CN218548513U - 一种锂亚电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，具体公开了一种锂亚电池，包括一体的柱状结构的碳包电芯，碳包电芯的侧壁上设有多个凸起部，相邻两个凸起部之间形成容纳电解液的凹槽，凹槽可以保存大量的电解液，使得电池内部的反应更充分，放电容量更加均匀，且由于放电末期锂亚电池内的电解液充足，能够保证在放电末期的输出电压平稳。并且本实用新型中的碳包电芯为膏状固体，碳包电芯通过特制的成型机挤压成型，碳包电芯内的碳颗粒之间接触良好，导电性能优良，使得锂亚电池内部反应更充分，放电容量更加均匀。

Description

一种锂亚电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂亚电池。

背景技术

目前，由于锂亚电池具有高工作电压、贮存寿命长、工作温度范围宽、使用维护方便、适应性强的优点，锂亚电池被广泛应用在电表、水表、燃气表以及其他物联网领域。传统碳包电芯是将碳颗粒在金属钢壳内部挤压成型，碳颗粒与碳颗粒之间存在间隙，导致导电性能不好，吸收电液和保持电液的能力有限，导致锂亚电池在使用过程中也存在诸多问题，例如：电压滞后、放电末期电压不平稳、电池容量一致性差等，对电池使用寿命有很大的影响，为了解决这些问题，不同厂家采用的方式各不相同，例如使用特殊添加剂、更改产品配方、更改产品设计、引进自动化更高的设备等，这些措施对产品质量都有一定程度的提高，但在实际使用过程中仍然会有部分电池失效的可能。

因此，亟需一种锂亚电池，来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种锂亚电池，通过改变锂亚电池内碳包电芯的结构，提高了锂亚电池内部电解液的储存量，从而保证了电池容量的一致性，并且放电末期电压平稳，不易失效。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种锂亚电池，该锂亚电池包括外壳、碳包电芯、正极柱、锂片和隔膜组件，所述碳包电芯设置在所述外壳内，所述正极柱与所述碳包电芯连接，所述锂片贴合所述外壳的内侧壁设置，所述隔膜组件设置在所述碳包电芯与所述锂片之间，所述隔膜组件与所述碳包电芯之间填充有电解液，其特征在于，所述碳包电芯为柱体结构，所述碳包电芯的侧壁上设有多个凸起部，相邻两个所述凸起部之间形成凹槽，所述凸起部与所述隔膜组件连接。

可选地，多个所述凸起部沿所述碳包电芯的周向均布。

可选地，所述凸起部与所述凹槽之间圆弧过渡。

可选地，所述碳包电芯为膏状固体。

可选地，所述外壳包括密封连接的壳体和盖板组件，所述正极柱的一端穿过所述盖板组件和隔膜组件后与碳包电芯连接，所述正极柱与所述盖板组件之间密封连接。

可选地，所述盖板组件的中心设有插接孔，所述正极柱穿过所述插接孔设置，所述插接孔内设置有密封结构，所述密封结构密封所述盖板组件与所述正极柱之间的空隙。

可选地，所述盖板组件上设有注液孔，所述注液孔内设置有密封球，所述密封球密封所述注液孔。

可选地，所述锂亚电池包括上绝缘片和下绝缘片，所述上绝缘片与所述盖板组件下端面连接，所述下绝缘片与所述壳体底端的内侧壁连接。

可选地，所述锂亚电池包括集流片，所述集流片的两端分别连接所述正极柱和所述碳包电芯。

可选地，所述隔膜组件包括边隔膜、上隔膜和下隔膜，所述边隔膜的顶端与所述上隔膜连接，所述边隔膜的底端与所述下隔膜连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种锂亚电池，该锂亚电池包括外壳、碳包电芯、正极柱、锂片和隔膜组件，碳包电芯为柱体结构，碳包电芯的侧壁上设有多个凸起部，相邻两个凸起部之间形成凹槽，凸起部与隔膜组件连接。相较于传统技术中的碳颗粒堆积形成的碳包电芯，本实施例中一体的碳包电芯的凹槽内能够容纳更多的电解液，使得碳包电芯与电解液的反应更加充分，从而保证了放电容量的一致性较高，且由于放电末期锂亚电池内的电解液充足，能够保证在放电末期的输出电压平稳。

且本实用新型中的碳包电芯为一整体结构，由乙炔黑、超导炭黑、异丙醇和聚四氟乳液混合均匀后形成膏状固体，碳包电芯的碳颗粒与碳颗粒之间接触更好，其导电性能良好，且吸收电解液和保持电解液的能力优良，使得锂亚电池内部反应更充分，放电容量更加均匀。

附图说明

图1是本实用新型实施例中提供的锂亚电池的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中提供的碳包电芯的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中提供的辅助安装件的结构示意图。

图中：

100、外壳；110、壳体；120、盖板组件；121、注液孔；130、密封结构； 140、密封球；150、上绝缘片；160、下绝缘片；200、碳包电芯；210、凸起部； 220、凹槽；300、正极柱；400、锂片；510、边隔膜；520、上隔膜；600、辅助安装件；610、锥形导向部；620、圆筒导向部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本实施例提供一种锂亚电池，该锂亚电池包括外壳100、碳包电芯200、正极柱300、锂片400和隔膜组件，碳包电芯200设置在外壳100 内，正极柱300的一端设置于外壳100外侧，另一端穿过外壳100后与外壳100 内部的碳包电芯200导电连接，锂片400贴合外壳100的内侧壁设置，隔膜组件设置在碳包电芯200与锂片400之间，隔膜组件能够包裹碳包电芯200，以将碳包电芯200和锂片400隔离开，进一步地，隔膜组件与碳包电芯200之间的空隙填充有电解液，碳包电芯200为柱体结构，碳包电芯200的侧壁上设有多个凸起部210，相邻两个凸起部210之间形成凹槽220，凸起部210与隔膜组件连接。相较于传统技术中的碳颗粒堆积形成的碳包电芯200，本实施例中由于碳包电芯200的凹槽220内能够容纳更多的电解液，使得碳包电芯200与电解液的反应更加充分，从而保证了放电容量的一致性较高，且由于放电末期锂亚电池内的电解液充足，能够保证在放电末期的输出电压平稳。

相较于传统技术中的碳颗粒堆积形成的碳包电芯200，其碳颗粒与碳颗粒之间有较大缝隙，导电性能不好，而本实施例中的碳包电芯200为一整体结构，由乙炔黑、超导炭黑、异丙醇和聚四氟乳液混合均匀后形成膏状固体，之后将膏状固体放入特制的成型机内进行挤压成型，再放入壳体110中间，碳包电芯200的碳颗粒与碳颗粒之间接触更好，其导电性能良好，且吸收电解液和保持电解液的能力优良，使得锂亚电池内部反应更充分，放电容量更加均匀。

作为一种可选地方案，碳包电芯200上的多个凸起部210沿碳包电芯200 的周向均布。本实施例中以六个凸起部210为例进行说明，六个凸起部210之间形成六个凹槽220，从而能够容纳更多的电解液，提高锂亚电池的容量一致性和放电电压的平稳性。进一步地，为了方便碳包电芯200成型后脱模，碳包电芯 200的凸起部210与凹槽220之间圆弧过渡，形成横截面为“花朵状”的结构。此种结构制作工艺简单，加工成本较低，经济效益良好。

隔膜组件包括上隔膜520、下隔膜和边隔膜510，上隔膜520位于碳包电芯 200上方并与边隔膜510的顶端连接，下隔膜位于碳包电芯200的下方并与边隔膜510的底端连接，正极柱300密封穿过上隔膜520后与碳包电芯200连接，当碳包电芯200放置到壳体110内后，边隔膜510的内侧壁与碳包电芯200的凸起部210连接，边隔膜510的外侧壁与锂片400紧密贴合。本实施例中上隔膜520、下隔膜和边隔膜510采用玻璃纤维膜。当然，在其他实施例中也可以采用其他材料制成，本实施例对此不做限定。

继续参见图1，本实施例中的外壳100包括密封连接的壳体110和盖板组件 120，正极柱300的一端穿过盖板组件120和隔膜组件后与碳包电芯200导电连接，正极柱300与盖板组件120之间密封连接。示例性地，壳体110和盖板组件120均采用304不锈钢材质或316不锈钢材质制成，壳体110与盖板组件120 之间通过激光焊接的方式密封连接。当然，在其他实施例中也可以通过其他方式密封连接，本实施例对此不做限定。进一步地，锂亚电池还包括集流片，集流片的两端分别连接正极柱300和碳包电芯200，从而将正极柱300与碳包电芯200 导电连通。

作为一种可选地方案，盖板组件120的中心设有插接孔，正极柱300穿过插接孔设置，插接孔内设置有密封结构130，密封结构130将盖板组件120与正极柱300之间的空隙密封，从而避免外壳100内的电解液泄漏，保证用户的安全。进一步地，盖板组件120上还设有注液孔121，注液孔121位于插接孔的一侧，注液孔121内设置有密封球140，密封球140的直径略大于注液孔121的直径最小处，从而密封球140能够将注液孔121密封。当锂片400、隔膜组件、碳包电芯200和外壳100组装完成后，通过注液孔121可以向外壳100内注入电解液，之后将密封球140放入注液孔121内压紧，完成安装。本实施例中密封结构130和密封球140都可以采用玻璃材质加工而成。

锂亚电池包括上绝缘片150和下绝缘片160，上绝缘片150与盖板组件120 下端面连接，上绝缘件能够将正极柱300与外壳100隔离，避免发生连电的状况，下绝缘片160与壳体110底端的内侧壁连接，以使包裹碳包电芯200的隔膜组件与外壳100隔离。在一些实施例中，上绝缘片150和下绝缘片160可以采用PTFE膜或者FEP膜，在保证外壳100密封的情况下，起到防水透气的作用。

将本实施例中的多个锂亚电池与传统的锂亚电池对此，以2mA的放电电流为例进行对比测试，测试电池放电容量计算出容量的CPK值，本实例中的锂亚电池的放电容量均高于传统型的锂亚电池，且锂亚电池的CPK值也远远超过了传统型电池CPK值，达到了制程能力通常规定的CPK≥1.33。并且与传统的锂亚电池相比，本实施例中的锂亚电池放电电压平稳，不会出现明显的电压抖动。

具体组装过程：

(1)制作碳包电芯200的膏状料。将乙炔黑和超导炭黑按照重量比为92： 8的比例混合均匀，乙炔黑和超导炭黑的总重量记为m，之后加入异丙醇和水的混合溶液进行湿料混合(混合溶液中异丙醇和水的重量比为3:7)，混合后形成混合物料，其中，异丙醇和水的混合溶液占混合物料的80％，之后继续加入重量比为8％的聚四氟乳液，混合均匀后形成膏状料，聚四氟乳液能够起到一定的粘合作用，保证乙炔黑和超导炭黑的碳颗粒之间的接触良好。

(2)碳包电芯200成型。将碳包电芯200的膏状料放入特制的成型机内挤压成型，然后将成型的碳包电芯200加热纤维化、加热去水。

(3)组装壳体110。壳体110的一端设有开口，通过开口将下绝缘片160 安装在壳体110的底部内侧，之后将片状的锂片400通过机械辊压的方式贴合在壳体110的内侧壁上，将锂片400制成圆筒状结构，然后使用夹具将包裹隔膜组件的碳包电芯200通过辅助安装件600放入壳体110的中间，将碳包电芯 200平压一次，从而使碳包电芯200发生微微变形，碳包电芯200的凸起部210 与边隔膜510紧密贴附。

参见图3，辅助安装件600包括互相连接的锥形导向部610和圆筒导向部 620，通过锥形导向部610的设置方便夹具进行操作，圆筒导向部620能够起到一定的限位作用，从而将碳包电芯200安装到外壳100内的中心位置，安装位置准确。

(4)组装盖板组件120。将盖板组件120盖合在壳体110的开口处，通过机械压合将正极柱300压入碳包电芯200内，通过密封结构130密封正极柱300 与盖板组件120之间的空隙，然后通过激光焊接将盖板组件120和壳体110的开口密封连接。

(5)注液。最后通过注液孔121向隔膜组件与碳包电芯200之间的空隙内注入电解液，然后将密封球140放入注液孔121内，压紧密封球140，完成注液孔121的密封。

(6)清洗。对组装完成的壳体110和盖板组件120的外侧进行清洗，完成整个锂亚电池的组装。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂亚电池，包括外壳(100)、碳包电芯(200)、正极柱(300)、锂片(400)和隔膜组件，所述碳包电芯(200)设置在所述外壳(100)内，所述正极柱(300)与所述碳包电芯(200)连接，所述锂片(400)贴合所述外壳(100)的内侧壁设置，所述隔膜组件设置在所述碳包电芯(200)与所述锂片(400)之间，所述隔膜组件与所述碳包电芯(200)之间填充有电解液，其特征在于，所述碳包电芯(200)为柱体结构，所述碳包电芯(200)的侧壁上设有多个凸起部(210)，相邻两个所述凸起部(210)之间形成凹槽(220)，所述凸起部(210)与所述隔膜组件连接。

2.根据权利要求1所述的锂亚电池，其特征在于，多个所述凸起部(210)沿所述碳包电芯(200)的周向均布。

3.根据权利要求1所述的锂亚电池，其特征在于，所述凸起部(210)与所述凹槽(220)之间圆弧过渡。

4.根据权利要求1所述的锂亚电池，其特征在于，所述碳包电芯(200)为膏状固体。

5.根据权利要求1所述的锂亚电池，其特征在于，所述外壳(100)包括密封连接的壳体(110)和盖板组件(120)，所述正极柱(300)的一端穿过所述盖板组件(120)和隔膜组件后与碳包电芯(200)连接，所述正极柱(300)与所述盖板组件(120)之间密封连接。

6.根据权利要求5所述的锂亚电池，其特征在于，所述盖板组件(120)的中心设有插接孔，所述正极柱(300)穿过所述插接孔设置，所述插接孔内设置有密封结构(130)，所述密封结构(130)密封所述盖板组件(120)与所述正极柱(300)之间的空隙。

7.根据权利要求5所述的锂亚电池，其特征在于，所述盖板组件(120)上设有注液孔(121)，所述注液孔(121)内设置有密封球(140)，所述密封球(140)密封所述注液孔(121)。

8.根据权利要求5所述的锂亚电池，其特征在于，所述锂亚电池包括上绝缘片(150)和下绝缘片(160)，所述上绝缘片(150)与所述盖板组件(120)下端面连接，所述下绝缘片(160)与所述壳体(110)底端的内侧壁连接。

9.根据权利要求1所述的锂亚电池，其特征在于，所述锂亚电池包括集流片，所述集流片的两端分别连接所述正极柱(300)和所述碳包电芯(200)。

10.根据权利要求1所述的锂亚电池，其特征在于，所述隔膜组件包括边隔膜(510)、上隔膜(520)和下隔膜，所述边隔膜(510)的顶端与所述上隔膜(520)连接，所述边隔膜(510)的底端与所述下隔膜连接。

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