過充防爆鋰電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鋰電池，特別的，是一種防爆鋰電池。
【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，它的能量比更高、使用壽命更長、額定電壓更高、自放電率更低，同時質(zhì)量更輕，更節(jié)能環(huán)保，諸多優(yōu)點使得鋰電池被廣泛應(yīng)用在生活的各個角落；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，常有報道稱鋰電池在充電過程中爆炸；鋰電池的爆炸原因大致分為三種：外部短路、內(nèi)部短路、電池過充；其中，電池過充為主要爆炸原因；因為在電池充滿時，負極板的柵格內(nèi)已存儲滿鋰原子，如果繼續(xù)充電，后續(xù)的鋰原子將堆積在負極板表面，這些鋰原子會從負極板表面向鋰離子游來的方向長出樹枝狀結(jié)晶；由于現(xiàn)今的鋰電池正、負極板向正對，這些結(jié)晶將會刺破正、負極板之間的隔膜，使得正、負極板直接接觸而短路，進而使電池內(nèi)的電解液受熱汽化、殼體膨脹，最終導(dǎo)致鋰電池爆炸，甚至因溫度過高造成電解液燃燒、爆炸，造成較嚴重的安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供一種過充防爆鋰電池，這種鋰電池在充電過程中更安全、穩(wěn)定，能夠有效防止隔膜被刺破，大大減小因過充造成的電池爆炸現(xiàn)象發(fā)生的概率。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：本過充防爆鋰電池包括有密閉的殼體、正極和負極；在所述殼體內(nèi)從上至下依次疊放有銅箔、負極板、隔膜、正極板和鋁箔；所述銅箔電性連接所述負極，所述鋁箔電性連接所述正極；在所述殼體內(nèi)密閉有電解液；在所述負極板上等距的緊密陣列有導(dǎo)液孔，各所述導(dǎo)液孔的孔徑方向與所述負極板垂直；在各所述導(dǎo)液孔的內(nèi)周壁上涂有絕緣層，在負極板的與所述隔膜相正對的一個面上也涂有絕緣層。
[0005]本發(fā)明的有益效果是：鋰電池在充電時，鋰離子透過隔膜游動至負極板處形成鋰原子；當鋰電池被過充時，負極板上過量的鋰原子會沿著鋰離子來時的方向形成樹枝狀結(jié)晶；傳統(tǒng)的鋰電池中，正負極板的導(dǎo)電面相正對，因此負極板產(chǎn)生的樹枝狀結(jié)晶垂直的指向正極板，該樹枝狀結(jié)晶容易將隔膜刺破并使的正負極板直接接觸造成短路；相較于傳統(tǒng)的鋰電池，本發(fā)明在充電過程中，鋰離子從正極板離開，穿過隔膜后沿所述導(dǎo)液孔到達負極板的背面，通過導(dǎo)液孔的鋰離子的游動方向平行于負極板，負極板上形成鋰原子層集中于負極板和銅箔之間；因此在電池過充時，所述樹枝狀結(jié)晶將沿著與負極板平行的方向在負極板和銅箔之間生長，有效防止樹枝狀結(jié)晶刺破隔膜，進而防止正負極板短路。
[0006]本發(fā)明制作工藝簡單、改造方便，在實際生產(chǎn)時只需將負極板打孔并噴涂絕緣層即可；本發(fā)明從源頭上解決了隔膜被破壞致短路的問題，具有更高的安全性。
[0007]作為優(yōu)選，在所述負極板的與銅箔相對的一個面上刻有波紋狀凸起；以便于增大負極板化學反應(yīng)的表面積，從而加快充放電速度。
[0008]作為進一步優(yōu)選，各所述導(dǎo)液孔開設(shè)的位置與所述波紋狀凸起的位置正對；鋰離子在通過導(dǎo)液孔后流至波紋狀凸起之間的凹陷處，在電池過充狀態(tài)下，樹枝狀結(jié)晶生長在凹陷處，有效防止樹枝狀結(jié)晶對鋁箔的擠壓、磨損。
[0009]作為優(yōu)選，在所述銅箔表面的各所述導(dǎo)液孔正對的位置處固定有呈半球形的熱脹凸塊；當電池溫度過高時，各所述熱脹凸塊體積膨脹將各所述導(dǎo)液孔堵住，從而阻斷鋰離子的游動，使電池斷路，進而防止電池因過熱而膨脹、爆炸。
【附圖說明】
[0010]圖1為本過充防爆鋰電池一個實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為圖1所示實施例中負極板的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例
[0013]在圖1、圖2所示的實施例中，本過充防爆鋰電池包括有密閉的殼體1、正極和負極；在所述殼體1內(nèi)從上至下依次疊放有銅箔2、負極板3、隔膜4、正極板5和鋁箔6 ;所述銅箔2電性連接所述負極，所述鋁箔6電性連接所述正極；在所述殼體1內(nèi)密閉有電解液；在所述負極板3上等距的緊密陣列有導(dǎo)液孔31，各所述導(dǎo)液孔31的孔徑方向與所述負極板3垂直；在所述負極板3的與銅箔2相對的一個面上刻有波紋狀凸起；各所述導(dǎo)液孔31開設(shè)的位置與所述波紋狀凸起的位置正對；在所述銅箔2表面的各所述導(dǎo)液孔31正對的位置處還固定有呈半球形的熱脹凸塊21 ;在各所述導(dǎo)液孔31的內(nèi)周壁上涂有絕緣層，在負極板3的與所述隔膜4相正對的一個面上也涂有絕緣層。
[0014]鋰電池在充電時，鋰離子透過隔膜4游動至負極板3處形成鋰原子；當鋰電池被過充時，負極板3上過量的鋰原子會沿著鋰離子來時的方向形成樹枝狀結(jié)晶；傳統(tǒng)的鋰電池中，正負極板的導(dǎo)電面相正對，因此負極板3產(chǎn)生的樹枝狀結(jié)晶垂直的指向正極板5，該樹枝狀結(jié)晶容易將隔膜4刺破并使的正負極板直接接觸造成短路；相較于傳統(tǒng)的鋰電池，本發(fā)明在充電過程中，鋰離子從正極板5離開，穿過隔膜4后沿所述導(dǎo)液孔31到達負極板3的背面，
[0015]通過導(dǎo)液孔31后的鋰離子沿著所述波紋狀凸起的弧面游動至波紋狀凸起之間的凹陷處，此時負極板3上形成的鋰原子層集中于負極板3和銅箔2之間；因此在電池過充時，所述樹枝狀結(jié)晶將在負極板3和銅箔2之間生長，有效防止樹枝狀結(jié)晶刺破隔膜4，進而防止正負極板短路；并且所述樹枝狀結(jié)晶多集中于波紋狀凸起之間的凹陷處，如圖1所示；因此樹枝狀結(jié)晶不會擠壓、磨損銅箔2，使得本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。
[0016]在電池充放電時會產(chǎn)生熱量，當電池內(nèi)部的溫度較高時，容易使電解液汽化，造成電池的膨脹、爆炸，本實施例中，在所述銅箔2表面的各所述導(dǎo)液孔31正對的位置處固定有呈半球形的熱脹凸塊21，熱脹凸塊21隨著溫度的升高將逐漸膨脹，當電池內(nèi)部的溫度過高時，熱脹凸塊21因體積膨脹過大能夠?qū)⒏魉鰧?dǎo)液孔31堵住，進而阻斷鋰離子的移動，使得鋰電池斷路，從而起到電池保護功能。
[0017]本發(fā)明改造工藝簡單，從源頭上解決了隔膜4被破壞致短路的問題，具有較高的安全性，同時具有過熱短路功能，大大提高了鋰電池的使用安全性。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種過充防爆鋰電池，本過充防爆鋰電池包括有密閉的殼體(I)、正極和負極；在所述殼體(I)內(nèi)從上至下依次疊放有銅箔(2)、負極板(3)、隔膜(4)、正極板(5)和鋁箔(6);所述銅箔(2)電性連接所述負極，所述鋁箔(6)電性連接所述正極；在所述殼體(I)內(nèi)密閉有電解液；其特征在于:在所述負極板(3)上等距的緊密陣列有導(dǎo)液孔(31)，各所述導(dǎo)液孔(31)的孔徑方向與所述負極板(3)垂直；在各所述導(dǎo)液孔(31)的內(nèi)周壁上涂有絕緣層，在負極板(3)的與所述隔膜(4)相正對的一個面上也涂有絕緣層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過充防爆鋰電池，其特征在于:在所述負極板(3)的與銅箔(2)相對的一個面上刻有波紋狀凸起。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過充防爆鋰電池，其特征在于:各所述導(dǎo)液孔(31)開設(shè)的位置與所述波紋狀凸起的位置正對。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3任意一項所述的過充防爆鋰電池，其特征在于:在所述銅箔(2)表面的各所述導(dǎo)液孔(31)正對的位置處固定有呈半球形的熱脹凸塊(21)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種過充防爆鋰電池，本過充防爆鋰電池包括有密閉的殼體、正極和負極；在所述殼體內(nèi)從上至下依次疊放有銅箔、負極板、隔膜、正極板和鋁箔；所述銅箔電性連接所述負極，所述鋁箔電性連接所述正極；在所述殼體內(nèi)密閉有電解液；在所述負極板上等距的緊密陣列有導(dǎo)液孔，各所述導(dǎo)液孔的孔徑方向與所述負極板垂直；在各所述導(dǎo)液孔的內(nèi)周壁上涂有絕緣層，在負極板的與所述隔膜相正對的一個面上也涂有絕緣層；這種鋰電池在充電過程中更安全、穩(wěn)定，能夠有效防止隔膜被刺破，大大減小因過充造成的電池爆炸現(xiàn)象發(fā)生的概率。
【IPC分類】H01M10/058, H01M4/13, H01M10/052
【公開號】CN104953165
【申請?zhí)枴緾N201510406558
【發(fā)明人】陳卡丹
【申請人】陳卡丹
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年7月12日