CN202205851U - 一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池,包括一个壳体,壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖,电池芯体中灌注有电解液,电池芯体为层卷状结构,依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片,金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱,阴极极耳与中心柱相连接,所述金属-玻璃封上盖的下端面边缘处设置有圆弧过渡,阳极极耳夹焊于金属-玻璃封上盖与壳体之间,所述的阳极极耳至少设置两只,阳极极耳沿电池壳体内壁环形均匀分布。本实用新型适用于石油开采、地质勘探工程中,不仅能承受较高温度的环境考验,同时还能承受钻头、钻杆的冲击和震动,防止电池芯体出现松动。
Description
本实用新型涉及到电池领域,特别是指一种锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池。
背景技术
锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是一种以锂为阳极,碳作阴极载体,无水四氯铝酸锂的亚硫酰氯(SOCl2)溶液作电解液的锂电池。锂/亚硫酰氯电池具有比能量高、比功率大、放电电压平稳、温度适用范围广、储存寿命长等特性,在航空航天、水中兵器、导航设备、地质勘探、仪器仪表等军事和民用工业中都有广泛的应用。锂/亚硫酰氯电池是目前电池领域中比能量和比功率最高的一种电池。
正是有着以上的优异特性,近年来,锂/亚硫酰氯电池在石油开采、地质勘探中得到广泛使用。在石油开采、地质勘探工程中,需要对拟开采或勘察区域实施钻孔,一方面对钻进的这一长度内的轨迹进行测量,另一方面对钻进的这一长度内的环境状况进行测量,以采集和记录各种工况数据。而充当采集和记录各种工况数据的动力,便是锂/亚硫酰氯电池。
锂/亚硫酰氯电池随着井下测量仪在钻头、钻杆带动下逐步进入地下,不仅要承受越来越高的温度考验,同时还要承受钻头、钻杆的冲击和震动。根据相关标准要求,随钻下井的电池筒要能够承受-40℃~175℃温度的环境考验,同时还能够承受振动加速度196m/s2(扫频范围20Hz~200Hz,扫描速率为1oct/min)、冲击加速度455m/s2,半正弦波形11ms的严苛工况考验。
目前,国内用于随钻井下测量仪下井的电池筒,大多使用国内生产的略加改进的锂/亚硫酰氯电池。现行的锂/亚硫酰氯电池的结构为:包括一个壳体,壳体的内部从下至上依次放置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片和金属-玻璃封上盖,电池芯体中灌注有电解液,电池芯体为多层卷状结构,依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片,隔膜为非编织的玻璃纤维,阴极极片为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜,阳极极片为锂与镍拉网合膜,金属-玻璃封上盖的下部放置有顶部绝缘片,金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱,一只阴极极耳直接焊接在中心柱上,一只阳极极耳焊接在壳体的内壁上,或夹焊在金属-玻璃封上盖与壳体的夹缝中。
现行结构的锂/亚硫酰氯电池,不仅耐高温性能难以满足井下较高温度的环境考验,其内在结构也难以满足井下振动、冲击的严苛工况考验。这是因为,首先,作为单极耳的阴极极耳难以满足电池芯体的剧裂震动、冲击而有可能脱焊或折断;作为单极耳的阳极极耳在电池芯体的剧裂震动、冲击下也有能脱焊或折断;其次,一只阳极极耳焊接在电池壳体内壁上,不仅操作不便,还可能存在虚焊,而一只阳极极耳夹焊在金属-玻璃封上盖与壳体的夹缝中的生产工艺,又会导致金属-玻璃封上盖与壳体的不同心,使环缝焊接的一致性降低;第三,由于金属-玻璃封上盖通常为圆柱体结构,在将阳极极耳夹在金属-玻璃封上盖与壳体的夹缝中时,金属-玻璃封上盖的下端面边缘与电池壳体端口相切,容易将阳极极耳切断,从而导致虚焊。
另外,一些电池生产企业为了克服井下较高温度对电池的影响,采用减少电池内部活性物质和隔膜的加入量,以增大电池内部的冗余空间,减缓电解液在高温环境下分解、气化而导致电池的肿胀,又加大了电池芯体松动的可能性。
现行结构的锂/亚硫酰氯电池,当减少电池内部活性物质和隔膜的加入量,必然产生电池芯体的松动,而单阴极极耳和单阳极耳及其焊接方式,又无法抑制电池芯体的松动,这种电池芯体的松动对电池的性能、尤其是电池的安全性能危害更大。电池芯体的松动,无法满足井下振动、冲击对电池的要求,轻者导致电池内部断路,重者导致电池内部短路,甚至导致电池爆裂。这些都可能造成钻井作业中断而被迫起钻,严量影响石油开采、地质勘探作业进度和钻井施工队伍的经济效益。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种不仅能承受-40℃~175℃的温度考验,同时还能承受钻头、钻杆的冲击和震动,抑制电池芯体出现松动的耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池。
为解决上述问题,本实用新型采用的技术方案是:一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池,包括一个壳体,壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖,电池芯体中灌注有电解液,电池芯体为层卷状结构,依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片,隔膜为非编织的玻璃纤维,阴极极片为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜,阳极极片为锂与镍拉网合膜,金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱,阴极极耳与中心柱相连接,所述金属-玻璃封上盖的下端面边缘处设置有圆弧过渡,阳极极耳夹焊于金属-玻璃封上盖与壳体之间,所述的阳极极耳至少设置两只,阳极极耳沿电池壳体内壁环形均匀分布。
所述的阳极极片设置有2~6个阳极极耳。
本实用新型的有益效果是:上述的一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池,采用多阳极极耳,不仅能增强金属-玻璃封上盖与壳体同心度,从而使环缝焊接的质量得到有效改善,增加了电池的投入产出率;更重要的是,可将电池芯体与电池壳体紧密连成一体,控制了电池芯体的松动,有效地保护了电池内部阴极极耳与阳极极耳免受损伤,杜绝了电池因井下冲击、振动而导致内部断路、内部短路的现象发生,有效的确保了石油开采、地质勘探作业的进度,极大的提升了钻井施工队伍的经济效益。
附图说明
图1是本实用新型一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池的结构示意图;
图2是图1中A-A方向的剖视结构示意图;
图3是本实用新型另一种实施例的图1中A-A方向的剖视结构示意图;
图4是本实用新型另一种实施例的图1中A-A方向的剖视结构示意图;
图5是图1中B部的放大结构示意图;
图6是集流体的结构示意图;
图中:1、壳体,2、底部绝缘片,3、电池芯体,31、隔膜,32、阴极极片,33、阳极极片,4、上部绝缘片,5、金属-玻璃封上盖,51、圆弧过渡,6、电解液,7、顶部绝缘片,8、玻璃体,9、中心柱,10、空腔,11、阳极极耳,12、集流体,121、金属集流网。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示,一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池,包括一个壳体1,壳体1的内部从下至上依次设置有底部绝缘片2、电池芯体3、上部绝缘片4和金属-玻璃封上盖5,电池芯体3中设置有电解液6,电池芯体3为多层卷状结构,包括隔膜31、阴极极片32和阳极极片33,所述的隔膜31为非编织的玻璃纤维,阴极极片32为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜,阳极极片33为锂与镍拉网合膜,金属-玻璃封上盖5的下部设置有顶部绝缘片7,金属-玻璃封上盖5的中心通过玻璃体8设置有中心柱9,阴极极耳与中心柱9相连接,如图2、图5所示,所述的阳极极片33中设置4个阳极极耳11,阳极极耳11沿电池壳体1内壁环形均匀分布,所述金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置有圆弧过渡51,阳极极耳11的上端夹焊于金属-玻璃封上盖5侧壁与壳体1之间。
上述的耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池的阳极层33在制作时,首先制作带4个阳极极耳11的集流体12,如图6所示,集流体12包括金属集流网121和阳极极耳11,金属集流网121可以是镍拉网或不锈钢拉网、也可以是镍冲孔网或不锈钢冲孔网;阳极极耳11可以是镍极耳、也可以是不锈钢极耳。然后将锂箔与集流体12滚压成一体,成为阳极极片33,可单面滚压锂箔,也可双面滚压锂箔。在固定阳极极耳11时,将阳极极耳11纳入金属-玻璃封上盖5与壳体1之间,实施压封和夹缝环焊,使阳极极耳11与壳体1之间的连接更加紧密牢靠,其中金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置的圆弧过渡51,从而可以防止金属-玻璃封上盖5的下端面边缘将阳极极耳11切断。
实施例2
如图1所示,一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池,包括一个壳体1,壳体1的内部从下至上依次设置有底部绝缘片2、电池芯体3、上部绝缘片4和金属-玻璃封上盖5,电池芯体3中设置有电解液6,电池芯体3为多层卷状结构,包括隔膜31、阴极极片32和阳极极片33,所述的隔膜31为非编织的玻璃纤维,阴极极片32为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜,阳极极片33为锂与镍拉网合膜,金属-玻璃封上盖5的下部设置有顶部绝缘片7,金属-玻璃封上盖5的中心通过玻璃体8设置有中心柱9,阴极极耳与中心柱9相连接,如图3、图5所示,所述的阳极层33中设置2个阳极极耳11,阳极极耳11沿电池壳体1内壁环形均匀分布,所述金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置有圆弧过渡51,阳极极耳11的上端夹焊于金属-玻璃封上盖5侧壁与壳体1之间。
上述的耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池的阳极层33在制作时,首先制作带2个阳极极耳11的集流体12,如图6所示,集流体12包括金属集流网121和阳极极耳11,金属集流网121可以是镍拉网或不锈钢拉网、也可以是镍冲孔网或不锈钢冲孔网;阳极极耳11可以是镍极耳、也可以是不锈钢极耳。然后将锂箔与集流体12滚压成一体,成为阳极层33,可单面滚压锂箔,也可双面滚压锂箔。在固定阳极极耳11时,将阳极极耳11纳入上盖5与壳体1之间,实施压封和夹缝环焊,使阳极极耳11与壳体1之间的连接更加紧密牢靠,其中金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置的圆弧过渡51,从而可以防止金属-玻璃封上盖5的下端面边缘将阳极极耳11切断。
实施例3
如图1所示,一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池,包括一个壳体1,壳体1的内部从下至上依次设置有底部绝缘片2、电池芯体3、上部绝缘片4和金属-玻璃封上盖5,电池芯体3中设置有电解液6,电池芯体3为多层卷状结构,包括隔膜31、阴极极片32和阳极极片33,所述的隔膜31为非编织的玻璃纤维,阴极极片32为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜,阳极极片33为锂与镍拉网合膜,金属-玻璃封上盖5的下部设置有顶部绝缘片7,金属-玻璃封上盖5的中心通过玻璃体8设置有中心柱9,阴极极耳与中心柱9相连接,如图4、图5所示,所述的阳极极片33中设置6个阳极极耳11,阳极极耳11沿电池壳体1内壁环形均匀分布,所述金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置有圆弧过渡51,阳极极耳11的上端夹焊于上盖5侧壁与壳体1之间。
上述的耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池的阳极极片33在制作时,首先制作带6个阳极极耳11的集流体12,如图6所示,集流体12包括金属集流网121和阳极极耳11,金属集流网121可以是镍拉网或不锈钢拉网、也可以是镍冲孔网或不锈钢冲孔网;阳极极耳11可以是镍极耳、也可以是不锈钢极耳。然后将锂箔与集流体12滚压成一体,成为阳极极片33,可单面滚压锂箔,也可双面滚压锂箔。在固定阳极极耳11时,将阳极极耳11纳入金属-玻璃封上盖5与壳体1之间,实施压封和夹缝环焊,使阳极极耳11与壳体1之间的连接更加紧密牢靠,其中金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置的圆弧过渡51,从而可以防止金属-玻璃封上盖5的下端面边缘将阳极极耳11切断。
结合上述实施例,本实用新型的有益效果是:上述的一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池,采用多阳极极耳,不仅使环缝焊接的质量得到有效改善,增加了电池的投入产出率,更重要的是,可将电池芯体与电池壳体紧密连成一体,控制了电池芯体的松动,有效地保护了电池内部阴极极耳与阳极极耳免受损伤,杜绝了电池因井下振动、冲击而导致内部断路、内部短路的现象发生,有效的确保了石油开采、地质勘探作业的进度,极大的提升了钻井施工队伍的经济效益。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效,以及部分运用的实施例,而非用于限制本实用新型;应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池,包括一个壳体,壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖,电池芯体中灌注有电解液,电池芯体为层卷状结构,依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片,隔膜为非编织的玻璃纤维,阴极极片为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜,阳极极片为锂与镍拉网合膜,金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱,阴极极耳与中心柱相连接,其特征在于:所述金属-玻璃封上盖的下端面边缘处设置有圆弧过渡,阳极极耳夹焊于金属-玻璃封上盖与壳体之间,所述的阳极极耳至少设置两只,阳极极耳沿电池壳体内壁环形均匀分布。
2.根据权利要求1所述的一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池,其特征在于:所述的阳极极片设置有2~6个阳极极耳。
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