一种锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于电池技术领域，具体的说是一种锂离子电池及其制备方法，包括外壳、上盖和电芯，所述上盖安装在外壳上端的开口处；所述上盖上固定安装有电极；所述电芯安装在外壳内部；所述电芯与上盖上的电极连接；所述外壳内固定安装有导热柱；所述导热柱包括导热片与塑料层；所述导热片与塑料层紧密结合；所述电芯卷绕在导热柱上；本发明专利技术结构简单，电池阻燃性能良好，电池容量不受阻燃剂影响，能够有效的传导电池内部热量至外界。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池及其制备方法
本专利技术属于电池
，具体的说是一种锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池，即充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。放电时，锂离子的运动过程则和充电相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为正极，而负极则采用含有碳元素的材料。锂离子电池是现代高性能电池的代表，广泛应用于各种数码电子、照明设备产品中。锂离子电池一般分为硬壳锂离子电池和软包装锂离子电池。硬壳锂离子电池采用硬壳对电芯进行包装，而软包装锂离子电池则采用软性材料，例如铝塑膜对电芯进行包装。然而，现有的锂离子电池在使用过程中容易因为各种各样的问题，导致电池内的卷芯破损，而卷芯在刮破的位置处容易引起内部短路，导致锂离子电池自放电，甚至爆炸等安全隐患，并且现有电池自身阻燃性能低下，一旦发生电池燃烧事故，则会在极端时间内迅速蔓延，导致重大损失，并极大地威胁使用者的人身安全。此外，现有的锂离子电池在封装时，电池内的电芯不能被妥善固定，容易导致在电池生产过程中电池内卷芯即存在微小受损，在后续使用过程中存在较大安全隐患。现有技术中也存在部分方案，如申请号为CN201710609536.7的中国专利，通过在电解液中添加阻燃剂成分，使得电解液具有阻燃效果，从而提升电池的阻燃性能，但是，在电解液中添加阻燃剂提升电池阻燃性能，导致电解液性能劣化，使电池容量降低，影响使用成本；申请号为CN201911179821.5的中国专利，包括锂离子电池本体、壳体、导热柱、正电极、负电极、正导电柱和负导电柱，壳体内设有开口向上的内腔，内腔的底部设有正导电柱和负导电柱，正导电柱的下端和负导电柱的下端均凸出壳体的下端面，锂离子电池本体卡接在内腔内，锂离子电池本体的下端设有正电极和负电极，壳体的对称两侧设有若干导热柱，导热柱的一端与锂离子电池本体的表面接触，导热柱的另一端凸出壳体的表面，但是该方案中设置导热柱仅能将电池传递至外部的热量导出，不能保证电池内部热量的及时散发，无法保证电池温度内外一致，容易存在安全隐患。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，解决现有锂离子电池阻燃性能不足，电芯内部热量堆积的问题，本专利技术提出一种锂离子电池及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述一种锂离子电池,包括外壳、上盖和电芯，所述外壳内部中空，上端开口；所述上盖安装在外壳上端的开口处；所述上盖与外壳之间涂有密封胶；所述上盖与外壳之间通过激光焊接；所述上盖上固定安装有电极；所述电极贯穿上盖，且与上盖之间保持密封；所述电芯卷绕制成，呈圆柱形；所述电芯安装在外壳内部；所述电芯与上盖上的电极连接；所述电芯与上盖之间存在空隙；所述电芯与外壳竖直方向上的内壁之间存在空隙；所述外壳内固定安装有导热柱；所述导热柱位于电芯中间位置；所述导热柱包括导热片与塑料层；所述导热片共有三片，规格相等，且卷曲成圆心角为120°的弧形；所述导热片可围成完整的圆柱；所述导热片通过金属注塑工艺与塑料层结合在一起，且导热片位于塑料层外侧；所述导热柱上的导热片之间在轴向上存在空隙，且空隙中填充塑料层；所述塑料层由高密度聚乙烯组成；所述导热柱的下端紧贴在外壳内的底面中间位置；所述导热柱的上端紧贴在上盖的下表面中间位置；工作时，电芯卷绕在导热柱上，由于导热柱通过三块导热片组合得到，与电芯直接接触的导热片将电芯充放电过程中产生的热量传递到导热柱的两端，并通过与导热柱紧贴的外壳和上盖进行散发到外界环境中，有效的降低电池在充放电过程中，电芯内部的温度，防止电芯内部热量无法传递出来，热量在电芯内部堆积，电池外部温度较低的现象出现，从而有效避免管理人员由于电池外部温度较低，对电池整体状态作出错误判断，导致安全事故，同时，通过导热柱快速有效的将电芯内部的温度传递出来，能够有效的降低电池因内部温度过高导致的电池爆炸的可能性，提高电池的安全性能，同时，避免过高的温度导致电池中的电芯老化加速，缩短电池的使用寿命，从而有效的延长电池使用时间，降低使用成本，同时，设置在外壳中的导热柱能够供安装在外壳中的电芯卷绕、固定，保证在生产以及使用过程中，电池中的电芯始终保持自身形状以及位置状态不变，防止由于电池中的电芯位置变动，导致电芯折叠、扭曲，引起电芯短路，造成电池损坏或爆炸，造成安全事故。优选的，所述外壳内的底面中间位置固定安装有固定环；所述导热柱安装在固定环上；所述固定环外侧面上设置有外螺纹；所述导热柱内部中空；所述导热柱内部空间与上盖下表面直接接触所述导热柱内的空间保持密封状态；所述导热柱内的塑料层上设置有内螺纹；所述内螺纹位于导热柱下端，且内螺纹与外螺纹相啮合；所述导热柱内安装有圆形滑块；所述圆形滑块可在导热柱中上下滑动；所述圆形滑块与导热柱之间保持密封；所述导热柱内部空间中填充有磷酸三乙酯TEP、磷酸三苯酯TPP等比例混合后得到的液体状态阻燃剂；所述阻燃剂位于圆形滑块上方；所述导热柱中充入高压氮气气体，气体压力值记为P1；工作时，由于导热柱中的塑料层为聚乙烯材料，通过选择适合的分子量的聚乙烯原料，控制导热柱中的塑料层软化温度为121-127℃，融化温度为126-136℃，因此，当电池在极端情况下出现安全问题，导致电池内的电芯温度升高时，在电芯温度升高至121℃之上后，导热柱中的塑料层开始软化并逐渐融化，由于，导热柱中充入有压力值为P1的高压气体，在塑料层开始软化之后，由于高压气体的作用，导热柱上三片导热片之间的空隙中的聚乙烯塑料被冲开，导热柱中填充的液体状态阻燃剂将从中流出，进入到电芯内，有效的防止电芯温度进一步升高后导致的燃烧现象的出现，极大幅度的提高电池内电解液的燃点，阻止或延缓电池损坏引起的火情蔓延，降低损失，同时，在电池出现损坏引起电芯温度快速上升的情况下，导热柱上的导热片依旧可以将电芯内部的热量快速传递出去，延缓电芯温度的上升，使管理人员有更多的排查与处置的时间，降低损失，同时，根据《电池》2006年12月第6期中的《锂离子电池阻燃剂的研究》可以明确，将阻燃剂存放在电池内的导热柱中，仅在电池温度不受控的急剧提升至一定程度后释放入电解液中，产生阻燃效果，能够避免直接在电池电解液中添加阻燃剂提升阻燃效果，导致的电解液被阻燃剂“污染”，影响电解液的性能，使电池的容量下降，从而在保证电池阻燃效果的同时保证电池容量优秀，提升电池利用效率，降低成本。优选的，所述上盖内部设置有空腔三；所述上盖下表面上开设有大十字刻痕；所述大十字刻痕位于上盖下表面的中间位置，且正对导热柱内的中空空间；所述上盖上表面边缘位置开设有小十字刻痕；所述小十字刻痕明显小于大十字刻痕，且小十字刻痕共设置有多个；所述小十字刻痕位于空腔三的上方，且靠近空腔三的边缘位置；所述空腔三中固定安装有隔板；所述隔板呈螺旋形，将空腔三分割后形成螺旋形气道；所述螺旋形气道直径最小处位于大十字刻痕正上方；所述螺旋形气道直径最大处位于小十字刻痕正下方；工作时，当电池出现损坏，电池内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池,包括外壳(1)、上盖(2)和电芯(5)，其特征在于：所述外壳(1)内部中空，上端开口；所述上盖(2)安装在外壳(1)上端的开口处；所述上盖(2)与外壳(1)之间涂有密封胶；所述上盖(2)与外壳(1)之间通过激光焊接；所述上盖(2)上固定安装有电极(22)；所述电极(22)贯穿上盖(2)，且与上盖(2)之间保持密封；所述电芯(5)卷绕制成，呈圆柱形；所述电芯(5)安装在外壳(1)内部；所述电芯(5)与上盖(2)上的电极(22)连接；所述电芯(5)与上盖(2)之间存在空隙；所述电芯(5)与外壳(1)竖直方向上的内壁之间存在空隙；所述外壳(1)内固定安装有导热柱(4)；所述导热柱(4)位于电芯(5)中间位置；所述导热柱(4)包括导热片(41)与塑料层(42)；所述导热片(41)共有三片，规格相等，且卷曲成圆心角为120°的弧形；所述导热片(41)可围成完整的圆柱；所述导热片(41)通过金属注塑工艺与塑料层(42)结合在一起，且导热片(41)位于塑料层(42)外侧；所述导热柱(4)上的导热片(41)之间在轴向上存在空隙，且空隙中填充塑料层(42)；所述塑料层(42)由高密度聚乙烯组成；所述导热柱(4)的下端紧贴在外壳(1)内的底面中间位置；所述导热柱(4)的上端紧贴在上盖(2)的下表面中间位置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池,包括外壳(1)、上盖(2)和电芯(5)，其特征在于：所述外壳(1)内部中空，上端开口；所述上盖(2)安装在外壳(1)上端的开口处；所述上盖(2)与外壳(1)之间涂有密封胶；所述上盖(2)与外壳(1)之间通过激光焊接；所述上盖(2)上固定安装有电极(22)；所述电极(22)贯穿上盖(2)，且与上盖(2)之间保持密封；所述电芯(5)卷绕制成，呈圆柱形；所述电芯(5)安装在外壳(1)内部；所述电芯(5)与上盖(2)上的电极(22)连接；所述电芯(5)与上盖(2)之间存在空隙；所述电芯(5)与外壳(1)竖直方向上的内壁之间存在空隙；所述外壳(1)内固定安装有导热柱(4)；所述导热柱(4)位于电芯(5)中间位置；所述导热柱(4)包括导热片(41)与塑料层(42)；所述导热片(41)共有三片，规格相等，且卷曲成圆心角为120°的弧形；所述导热片(41)可围成完整的圆柱；所述导热片(41)通过金属注塑工艺与塑料层(42)结合在一起，且导热片(41)位于塑料层(42)外侧；所述导热柱(4)上的导热片(41)之间在轴向上存在空隙，且空隙中填充塑料层(42)；所述塑料层(42)由高密度聚乙烯组成；所述导热柱(4)的下端紧贴在外壳(1)内的底面中间位置；所述导热柱(4)的上端紧贴在上盖(2)的下表面中间位置。


2.根据权利要求1所述一种锂离子电池，其特征在于：所述外壳(1)内的底面中间位置固定安装有固定环(16)；所述导热柱(4)安装在固定环(16)上；所述固定环(16)外侧面上设置有外螺纹；所述导热柱(4)内部中空；所述导热柱(4)内部空间与上盖(2)下表面直接接触所述导热柱(4)内的空间保持密封状态；所述导热柱(4)内的塑料层(42)上设置有内螺纹；所述内螺纹位于导热柱(4)下端，且内螺纹与外螺纹相啮合；所述导热柱(4)内安装有圆形滑块(43)；所述圆形滑块(43)可在导热柱(4)中上下滑动；所述圆形滑块(43)与导热柱(4)之间保持密封；所述导热柱(4)内部空间中填充有磷酸三乙酯TEP、磷酸三苯酯TPP等比例混合后得到的液体状态阻燃剂；所述阻燃剂位于圆形滑块(43)上方；所述导热柱(4)中充入高压氮气气体，气体压力值记为P1。


3.根据权利要求1所述一种锂离子电池，其特征在于：所述上盖(2)内部设置有空腔三(24)；所述上盖(2)下表面上开设有大十字刻痕(23)；所述大十字刻痕(23)位于上盖(2)下表面的中间位置，且正对导热柱(4)内的中空空间；所述上盖(2)上表面边缘位置开设有小十字刻痕(21)；所述小十字刻痕(21)明显小于大十字刻痕(23)，且小十字刻痕(21)共设置有多个；所述小十字刻痕(21)位于空腔三(24)的上方，且靠近空腔三(24)的边缘位置；所述空腔三(24)中固定安装有隔板(25)；所述隔板(25)呈螺旋形，将空腔三(24)分割后形成螺旋形气道；所述螺旋形气道直径最小处位于大十字刻痕(23)正上方；所述螺旋形气道直径最大处位于小十字刻痕(21)正下方。


4.根据权利要求3所述一种锂离子电池，其特征在于：所述空腔三(24)中固定安装有网孔板(26)；所述网孔板(26)共有两个，两者之间形成一新的安装空间；所述网孔板(26)位于螺旋形气道外侧直径较大的部分；所述两块网孔板(26)所拦成的安装空间位于小十字刻痕(21)的前方；所述安装空间中安装有多孔海绵(27)；所述多孔海绵(27)充满整个安装空间；所述多孔海绵(27)中吸附有氢氧化钙溶液。


5.根据权利要求1所述一种锂离子电池，其特征在于：所述外壳(1)内开设有横向气道(11)；所述横向气道(11)共有四个，均匀分布在外壳(1)底部侧壁内；所述横向气道(11)靠近外壳(1)中心线的一端相连通，且通过固定环(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄军，徐浩，
申请(专利权)人：河南电牛新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41