一种安全的圆柱式锂－二氧化锰电池制造技术

本发明专利技术涉及圆柱式锂－二氧化锰电池。一种安全的圆柱式锂－二氧化锰电池，包括电池外壳和位于电池外壳内的安全结构卷芯。正极片通过极耳与电池外壳连接，负极片通过极耳与密封组件连接，安全结构卷芯的两端分别有起隔离绝缘、支撑和减震作用的上绝缘环和下绝缘环。热熔性、防电解液腐蚀密封组件的圆形盖板通过焊接方式与电池外壳连接。密封组件由Ｔ形极柱、密封绝缘塑料、圆形盖板和连接环组成。自启式防爆泄压装置设计在电池外壳顶部，由泄压阀、形变凹槽、正极端子、气室组成。本发明专利技术优化了卷芯的正、负极片尺寸比例、密封组件、密封材质和电池外壳泄压装置，提高了电池的安全性，延长了电池的贮存寿命，同时降低生产和材料成本。

A safe cylindrical lithium manganese dioxide battery

The invention relates to a cylindrical lithium manganese dioxide battery. The utility model relates to a safety cylinder type lithium manganese dioxide battery, which comprises a battery shell and a safety structure roll core arranged in the battery casing. The positive plate is connected with the battery shell by the polar ear, and the negative electrode is connected with the sealing component through the polar ear, and the upper ends of the safety structure roll core are respectively provided with an upper insulating ring and a lower insulating ring which are isolated, insulated, supported and shock absorbing. The circular plate hot melt, anti electrolyte corrosion seal assembly by welding and connecting the battery shell. The sealing assembly is composed of a T shaped pole, a sealed insulating plastic, a circular cover plate and a connecting ring. The self opening explosion-proof pressure relief device is designed on the top of the battery shell. It is composed of a relief valve, a deformed groove, a positive terminal and an air chamber. The invention optimizes the core of the positive and negative plate size ratio, sealing components, sealing material and battery casing pressure relief device, improve the safety of the battery, prolong the storage life of the battery, while reducing the cost of production and materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学电源
，更具体地说是圆柱式锂-二氧化锰电池结构和材料的改进。
技术介绍
圆柱式锂-二氧化锰电池的密封方式有半密封和全密封两种。前者采用扣边式密 封，这种电池的使用温度范围较窄，环境温度超过6(TC时，电池容易出现电解液泄漏。本专利技术涉及的电池属于全密封方式，采用焊接密封，这种电池的耐候性好，使用温度范围更宽， 广泛应用于工业和军用领域。目前，在全密封圆柱式锂-二氧化锰电池的密封组件中，负极 盖板与正极极柱之间均采用玻璃作为绝缘材料，通过高温烧结而成的玻璃绝缘子进行密封 和绝缘。由于玻璃绝缘子与电池内有机电解液以及含锂离子的电解质盐长时间接触会发生 腐蚀，其玻璃的绝缘性能下降，使电池产生微短路现象，从而使电池的开路电压、负载能力 以及容量下降，电池的贮存寿命縮短，腐蚀严重时，直接导致电池提前失效。为了克服现有锂-二氧化锰电池密封玻璃绝缘材料耐腐蚀性的不足，中国专利200820063174. 2《锂锰电 池玻璃绝缘子》所公开的是采用在玻璃绝缘子与电解液接触的表面涂敷有机硅防腐胶，阻 止电解液与玻璃直接接触。这种方法只能延缓密封玻璃与电解液的接触腐蚀，但不能从根 本上解决玻璃腐蚀问题。因为有机硅防腐胶在锂-二氧化锰电池有机电解液中，虽然不溶 解，但会发生溶胀，有机硅防腐胶溶胀后，就不能很好地附着在玻璃上，进而从玻璃表面脱 离，导致电解液与玻璃接触而发生腐蚀。由于玻璃与有机硅防腐胶的膨胀系数差别太大，当 电池受热或遇冷时，有机硅防腐胶剥脱速度会更快。 为防止电池在短路、充电等滥用情况下发生爆炸，常常在电池外壳上制作刻痕，形 成薄弱部位，这样，电池非正常使用时产生的高内压冲裂刻痕，迅速泄压，达到防爆的安全 目的。刻痕可以在电池的侧面，也可以在底部。从工艺复杂性、实际效果和生产成本来看， 在底部刻痕优于在侧面刻痕。如中国专利02245256. 7《柱式锂电池防爆安全壳体》和中国 专利200420045345. 0《柱式锂电池防爆安全壳体》公开了在电池外壳底部刻痕的方式来达 到防爆效果。在底部刻痕的方式，同样存在工艺繁琐、刻痕厚度不易控制、不易检测、生产成 本高的问题；而且上述专利技术所制得的钢壳底部必须焊接一个平底，遮住凹凸的底部， 以方便与电器极端连接，并达到电池外表美观的效果。这进一步增加了生产成本和加工难 度。实际进行安全测试时，由于这种刚性的刻痕在电池内压升高时直接被冲开，没有变形缓 冲，导致电池发生剧烈爆炸和电池远距离飞出的几率高，不能达到美国UL1642标准对锂电 池的安全要求。 巻绕式锂-二氧化锰电池采用带状的正、负极，这种电极的反应面积大，电池的输 出功率高。这种巻绕式电芯结构，包括正、负极技术参数、正极配比等直接影响着电池的安 全性和自放电率。 综上所述，研制防腐蚀的密封组件、工艺简单、生产成本低的防爆外壳和安全性能 好的巻芯结构是圆柱式锂_ 二氧化锰电池的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有防止电解液腐蚀的密封组 件，工艺简单、生产成本低的防爆外壳和在强制放电和短路等非正常使用时，不爆炸的安全 的圆柱式锂-二氧化锰电池。 为解决上述技术问题，本专利技术实现的技术方案是 设计一种安全的圆柱式锂_ 二氧化锰电池，包括电池外壳和位于电池外壳内的由正、负极片借助离子透过性微孔膜巻绕形成的安全结构巻芯，正、负极片分别与正极耳、负极耳连接，并由正、负极耳引出到电池外壳的正、负极端上，其特征在于电池外壳顶部设置有自启式防爆泄压装置，电池底部连接有热熔性、防电解液腐蚀的密封组件。 作为对现有技术方案的改进，本专利技术电池外壳内安全结构巻芯的两端分别设有起隔离绝缘、支撑和减震作用的上绝缘环和下绝缘环，上绝缘环位于电池外壳顶部与安全结构巻芯之间，下绝缘环位于密封组件和安全结构巻芯之间。 本专利技术技术方案中所述的密封组件包括T形极柱、密封绝缘塑料、圆形盖板和连接环，圆形盖板的中央有一圆形孔，密封绝缘塑料注塑在圆形盖板上，密封绝缘塑料的中央也设有一与圆形盖板中央圆形孔同心的圆形？L T形极柱穿过密封绝缘塑料上的圆形孔与连接环进行铆接密封，圆形盖板通过激光或氩弧焊接的方式与电池外壳连接。 本专利技术技术方案中的自启式防爆泄压装置包括形变凹槽、泄压阀、气室，泄压阀均匀分布于形变凹槽中，泄压阀与形变凹槽相互连接成一个完整的圆环形凹槽，位于电池外壳顶部的电池正极端子外凸设置并在电池正极端子内形成气室。 为了进一步提高电池的安全性，所述泄压阀包括一刀口状的薄弱环节，薄弱环节 的厚度限定在0. 05mm 0. 5mm之间；形变凹槽上还敷设有环形衬片。 为了更好地提高电池的安全性，本专利技术安全结构巻芯的正极片、负极片长度比为 1 : 0. 70 0. 85，宽度比为1 : 0. 80 0. 95，厚度比为1 : 0. 45 0.55。安全结构巻芯 的最外层为正极片。 本专利技术与现有技术相比，具有以下显著效果 1.本专利技术采用无腐蚀性的密封绝缘塑料替代在电解液中容易腐蚀的玻璃作为密封材料，用T形极柱与圆形盖板铆接密封工艺取代玻璃高温(> 900°C )烧结密封的T形极柱与圆形盖板的封接工艺，从根本消除了玻璃腐蚀现象，保证电池长期存放过程中，不会引起电压下降、内阻增加和容量降低；同时，这种热熔性、防电解液腐蚀的塑料密封组件的工艺简单、对设备要求不高，有效地降低了生产成本；T形极柱与圆形盖板通过塑料封接形成软连接的抗振、抗冲击能力明显优于玻璃封接形成硬连接的抗振性。 2.本专利技术通过优化正、负极尺寸配比，控制正、负极活性物质的用量比例，确保电池在强制过放电、短路等非正常使用时不泄压、不起火、不爆炸，有效地提高了电池在正常使用过程中的安全性。 3.本专利技术在电池外壳顶部设计防爆泄压装置，当因滥用而造成电池内压升高时， 防爆泄压装置的形变凹槽首先发生形变，增大电池内部气室的体积，起到缓冲压力作用；当 压力进一步增大，泄压阀开启，从而达到泄压防爆目的；同时，当电池内压升高、温度上升 时，热熔性、防电解液腐蚀密封组件上的密封绝缘塑料封接部分也会开启泄压，特别是在对 电池进行燃烧试验时，泄压阀开启泄压的同时，密封绝缘塑料熔化后也形成泄压孔，电池两端泄压，完全避免电池爆炸的可能性。这种结构使电池在遇到火烧、重物冲击时能自动泄压 而不爆炸，极大地提高了电池在极端条件下的安全性，使电池完全可以达到UL1642锂电池 安全标准要求。 4.本专利技术在热熔性、防电解液腐蚀密封组件、安全结构巻芯和电池顶部之间分别 设计了绝缘环隔离，对密封组件、安全结构巻芯和电池顶部起绝缘作用，同时对安全结构巻 芯起支撑和减震作用，防止电池在组装过程中巻芯变形，以及对电池在搬用、运输、剧烈振 动时起减震作用，进一步提高了电池的安全性、稳定性和可靠性。 5.本专利技术在电池外壳顶部设计防爆泄压装置，正极端子的平面高出电池外壳底部 防爆泄压装置平面，形成凸出结构，使电池内部形成更大的气室，增强了电池的安全性。正 极端子这种凸出的设计，使电池包装更为简单，只需在形变凹槽上面增加环形衬片，再在整 个电池外热塑塑料套管来固定这个衬片即可。因此，本专利技术电池钢壳顶部设计的防爆泄压 装置，简化了生产工艺，节约了材料，降低了成本。附图说明 图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全的圆柱式锂－二氧化锰电池，包括电池外壳（４）和位于电池外壳内的由正、负极片借助离子透过性微孔膜（３）卷绕形成的安全结构卷芯，正、负极片分别与正极耳（９）、负极耳（１０）连接，并由正、负极耳引出到电池外壳的正、负极端子上，其特征在于：电池外壳顶部设置有自启式防爆泄压装置，电池底部连接有热熔性、防电解液腐蚀的密封组件。

【技术特征摘要】
一种安全的圆柱式锂-二氧化锰电池，包括电池外壳(4)和位于电池外壳内的由正、负极片借助离子透过性微孔膜(3)卷绕形成的安全结构卷芯，正、负极片分别与正极耳(9)、负极耳(10)连接，并由正、负极耳引出到电池外壳的正、负极端子上，其特征在于电池外壳顶部设置有自启式防爆泄压装置，电池底部连接有热熔性、防电解液腐蚀的密封组件。2. 根据权利要求1所述的安全的圆柱式锂-二氧化锰电池，其特征在于所述电池外壳内安全结构巻芯的两端分别设有起隔离绝缘、支撑和减震作用的上绝缘环(11)和下绝缘环(12)，上绝缘环位于电池外壳顶部与安全结构巻芯之间，下绝缘环位于密封组件和安全结构巻芯之间。3. 根据权利要求2所述的安全的圆柱式锂_ 二氧化锰电池，其特征在于所述的密封组件包括T形极柱(5)、密封绝缘塑料(6)、圆形盖板(7)和连接环(8)，圆形盖板(7)的中 央有一圆形孔，密封绝缘塑料注塑在圆形盖板(7)上，密封绝缘塑料的中央也设有一与圆 形盖板中央圆形孔同心的圆形孔，T形极柱(5)穿过密封绝缘塑料上的圆形孔与连接环(8) 进行铆接密封，圆形盖板(7)通过激光或氩弧焊接的方式与电池外壳(4)连接。4. 根据权利要求2所述的安全的圆柱式锂_ 二氧化锰电池，其特征在于自启式防爆 泄压装置包括形变凹槽(13)、泄压阀(14)、气室(16)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕正中，黄国民，刘金成，袁中直，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：44[]