CN113131060A - 一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，包括铝壳内由锂氟化碳电池串并联形成的锂氟化碳电池组，相邻的两个锂氟化碳电池之间设置有等于或低于转变温度时为固态、高于转变温度时软化的固态复合材料层，所述的固态复合材料层与锂氟化碳电池之间通过导热胶或导热硅脂或胶水或双面胶紧密贴合，通过固态复合材料层吸收锂氟化碳电池放电产生的热量，温度升高至转变温度后软化，即可被厚度逐渐增加的锂氟化碳电池挤压、变薄，固态复合材料层变薄部分可抵消锂氟化碳电池放电过程中增加的厚度，极大降低电池组内部应力，提高电池组的安全性及可靠性，同时固态复合材料层具备一定热容，可吸收锂氟化碳电池放电产热，降低电池温度，提高电池组的安全性。
Description
技术领域
本发明属于化学电源技术领域，涉及一种解决锂氟化碳电池组体积膨胀的结构。
背景技术
由于具有质量能量密度高（理论～2200Wh/kg）、安全性好（最安全的锂原电池体系）、贮存寿命长（年自放电率1～2%）等优点，锂氟化碳电池在民用、医疗及军用领域均有广阔的应用前景。
目前，锂氟化碳电池产品多以小容量、低倍率放电的纽扣或圆柱型电池为主，主要与锂氟化碳电池放电反应特点相关，即放电过程伴随发热量大及体积膨胀率高。锂氟化碳电池体积膨胀率理论最高可达41%，完全放电状况下软包锂氟化碳电池实测体积膨胀率可达到25～30%，因此，极大降低了电池成组后的安全性及可靠性。
CN109698365A报道了一种具有弹性缓冲结构的金属锂电池，其在锂氟化碳电池的正极与隔膜之间引入一层10～500微米的多孔膜缓冲层，希望通过该缓冲层降低电池的体积膨胀率。但是，该方法大幅增加了正负极电极间距，导致锂氟化碳电池的倍率性能极差；另外，采用该方法制备的锂氟化碳电池完全放电后的体积膨胀率仍达10%以上，成组风险依然较大。
发明内容
针对上述放电后体积膨胀率高导致锂氟化碳电池组内部应力大、安全性及可靠性低的问题，本发明充分利用锂氟化碳电池放电特性，提出一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，以解决锂氟化碳电池组放电后体积膨胀的问题，提高锂氟化碳电池组的安全性及可靠性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，基于铝壳内由锂氟化碳电池串并联形成的锂氟化碳电池组，相邻的两个锂氟化碳电池之间设置有等于或低于转变温度时为固态、高于转变温度时软化的固态复合材料层，所述的固态复合材料层与锂氟化碳电池之间通过导热胶或导热硅脂或胶水或双面胶紧密贴合。
所述的一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，其固态复合材料层为表面平整，具有优良的绝缘、阻燃特性的有机/无机相变材料。
所述的一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，其相变材料转变温度为35～75℃。
本发明的有益效果是：本发明通过在锂氟化碳电池成组时相邻电池之间增加一层有机/无机固态复合材料，通过该复合材料具有的绝缘阻燃以及不会对电池组的安全性造成不利影响的特性，吸收锂氟化碳电池放电产生的热量，温度升高至转变温度后软化，即可被厚度逐渐增加的锂氟化碳电池挤压、变薄，复合材料的变薄部分可抵消锂氟化碳电池放电过程中增加的厚度，极大降低电池组内部应力，提高电池组的安全性及可靠性；同时通过该复合材料具备一定热容的特性吸收锂氟化碳电池放电产热，降低电池温度，提高电池组的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，为了对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
参照图1所示，本发明公开的一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，基于锂氟化碳电池串并联形成的锂氟化碳电池组，相邻的两个锂氟化碳电池之间设置有等于或低于转变温度时为固态、高于转变温度时软化的固态复合材料层，该固态复合材料层可吸收一定热量，且具备一个转变温度：在转变温度以下，固态复合材料硬度较高，可承受一定压力；当材料温度升高至转变温度及以上，固态材料逐渐软化，受力时可被压缩，且压缩量与所受压力相关，锂氟化碳电池、固态复合材料层表面刷涂填缝导热胶或导热硅脂等具有一定流动性、导热性的材料或双面胶、胶水等粘接材料实现紧密贴合。
其中，所述的固态复合材料层包括但不仅限于相变材料，还包括其它具有类似特性的材料。固态复合材料层应表面平整，具有优良的绝缘、阻燃特性，可根据需求制备成不同尺寸。相变材料转变温度可通过调节配方控制在35～75℃范围内，相变材料在温度低于、等于转变温度时均为固态材料，高于转变温度时软化，但是其绝缘、阻燃特性几乎无变化。
实施例2
选取5支80mm X 95mm X 6.0mm（不含极耳）的15Ah锂氟化碳软包电池，和6片80mmX 95mm X 1.0mm相变材料（转变温度46℃），按照图1所示，相变材料通过双面胶与锂氟化碳软包电池粘接叠放后放入内部空间85mm X 120mm X 36.5mm的铝壳内，其中，铝壳壁厚为0.5mm。将5支锂氟化碳电池全部串联成电池组后，按照3A恒电流放电至7.5V，测试电池组位置中心电池的温度及铝壳的最大形变量。测量结果显示，室温下（20～25℃）电池组位置中心电池最高温升为40℃，铝壳外部最大形变量约0.3mm。
对比实施例1
选取5支80mm X 95mm X 6.0mm（不含极耳）的15Ah锂氟化碳软包电池，和6片80mmX 95mm X 1.0mm环氧板，按照图1所示，环氧板通过双面胶与锂氟化碳软包电池粘接叠放后放入内部空间85mm X 120mm X 36.5mm的铝壳内，其中，铝壳壁厚为0.5mm。将5支锂氟化碳电池全部串联成电池组后，按照3A恒电流放电至7.5V，测试电池组位置中心电池的温度及铝壳的最大形变量。测量结果显示，室温下（20～25℃）电池组位置中心电池最高温升为45℃，铝壳外部最大形变量约3.0mm。
本发明的技术内容和特征如上所示，但本发明保护范围应不限于实施例所表述之内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (3)
1.一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，包括铝壳内由锂氟化碳电池串并联形成的锂氟化碳电池组，其特征在于：相邻的两个锂氟化碳电池之间设置有等于或低于转变温度时为固态、高于转变温度时软化的固态复合材料层，所述的固态复合材料层与锂氟化碳电池之间通过导热胶或导热硅脂或胶水或双面胶紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，其特征在于，所述的固态复合材料层为表面平整，具有优良的绝缘、阻燃特性的有机/无机相变材料。
3.根据权利要求2所述的一种锂氟化碳电池组体积膨胀抑制结构，其特征在于，所述的相变材料转变温度为35～75℃。
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