CN113889710A - 一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀 - Google Patents

一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀 Download PDF

Info

Publication number
CN113889710A
CN113889710A CN202111077418.9A CN202111077418A CN113889710A CN 113889710 A CN113889710 A CN 113889710A CN 202111077418 A CN202111077418 A CN 202111077418A CN 113889710 A CN113889710 A CN 113889710A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
check valve
lithium
ion battery
baffle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111077418.9A
Other languages
English (en)
Inventor
居正伟
徐亮
王化胜
葛科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Higee Energy Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Higee Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Higee Energy Co Ltd filed Critical Jiangsu Higee Energy Co Ltd
Priority to CN202111077418.9A priority Critical patent/CN113889710A/zh
Publication of CN113889710A publication Critical patent/CN113889710A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

本发明涉及一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，所述单向阀包括阀体、拖杆、挡板、密封圈、弹簧，所述阀体为三个连体同心圆柱体结构，自上而下依次为圆柱体一、圆柱体二和圆柱体三，所述圆柱体一和圆柱体三的直径相同且小于圆柱体二的直径；所述阀体侧面设有开口孔，所述开口孔经硅树脂胶黏剂连接聚四氟乙烯微孔膜。本发明的单向阀降低了高电压下富锂锰基体系方形电池产气带来的安全风险，提高了电池的安全性能。

Description

一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高、质量轻、无记忆效应、绿色环保和使用寿命长等优点，被广泛应用于动力等领域。当前动力锂离子电池主要是523型镍钴锰三元搭配石墨体系，即使是高镍三元搭配硅碳体系，单体电芯的能量密度也很难超过300wh/kg。
随着消费者对动力锂离子电池的续航要求的提高，当前的高镍三元搭配硅碳体系已经无法满足此要求，而限制其能量密度的主要因素还是正极材料的克容量偏低，常规的三元正极的克容量一般均低于200mAh/g，所以新的正极材料体系的开发尤为关键。
富锂锰基正极材料，通式为 xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(0<x<1，M为过渡金属),其包含以下优点：克容量高(200-300mAh)，能量密度高，工作电压高，成本低，热稳定性好 (热稳定性LFP>LMO>LCO>LNiO)。富锂锰基材料体系高克容量主要源于其充放电电压区间大(2.0-4.8V)，常规三元体系充电截止电压为4.2V。但是富锂锰基材料也存在以下缺点：首效低，倍率性能差，电压衰减大，循环性能差，这些缺点都是因为在充电电压达到4.5V以上时，锂和氧会从Li2MnO3中脱出，氧元素以O2的形式脱出，材料发生结构的相变。
锂离子电池是一个密封的装置，充电过程中产生的大量O2会降低电池的安全性能和电化学性能。因此，需要开发出一种单向阀，既能有效释放富锂锰基体系产生的O2，也能避免外界的空气进入，提高电池的安全性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，降低了高电压下富锂锰基体系方形电池产气带来的安全风险，提高了电池的安全性能。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，所述单向阀包括阀体、拖杆、挡板、密封圈、弹簧，所述阀体为三个连体同心圆柱体结构，自上而下依次为圆柱体一、圆柱体二和圆柱体三，所述圆柱体一和圆柱体三的直径相同且小于圆柱体二的直径；所述阀体侧面壁设有开口孔，所述开口孔经硅树脂胶黏剂连接聚四氟乙烯微孔膜。
优选的，所述阀体、拖杆、挡板、密封圈、弹簧为一体结构，所述阀体内设有拖杆，所述拖杆上侧设有挡板，所述挡板经焊接连接于所述拖杆，所述挡板上侧设有弹簧，所述弹簧经焊接连接于所述拖杆，所述挡板下侧设有密封圈，所述密封圈经粘贴连接于所述挡板。
优选的，所述单向阀经激光焊接设置在电池注液孔内，所述注液孔直径与所述圆柱体一直径相同，使单向阀与注液孔尺寸匹配。
优选的，所述单向阀为铝材质单向阀，保证其在电解液中性能稳定。
优选的，所述圆柱体一和圆柱体三的直径为5mm，所述圆柱体二的直径为6mm。
优选的，所述开口孔直径为1~3mm。
优选的，所述阀体侧面壁相对应位置对称设有两个开口孔。
优选的，所述单向阀的开启压力是0.2-0.3MPa，低于过充安全保护装置OSD的最小开启压力0.45MPa，保证了气体的释放，同时电池不会断路。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明通过在方形电池上装了一个出气的单向阀，降低了高电压下富锂锰基体系方形电池产气带来的安全风险，提高了电池的安全性能。
（2）与现有技术中底部设有开口孔单向阀相比，本发明的开口孔设在侧面，在释放气体时，具有缓冲作用，减少或避免释放气体时电解液溅出。
（3）本申请开口孔经硅树脂胶黏剂粘结聚四氟乙烯微孔膜，因聚四氟乙烯微孔膜柔韧有弹性，孔隙高，孔径分布均匀，透气不透水，耐高温，耐电解液腐蚀，不溶于任何溶剂，表面张力小(现有已知的表面张力最小的材料)，即使电解液被气体带到聚四氟乙烯微孔膜表面，电解液无法在其表面停留，而随着重力的作用流回到电芯内，有效避免了锂盐在聚四氟乙烯微孔膜表面的析出，堵塞膜片，影响气体的释放。
附图说明
图1为本发明实施例1中单向阀的结构示意图。
图2为本发明实施例1中单向阀剖面的结构示意图。
其中：1为阀体，1-1为圆柱体一，1-2为圆柱体二，1-3为圆柱体三，2为拖杆，3为挡板，4为密封圈，5为弹簧，6为开口孔。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、图2所示，本实施例1中单向阀的结构示意图，本发明实施例1中单向阀剖面的结构示意图。
实施例1
制备正极片：将正极材料、粘结剂和导电剂均匀分散在NMP中后得正极浆料，将正极浆料涂覆在铝箔上后经干燥、辊压、分切后得正极极片；其中，正极材料中各组分的质量百分比为：正极活性材料（50%三元523+50%富锂锰基材料）98.3%，正极粘结剂（聚偏氟乙烯PVDF）1%，正极导电剂（碳纳米管）0.7%。
制备负极片：将负极材料、分散剂、粘结剂和导电剂均匀分散在去离子水中得负极浆料，将负极浆料涂覆在铜箔上后经干燥、辊压、分切后得负极极片；其中，负极材料中各组分的质量百分比为：负极活性物质（人造石墨）96.5%，负极分散剂（羧甲基纤维素钠）1.3%，负极粘结剂（丁苯胶乳）1.6%，负极导电剂（炭黑）0.6%。
制备隔膜：隔膜采用厚度为12+4μm的湿法涂陶瓷隔膜。
顶盖选择：选择带有单向阀的顶盖。
电芯装配：将电芯卷绕好，超声焊和激光焊均焊好，入壳。
烘烤注液，化成分容，得到容量为120Ah的方形铝壳电池。
其中，所述单向阀包括阀体1、拖杆2、挡板3、密封圈4、弹簧5，所述阀体1为三个连体同心圆柱体结构，自上而下依次为圆柱体一1-1、圆柱体二1-2和圆柱体三1-3，所述圆柱体一1-1和圆柱体三1-3的直径相同且小于圆柱体二1-2的直径；所述阀体侧面壁相对应位置对称设有两个开口孔6，所述开口孔6经硅树脂胶黏剂连接聚四氟乙烯微孔膜。
所述阀体1、拖杆2、挡板3、密封圈4、弹簧5为一体结构，所述阀体1内设有拖杆2，所述拖杆2上侧设有挡板3，所述挡板3经焊接连接于所述拖杆2，所述挡板2上侧设有弹簧5，所述弹簧5经焊接连接于所述拖杆2，所述挡板3下侧设有密封圈4，所述密封圈4经粘贴连接于所述挡板2。
所述单向阀经激光焊接设置在电池注液孔内，所述注液孔直径与所述圆柱体一1-1直径相同。
所述单向阀为铝材质单向阀。
所述圆柱体一1-1和圆柱体三1-3的直径为5mm，所述圆柱体二1-2的直径为6mm。
所述开口孔6直径为1mm。
实施例2
与实施例1不同之处在于：正极活性材料为70%三元523+30%富锂锰基材料。
对比例1
与实施例1不同之处在于：顶盖选择没有单向阀的常规顶盖。
对比例2
与实施例1不同之处在于：开口孔无聚四氟乙烯微孔膜。
对比例3
与实施例1不同之处在于：将聚四氟乙烯微孔膜替换为聚偏氟乙烯微孔膜。
将上述实施例和对比例制得的电池各取3只进行充放电测试：
实验方法：在2.7-4.8V的电压区间内，以0.5C/1C对电池进行充放电测试，分别在循环10次、100次和500次的时候，对电池进行测试和分析。
Figure 388165DEST_PATH_IMAGE002
从上述实验结果可以看出，实施例1和2，安装了本发明单向阀，可以保证电池正常工作；与实施例1对比可知，对比例1未安装单向阀，循环50次后OSD全部翻转；与实施例1对比可知，对比例2开口孔无聚四氟乙烯膜，循环过程OSD正常，但电解液会喷出；与实施例1对比可知，对比例3开口孔粘结聚偏氟乙烯膜，在循环过程中，聚偏氟乙烯膜先是被电解液堵塞，然后是膜破损导致电解液喷出。由此可知，采用本发明单向阀，可以保证排气，OSD不翻转，同时保证电解液不喷出，提高了锂离子电池的安全性能和电性能。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，其特征在于：所述单向阀包括阀体、拖杆、挡板、密封圈、弹簧，所述阀体为三个连体同心圆柱体结构，自上而下依次为圆柱体一、圆柱体二和圆柱体三，所述圆柱体一和圆柱体三的直径相同且小于圆柱体二的直径；所述阀体侧面壁设有开口孔，所述开口孔经硅树脂胶黏剂连接聚四氟乙烯微孔膜。
2.根据权利要求1所述的富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，其特征在于：所述阀体、拖杆、挡板、密封圈、弹簧为一体结构，所述阀体内设有拖杆，所述拖杆上侧设有挡板，所述挡板经焊接连接于所述拖杆，所述挡板上侧设有弹簧，所述弹簧经焊接连接于所述拖杆，所述挡板下侧设有密封圈，所述密封圈经粘贴连接于所述挡板。
3.根据权利要求1所述的富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，其特征在于：所述单向阀经激光焊接设置在电池注液孔内，所述注液孔直径与所述圆柱体一直径相同。
4.根据权利要求1所述的富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，其特征在于：所述单向阀为铝材质单向阀。
5.根据权利要求1所述的富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，其特征在于：所述圆柱体一和圆柱体三的直径为5mm，所述圆柱体二的直径为6mm。
6.根据权利要求1所述的富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，其特征在于：所述开口孔直径为1~3mm。
7.根据权利要求1所述的富锂锰基锂离子电池排气用单向阀，其特征在于：所述阀体侧面壁相对应位置对称设有两个开口孔。
CN202111077418.9A 2021-09-15 2021-09-15 一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀 Pending CN113889710A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111077418.9A CN113889710A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111077418.9A CN113889710A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113889710A true CN113889710A (zh) 2022-01-04

Family

ID=79009061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111077418.9A Pending CN113889710A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113889710A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201191627Y (zh) * 2008-03-28 2009-02-04 黄德欢 一种锂离子电池用安全阀
CN102376983A (zh) * 2010-08-24 2012-03-14 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种锂离子蓄电池化成方法
CN104779359A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 台州宏博新能源科技有限公司 一种铅酸电池安全阀
CN204614840U (zh) * 2015-04-22 2015-09-02 台州宏博新能源科技有限公司 一种锂电池安全阀
CN206976459U (zh) * 2017-06-02 2018-02-06 杜福宙 一种锂离子动力电池限压过滤排气阀
CN210200770U (zh) * 2019-09-19 2020-03-27 深圳市比克动力电池有限公司 一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201191627Y (zh) * 2008-03-28 2009-02-04 黄德欢 一种锂离子电池用安全阀
CN102376983A (zh) * 2010-08-24 2012-03-14 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种锂离子蓄电池化成方法
CN104779359A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 台州宏博新能源科技有限公司 一种铅酸电池安全阀
CN204614840U (zh) * 2015-04-22 2015-09-02 台州宏博新能源科技有限公司 一种锂电池安全阀
CN206976459U (zh) * 2017-06-02 2018-02-06 杜福宙 一种锂离子动力电池限压过滤排气阀
CN210200770U (zh) * 2019-09-19 2020-03-27 深圳市比克动力电池有限公司 一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201682023U (zh) 一种锂离子电池
CN102800841B (zh) 负极片、锂离子电池及其制备方法
CN107591532B (zh) 一种氟化铝/银双层包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN101442123B (zh) 锂离子电池负极用复合材料及其制备方法以及负极和电池
CN108767233B (zh) 一种大容量长寿命双袋式氢镍电池
CN112670443A (zh) 一种厚电极、其制备方法、用途及制备其的系统装置
KR101201044B1 (ko) 양극판과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 양극판 제조방법
CN111403671B (zh) 一种锂离子电池的制作方法
CN110844899A (zh) 一种碳纳米管复合硫化钴纳米材料及其制备方法和应用
CN108682901B (zh) 一种大容量双袋式铁镍电池
CN109659511A (zh) 一种SiO2包覆三元正极材料及其制备方法
WO2024040838A1 (zh) 电池正极材料、钠离子电池和用电设备
CN118221179B (zh) 三元正极材料前驱体、制备方法及应用
WO2024179295A1 (zh) 电化学装置以及用电设备
CN208970569U (zh) 扣式锂离子电池
CN118117036A (zh) 一种电池单体、电池、用电装置及电芯
JP2002110250A (ja) 非水系電解液二次電池
CN116705985A (zh) 一种分段式锂离子电池极片、二次电池
CN108878786B (zh) 一种单袋式大功率铁镍二次电池及其制备方法
CN108155384B (zh) 一种无机粘结剂锂离子电池
CN113889710A (zh) 一种富锂锰基锂离子电池排气用单向阀
CN105514415B (zh) 一种锂离子电池多元富锂正极材料及其制备方法与应用
CN107482183A (zh) 一种纳米花状锂离子电池负极材料的制备方法
CN114243092A (zh) 一种方形锂离子电池
CN112701248A (zh) 一种正极极片及其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220104

RJ01 Rejection of invention patent application after publication