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Abstract

本发明涉及化学电池领域，提供一种去除充放电毛刺的装置及电池。一种带有去除充放电毛刺的装置的电池，包括：电池壳体、极体、隔膜和电解液，所述电池进一步包括去除充放电毛刺的装置，所述装置设置于至少一所述极体上，所述线圈托盘固设于所述电池壳体外侧，所述线圈的一端接口与相对应的所述极体电连接，另一端接口与电负载连接；所述除刺件设置于所述电池壳体内且与所述极体配合。本发明采用在极体上设置去除毛刺的装置，通过线圈带动磁铁绕着极体的中轴线转动，从而带动刮板刮除极体上的毛刺，极大地抑制了毛刺的生长，提高电池的安全性。

Description

一种去除充放电毛刺的装置及电池
技术领域
本发明涉及化学电池领域，更具体的说是，涉及一种去除充放电毛刺的装置及电池。
背景技术
锂离子电池一直以单体电池电压高，能量密度高，充放电效率高，循环寿命长等优势，被认为是最具发展潜力的电池。
锂电池在充电时，锂离子会还原形成树枝状的毛刺(金属锂单质)，即锂枝晶。在充放电过程中，锂枝晶会不断生长，有可能会刺穿隔膜使电池发生内部短路，导致严重的安全问题。锂枝晶在生长过程中会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积，形成死锂造成低库伦效率；锂枝晶的形成甚至还会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接，造成电池的热失控引发燃烧爆炸。
发明内容
本发明提供了一种去除充放电毛刺的装置及电池，可以有效解决上述问题。
本发明是这样实现的：
一种去除充放电毛刺的装置，设置于圆管状的极体上，包括：
套设于极体上部的线圈托盘；
容置于所述线圈托盘内的线圈；
设置于所述线圈托盘下方且套设于所述极体上的除刺件，其包括：
顶板，其上设有磁铁安装槽；
容置于所述磁铁安装槽的磁铁；
连接于所述顶板下方且绕着极体中轴线切向设置的至少一刮板；
连接于所述刮板下方的底板；
连接于所述底板上方且设置于极体内的定位棒。
作为进一步改进的，所述线圈托盘包括：
第一空心柱体；
套设于所述第一空心柱体外侧且与所述第一空心柱体同轴心设置的第二空心柱体；以及
设置于所述第一空心柱体与所述第二空心柱体之间且连接于所述第一空心柱体底端与所述第二空心柱体底端的连接板。
作为进一步改进的，所述磁铁为2个且对称设置。
作为进一步改进的，所述刮板包括：
沿极体中轴线间隔设置且垂直于所述中轴线的连接条；
设置于所述连接条之间的缺口部。
作为进一步改进的，所述除刺件进一步包括圆环，所述圆环垂直于所述极体的中轴线设置，且所述圆环内侧与所述连接条连接。
一种带有去除充放电毛刺的装置的电池，包括：电池壳体、极体、隔膜和电解液，所述电池还包括去除充放电毛刺的装置，所述装置设置于至少一所述极体上，所述线圈托盘固设于所述电池壳体外侧，所述线圈的一端接口与相对应的所述极体电连接，另一端接口与负载连接；所述除刺件设置于所述电池壳体内且与所述极体配合。
本发明的有益效果是：采用在极体上设置去除毛刺的装置，由于电池在充放电过程中会在极体表面产生毛刺，通过线圈带动磁铁绕着极体的中轴线转动，从而带动刮板刮除极体上的毛刺，极大地抑制了毛刺的生长，提高电池的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的带有去除充放电毛刺的装置的电池结构示意图。
图2是本发明实施例提供的去除充放电毛刺的装置结构示意图。
图3是本发明实施例提供的除刺件结构示意图。
图4是本发明实施例提供的线圈托盘结构示意图。
图中：1.电池壳体 2.极体 3.隔膜 4.电解液
5.去除充放电毛刺的装置 51.线圈托盘 511.第一空心柱体
512.第二空心柱体 513.连接板 52.线圈 53.除刺件
531.顶板 5311.磁铁安装槽 532.磁铁 533.刮板
5331.连接条 5332.缺口部 5333.圆环 534.底板
535.定位棒
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参照图1～图4所示，一种带有去除充放电毛刺的装置5的电池，包括：电池壳体1、极体2、隔膜3和电解液4，所述电池包括所述去除充放电毛刺的装置5，所述装置5设置于至少一所述极体2上，所述线圈托盘51固设于所述电池壳体1外侧，所述线圈52的一端接口与相对应的所述极体2电连接，另一端接口与负载连接，线圈52的驱动力来自于金氧半场效晶体管控制负载输出的电流；所述除刺件53设置于所述电池壳体1内且与所述极体2配合。所述去除充放电毛刺的装置5电连接于电池，保证了装置5的供电稳定性。线圈52设置于电池壳体1的外侧，防止线圈52与具有腐蚀性的电解液4接触，从而有效地保护线圈52。
参照图1～图4所示，一种去除充放电毛刺的装置5，设置于圆管状的极体2上，包括：套设于极体2上部的线圈托盘51、容置于所述线圈托盘51内的线圈52、以及设置于所述线圈托盘51下方且套设于所述极体2上的除刺件53。所述除刺件53包括：顶板531，其上设有磁铁安装槽5311；容置于所述磁铁安装槽5311的磁铁532，所述磁铁532为2个且对称设置；连接于所述顶板531下方且绕着极体2中轴线切向设置的至少一刮板533，本实施例中，所述刮板533位5个；连接于所述刮板533下方的底板534；连接于所述底板534上方且设置于极体2内的定位棒535，所述定位棒535的设置使得除刺件53套设于所述极体2上。所述线圈52通电后驱动所述磁铁532绕着所述极体2的中轴线转动，从而刮板533接近极体2的一侧将极体2上的锂枝晶刮整齐且将多余的毛刺刮除，抑制了锂枝晶的生长。
需要说明的是，刮板533上会有加工留下的切面，而这切面微观来看是由精密度决定的细小沟槽，为锂离子均匀附着提供了理想沟槽，对极体2来说就像是个限制距离的梳子，刮板533与极体2之间的相对运动使锂离子均匀附着与释放从而不会聚集产生锂枝晶，也确保了极体2可以获得全表面积的电流，刮板533的梳理速度则需要随着电流大小调控，电流大梳理慢会产生锂枝晶，电流小梳理过快则因离心力降低电流效率，上述设计也构成了电化学上效率的物理闭环，还给液态或气态电解质真实的电流效率。
参照图4所示，所述线圈托盘51包括：第一空心柱体511、套设于所述第一空心柱体511外侧且与所述第一空心柱体511同轴心设置的第二空心柱体512、以及设置于所述第一空心柱体511与所述第二空心柱体512之间且连接于所述第一空心柱体511底端与所述第二空心柱体512底端的连接板513。所述连接板513之间产生的缝隙提高了所述线圈52与所述磁铁532之间的感应强度，提升了除刺效果。
参照图3所示，所述刮板533包括：沿极体2中轴线间隔设置且垂直于所述中轴线的连接条5331、设置于所述连接条5331之间的缺口部5332。所述缺口部5332的设置降低了刮板533的阻力，且在保证除刺件53强度的前提下加大了极体2与电解液4的接触范围。
参照图3所示，所述除刺件53进一步包括圆环5333，所述圆环5333垂直于所述极体2的中轴线设置，且所述圆环5333内侧与所述连接条5331连接。所述圆环5333的设置用于固定刮板533，使得刮板533在刮除充放电毛刺的过程中，不会由于阻力过大而产生严重变形。
需要说明的是，在高度放电的电池中，由于电极体积变化很大，刮板533的目的就是要应对体积的变化，从而带来均匀充放电的效果，刮板533梳理的面积越大，极体上均匀后的面电流也越大。
参照图1所示，所述除刺件53还包括抵接部(图中未示出)，所述抵接部连接于所述底板534的下方，所述抵接部接触电池壳体1内底面，使得所述除刺件53受到向上的支撑力，保证线圈51与磁铁532之间的距离始终位于合理的范围之内。
本发明解决了SEI膜在每次充放电过程中因锂枝晶所产生的松散问题，稳定了SEI膜的结构，即，本发明可以应用于纯锂负极等易受锂枝晶困扰的电池中。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种去除充放电毛刺的装置，设置于圆管状的极体上，其特征在于，包括：
套设于极体上部的线圈托盘；
容置于所述线圈托盘内的线圈；
设置于所述线圈托盘下方且套设于所述极体上的除刺件，其包括：
顶板，其上设有磁铁安装槽；
容置于所述磁铁安装槽的磁铁；
连接于所述顶板下方且绕着极体中轴线切向设置的至少一刮板；
连接于所述刮板下方的底板；
连接于所述底板上方且设置于极体内的定位棒。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈托盘包括：
第一空心柱体；
套设于所述第一空心柱体外侧且与所述第一空心柱体同轴心设置的第二空心柱体；以及
设置于所述第一空心柱体与所述第二空心柱体之间且连接于所述第一空心柱体底端与所述第二空心柱体底端的连接板。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁铁为2个且对称设置。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刮板包括：
沿极体中轴线间隔设置且垂直于所述中轴线的连接条；
设置于所述连接条之间的缺口部。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述除刺件进一步包括圆环，所述圆环垂直于所述极体的中轴线设置，且所述圆环内侧与所述连接条连接。
6.一种带有去除充放电毛刺的装置的电池，包括：电池壳体、极体、隔膜和电解液，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-5任一项所述的去除充放电毛刺的装置，所述装置设置于至少一所述极体上，所述线圈托盘固设于所述电池壳体外侧，所述线圈的一端接口与相对应的所述极体电连接，另一端接口与负载连接；所述除刺件设置于所述电池壳体内且与所述极体配合。
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