一種安全型大容量非水電解質電池的製作方法
2023-04-24 09:57:31
專利名稱：一種安全型大容量非水電解質電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電解質電池，特別是涉及一種內部半封隔的用於電動汽車的單體容量超大的安全型密封非水電解質電池。
背景技術：
二次電池，如鉛酸電池、鎳氫電池，鋰離子電池在電動車輛、不間斷電源上得到廣泛應用。鋰離子電池以鋰鹽的非水溶液為電解質。由於二次鋰電池，一般採用的是包括含鋰的過渡金屬氧化物陰極，有機電解質溶液或固體電解質，陰極與陽極之間由浸泡有機電解質溶液的隔膜或聚合物電解質隔開，封入電池殼內，從正極和負極各引一條導線與相互絕緣的電極極柱兩端相連；當該電池過充電時，金屬鋰會在電池負極上析出，電池發熱，電池安全閥開啟，一旦接觸空氣，將起火引燃有機溶劑發生大火或爆炸。單體電池容量越大，則發生安全事故的隱患越大。
發明內容
本實用新型的目的在於克服超大容量密封非水電解質電池當過充電或內部短路時易引發電池爆炸和燃燒的缺點，為了解決大容量電池製作的困難問題，提高電池使用的安全性，從而提供一種安全型大容量非水電解質電池。
本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型提供的一種安全型大容量非水電解質電池，包括電解質、帶有極耳的正極和負極，負極和正極之間由隔膜或電解質隔開，封入電池殼內；其特徵是所述的一負極為在載體的兩面塗覆負極活性材料構成的薄膜，載體一頭留有未塗負極活性材料的極耳；所述的正極為在一具有兩倍負極長度的載體上，兩面塗覆正極活性材料構成的薄膜；把正極極片對摺；所述的兩面塗覆負極活性材料的負極薄膜插到正極對摺的中間；該正極外面包覆另一負極，所述的另一負極為一具有相同正極長度的載體的一面塗覆負極活性材料的薄膜構成，該另一負極極片向塗有負極活性材料的面對摺；正極與負極之間以隔膜隔開構成一個電池單元，1-100個電池單元疊合在一起，套裝以聚合物密封袋內構成一個構成薄型電池單元，安裝在電池殼內。
還包括1-100個所述的薄型電池單元再疊合，套裝以聚合物密封袋內構成一個疊合電池單元，安裝在電池殼內。
本實用新型還包括在電極上安裝一安全閥，所述的安全閥可以是任一種或是本發明的一種。
本發明的安全閥包括一扁型極柱防爆凸墊、扁型極柱密封絕緣墊圈、固定墊片和固定用一螺母；其中所述的電極為一根上部外壁車有螺紋的極柱，極柱尾部固定在一扁型極座上，扁型極座的邊緣有一帽簷，其帽簷下面固定極耳；一扁型極柱防爆凸墊鑲嵌在電池殼開的扁型孔內，極柱帶螺紋部分穿過一極柱防爆凸墊露在電池殼開孔外，其帽簷卡在扁型極柱防爆凸墊下面，並在極柱上部按順序套一極柱密封絕緣墊圈、一固定墊圈和用一固定螺母固定。
本實用新型提供的一種安全型大容量非水電解質電池，可以在單體電池容量達到幾十以至幾百安時，仍能保持高度的安全性，該電池採用疊層設計，由一兩面塗覆活性材料的負極(如圖1，一頭留有未塗活性材料的極耳的負極)，一兩倍負極長度的兩面塗覆活性材料的正極(如圖2，兩頭各有一個留有未塗活性材料的極耳的、對摺的正極)，和另一兩倍單面塗覆活性材料的負極(如圖3，兩頭各有一個留有未塗活性材料的極耳的負極，向塗覆活性材料的面對摺的示意圖)，正極與負之間以隔膜隔開構成薄型電池單元(如圖4所示)，多個薄型電池單元再疊合構成電池，套裝以聚合物密封袋(如圖5所示)，每個單元形成了以銅箔和聚合物袋構築的半密閉空間，每個空間內的電池單元的容量控制在不超過20安時。在電池過充電或局部短路的情況下，相對分隔，每個單元的外層為光銅箔，四周是聚合物密封袋，構成半密封電池單元，即使在過充電，金屬鋰析出的情況下，也可保證每個單元沒有金屬鋰外露，可保證電池的安全性。
圖1是本實用新型負極結構示意圖圖2是本實用新型正極結構示意圖圖3是本實用新型另一負極結構示意圖圖4是本實用新型負極和正極組合的薄型電池單元結構示意圖圖5是本實用新型薄型電池單元疊合構成圖圖6是本實用新型的電池安裝安全閥的結構示意圖圖面說明如下1-單面塗負極極片2-雙面塗正極極片3-負極極耳4-正極極耳5-雙面塗負極極片6-隔膜 7-膠袋8-雙面負極塗層9-單面負極塗層 10-雙面塗正極塗層11-殼體 12-殼孔13-正極極柱14-固定螺母 15-注液螺釘 16-負極極柱17-加強筋 18-固定墊片 19-扁型密封凸墊20-扁型密封凹墊
具體實施方式
用長200×高470×厚0.7mm的任一種通常負極材料的載體，在帶極耳3的載體上，兩面塗以負極活性材料構成負極極片5，如圖1所示，一塊兩倍負極極片5長度的正極載體材料的兩面塗上正極活性材料塗層10構成正極極片2，把正極極片2對摺，其上有一極耳4，如圖2所示。該正極面積正好比負極1大一倍。負極片5插入正極極片2對摺中。在正極極片2外面再套另一對摺的負極1，其面積比負極極片5大一倍，該負極載體的內面塗有負極活性材料9構成另一負極極片1(向塗有正極活性材料的面對摺)，層與層之間用隔膜6隔開，組成一個電池單元。用一絕緣薄膜袋7套入電池單元，極耳露在袋子外面，再裝入電池殼內，安上極柱，做成由一個電池單元的電池。
本實施例的電池單元面積為200×470×0.7mm，單元電池容量8安時，整個電池由30個實施例1製作的薄型電池單元組成，套裝於聚丙烯塑膠袋7內，袋厚0.1mm，電極引線如通常的方法。一帶極耳3的負極5如圖1所示；一正極，如圖2所示；另一負極如圖3所示。在正極柱13(也可以在負極柱16上安裝)上安裝一個安全閥，該安全閥有一扁型極座，在其上固定2個以上極柱，扁型極座的邊緣有一帽簷，該帽簷卡裝一扁型極柱防爆凸墊19下面，電池殼11頂部開殼孔12內；扁型極柱防爆凸墊19鑲嵌在電池殼開孔12內；正極柱13上部穿過扁型極柱防爆凸墊19，露在所述電池殼11頂部開殼孔12外，並在扁型極柱上部按順序套於扁型密封絕緣凹墊20，固定墊片18和用3個固定螺母14與扁型極柱外壁上的螺紋配合固定。正、負極耳4、3用焊接或鉚接的方式連接在扁型極柱的帽簷下。電池殼11的殼體上有加強筋17，其殼頂部安有一注液螺釘15。
實施例所做的安全、密封及振動實驗，其實驗數據如表1-3所示；在充電過程中，當電池內壓升高到一定程度時，極柱防爆扁型凸墊從所處電池殼孔中滑出，電池內壓釋放，同時極耳斷裂，中斷電流。電池單元暴露於空氣中，不爆炸，不起火。
表1安全實驗
密封實驗
震動實驗試驗條件振幅0.8mm，頻率50±5Hz
應當明確，本實用新型並不限於上述實施例，該領域的技術人員在不偏離本實用新型申請各項權利要求界定的精神或範圍的情況下，可以做出各種修改和替換。
權利要求1.一種安全型大容量非水電解質電池，包括電解質、帶有極耳的正極和負極，負極和正極之間由隔膜或電解質隔開，封入電池殼內；其特徵是所述的一負極為在載體的兩面塗覆負極活性材料構成的薄膜，載體一頭留有未塗負極活性材料的極耳；所述的正極為在一具有兩倍負極長度的載體上，兩面塗覆正極活性材料構成的薄膜；把正極極片對摺；所述的兩面塗覆負極活性材料的負極薄膜插到正極對摺的中間；該正極外面包覆另一負極，所述的另一負極為一具有相同正極長度的載體的一面塗覆負極活性材料的薄膜構成，該另一負極極片向塗有負極活性材料的面對摺；正極與負極之間以隔膜隔開構成一個電池單元，1-100個電池單元疊合在一起，套裝以聚合物密封袋內構成一個構成薄型電池單元，安裝在電池殼內。
2.按權利要求1所述的安全型大容量非水電解質電池，其特徵是還包括1-100個所述的薄型電池單元再疊合，套裝以聚合物密封袋內構成一個疊合電池單元，安裝在電池殼內。
3.按權利要求1、2或3中任一項所述的安全型大容量非水電解質電池，其特徵是還包括在電池的正極和/或負極上安裝安全閥。
4.按權利要求3所述的安全型大容量非水電解質電池，其特徵是所述的安全閥包括包括一扁型極柱防爆凸墊、扁型極柱密封絕緣墊圈、固定墊片和固定用一螺母；其中所述的電極為一根上部外壁車有螺紋的極柱，極柱尾部固定在一扁型極座上，扁型極座的邊緣有一帽簷，其帽簷下面固定極耳；一扁型極柱防爆凸墊鑲嵌在電池殼開的扁型孔內，極柱帶螺紋部分穿過一極柱防爆凸墊露在電池殼開孔外，其帽簷卡在扁型極柱防爆凸墊下面，並在極柱上部按順序套一極柱密封絕緣墊圈、一固定墊圈和用一固定螺母固定。
專利摘要本實用新型涉及一種安全型密封非水電解質電池。它包括電解質、正極和負極，封入電池殼內；一負極為在載體上兩面塗覆負極活性材料，極耳上未塗活性材料；正極為一具有兩倍負極大小的載體上兩面塗覆正極活性材料的薄膜，該正極對摺，所述的負極薄膜插到正極對摺的中間；該正極外面包覆一具有與正極大小相同的、裡面塗覆負極活性材料的另一負極，正極與負極之間以隔膜隔開，套裝以聚合物密封袋內構成一個構成薄型電池單元或再疊合，安裝在電池殼內。並且正極和/負極上安裝有一安全閥。該電池採用疊層設計，每個單元是一半密閉空間，每個空間內的電池單元的容量控制在不超過20安時，電池過充電或局部短路的情況下，相對分隔，保證電池的安全性。
文檔編號H01M10/38GK2538072SQ0220887
公開日2003年2月26日 申請日期2002年4月4日 優先權日2002年4月4日
發明者劉昌國, 黃學傑 申請人:北京星恆電源有限公司