RU205771U1 - PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY - Google Patents

PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY Download PDF

Info

Publication number
RU205771U1
RU205771U1 RU2021112676U RU2021112676U RU205771U1 RU 205771 U1 RU205771 U1 RU 205771U1 RU 2021112676 U RU2021112676 U RU 2021112676U RU 2021112676 U RU2021112676 U RU 2021112676U RU 205771 U1 RU205771 U1 RU 205771U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
layer
separator
current
positive
Prior art date
Application number
RU2021112676U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Архипенко
Вероника Андреевна Нохаева
Original Assignee
Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия")
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 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") filed Critical Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия")
Priority to RU2021112676U priority Critical patent/RU205771U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU205771U1 publication Critical patent/RU205771U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электрохимической энергетике, в частности - к литий-ионным аккумуляторам (ЛИА). Одной из актуальных проблем ЛИА является проблема повышения безопасности их эксплуатации. Техническим результатом полезной модели является повышение термической и механической устойчивости аккумулятора к протеканию в нем тока короткого замыкания. Указанный технический результат достигается конструкцией призматического литий-ионного аккумулятора. Литий-ионный аккумулятор содержит двухслойный полимерный вакуумированный корпус с внешним слоем, внутренним слоем и внутри которого размещен электродный блок из положительных и отрицательных электродов, на одной стороне корпуса герметично запаяны токовыводы положительных и отрицательных электродов, состоящих из токовых коллекторов с нанесенной на них активной массой, между электродами расположена лента сепаратора, пропитанная электролитом, токовые коллекторы электродов приварены к токовыводам контроллера заряда-разряда, расположение электродов и сепаратора выполнено способом Z-укладки, лента сепаратора выполнена трехслойной, состоящей из внутреннего слоя из полипропилена и двух слоев из поливинилидендифторида, непосредственно контактирующих с поверхностью отрицательного и положительного электродов. На токовыводы электродов нанесена трехслойная сульфированная каучуковая пленка, а внутренний слой корпуса снабжен защитными пластырями на боковых поверхностях. 2 з.п. ф-лы,4 ил.The utility model relates to electrochemical power engineering, in particular, to lithium-ion batteries (LIB). One of the urgent problems of LIB is the problem of increasing the safety of their operation. The technical result of the utility model is to increase the thermal and mechanical resistance of the battery to the flow of short-circuit current in it. The specified technical result is achieved by the design of a prismatic lithium-ion battery. The lithium-ion battery contains a two-layer polymer evacuated housing with an outer layer, an inner layer and inside which an electrode block of positive and negative electrodes is located; on one side of the housing, current leads of positive and negative electrodes are hermetically sealed, consisting of current collectors with an active mass deposited on them, between the electrodes there is a separator tape impregnated with electrolyte, the current collectors of the electrodes are welded to the current leads of the charge-discharge controller, the arrangement of the electrodes and the separator is made by the Z-stacking method, the separator tape is made of three-layer, consisting of an inner layer of polypropylene and two layers of polyvinylidene difluoride, directly in contact with the surface of the negative and positive electrodes. A three-layer sulfonated rubber film is applied to the current leads of the electrodes, and the inner layer of the body is equipped with protective plasters on the side surfaces. 2 c.p. f-ly, 4 dwg.

Description

Полезная модель относится к электрохимической энергетике, в частности - к литий-ионным аккумуляторам (ЛИА). Одной из актуальных проблем ЛИА является проблема повышения безопасности их эксплуатации.The utility model relates to electrochemical power engineering, in particular, to lithium-ion batteries (LIB). One of the urgent problems of LIB is the problem of increasing the safety of their operation.

Известен цилиндрический литий-ионный аккумулятор с катодом на основе LiCoO2, трехслойным сепаратором и самовосстанавливающимся предохранителем Патент RU №190388, опубликован 01.07.2019, МПК Н01М 10/0525, содержащий коррозионно-стойкий тянутый металлический корпус с покрытием из никеля, внутри которого размещен блок электродов, изготовленный по типу рулонной конструкции, состоящий из положительного электрода на основе LiCoO2 и отрицательного электрода на основе искусственного графита, разделенных между собой пористым трехслойным сепаратором (полипропилен/полиэтилен/полипропилен) толщиной 25 мкм, сепаратор смочен электролитом на основе соли LiPF6 и растворителей этиленкарбоната, этилметилкарбоната, диметилкарбоната, виниленкарбоната, положительный токовывод приварен контактно-точечной сваркой к крышке, отрицательный токовывод приварен контактно-точечной сваркой к корпусу аккумулятора, в крышке имеется предохранительная мембрана и самовосстанавливающийся плавкий предохранитель в форме кольца, герметизация и крепление крышки к корпусу производятся методом зиговки, предварительной и окончательной завальцовки.Known is a cylindrical lithium-ion battery with a cathode based on LiCoO 2 , a three-layer separator and a self-healing fuse. electrodes made of a roll-type design, consisting of a positive electrode based on LiCoO 2 and a negative electrode based on artificial graphite, separated by a porous three-layer separator (polypropylene / polyethylene / polypropylene) 25 μm thick, the separator is moistened with an electrolyte based on LiPF 6 salt and solvents ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, vinyl carbonate, the positive terminal is spot-welded to the cover, the negative terminal is spot-welded to the battery case, the cover has a safety diaphragm and a self-healing fuse in the form rings, sealing and fastening of the cover to the body are made by bending, preliminary and final rolling.

Недостатком данного технического решения является недостаточная устойчивость к воспламенению при коротком замыкании электродов. Предохранитель не решает достаточным образом эту проблему, так как замыкание происходит внутри корпуса аккумулятора, а плавкий предохранитель только размыкает электроды.The disadvantage of this technical solution is the lack of resistance to ignition with a short circuit of the electrodes. The fuse does not sufficiently solve this problem, since the short circuit occurs inside the battery case, and the fuse only opens the electrodes.

Известен призматический литий-ионный аккумулятор Патент RU №190339, опубликовано 27.06.2019, МПК H01M 10/0525, H01M 4/131, принят за прототип, содержащий двухслойный полимерный корпус с внешним слоем и внутренним слоем, внутри которого размещен электродный блок из положительных и отрицательных электродов, на одной стороне корпуса герметично запаяны токовыводы положительных и отрицательных электродов, состоящих из токовых коллекторов с нанесенной на них активной массой, между электродами расположен сепаратор, пропитанный электролитом, токовые коллекторы электродов приварены к соответствующим токовыводам.Known prismatic lithium-ion battery Patent RU No. 190339, published 06/27/2019, IPC H01M 10/0525, H01M 4/131, adopted as a prototype containing a two-layer polymer housing with an outer layer and an inner layer, inside which is placed an electrode block of positive and negative electrodes, on one side of the case, the current leads of the positive and negative electrodes, consisting of current collectors with an active mass applied to them, are hermetically sealed, a separator impregnated with electrolyte is located between the electrodes, the current collectors of the electrodes are welded to the corresponding current leads.

Недостатком прототипа является недостаточная устойчивость к механическому повреждению, в результате которого возникает короткое замыкание электродов, в результате чего повышается температура внутри блока электродов и происходит возгорание.The disadvantage of the prototype is insufficient resistance to mechanical damage, as a result of which a short circuit of the electrodes occurs, as a result of which the temperature inside the block of electrodes rises and a fire occurs.

Проблемой конструкции литий-ионных аккумуляторов является низкая устойчивость к воспламенению из-за образования огнеопасных газообразных продуктов при коротком замыкании электродов, возникающем как в процессе работы, так и при механическом повреждении.A problem in the design of lithium-ion batteries is their low resistance to ignition due to the formation of flammable gaseous products during short circuit of the electrodes, which occurs both during operation and during mechanical damage.

Техническим результатом полезной модели является повышение термической и механической устойчивости аккумулятора к протеканию в нем тока короткого замыкания.The technical result of the utility model is to increase the thermal and mechanical resistance of the battery to the flow of short-circuit current in it.

Указанный технический результат достигается конструкцией призматического литий-ионного аккумулятора. Литий-ионный аккумулятор содержит двухслойный полимерный вакуумированный корпус с внешним слоем, внутренним слоем и внутри которого размещен электродный блок из положительных и отрицательных электродов, на одной стороне корпуса герметично запаяны токовыводы положительных и отрицательных электродов, состоящих из токовых коллекторов с нанесенной на них активной массой, между электродами расположена лента сепаратора, пропитанная электролитом, токовые коллекторы электродов приварены к токовыводам контроллера заряда-разряда, причем расположение электродов и сепаратора выполнено способом Z-укладки, лента сепаратора выполнена трехслойной, состоящей из внутреннего слоя из полипропилена и двух слоев из поливинилидендифторида, непосредственно контактирующих с поверхностью отрицательного и положительного электродов. На токовыводы электродов нанесена трехслойная сульфированная каучуковая пленка, а внутренний слой корпуса снабжен защитными пластырями на боковых поверхностях.The specified technical result is achieved by the design of a prismatic lithium-ion battery. The lithium-ion battery contains a two-layer polymer evacuated housing with an outer layer, an inner layer and inside which an electrode block of positive and negative electrodes is located; on one side of the housing, current leads of positive and negative electrodes are hermetically sealed, consisting of current collectors with an active mass deposited on them, between the electrodes there is a separator tape impregnated with electrolyte, the current collectors of the electrodes are welded to the current leads of the charge-discharge controller, and the arrangement of the electrodes and the separator is made by the Z-stacking method, the separator tape is made of three-layer, consisting of an inner layer of polypropylene and two layers of polyvinylidene difluoride, directly contacting with the surface of the negative and positive electrodes. A three-layer sulfonated rubber film is applied to the current leads of the electrodes, and the inner layer of the body is equipped with protective plasters on the side surfaces.

Расположение электродов и ленты сепаратора способом Z-укладки обеспечивает более надежную изоляцию торцов электродов от прямого электрического контакта, чем другие способы монтажа ленты сепаратора, поскольку при Z-укладке лента сепаратора не разрезается, не сваривается, а сохраняет свою механическую целостность. При сборке электродного блока микровыступы коллектора или неровности активной массы выравниваются боковым давлением сепарационной ленты, не разрывая ее. При механическом повреждении электродного блока и соответствующем смещении плоскостей электродов боковая изоляция предотвращает дополнительные короткие замыкания электродов торцевыми участками. Применение трехслойной ленты сепарации, состоящей из слоев поливинилидендифторида (ПВДФ), непосредственно контактирующих с поверхностями электродов и внутреннего слоя полипропилена, увеличивает устойчивость сепарации к разрыву за счет большей механической прочности ПВДФ, а кроме того за счет его большей термической устойчивости (температура плавления 123-127°С, температура размягчения 140°С) сепаратор дольше сохраняет свою структуру при тепловом разгоне, вызываемым коротким замыканием. ПВДФ имеет также повышенную огнестойкость за счет наличия в своей структуре фторзамещенных фрагментов, что снижает количество опасных для развития горения веществ при коротком замыкании электродов. Внутренний слой полипропилена как более легкоплавкого компонента обеспечивает при повышении температуры заплавление пор слоев ПВДФ и препятствует возникновению новых точек короткого замыкания быстрорастущими дендритами лития, чем ограничивает рост скорости подъема температуры.The arrangement of the electrodes and the separator strip by the Z-laying method provides more reliable insulation of the electrode ends from direct electrical contact than other methods of mounting the separator strip, since during the Z-laying the separator strip is not cut, not welded, but retains its mechanical integrity. When assembling the electrode block, microprotrusions of the collector or unevenness of the active mass are leveled by the lateral pressure of the separating tape without breaking it. In case of mechanical damage to the electrode block and a corresponding displacement of the planes of the electrodes, the lateral insulation prevents additional short circuits of the electrodes by the end sections. The use of a three-layer separation tape, consisting of layers of polyvinylidene difluoride (PVDF), directly contacting the surfaces of the electrodes and the inner layer of polypropylene, increases the separation resistance to rupture due to the greater mechanical strength of PVDF, and also due to its greater thermal stability (melting point 123-127 ° C, softening temperature 140 ° C), the separator retains its structure longer during thermal runaway caused by a short circuit. PVDF also has an increased fire resistance due to the presence of fluorine-substituted fragments in its structure, which reduces the amount of substances hazardous for the development of combustion when the electrodes are short-circuited. The inner layer of polypropylene, as a more low-melting component, ensures that the pores of the PVDF layers are melted at an increase in temperature and prevents the emergence of new points of short circuit by rapidly growing lithium dendrites, thereby limiting the increase in the rate of temperature rise.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлено расположение электродов и сепаратора при Z-укладке.FIG. 1 shows the arrangement of the electrodes and the separator in the Z-arrangement.

На фиг. 2 представлен эскиз конструкции призматического литий-ионного аккумулятора на виде спереди с разрезами.FIG. 2 is a frontal cutaway sketch of a prismatic lithium-ion battery.

На фиг. 3 представлен эскиз конструкции призматического литий-ионного аккумулятора на виде сбоку с разрезами.FIG. 3 is a cross-sectional side view of the structure of a prismatic lithium-ion battery.

На фиг. 4 представлено расположение слоев сепаратора в аккумуляторе.FIG. 4 shows the arrangement of the separator layers in the accumulator.

На фигурах представлено:The figures show:

1 - внутренний слой двухслойного полимерного корпуса,1 - inner layer of a two-layer polymer body,

2 - внешний слой двухслойного полимерного корпуса,2 - outer layer of a two-layer polymer body,

3 - отрицательный электрод,3 - negative electrode,

4 - положительный электрод,4 - positive electrode,

5 - токовый коллектор отрицательного электрода 3,5 - current collector of negative electrode 3,

6 - токовый коллектор положительного электрода 4,6 - current collector of the positive electrode 4,

7 – сепаратор,7 - separator,

8 - отрицательный токовывод,8 - negative current output,

9 - положительный токовывод,9 - positive current output,

10 - защитные пластыри,10 - protective plasters,

11 - трехслойная сульфированная каучуковая пленка,11 - three-layer sulfonated rubber film,

12 - контроллер заряда-разряда,12 - charge-discharge controller,

13 - токоподводящие провода,13 - current supply wires,

14 - слой сепарации из поливинилидендифторида,14 - layer of separation from polyvinylidene difluoride,

15 - слой сепарации из полипропилена.15 - polypropylene separation layer.

Призматический литий-ионный аккумулятор состоит из двухслойного корпуса, включающего внутренний слой 1 и внешний слой 2. Во внутреннем слое 1 корпуса находятся блок отрицательных 3 и положительных 4 электродов, состоящих из токовых коллекторов: 5 отрицательного электрода 3 и 6 положительного электрода 4 с нанесенными на токовые коллекторы активной массой, между электродами расположен сепаратор 7, пропитанный электролитом. Сепаратор 7 является трехслойным, состоящим из двух слоев поливинилидендифторида 14, контактирующих с поверхностью отрицательного электрода 3 и положительного электрода 4, и слоя полипропилена 15, расположенного между слоями поливинилидендифторида 14. Расположение электродов положительного 4, отрицательного 3 и ленты сепаратора 7 выполнено способом Z-укладки. Токовые коллекторы 5 и 6 электродов 3 и 4 приварены к соответствующим токовыводам 8 и 9, токовыводы 8 и 9 расположены на одной стороне корпуса, корпус вакуумирован, внутренний слой 1 корпуса снабжен защитными пластырями 10 на боковых поверхностях, на токовыводы 8 и 9 нанесена трехслойная сульфированная каучуковая пленка 11, электроды 3 и 4 поджаты с усилием 5-6 МПа в залитом состоянии, в торце внешнего слоя 2 корпуса расположен контроллер заряда-разряда 12, к которому скоммутированы токовыводы 8 и 9 и токоподводящие провода 13.A prismatic lithium-ion battery consists of a two-layer body, including an inner layer 1 and an outer layer 2. In the inner layer 1 of the body there is a block of negative 3 and positive 4 electrodes, consisting of current collectors: 5 negative electrode 3 and 6 positive electrode 4 with deposited on current collectors with active mass, between the electrodes there is a separator 7 impregnated with electrolyte. Separator 7 is three-layer, consisting of two layers of polyvinylidene difluoride 14, contacting the surface of negative electrode 3 and positive electrode 4, and a layer of polypropylene 15 located between layers of polyvinylidene difluoride 14. The arrangement of electrodes of positive 4, negative 3 and separator tape 7 is made by the Z-stacking method ... Current collectors 5 and 6 of electrodes 3 and 4 are welded to the corresponding current leads 8 and 9, current leads 8 and 9 are located on one side of the case, the case is evacuated, the inner layer 1 of the case is equipped with protective patches 10 on the side surfaces, a three-layer sulfonated rubber film 11, electrodes 3 and 4 are pressed with a force of 5-6 MPa in the filled state, at the end of the outer layer 2 of the case there is a charge-discharge controller 12, to which current leads 8 and 9 and current supply wires 13 are connected.

Сборку аккумулятора производят, укладывая на ленту трехслойного сепаратора 7 положительный электрод 4, ленту сепаратора 7 укладывают на верхнюю сторону положительного электрода 4, на поверхность ленты сепаратора 7 укладывают отрицательный электрод 3 и на его верхнюю поверхность снова укладывают ленту трехслойного сепаратора 7. Операцию повторяют необходимое количество раз до получения электродного пакета, сваривают токовые коллекторы 6 положительных электродов 4, токовые коллекторы 5 отрицательных электродов 3, электродный пакет помещают на двухслойное полотно корпуса, свободный край полотна заворачивают так, чтобы электродный пакет был полностью закрыт и запаивают по периметру, кроме стороны, противоположной сгибу полотна, так, чтобы трехслойная сульфированная каучуковая пленка 11 каждого из токовыводов 8 и 9 попадала в зону пайки. Во внутренний слой двухслойного полимерного корпуса 1 заливают электролит, вакуумируют, запаивают оставшуюся сторону, оставляя дополнительный карман и создают усилие на внешнюю часть корпуса 2 величиной 5-6 мПа. К токовым коллекторам 5 и 6 отрицательного и положительного электродов соответственно, находящихся вне корпуса, припаивают контроллер заряда-разряда 12, токоподводящие провода 13 и приклеивают защитные пластыри 10, после чего проводят формирование, запаивают и удаляют карман.The battery is assembled by placing the positive electrode 4 on the tape of the three-layer separator 7, the tape of the separator 7 is placed on the upper side of the positive electrode 4, the negative electrode 3 is placed on the surface of the tape of the separator 7, and the tape of the three-layer separator 7 is again laid on its upper surface 7. The operation is repeated the required amount times until the electrode package is obtained, current collectors 6 of positive electrodes 4 are welded, current collectors 5 of negative electrodes 3, the electrode package is placed on a two-layer sheet of the body, the free edge of the sheet is wrapped so that the electrode package is completely closed and sealed around the perimeter, except for the side opposite fold the web, so that the three-layer sulfonated rubber film 11 of each of the current leads 8 and 9 falls into the soldering zone. An electrolyte is poured into the inner layer of the two-layer polymer body 1, evacuated, the remaining side is sealed, leaving an additional pocket and a force is created on the outer part of the body 2 of 5-6 MPa. To the current collectors 5 and 6 of the negative and positive electrodes, respectively, located outside the case, the charge-discharge controller 12, the current supply wires 13 are soldered and the protective plasters 10 are glued, after which the formation is carried out, the pocket is sealed and removed.

Призматический литий-ионный аккумулятор работает следующим образом. При заряде токоподводящие провода 13 подключаются к одноименным клеммам зарядного устройства (на фигуре не показано), которое обеспечивает протекание через токовыводы 8 и 9, а также токовые коллекторы 5 и 6 электродов 3 и 4 и анодную и катодную массы тока, обеспечивающего процессы интеркаляции из электролита ионов лития в графит на отрицательном электроде 3 и деинтеркаляции ионов лития из кобальтита в литий на положительном электроде 4. В результате аккумулятор переходит в заряженное состояние. При разряде токоподводящие провода 13 подключаются к одноименным клеммам потребителя (на фигуре не показано), при замыкании цепи ток протекает через токовыводы 8 и 9 электродов 3 и 4, токовые коллекторы электродов 5 и 6 электродов 3 и 4, анодную и катодную активную массу, что обеспечивает деинтеркаляцию лития из графита и интеркаляцию лития в делитированный оксид кобальта. При достижении напряжения 2,97 В контроллер заряда-разряда 12, закрепленный в торце внешнего слоя 2 многослойного полимерного корпуса, отключает ток разряда. Если в процессе разряда возникает механическое повреждение, приводящее к точечному короткому замыканию положительного 4 и отрицательного 3 электродов с одновременной их деформацией, лента трехслойного сепаратора 7 препятствует замыканию электродов 3 и 4 по внешнему краю вследствии надежного экранирования кромок электродов 3 и 4 сгибом ленты сепаратора 7. В процессе теплового разгона, сопровождающего короткое замыкание, слой поливинилидендифторида 14 сохраняет до 140°С свою механическую целостность, в то время, как слой полипропилена 15 расплавляется, закрывая поры ленты сепаратора 7 и изолирует электроды 3 и 4 друг от друга, увеличивая внутреннее сопротивление и снижая ток короткого замыкания. Это предотвращает воспламенение и образование огнеопасных газообразных продуктов, чем достигается повышение термической и механической устойчивости аккумулятора.A prismatic lithium-ion battery works as follows. When charging, the current supply wires 13 are connected to the terminals of the same name of the charger (not shown in the figure), which ensures the flow through the current leads 8 and 9, as well as the current collectors 5 and 6 of the electrodes 3 and 4 and the anode and cathode masses of the current, which provides the processes of intercalation from the electrolyte lithium ions into graphite at negative electrode 3 and deintercalation of lithium ions from cobaltite into lithium at positive electrode 4. As a result, the battery goes into a charged state. During the discharge, the current supply wires 13 are connected to the same terminals of the consumer (not shown in the figure), when the circuit is closed, the current flows through the current leads 8 and 9 of the electrodes 3 and 4, the current collectors of the electrodes 5 and 6 of the electrodes 3 and 4, the anode and cathodic active mass, which provides deintercalation of lithium from graphite and intercalation of lithium into delithium cobalt oxide. When the voltage reaches 2.97 V, the charge-discharge controller 12, fixed at the end of the outer layer 2 of the multilayer polymer body, turns off the discharge current. If during the discharge process mechanical damage occurs, leading to a point short circuit of the positive 4 and negative 3 electrodes with their simultaneous deformation, the tape of the three-layer separator 7 prevents the closure of electrodes 3 and 4 along the outer edge due to reliable shielding of the edges of electrodes 3 and 4 by the fold of the separator tape 7. In the process of thermal runaway accompanying the short circuit, the polyvinylidene difluoride layer 14 retains its mechanical integrity up to 140 ° C, while the polypropylene layer 15 melts, closing the pores of the separator tape 7 and isolating electrodes 3 and 4 from each other, increasing the internal resistance and reducing the short-circuit current. This prevents ignition and the formation of flammable gaseous products, thereby increasing the thermal and mechanical stability of the battery.

Достижение заявленного технического результата доказывается также проведенными испытаниями. Для проверочных испытаний были собраны два варианта призматических литий-ионных аккумуляторов: предлагаемый вариант и аккумулятор с применением трехслойного сепаратора типа ПП/ПЭ/ПП.The achievement of the declared technical result is also proved by the tests carried out. For verification tests, two versions of prismatic lithium-ion batteries were assembled: the proposed version and a battery using a PP / PE / PP three-layer separator.

Испытания заключались в следующем:The tests were as follows:

1. Проверка работоспособности аккумуляторов при заряде и разряде повышенными токами.1. Checking the performance of batteries during charging and discharging with increased currents.

2. Проверка работоспособности аккумуляторов при повышенной температуре плюс 50°С.2. Checking the performance of batteries at elevated temperatures plus 50 ° C.

3. Проверка работоспособности аккумуляторов при испытаниях на пожаровзрывобезопасность:3. Checking the performance of batteries during tests for fire and explosion safety:

3.1. Механические повреждения заряженных аккумуляторов с внутренним замыканием электродов;3.1. Mechanical damage to charged batteries with internal shorting of electrodes;

3.2. Механические повреждения разряженных аккумуляторов с внутренним замыканием электродов.3.2. Mechanical damage to discharged batteries with internal shorting of electrodes.

Для проведения испытаний на пожаровзрывобезопасность аккумулятор закрепляли на основании копра, на корпусе аккумулятора закрепляли датчики измерения температуры; металлическим пробойником прокалывали корпус аккумуляторов насквозь, в результате чего происходило короткое замыкание электродов с разгерметизацией; с помощью датчика температуры фиксировали температуру на внешнем корпусе аккумулятора.To carry out tests for fire and explosion safety, the battery was fixed on the base of the headframe, temperature measurement sensors were fixed on the battery case; a metal punch pierced the battery case through and through, resulting in a short circuit of the electrodes with depressurization; using a temperature sensor, the temperature on the external battery case was recorded.

В результате испытаний (таблица 1) было установлено, что: аккумулятор, собранный с использованием трехслойного сепаратора типа ПВДФ/ПЭ/ПВДФ обеспечивает большую безопасность аккумулятора при эксплуатации повышенными токами заряда и разряда, более устойчив к воздействию повышенных температур, на что указывает более низкое внутреннее сопротивление, более устойчив к механическому воздействию, на это указывает более низкая степень нагрева и менее значительное задымление.As a result of tests (table 1), it was found that: a battery assembled using a three-layer separator of the PVDF / PE / PVDF type provides greater battery safety during operation with increased charge and discharge currents, is more resistant to high temperatures, as indicated by a lower internal resistance, more resistant to mechanical stress, this is indicated by a lower degree of heating and less significant smoke.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемая полезная модель может быть реализована на практике с достижением заявленного технического результата.Based on the foregoing, it can be concluded that the proposed utility model can be implemented in practice with the achievement of the claimed technical result.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (3)

1. Призматический литий-ионный аккумулятор содержит двухслойный полимерный вакуумированный корпус с внешним слоем, внутренним слоем и внутри которого размещен электродный блок из положительных и отрицательных электродов, на одной стороне корпуса герметично запаяны токовыводы положительных и отрицательных электродов, состоящих из токовых коллекторов с нанесенной на них активной массой, между электродами расположена лента сепаратора, пропитанная электролитом, токовые коллекторы электродов приварены к токовыводам контроллера заряда-разряда, отличающийся тем, что расположение электродов и сепаратора выполнено способом Z-укладки, лента сепаратора выполнена трехслойной, состоящей из внутреннего слоя из полипропилена и двух слоев из поливинилидендифторида, непосредственно контактирующих с поверхностью отрицательного и положительного электродов.1. A prismatic lithium-ion battery contains a two-layer polymer evacuated housing with an outer layer, an inner layer and an electrode block made of positive and negative electrodes inside; active mass, between the electrodes there is a separator tape impregnated with electrolyte, the current collectors of the electrodes are welded to the current leads of the charge-discharge controller, characterized in that the arrangement of the electrodes and the separator is made by the Z-stacking method, the separator tape is made of three-layer, consisting of an inner layer of polypropylene and two layers of polyvinylidene difluoride in direct contact with the surface of the negative and positive electrodes. 2. Призматический литий-ионный аккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что на токовыводы электродов нанесена трехслойная сульфированная каучуковая пленка.2. A prismatic lithium-ion battery according to claim 1, characterized in that a three-layer sulfonated rubber film is applied to the current leads of the electrodes. 3. Призматический литий-ионный аккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что внутренний слой корпуса снабжен защитными пластырями на боковых поверхностях.3. A prismatic lithium-ion battery according to claim 1, characterized in that the inner layer of the body is provided with protective patches on the side surfaces.
RU2021112676U 2021-04-29 2021-04-29 PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY RU205771U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112676U RU205771U1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112676U RU205771U1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU205771U1 true RU205771U1 (en) 2021-08-11

Family

ID=77348771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021112676U RU205771U1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU205771U1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102347514A (en) * 2010-07-30 2012-02-08 三洋电机株式会社 Prismatic secondary battery
RU188676U1 (en) * 2019-02-27 2019-04-22 Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ" Lithium ion battery
RU190338U1 (en) * 2019-02-14 2019-06-26 Дмитрий Владимирович Зайцев THE DEVICE OF MANAGEMENT OF THE MOVEMENTS OF THREADS OF THE ELECTRON JACQUARD MACHINE
RU190339U1 (en) * 2019-03-15 2019-06-27 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") PRIZMATIC LITHIUM-ION BATTERY
WO2019195553A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-10 Celgard, Llc Solid state batteries, sse batteries, lithium metal batteries with solid state electrolytes, hsse, separators, and/or coatings, and/or related methods
RU200108U1 (en) * 2020-06-26 2020-10-07 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY WITH A CATHODE BASED ON LiMn2O4

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102347514A (en) * 2010-07-30 2012-02-08 三洋电机株式会社 Prismatic secondary battery
WO2019195553A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-10 Celgard, Llc Solid state batteries, sse batteries, lithium metal batteries with solid state electrolytes, hsse, separators, and/or coatings, and/or related methods
RU190338U1 (en) * 2019-02-14 2019-06-26 Дмитрий Владимирович Зайцев THE DEVICE OF MANAGEMENT OF THE MOVEMENTS OF THREADS OF THE ELECTRON JACQUARD MACHINE
RU188676U1 (en) * 2019-02-27 2019-04-22 Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ" Lithium ion battery
RU190339U1 (en) * 2019-03-15 2019-06-27 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") PRIZMATIC LITHIUM-ION BATTERY
RU200108U1 (en) * 2020-06-26 2020-10-07 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY WITH A CATHODE BASED ON LiMn2O4

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11069916B2 (en) Cylindrical battery
JP5092387B2 (en) battery
KR101074022B1 (en) Secondary Battery of Improved Safety
KR101075284B1 (en) Secondary Battery
TWI415319B (en) Cab assembly of cylindrical secondary battery, and cylindrical secondary battery comprising the same
KR101629499B1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising the same
CN101438448A (en) Lithium ion accumulator
JP2013243062A (en) Battery
JP2007200795A (en) Lithium ion secondary battery
CN111244381A (en) Full-tab button battery and manufacturing method thereof
CN111129573B (en) Heat treatment method of all-solid-state lithium metal battery
KR20230113788A (en) Lithium-ion batteries and electric vehicles
CN217768425U (en) Pole piece, battery monomer, battery and power consumption device
JP2013016265A (en) Nonaqueous secondary battery
JP2004273139A (en) Lithium secondary battery
CN112557931A (en) Device and method for detecting health degree of metal lithium battery
TWI398030B (en) Lithium ion energy-stroage battery
JP2009059571A (en) Current collector for battery, and battery using this
RU205771U1 (en) PRISMATIC LITHIUM-ION BATTERY
JPH11154500A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR101310486B1 (en) Seal tape and secondary battery comprising the same
JP5352075B2 (en) Lithium secondary battery
KR102119050B1 (en) Non-aqueous electrolyte rechargeable battery pack
KR101609409B1 (en) Wrapping material for secondary battery
JP4092543B2 (en) Non-aqueous secondary battery