CN1245774C - 锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂电池，由壳体(1)、底膜(2)、金属锂负极(3)、边膜(4)、正极包(5)、上盖膜(6)、集流筒(7)、密封钉(8)、连接镍带(9)、顶盖(10)、玻璃绝缘子(11)、正极端(12)构成，其特征在于将集流针或集流柱(15)一端与金属集流环(14)连接而成的多集流体取代所述集流筒(7)，所述集流针或集流柱(15)插入正极包(5)内。从而克服集流筒插入正极包时造成的正极包尺寸和形状出现的不可控变化，改善电池性能的均一性和可控性，改善电池产品的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地是对锂电池结构的改进。
技术背景
长寿命的高能锂电池，其使用期长达10年以上。对这类电池性能的均匀性、可靠性要求非常高。所以，在电池生产过程中，必须严格控制每个零配件的品质，使所有零配件和材料的性能数据都处于可控、可靠、可预知的状态下。
现有的以金属锂(Li)为负极的柱式锂电池，如Li/SOCl2、Li/SO2、Li/MnO2等类型的电池，一般采用图1所示的结构。图1中显示的全密封式的电池结构，由电池底部的底膜2、在壳体1内表面和边膜4之间的金属锂负极3、填充在边膜4和集流筒7之间的正极包5、以及安装在电池上面的上盖膜6、密封钉8、连接镍带9、顶盖10、玻璃绝缘子11、正极端12构成。
如图2所示，为了增加集流效果，一些厂家还常在集流筒7上加冲几个孔13。
在图1或图2所示的锂电池的结构中，由于集流筒7的直径是固定的，而与之配合的正极包5成形后的空心内径尺寸变化较大。所以当集流筒7插入正极包5时常常导致正极包5的裂口、膨胀和变形等，从而使正极包5的尺寸处于不可控制的状态，影响了电池的性能和质量。
发明内容
本发明的目的在于对现有锂电池进行改进，克服集流筒插入正极包时造成的正极包尺寸和形状出现的不可控变化，改善电池性能的均一性和可控性，改善电池产品的性能。
本发明对锂电池的改进在于集流筒由集流针或集流柱一端与金属集流环连接而成，所述集流针或集流柱插入正极包内。
可以将集流针或集流柱的一端焊接在金属集流环上构成多集流体；
或者集流针或集流柱与金属集流环冲压成一整体的多集流体。
所述集流针或集流柱可以采用导电金属；金属优选方案是金属镍、不锈钢、镀镍钢、金属铜和铁镍合金中的一种或一种以上。采用的集流针或集流柱的直径可以相同或不同，其直径范围在0.1～50.0mm。采用的集流针或集流柱的长度可以相同或不同，长度范围在1～200.0mm。集流针或集流柱的数量在2～20根。
所述金属集流环可以采用导电金属；金属优选方案是金属镍、不锈钢、镀镍钢、金属铜和铁镍合金中的一种或一种以上。其形状可以是多面体，以及相类似结构的金属集流环。所述多面体包括法兰式、多面体筒式、丝状或带状软连接式；所述多面体筒式包括圆筒式或圆柱式。
所述正极包是空心或实心的圆柱体。
本发明结构的锂电池在不改变电池外观尺寸的情况下，可以防止在电池装配时，由于正极集流体插入正极包时造成的正极包尺寸和形状出现的不可控变化，改善电池性能的均一性和可控性，改善电池产品的性能。
本发明可用于锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)、锂/二氧化硫(Li/SO2) 、锂/二氧化锰(Li/MnO2)等锂电池体系。负极为金属锂(Li)，正极使用正极包(碳包)式结构，正极包作为电化学反应的场所，另外使用金属导体作为正极电流的集流体。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、正极集流筒可以与锂电池的任意尺寸正极包达到良好的集流效果；
2、由于集流筒不受正极包尺寸和形状的限制，若通过正极和负极材料的合理设计，将对锂电池的产品质量和可靠性产生重大影响；
附图说明
图1是现有锂电池结构剖示图；
图2是现有锂电池结构剖示图；
图3是本发明锂电池结构剖示图；
图4是图3中集流针或集流柱一端与金属集流环连接的集流筒结构示意图；
图5是图1所示锂电池与实施例所述锂电池放电曲线图。
具体实施方式
如图3、4所示，本发明对锂电池的改进在于将集流针或集流柱15一端与金属集流环14连接的多集流体取代集流筒，所述多集流体的集流针或集流柱插入正极包5内。
当正极包使用碳包空心式结构，其碳包规格为外径25.0mm，内径为10.0mm，高度为46.0mm，正极集流体使用图2所示正极集流筒的结构，其集流钢筒直径为11.0mm，长度为46.0mm(简称集流筒)，和使用图4所示正极多集流体的结构，其集流针(15)的直径为0.8mm，长度为45.0mm，集流针数为4根(简称多集流体)。当正极集流体插入碳包进行装配时，在集流筒和多集流体各10个正极碳包装配的实施例中，原来外径均匀的正极碳包圆柱体，在集流筒插入后，碳包变形、开裂较严重，而用多集流体插入后，碳包外直径变形较小，无开裂现象。
使用改进后的多集流体结构，组装的ER34615(D型)锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池，放电性能稳定，放电容量和放电平台比用集流筒结构组装的电池的放电容量和放电平台都要高，特别是在放电失效方面，改进后的多集流体结构组装的电池放电失效比用集流筒组装的电池的放电失效要小的多。
图5是这两类电池的典型放电曲线。图5中曲线1是改进后的多集流体组装的ER34615(D型)电池在常温下的放电曲线，曲线2是用集流筒组装的ER34615(D型)电池在常温下的放电曲线。图5说明本发明的电池与现有电池相比，具有放电的电压平台高，工作电压稳定等优点。
Claims (10)
1、一种锂电池，由电池底部的底膜(2)、在壳体(1)内表面和边膜(4)之间的金属锂负极(3)、填充在边膜(4)和集流筒(7)之间的正极包(5)、以及安装在电池上面的上盖膜(6)、密封钉(8)、连接镍带(9)、顶盖(10)、玻璃绝缘子(11)、正极端(12)构成，其特征在于所述集流筒(7)由集流针或集流柱(15)一端与金属集流环(14)连接而成，所述集流针或集流柱(15)插入正极包(5)内。
2、根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于集流针或集流柱(15)的一端焊接在金属集流环(14)上。
3、根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于集流针或集流柱与金属集流环冲压成一整体。
4、根据权利要求2或3所述的锂电池，其特征在于所述集流针或集流柱采用金属镍、不锈钢、镀镍钢、金属铜和铁镍合金中的一种或一种以上。
5、根据权利要求4所述的锂电池，其特征在于采用的集流针或集流柱直径范围在0.1～50.0mm，长度范围在1～200.0mm，集流针或集流柱的数量在2～20根。
6、根据权利要求4所述的锂电池，其特征在于所述金属集流环采用金属镍、不锈钢、镀镍钢、金属铜和铁镍合金中的一种或一种以上。
7、根据权利要求4所述的锂电池，其特征在于所述金属集流环的形状是多面体；所述多面体包括法兰式、多面体筒式、丝状或带状软连接式；所述多面体筒式包括圆筒式或圆柱式。
8、根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于所述金属集流环采用金属镍、不锈钢、镀镍钢、金属铜和铁镍合金中的一种或一种以上。
9、根据权利要求8所述的锂电池，其特征在于所述金属集流环的形状是多面体；所述多面体包括法兰式、多面体筒式、丝状或带状软连接式；所述多面体筒式包括圆筒式或圆柱式。
10、根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于所述正极包是空心或实心的圆柱体。
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