CN203812982U - 一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，包括壳体、自我保护装置和高倍率电芯，所述自我保护装置安装于壳体的上端，自我保护装置包括设有密封腔的密封圈，所述密封腔内从上至下依次安装有端盖、正温度系数控制端子和防爆阀，所述端盖上开有若干通气孔，端盖的两侧安装有正极接线柱和负极接线柱，所述密封圈底部安装有保护板，所述保护板与防爆阀相连接，保护板中心尺寸小于保护板两端的尺寸，所述高倍率电芯安装于自我保护装置下方。本实用新型能够增加集流体的导电性能、降低集流体电流密度，降低极化电阻，实现动力型锂离子电池的高倍率输出，能够避免起火、爆炸等事故的发送，实现保护的作用，值得推广应用。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及锂离子电池结构的技术领域，特别是有自我保护装置的高倍率锂离子电池的技术领域。
【背景技术】
在电子产品非常普及的今天，电池是一个应用非常广泛的产品，电池的种类很多，有碱性锌锰电池、镉镍电池、氢镍电池、锂电池、锂离子电池等，还包括燃料电池、太阳能电池等。其中的锂离子电池已经被人们广泛使用，锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材，电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，为了区别于传统意义上的锂电池，所以人们称之为锂离子电池。锂离子电池自1990年问世以来，因其卓越的性能得到了迅猛的发展，并广泛地应用于社会。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，像大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等，且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。目前传统的动力电池采用依次叠放的负极片、隔膜纸、正极片、隔膜纸进行卷绕，再引出正极导电柄和负极导电柄。动力电池的输出功率的高低是一个重要的性能指标，传统锂离子电池在高倍率放电条件下电芯极片表面极化增大、单位面积上的电流密度增加致使电阻升高，而且传统结构中电流从极片至输出端的距离较长，导致高倍率放电性能不理想，而动力电池对高倍率的要求较高。
锂离子二次电池的正极材料含有锂元素，如果在使用、存储、运输过程中处理不当，都可能会发生危险和损失。如过充电、过放电、短路、高温、撞击等都会使电池内部结构发生变化，导致温度急剧升高、内部短路或造成内部高压，从而造成锂离子电池的漏液、燃烧甚至爆炸等严重后果。现有锂离子圆柱型电池的头部由密封圈、上盖片、正温度系数控制端子(PTC)组成，没有任何防爆及保护装置，无法解决直接造成电池爆炸的内部高压气体问题。锂离子电池的安全性能问题一直是限制该行业迅速发展的重要因素。
【实用新型内容】
本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，能够增加集流体的导电性能、降低集流体电流密度，降低极化电阻，缩短了电流的传输距离，从而有效减小内阻，实现动力型锂离子电池的高倍率输出，能够避免起火、爆炸等事故的发送，实现保护的作用，该防爆阀的设计灵巧、结构稳固，值得推广应用。
为实现上述目的，本实用新型提出了一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，包括壳体、自我保护装置和高倍率电芯，所述自我保护装置安装于壳体的上端，自我保护装置包括设有密封腔的密封圈，所述密封腔内从上至下依次安装有端盖、正温度系数控制端子和防爆阀，所述端盖上开有若干通气孔，端盖的两侧安装有正极接线柱和负极接线柱，所述密封圈底部安装有保护板，所述保护板与防爆阀相连接，保护板中心尺寸小于保护板两端的尺寸，所述高倍率电芯安装于自我保护装置下方，高倍率电芯包括若干正极片和若干负极片，若干正极片焊接形成正极，正极上设有正极导电柄，若干负极片焊接形成负极，负极上设有负极导电柄，所述正极导电柄和负极导电柄与保护板相连接。
作为优选，所述密封圈上设有第一限位结构和第二限位结构，第一限位结构和第二限位结构包围形成密封腔，第一限位结构位于第二限位结构的上方，第一限位结构和第二限位结构均为环形结构。
作为优选，所述通气孔上方安装有圆形挡尘板，所述挡尘板的直径等于通气孔的直径。
作为优选，所述防爆阀的上表面和下表面均涂有辐射散热涂料层，防爆阀的中间为圆弧形结构，防爆阀的周围是扁平形结构，防爆阀中间的圆弧形结构上设有刻痕，所述保护板的中心与防爆阀的圆弧形结构焊接连接。
作为优选，所述正极片包括第一铝箔基材、正极涂料层和绝缘涂料层，所述正极涂料层涂覆于第一铝箔基材的一侧面，绝缘涂料层覆于第一铝箔基材的另一侧面，第一铝箔基材的一端设有第一留白区域；所述负极片包括第二铝箔基材、负极涂料层和绝缘涂料层，所述负极涂料层涂覆于第二铝箔基材的一侧面，绝缘涂料层覆于第二铝箔基材的另一侧面，第二铝箔基材的一端设有第二留白区域，所述正极片和负极片采用第一留白区域与第二留白区域错开的方式相互交错叠放，正极涂料层与负极片上的绝缘涂料层相重叠，负极涂料层与正极片上的绝缘涂料层相重叠，若干第一留白区域连接形成正极，若干第二留白区域连接形成负极。
作为优选，所述第一铝箔基材和第二铝箔基材的厚度均为8～20μm，第一铝箔基材和第二铝箔基材的宽度均为3～15cm。
作为优选，所述正极涂料层的厚度为120～160μm，负极涂料层的厚度为120～160μm，绝缘涂料层的厚度为30～80μm。
作为优选，所述第一留白区域的宽度为0.3～1cm，若干第一留白区域采用焊接方式连接形成正极，所述第二留白区域的宽度为0.3～1cm，若干第二留白区域采用焊接方式连接形成负极。
本实用新型的有益效果：本实用新型在于降低电极涂层的面密度使得涂敷的极片涂层更薄，增加集流体的导电性能、降低集流体电流密度，降低极化电阻；由于改变了输电结构，缩短了电流的传输距离，从而有效减小内阻，实现动力型锂离子电池的高倍率输出；采用焊接方式来固定极片防止极片散落，省略了绝缘隔膜，使得电池的整体厚度变小，电池内阻降低。
防爆阀使电池的内部结构既灵活又稳固，防止电池的漏液、燃烧及爆炸，当电池受到过充电、过放电、短路、高温、撞击等情况，导致电池内部结构发生变化、温度急剧升高、内部短路、造成内部高压时，防爆阀也将随着内部气压发生形变，至一定值时防爆阀与保护板相连部分就断开形成电池断路，保护板的中心尺寸小于两端尺寸，使得保护板对于温度急剧升高、内部短路、造成内部高压的情形更加敏感，能够更好的保护电池，如内压仍继续升高达到一定值时防爆阀将沿刻痕处撕开进行排气以杜绝爆炸、起火情况发生，从而达到保护作用，并且产生的气体能够及时的从端盖上方的通气孔中溢出，防止密封腔内产生过大的压力，通气孔上方的挡尘板能防止灰尘进入密封腔内，并且防爆阀的上下表面均涂有辐射散热涂料层，能在短时间内通过辐射的形式降低产生的热量。
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本实用新型一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池的主视结构示意图；
图2是本实用新型自我保护装置的主视结构示意图；
图3是图2中A部放大图；
图4是本实用新型高倍率电芯的俯视剖面图；
图5是本实用正极片的结构示意图；
图6是本实用负极片的结构示意图。
【具体实施方式】
参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，本实用新型一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，包括壳体1、自我保护装置2和高倍率电芯3，所述自我保护装置2安装于壳体1的上端，自我保护装置2包括设有密封腔213的密封圈21，所述密封腔213内从上至下依次安装有端盖22、正温度系数控制端子23和防爆阀24，所述端盖22上开有若干通气孔221，端盖22的两侧安装有正极接线柱223和负极接线柱224，所述密封圈21底部安装有保护板25，所述保护板25与防爆阀24相连接，保护板25中心尺寸小于保护板25两端的尺寸，所述高倍率电芯3安装于自我保护装置2下方，高倍率电芯3包括若干正极片31和若干负极片32，若干正极片31焊接形成正极34，正极34上设有正极导电柄341，若干负极片31焊接形成负极35，负极35上设有负极导电柄351，所述正极导电柄341和负极导电柄351与保护板25相连接。
所述密封圈21上设有第一限位结构211和第二限位结构212，第一限位结构211和第二限位结构212包围形成密封腔213，第一限位结构211位于第二限位结构212的上方，第一限位结构211和第二限位结构212均为环形结构，所述通气孔221上方安装有圆形挡尘板222，所述挡尘板222的直径等于通气孔221的直径，所述防爆阀24的上表面和下表面均涂有辐射散热涂料层241，防爆阀24的中间为圆弧形结构，防爆阀24的周围是扁平形结构，防爆阀24中间的圆弧形结构上设有刻痕，所述保护板25的中心与防爆阀24的圆弧形结构焊接连接。
所述正极片31包括第一铝箔基材311、正极涂料层312和绝缘涂料层33，所述正极涂料层312涂覆于第一铝箔基材311的一侧面，绝缘涂料层33覆于第一铝箔基材311的另一侧面，第一铝箔基材311的一端设有第一留白区域313；所述负极片32包括第二铝箔基材321、负极涂料层322和绝缘涂料层33，所述负极涂料层322涂覆于第二铝箔基材321的一侧面，绝缘涂料层33覆于第二铝箔基材321的另一侧面，第二铝箔基材321的一端设有第二留白区域323，所述正极片31和负极片32采用第一留白区域313与第二留白区域323错开的方式相互交错叠放，正极涂料层311与负极片32上的绝缘涂料层33相重叠，负极涂料层321与正极片31上的绝缘涂料层33相重叠，若干第一留白区313域连接形成正极34，若干第二留白区323域连接形成负极35，所述第一铝箔基材311和第二铝箔基材321的厚度均为8～20μm，第一铝箔基材311和第二铝箔基材321的宽度均为3～15cm，所述正极涂料层312的厚度为120～160μm，负极涂料层322的厚度为120～160μm，绝缘涂料层33的厚度为30～80μm，所述第一留白区域313的宽度为0.3～1cm，若干第一留白区域313采用焊接方式连接形成正极34，所述第二留白区域323的宽度为0.3～1cm，若干第二留白区域323采用焊接方式连接形成负极35。
本实用新型工作过程：
本实用新型一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池在工作过程中，通过在铝箔基材的表面涂覆正极涂料层312（负极涂料层322）和绝缘涂料层33，并在第一铝箔311和第二铝箔321上分别设置第一留白区域313和第二留白区域323，正极片31和负极片32采用第一留白区域313与第二留白区域323错开的方式相互交错叠放，正极涂料层312与负极片32上的绝缘涂料层33相重叠，负极涂料层322与正极片31上的绝缘涂料层33相重叠，省略了绝缘隔膜，降低电极涂层的面密度使得涂敷的极片涂层更薄，增加集流体的导电性能、降低集流体电流密度，降低极化电阻；由于改变了输电结构，缩短了电流的传输距离，从而有效减小内阻，实现动力型锂离子电池的高倍率输出，采用焊接方式来固定极片防止极片散落，省略了绝缘隔膜，使得电池的整体厚度变小，电池内阻降低。
当电池受到过充电、过放电、短路、高温、撞击等情况，导致电池内部结构发生变化、温度急剧升高、内部短路、造成内部高压时，防爆阀24也将随着内部气压发生形变，至一定值时防爆阀24与保护板25相连部分就断开形成电池断路，保护板25的中心尺寸小于两端尺寸，使得保护板25对于温度急剧升高、内部短路、造成内部高压的情形更加敏感，能够更好的保护电池，如内压仍继续升高达到一定值时防爆阀24将沿刻痕处撕开进行排气以杜绝爆炸、起火情况发生，从而达到保护作用，并且产生的气体能够及时的从端盖22上方的通气孔221中溢出，防止密封腔213内产生过大的压力，通气孔221上方的挡尘板222能防止灰尘进入密封腔213内，并且防爆阀24的上下表面均涂有辐射散热涂料层241，能在短时间内通过辐射的形式降低产生的热量。
上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，其特征在于：包括壳体（1）、自我保护装置（2）和高倍率电芯（3），所述自我保护装置（2）安装于壳体（1）的上端，自我保护装置（2）包括设有密封腔（213）的密封圈（21），所述密封腔（213）内从上至下依次安装有端盖（22）、正温度系数控制端子（23）和防爆阀（24），所述端盖（22）上开有若干通气孔（221），端盖（22）的两侧安装有正极接线柱（223）和负极接线柱（224），所述密封圈（21）底部安装有保护板（25），所述保护板（25）与防爆阀（24）相连接，保护板（25）中心尺寸小于保护板（25）两端的尺寸，所述高倍率电芯（3）安装于自我保护装置（2）下方，高倍率电芯（3）包括若干正极片（31）和若干负极片（32），若干正极片（31）焊接形成正极（34），正极（34）上设有正极导电柄（341），若干负极片（31）焊接形成负极（35），负极（35）上设有负极导电柄（351），所述正极导电柄（341）和负极导电柄（351）与保护板（25）相连接。
2.如权利要求1所述的一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，其特征在于：所述密封圈（21）上设有第一限位结构（211）和第二限位结构（212），第一限位结构（211）和第二限位结构（212）包围形成密封腔（213），第一限位结构（211）位于第二限位结构（212）的上方，第一限位结构（211）和第二限位结构（212）均为环形结构。
3.如权利要求1所述的一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，其特征在于：所述通气孔（221）上方安装有圆形挡尘板（222），所述挡尘板（222）的直径等于通气孔（221）的直径。
4.如权利要求1所述的一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，其特征在于：所述防爆阀（24）的上表面和下表面均涂有辐射散热涂料层（241），防爆阀（24）的中间为圆弧形结构，防爆阀（24）的周围是扁平形结构，防爆阀（24）中间的圆弧形结构上设有刻痕，所述保护板（25）的中心与防爆阀（24）的圆弧形结构焊接连接。
5.如权利要求1所述的一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，其特征在于：所述正极片（31）包括第一铝箔基材（311）、正极涂料层（312）和绝缘涂料层（33），所述正极涂料层（312）涂覆于第一铝箔基材（311）的一侧面，绝缘涂料层（33）覆于第一铝箔基材（311）的另一侧面，第一铝箔基材（311）的一端设有第一留白区域（313）；所述负极片（32）包括第二铝箔基材（321）、负极涂料层（322）和绝缘涂料层（33），所述负极涂料层（322）涂覆于第二铝箔基材（321）的一侧面，绝缘涂料层（33）覆于第二铝箔基材（321）的另一侧面，第二铝箔基材（321）的一端设有第二留白区域（323），所述正极片（31）和负极片（32）采用第一留白区域（313）与第二留白区域（323）错开的方式相互交错叠放，正极涂料层（311）与负极片（32）上的绝缘涂料层（33）相重叠，负极涂料层（321）与正极片（31）上的绝缘涂料层（33）相重叠，若干第一留白区（313）域连接形成正极（34），若干第二留白区（323）域连接形成负极（35）。
6.如权利要求5所述的一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，其特征在于：所述第一铝箔基材（311）和第二铝箔基材（321）的厚度均为8～20μm，第一铝箔基材（311）和第二铝箔基材（321）的宽度均为3～15cm。
7.如权利要求5所述的一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，其特征在于：所述正极涂料层（312）的厚度为120～160μm，负极涂料层（322）的厚度为120～160μm，绝缘涂料层（33）的厚度为30～80μm。
8.如权利要求5所述的一种有自我保护装置的高倍率锂离子电池，其特征在于：所述第一留白区域（313）的宽度为0.3～1cm，若干第一留白区域（313）采用焊接方式连接形成正极（34），所述第二留白区域（323）的宽度为0.3～1cm，若干第二留白区域（323）采用焊接方式连接形成负极（35）。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 313100 Changxin Economic Development Zone, Zhejiang, Huzhou Patentee after: ZHEJIANG XINGHAI ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 313100 No. 1346, Taihu Avenue, Changxing County economic and Technological Development Zone, Huzhou, Zhejiang Patentee before: Zhejiang Xinghai Energy Technology Co.,Ltd. |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140903 |