柱和锂电芯的负电极连接。通过排气阀和防爆膜的设置,避免了锂电池发生爆炸;通过在排气阀上设有凹槽,排气孔位于凹槽的底面,凹槽与报警哨的进气口相匹配,通过报警哨响声,能够及时更换锂电池;锂电池制备工艺操作简单便捷,便于安装,大大提高锂离子电池的安全保护性能。

Description

一种具有保护功能的新型锂离子电池及其制备工艺
技术领域
本发明涉及锂电池产品领域,具体是指一种具有保护功能的新型锂离子电池及其制备工艺。
背景技术
锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。习惯上,人们把锂离子电池也称为锂电池。
由于锂电池能量密度高、使用寿命长、额定电压高、功率承受力高、自放电率低、重量轻、高低温适应性强、绿色环保等优点,锂电池作为一种新型电池,得到了广泛的应用。目前,锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。
然而,现有的锂电池的安全性并不高,容易发生爆炸。现有的锂电池在长期使用或剧烈震荡过程中,锂电芯内的电解质溶液产生大量气体,这些气体使锂电芯内的气体压强抬升,当锂电芯内气体压强到达外壳承受的极限值时将会发生爆炸,危及使用者的生命安全。因此,锂电池的安全保护性能成为衡量锂电池质量的一个重要指标,自带保护装置锂离子电池也成为了未来锂电池的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有保护功能的新型锂离子电池及其制备工艺。
本发明通过下述技术方案实现:一种具有保护功能的新型锂离子电池,包括锂电芯和外壳,外壳上设有排气阀和接线柱,排气阀下方的外壳上设有泄气孔,所述泄气孔上覆盖有一层防爆膜,锂电芯位于外壳和防爆膜组成的封闭空间内,防爆膜向锂电芯方向凹陷,排气阀上设有排气孔和穿刺针,穿刺针的尖端指向防爆膜,接线柱包括正极接线柱和负极接线柱,所述正极接线柱和锂电芯的正电极连接,所述负极接线柱和锂电芯的负电极连接。
在本发明中,锂电芯包括电解质溶液及采用叠片或卷绕装配方式装配的正极片、隔离膜及负极片,具体结构与组成属于现有技术,这里就不再赘述。排气阀下方的外壳上设有泄气孔,泄气孔上覆盖有一层防爆膜,防爆膜与外壳无缝连接,可以实现锂电芯的密封。锂电芯位于外壳和防爆膜组成的封闭空间内,通过密封可以保障锂电池安全稳定的工作,避免空气和水分进入影响锂电池的正常工作。
锂电池的充放电工作通过接线柱来实现,接线柱包括正极接线柱和负极接线柱,所述正极接线柱和锂电芯的正电极连接,所述负极接线柱和锂电芯的负电极连接。
锂电池的防爆功能通过排气阀和防爆膜来实现,锂电芯位于外壳和防爆膜组成的封闭空间内,防爆膜向锂电芯方向凹陷。在锂电池在长期使用或剧烈震荡过程中,锂电芯内的电解质溶液产生大量气体,这些气体由于密封在外壳和防爆膜组成的封闭空间内,因而能够使锂电芯内的压强上升。由于锂电芯内气体的压强上升,因而防爆膜在锂电芯方向上的凹陷将会逐渐恢复,并向远离锂电芯的方向上凸起,直至穿刺针刺穿防爆膜。当穿刺针刺穿防爆膜后,锂电芯内的气体将从防爆膜刺穿处溢出,从而达到降低锂电芯内部气体压强的目的,进而消除了锂电池爆炸的危险,提升了锂电池的安全性。                                                                                       
为了更好的实现本发明,所述防爆膜为铝合金膜。由于防爆膜会与铝电芯内的电解质溶液接触,因而防爆膜需要能够耐腐蚀。此外,由于穿刺针刺穿防爆膜后锂电池将不能继续使用,需要报废。若防爆膜的强度过低,将会使锂电池频繁报废,不利于实际使用,因而对于防爆膜的强度有一定要求。综合可知,铝合金能够满足防爆膜对于耐腐蚀和强度的要求,比较适宜制作防爆膜。
为了更好的实现本发明,还包括报警哨,所述报警哨包括哨体、进气口和出气口,所述排气阀上设有凹槽,所述排气孔位于凹槽的底面,所述凹槽与报警哨的进气口相匹配,所述进气口位于哨体的侧端,所述出气口位于哨体的上端,且与进气口相通。当锂电芯内的气体压强过高时,穿刺针将会刺穿防爆膜,当穿刺针刺穿防爆膜后,锂电芯内的气体将从防爆膜刺穿处溢出,防爆膜刺穿后的锂电池由于锂电芯不能密封,因此需要报废。
通过在排气阀上设有凹槽,排气孔位于凹槽的底面上,凹槽与报警哨的进气口相匹配,当穿刺针刺破防爆膜后,锂电芯内的气体将从排气孔进入报警哨的进气口,穿过哨体,最终从出气口溢出,此时报警哨吹响。通过报警哨的响声,能够及时得知锂电池已经报废,并及时更换锂电池。
为了更好的实现本发明,所述凹槽与报警哨的进气口无缝连接。为了保证报警哨在穿刺针刺穿防爆膜后能够吹响,且哨声嘹亮,应该尽可能避免凹槽与报警哨的进气口之间发生漏气。通过凹槽与报警哨的进气口无缝连接,能够避免凹槽与报警哨的进气口之间发生漏气,保证报警哨在穿刺针刺穿防爆膜后能够吹响,且哨声嘹亮。
为了更好的实现本发明,所述凹槽与报警哨的进气口榫接。通过将凹槽与报警哨的进气口榫接,不仅能够实现凹槽与报警哨的进气口无缝连接,而且操作简单,实用方便。
为了更好的实现本发明,所述排气阀为透明的阀体。通过采用透明的排气阀,能够清除直观的观察到防爆膜的凹陷或凸起情况,从而初步判断锂电池的性能状态,并及时准备锂电池备用,避免锂电池报废对工作的进行产生不利影响。
一种具有保护功能的新型锂离子电池的制备工艺,包括以下步骤:
(1)正极接线柱的制作:将正极活性材料制成正极浆料,并将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上,得到附着有包含正极膜片的正极集流体,将附着有正极膜片的正极集流体冷压后裁切,并焊接正极极耳,得到正极接线柱;
(2)负极接线柱的制作:将负极活性材料制作负极浆料,并将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上,得到附着负极有包含负极膜片的负极集流体,将附着有负极集流体冷压后裁切,并焊接负极极耳,得到在负极集流体上焊接负极极耳,得到负极接线柱;
(3)锂离子电池外壳的制作:在外壳上打一个泄气孔,泄气孔两端连接有防爆膜,且在泄气孔两端焊接安装一个可更换排气阀,在排气阀上打一个排气孔,在排气阀内部安装一个穿刺针,完成锂离子电池外壳的制作;
(4)电解液的制作:将锂盐加入到溶剂中,制得电解液;
(5)锂离子电池的制作:将正极接线柱和负极接线柱焊接在锂离子电池的外壳上,然后将锂电芯装入外壳中注入电解液后封口,即得;
进一步地,为更好的实现本发明,所述穿刺针的长度不大于排气阀顶端到防爆膜的长度。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本发明通过排气阀和防爆膜的设置,当锂电池存在爆炸危险时,穿刺针将及时刺破防爆膜,使锂电芯内的气体及时排出,避免了锂电池发生爆炸,使锂电池的安全性得到了极大的提升。
(2)本发明通过在排气阀上设有凹槽,排气孔位于凹槽的底面上,凹槽与报警哨的进气口相匹配,当穿刺针刺破防爆膜后,锂电芯内的气体将从排气孔进入报警哨的进气口,穿过哨体,最终从出气口溢出,吹响报警哨,通过报警哨的响声,能够及时得知锂电池已经报废,并及时更换锂电池。
(3)本发明通过采用透明的排气阀,能够清除直观的观察到防爆膜的凹陷或凸起情况,从而初步判断锂电池的性能状态,并及时准备锂电池备用,避免锂电池报废对工作的进行产生不利影响。
(4)本发明所述锂电池的制备方法操作简单便捷,通过在外壳上安装排气阀和防爆膜,将锂电芯内的气体及时排出,大大提高了锂离子电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明的立体示意图;
图2为实施例1和实施例2的纵向剖面示意图;
图3为实施例3、实施例4和实施例5的纵向剖面示意图;
图4为报警哨的结构示意图;
图5为实施例3、实施例4和实施例5的结构示意图;
其中:1—接线柱,2—外壳,3—排气阀,4—锂电芯,5—排气孔,6—穿刺针,7—泄气孔,8—防爆膜,9—出气口,10—哨体,11—进气口。
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1:
参见图1和图2,一种具有保护功能的新型锂离子电池,包括锂电芯4和外壳2,外壳2上设有排气阀3和接线柱1,排气阀3下方的外壳2上设有泄气孔7,所述泄气孔7上覆盖有一层防爆膜8,锂电芯4位于外壳2和防爆膜8组成的封闭空间内,防爆膜8向锂电芯4方向凹陷,排气阀3上设有排气孔5和穿刺针6,穿刺针6的尖端指向防爆膜8,接线柱1包括正极接线柱和负极接线柱,所述正极接线柱和锂电芯4的正电极连接,所述负极接线柱和锂电芯4的负电极连接。
在本发明中,锂电芯4包括电解质溶液及采用叠片或卷绕装配方式装配的正极片、隔离膜及负极片,具体结构与组成属于现有技术,这里就不再赘述。排气阀3下方的外壳2上设有泄气孔7,泄气孔7上覆盖一层防爆膜8,通过防爆膜8与外壳2无缝连接,可以实现锂电芯4的密封。锂电芯4位于外壳2和防爆膜8组成的封闭空间内,通过密封可以保障锂电池安全稳定的工作,避免空气和水分进入影响锂电池的正常工作。
锂电池的充放电工作通过接线柱1来实现,接线柱1包括正极接线柱和负极接线柱,正极接线柱和负极接线柱分别与锂电芯4的正电极和负电极连接。
锂电池的防爆功能通过排气阀3和防爆膜8来实现,锂电芯4位于外壳2和防爆膜8组成的封闭空间内,防爆膜8向锂电芯4方向凹陷。在锂电池在长期使用或剧烈震荡过程中,锂电芯4内的电解质溶液产生大量气体,这些气体由于密封在外壳2和防爆膜8组成的封闭空间内,因而能够使锂电芯4内的压强上升。由于锂电芯4内气体的压强上升,因而防爆膜8在锂电芯4方向上的凹陷将会逐渐恢复,并向远离锂电芯4的方向上凸起,直至穿刺针6刺穿防爆膜8。当穿刺针6刺穿防爆膜8后,锂电芯4内的气体将从防爆膜8刺穿处溢出,从而达到降低锂电芯4内部气体压强的目的,进而消除了锂电池爆炸的危险,提升了锂电池的安全性。
一种具有保护功能的新型锂离子电池的制备工艺,包括以下步骤:
(1)正极接线柱的制作:将正极活性材料制成正极浆料,并将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上,得到附着有包含正极膜片的正极集流体,将附着有正极膜片的正极集流体冷压后裁切,并焊接正极极耳,得到正极接线柱;
(2)负极接线柱的制作:将负极活性材料制作负极浆料,并将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上,得到附着负极有包含负极膜片的负极集流体,将附着有负极集流体冷压后裁切,并焊接负极极耳,得到在负极集流体上焊接负极极耳,得到负极接线柱;
(3)锂离子电池外壳的制作:在外壳2上打一个泄气孔7,泄气孔7两端连接有防爆膜8,且在泄气孔7两端焊接安装一个可更换排气阀3,在排气阀3上打一个排气孔5,在排气阀3内部安装一个穿刺针6,完成锂离子电池外壳的制作;
(4)电解液的制作:将锂盐加入到溶剂中,制得电解液;
(5)锂离子电池的制作:将正极接线柱和负极接线柱焊接在锂离子电池的外壳上,然后将锂电芯4装入外壳2中注入电解液后封口,即得。
进一步地,为更好的实现本发明,所述穿刺针6的长度不大于排气阀3顶端到防爆膜8的长度。
实施例2:
本实施例在上述实施例的基础上,为了更好的实现本发明,所述防爆膜8为铝合金膜。由于防爆膜8会与铝电芯内的电解质溶液接触,因而防爆膜8需要能够耐腐蚀。此外,由于穿刺针6刺穿防爆膜8后锂电池将不能继续使用,需要报废。若防爆膜8的强度过低,将会使锂电池频繁报废,不利于实际使用,因而对于防爆膜8的强度有一定要求。综合可知,铝合金能够满足防爆膜8对于耐腐蚀和强度的要求,比较适宜制作防爆膜8。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
实施例3:
参见图3、图4和图5,本实施例在上述实施例的基础上,为了更好的实现本发明,还包括报警哨,所述报警哨包括哨体10、进气口11和出气口9,所述排气阀3上设有凹槽,所述排气孔5位于凹槽的底面,所述凹槽与报警哨的进气口11相匹配,所述进气口11位于哨体10的侧端,所述出气口位于哨体10的上端,且与进气口11相通。当锂电芯4内的气体压强过高时,穿刺针6将会刺穿防爆膜8,当穿刺针6刺穿防爆膜8后,锂电芯4内的气体将从防爆膜8刺穿处溢出,防爆膜8刺穿后的锂电池由于锂电芯4不能密封,因此需要报废。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
实施例4:
本实施例在实施例3的基础上,为了更好的实现本发明,所述凹槽与报警哨的进气口11无缝连接。为了保证报警哨在穿刺针6刺穿防爆膜8后能够吹响,且哨声嘹亮,应该尽可能避免凹槽与报警哨的进气口11之间发生漏气。通过凹槽与报警哨的进气口11无缝连接,能够避免凹槽与报警哨的进气口11之间发生漏气,保证报警哨在穿刺针6刺穿防爆膜8后能够吹响,且哨声嘹亮。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
实施例5:
本实施例在实施例4的基础上,为了更好的实现本发明,所述凹槽与报警哨的进气口11榫接。通过将凹槽与报警哨的进气口11榫接,不仅能够实现凹槽与报警哨的进气口11无缝连接,而且操作简单,实用方便。本实施例的其他部分与实施例4相同,不再赘述。
实施例6:
本实施例在上述实施例的基础上,为了更好的实现本发明,所述排气阀3为透明的阀体。通过采用透明的排气阀,能够清除直观的观察到防爆膜8的凹陷或凸起情况,从而初步判断锂电池的性能状态,并及时准备锂电池备用,避免锂电池报废对工作的进行产生不利影响。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有保护功能的新型锂离子电池,其特征在于:包括锂电芯(4)和外壳(2),所述外壳(2)上设有排气阀(3)和接线柱(1),所述排气阀(3)下方的外壳(2)上设有泄气孔(7),所述泄气孔(7)上覆盖有一层防爆膜(8),所述锂电芯(4)位于外壳(2)和防爆膜(8)组成的封闭空间内,所述防爆膜(8)向锂电芯(4)方向凹陷,所述排气阀(3)上设有排气孔(5)和穿刺针(6),所述穿刺针(6)的尖端指向防爆膜(8),所述接线柱(1)包括正极接线柱和负极接线柱,所述正极接线柱和锂电芯(4)的正电极连接,所述负极接线柱和锂电芯(4)的负电极连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有保护功能的新型锂离子电池,其特征在于:所述防爆膜(8)为铝合金膜。
3.根据权利要求1所述的一种具有保护功能的新型锂离子电池,其特征在于:还包括报警哨,所述报警哨包括哨体(10)、进气口(11)和出气口(9),所述排气阀(3)上设有凹槽,所述排气孔(5)位于凹槽的底面,所述凹槽与报警哨的进气口(11)相匹配,所述进气口(11)位于哨体(10)的侧端,所述出气口位于哨体(10)的上端,且与进气口(11)相通。
4.根据权利要求3所述的一种具有保护功能的新型锂离子电池,其特征在于:所述凹槽与报警哨的进气口(11)无缝连接。
5.根据权利要求4所述的一种具有保护功能的新型锂离子电池,其特征在于:所述凹槽与报警哨的进气口(11)榫接。
6.根据权利要求1~5任一项所述的一种具有保护功能的新型锂离子电池,其特征在于:所述排气阀(3)为透明阀体。
7.一种具有保护功能的新型锂离子电池的制备工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)正极接线柱的制作:将正极活性材料制成正极浆料,并将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上,得到附着有包含正极膜片的正极集流体,将附着有正极膜片的正极集流体冷压后裁切,并焊接正极极耳,得到正极接线柱;
(2)负极接线柱的制作:将负极活性材料制作负极浆料,并将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上,得到附着负极有包含负极膜片的负极集流体,将附着有负极集流体冷压后裁切,并焊接负极极耳,得到在负极集流体上焊接负极极耳,得到负极接线柱;
(3)锂离子电池外壳的制作:在外壳(2)上打一个泄气孔(7),泄气孔(7)两端连接有防爆膜(8),且在泄气孔(7)两端焊接安装一个可更换排气阀(3),在排气阀(3)上打一个排气孔(5),在排气阀(3)内部安装一个穿刺针(6),完成锂离子电池外壳的制作;
(4)电解液的制作:将锂盐加入到溶剂中,制得电解液;
(5)锂离子电池的制作:将正极接线柱和负极接线柱焊接在锂离子电池的外壳上,然后将锂电芯(4)装入外壳(2)中注入电解液后封口,即得。
8.根据权利要求7所述的一种具有保护功能的新型锂离子电池的制备工艺,其特征在于:所述穿刺针(6)的长度不大于排气阀(3)顶端到防爆膜(8)的长度。
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