隔膜鋰電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰電池，特別的，是一種隔膜鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]相較于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，鋰電池具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它的能量比更高、使用壽命更長(zhǎng)、額定電壓更高、自放電率更低，同時(shí)質(zhì)量更輕，更節(jié)能環(huán)保，諸多優(yōu)點(diǎn)使得鋰電池被廣泛應(yīng)用在生活的各個(gè)角落；但目前的鋰電池仍存在安全隱患，在鋰電池被使用的近幾年中，常有關(guān)于鋰電池爆炸的報(bào)道；常見的爆炸原因之一:當(dāng)鋰電池過充時(shí)，電池負(fù)極板上堆積的樹枝狀鋰原子將刺穿隔膜使得電池正負(fù)極內(nèi)短路，進(jìn)而造成電池爆炸；此外，電池本身設(shè)有安全控制裝置，但這些裝置無法快速對(duì)高壓做出反應(yīng)，無法快速打開安全氣閥，導(dǎo)致電池內(nèi)壓急劇上升而引起爆炸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種隔膜鋰電池，該隔膜鋰電池能夠有效保護(hù)隔膜，防止電池內(nèi)短路；同時(shí)具有良好的過壓保護(hù)裝置。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:本隔膜鋰電池包括有殼體、正極材料、負(fù)極材料和隔膜；在所述正極材料中插入正極柱，在所述負(fù)極材料中插入負(fù)極柱；在所述負(fù)極材料和隔膜之間還安裝有保護(hù)層；所述保護(hù)層包括有兩塊平行的、可沿殼體底面、頂面往復(fù)平移滑動(dòng)的節(jié)流板和位于兩塊所述節(jié)流板之間的固定網(wǎng)；在所述節(jié)流板的上下邊緣分別安裝有滑擋塊，所述滑擋塊與開設(shè)在殼體頂面、底面的滑槽相匹配；在所述固定網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上固定有由熱膨脹材料做成的節(jié)流球；在兩塊所述節(jié)流板上各所述節(jié)流球所正對(duì)的位置處均開設(shè)有節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的直徑小于節(jié)流球的直徑；自然狀態(tài)下，節(jié)流孔貼近節(jié)流球的一個(gè)孔端面與所述節(jié)流球相切，殼體同一底面和頂面上的每對(duì)所述滑擋塊緊密貼合在一起；在所述殼體上開設(shè)有出氣單向閥，所述出氣單向閥與所述滑擋塊位置正對(duì)；在所述節(jié)流板上還開設(shè)有液封排氣閥。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:正常狀態(tài)下，殼體同一底面和頂面上的所述滑擋塊緊密貼合在一起，電池內(nèi)部處于密封狀態(tài)；同時(shí)節(jié)流孔貼近節(jié)流球的一個(gè)孔端面與所述節(jié)流球相切，因此鋰電池中的電解液能夠在兩塊節(jié)流板之間流通；鋰離子在充電過程中，先經(jīng)過隔膜的過濾，再?gòu)馁N近正極材料的節(jié)流板流進(jìn)，掠過節(jié)流球的球面后從另一塊節(jié)流板流至負(fù)極材料；相較于傳統(tǒng)鋰電池，本發(fā)明的鋰離子在運(yùn)動(dòng)軌跡上存在一段繞球面運(yùn)動(dòng)的圓弧形路線，當(dāng)電池過充時(shí)，從電源負(fù)極生長(zhǎng)出的樹枝狀鋰原子將貼著球面生長(zhǎng)，而不會(huì)直接刺向隔膜，因此具有明顯的保護(hù)功能，使得電池更穩(wěn)定、安全、耐用。
[0006]當(dāng)電池充電出現(xiàn)異常時(shí)，電池內(nèi)部升溫過高；所述節(jié)流球受熱膨脹，體積變大的節(jié)流球逐漸貼近各所述節(jié)流孔，此時(shí)從正極流向負(fù)極的鋰離子通道變狹窄，電池內(nèi)部電阻變大，有效阻止電池異常升溫；當(dāng)溫度過高時(shí)，節(jié)流球膨脹完全封住節(jié)流孔，阻斷鋰離子通道，實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部的斷路，從而保護(hù)電池；如電池出現(xiàn)外短路等情況時(shí)，即使內(nèi)部斷路電池還是會(huì)持續(xù)升溫，隨著電池升溫，節(jié)流球持續(xù)膨脹并將兩塊節(jié)流板向兩側(cè)推離分開，此時(shí)電池內(nèi)部與所述出氣單向閥連通，受熱汽化的電解液能夠從液封排氣閥和出氣單向閥排出，進(jìn)而防止電池爆炸；在故障排除后，節(jié)流球恢復(fù)原狀，電池能夠繼續(xù)使用。
[0007]本發(fā)明結(jié)構(gòu)精巧，不易造成隔膜的損壞，具有較長(zhǎng)的使用壽命。
[0008]作為優(yōu)選，在每對(duì)緊密貼合的所述滑擋塊上均安裝有異極相吸的永磁片；以便于加強(qiáng)滑擋塊之間的吸合力，增大電池的密閉性。
[0009]作為優(yōu)選，所述節(jié)流球?yàn)閺椥钥招那颍灰员阌谠诠?jié)流球受熱后能夠產(chǎn)生較大的形變量，進(jìn)而增強(qiáng)節(jié)流球?qū)?jié)流孔的限流、封閉作用。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選，在所述節(jié)流球內(nèi)填充有蒸發(fā)液，所述蒸發(fā)液的沸點(diǎn)溫度與鋰電池的安全上限溫度相同；在電池內(nèi)部達(dá)到溫度上限時(shí)，蒸發(fā)液汽化使得節(jié)流球急速膨脹從而導(dǎo)通出氣單向閥，進(jìn)行快速散熱。
【附圖說明】
[0011]圖1為本隔膜鋰電池一個(gè)實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為圖1所示實(shí)施例在節(jié)流板被推開時(shí)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例
[0014]在圖1、圖2所示的實(shí)施例中，本隔膜鋰電池包括有殼體1、正極材料、負(fù)極材料和隔膜2 ;在所述正極材料中插入正極柱3，在所述負(fù)極材料中插入負(fù)極柱4 ;在所述負(fù)極材料和隔膜2之間還安裝有保護(hù)層；所述保護(hù)層包括有兩塊平行的、可沿殼體I底面、頂面往復(fù)平移滑動(dòng)的節(jié)流板6和位于兩塊所述節(jié)流板6之間的固定網(wǎng)7 ;在所述節(jié)流板6的上下邊緣分別安裝有滑擋塊62，所述滑擋塊62與開設(shè)在殼體I頂面、底面的滑槽相匹配；在所述固定網(wǎng)7的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上固定有由熱膨脹材料做成的節(jié)流球71，所述節(jié)流球71為彈性空心球，在所述節(jié)流球71內(nèi)填充有蒸發(fā)液，所述蒸發(fā)液的沸點(diǎn)溫度與鋰電池的安全上限溫度相同；在兩塊所述節(jié)流板上各所述節(jié)流球71所正對(duì)的位置處均開設(shè)有節(jié)流孔61，所述節(jié)流孔61的直徑小于節(jié)流球71的直徑；自然狀態(tài)下，節(jié)流孔61貼近節(jié)流球71的一個(gè)孔端面與所述節(jié)流球71相切，殼體I同一底面和頂面上的每對(duì)所述滑擋塊62緊密貼合在一起；在每一對(duì)緊密貼合的兩個(gè)滑擋塊62上分別安裝有異極相吸的永磁片621 ;在所述殼體I上開設(shè)有出氣單向閥11，所述出氣單向閥11與所述滑擋塊62位置正對(duì)；所述出氣單向閥11僅允許氣體從電池內(nèi)部排出；在所述節(jié)流板6上開設(shè)有液封排氣閥63，所述液封排氣閥63僅允許氣體從電池內(nèi)部排出至出氣單向閥11。
[0015]正常狀態(tài)下，殼體I同一底面和頂面上的所述滑擋塊62緊密貼合在一起，在磁吸力的作用下，每對(duì)所述滑擋塊62牢固密封，此時(shí)電池內(nèi)部處于密封狀態(tài)；同時(shí)節(jié)流孔61貼近節(jié)流球71的一個(gè)孔端面與所述節(jié)流球71相切，即節(jié)流孔61和節(jié)流球71之間留有空隙，因此鋰電池中的電解液能夠在兩塊節(jié)流板6之間流通，由于空隙較小，圖1中顯示不詳細(xì)；鋰離子在充電過程中，先經(jīng)過隔膜2的過濾，再?gòu)馁N近正極材料的節(jié)流板6流進(jìn)，掠過節(jié)流球71的球面后從另一塊節(jié)流板6流至負(fù)極材料；相較于傳統(tǒng)鋰電池，本發(fā)明的鋰離子在運(yùn)動(dòng)軌跡上存在一段繞球面運(yùn)動(dòng)的圓弧形路線，當(dāng)電池過充時(shí)，從電源負(fù)極生長(zhǎng)出的樹枝狀鋰原子將貼著球面生長(zhǎng)，而不會(huì)垂直刺向隔膜2，因此本發(fā)明具有明顯的保護(hù)功能，使得電池更穩(wěn)定、安全、耐用。
[0016]當(dāng)電池充電出現(xiàn)異常時(shí)，電池內(nèi)部溫度升高；所述節(jié)流球71受熱膨脹，體積變大的節(jié)流球71逐漸貼近各所述節(jié)流孔61，此時(shí)從正極流向負(fù)極的鋰離子通道變狹窄，電池內(nèi)部電阻變大，有效降低電池內(nèi)部的電流，阻止電池異常升溫；當(dāng)溫度過高時(shí)，節(jié)流球71膨脹并完全封住節(jié)流孔61，阻斷鋰離子通道，實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部的斷路，從而保護(hù)電池；如電池出現(xiàn)外短路等情況時(shí)，即使內(nèi)部斷路電池還是會(huì)持續(xù)升溫，隨著電池升溫，節(jié)流球71持續(xù)膨脹并將兩塊節(jié)流板6向兩側(cè)推離分開，所述滑擋塊62彼此分開，此時(shí)電池內(nèi)部與外界通過所述液封排氣閥63和所述出氣單向閥11連通，受熱汽化的電解液能夠從液封排氣閥63和出氣單向閥11排出，進(jìn)而防止電池爆炸；在故障排除后，節(jié)流球71能夠恢復(fù)原狀，節(jié)流板6在復(fù)位后電池恢復(fù)密封狀態(tài)，此時(shí)電池能夠繼續(xù)使用。
[0017]本實(shí)施例中，在空心的節(jié)流球71內(nèi)填充有蒸發(fā)液，所述蒸發(fā)液的沸點(diǎn)溫度與鋰電池的安全上限溫度相同；在電池內(nèi)部達(dá)到溫度上限時(shí)，節(jié)流球71內(nèi)的蒸發(fā)液快速汽化，使得節(jié)流球71急速膨脹，從而快速推開兩側(cè)的節(jié)流板6，導(dǎo)通出氣單向閥11，實(shí)現(xiàn)快速散熱。
[0018]本發(fā)明結(jié)構(gòu)精巧，不易造成隔膜2的損壞，具有較長(zhǎng)的使用壽命；能夠同時(shí)預(yù)防電池內(nèi)短路和外短路，具有較好的保護(hù)措施，因此使用更安全；本電池的保護(hù)裝置可恢復(fù)，在電池故障排出后能夠繼續(xù)正常使用，因此具有較高的使用價(jià)值。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隔膜鋰電池，本隔膜鋰電池包括有殼體(I)、正極材料、負(fù)極材料和隔膜(2);在所述正極材料中插入正極柱(3)，在所述負(fù)極材料中插入負(fù)極柱(4);其特征在于:在所述負(fù)極材料和隔膜(2)之間還安裝有保護(hù)層；所述保護(hù)層包括有兩塊平行的、可沿殼體底面、頂面往復(fù)平移滑動(dòng)的節(jié)流板(6)和位于兩塊所述節(jié)流板(6)之間的固定網(wǎng)(7);在所述節(jié)流板￠)的上下邊緣分別安裝有滑擋塊(62)，所述滑擋塊￠2)與開設(shè)在殼體(I)頂面、底面的滑槽相匹配；在所述固定網(wǎng)(7)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上固定有由熱膨脹材料做成的節(jié)流球(71);在兩塊所述節(jié)流板(6)上各所述節(jié)流球(71)所正對(duì)的位置處均開設(shè)有節(jié)流孔(61)，所述節(jié)流孔￠1)的直徑小于節(jié)流球(71)的直徑；自然狀態(tài)下，節(jié)流孔￠1)貼近節(jié)流球(71)的一個(gè)孔端面與所述節(jié)流球(71)相切，殼體(I)同一底面和頂面上的每對(duì)所述滑擋塊(62)緊密貼合在一起；在所述殼體⑴上開設(shè)有出氣單向閥(11)，所述出氣單向閥(11)與所述滑擋塊￠2)位置正對(duì)；在所述節(jié)流板(6)上還開設(shè)有液封排氣閥(63)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜鋰電池，其特征在于:在每對(duì)緊密貼合的所述滑擋塊(62)上均安裝有異極相吸的永磁片(621)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔膜鋰電池，其特征在于:所述節(jié)流球(71)為彈性空心球。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔膜鋰電池，其特征在于:在所述節(jié)流球(71)內(nèi)填充有蒸發(fā)液，所述蒸發(fā)液的沸點(diǎn)溫度與鋰電池的安全上限溫度相同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種隔膜鋰電池，本隔膜鋰電池包括有殼體、正極材料、負(fù)極材料和隔膜；在所述負(fù)極材料和隔膜之間還安裝有保護(hù)層；所述保護(hù)層包括有可沿殼體平移滑動(dòng)的節(jié)流板和位于兩塊所述節(jié)流板之間的固定網(wǎng)；在所述節(jié)流板的上下邊緣分別安裝有滑擋塊，所述滑擋塊與開設(shè)在殼體頂面、底面的滑槽相匹配；在所述固定網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上固定有由熱膨脹材料做成的節(jié)流球；在兩塊所述節(jié)流板上各所述節(jié)流球所正對(duì)的位置處均開設(shè)有節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的直徑小于節(jié)流球的直徑；在所述殼體上開設(shè)有出氣單向閥，所述出氣單向閥與所述滑擋塊位置正對(duì)；該隔膜鋰電池能夠有效保護(hù)隔膜，防止電池內(nèi)短路；同時(shí)具有良好的過壓保護(hù)裝置。
【IPC分類】H01M2/18
【公開號(hào)】CN104953073
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510394619
【發(fā)明人】陳偉強(qiáng)
【申請(qǐng)人】陳偉強(qiáng)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月7日