自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池，由正极极耳、负极极耳、注液安全阀、正极极耳密封座、负极极耳密封座、壳、壳底、电芯、电阻焊接铆钉、组成，壳、壳底有几何分布凸提高电池的刚性，同时凸起空间还是电池产气的容积，为了保证电池过度产气形成过高内压，设置了安全阀，安全阀同时兼用注液阀功能，当电池过度产气形成超过允许内压时安全阀密封失效泄漏出多余的气体，保持电池内压恒定，自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池克服了钛酸锂（Ｌｉ４　Ｔｉ５Ｏ１２）用作负极制备锂离子电池胀气的问题，为太阳能发电、风力发电、峰谷调峰储能提供了一种安全、价格低廉锂电池。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂电池，特别是自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池。
技术介绍
商品化的锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳材料。碳材料存在一些缺点 析出锂枝晶；首次充放电效率低；与电解液发生作用；存在明显的电压滞后；制备方法比较 复杂。与碳负极相比，合金类负极材料一般具有较高的比容量，但循环性能较差。尖晶石 型钛酸锂(Li4Ti5O12)具有明显的优势是一种零应变材料，循环性能好；有很好的充放电 平台；理论比容量为175mAh/g，实际比容量可达165mAh/g，并集中在平台区域；不与电解 液反应；价格便宜，容易制备。Li4Ti5O12与商品化的碳负极材料相比，通常具有更好的电化 学性能和安全性；与合金类负极材料相比，更容易制备，成本更低。但是实践证明钛酸锂 (Li4Ti5O12)用作负极与锰酸锂(LiMn2O4)、钴酸锂(LiCtlO2)、镍钴锰(LiNia5COa2Mna3O2)正极 材料制备锂离子电池普遍存在气胀现象，为了克服这一问题，通常采取改进电解液配方，改 进的电解液又出现了电导率下降问题，电解液的电导率下降之后锂离子电池的电性能同时 也会下降，克服钛酸锂(Li4Ti5O12)用作负极制备电池气胀现象，有的采用圆柱刚性壳、方形 刚性壳，刚性壳有的是用不锈钢，有的采用铝材质，但是圆柱电池的圆心部位散热不良，对 电池的大功率化存在局限性，而现有方形刚性壳虽然没有圆心部位散热不良问题，但是，现 有的方形刚性壳是将电芯从电池壳一端端口套入装配方式，这种装配方式，电芯在壳内有 一定自由空间，一旦出现气胀，电芯就会在自由空间内发生变形，变形之后，正、负极之间出 现空隙，一旦正、负极之间出现空隙，电池的电性能就会出现内阻增大趋势，内阻增大之后， 电池发热趋势更加明显，电池性能进一步变坏，钛酸锂(Li4Ti5O12)用作负极制备电池克服 气胀是当前研究一个热点。
技术实现思路
本专利技术是针对钛酸锂(Li4Ti5O12)用作负极制备锂离子电池胀气问题提出的，是在 不改变材料特性前提下，通过压力控制保证锂离子电池性能，创新一种自动恒压刚性壳钛 酸锂负极锂离子电池。实现本专利技术的技术方案实验证明钛酸锂(Li4Ti5O12)用作负极制备锂离子电池气胀引起电池内阻增大， 容量减小，主要是正、负极极片制备的电芯发生变形，变形后的电芯的正、负极极片间距发 生变大，通过夹紧电芯，抑制电芯的正、负极极片间距变大，即使胀气现象仍然存在，也可以 减小电池内阻增大产生的影响，采用刚性材质制做电池外壳，并且在电池外壳设置一定气 体容积，使产生的气体储存于设定容积内，当产生的气体不断增加，在电池壳压力耐受的情 况下，电池壳刚度增加，但不会发生变形，当电池产气量进一步增加，超过电池壳压力耐受 的情况下，安全阀发生过压泄漏，过压泄漏之后，安全阀返回至相对低压力密封状态，电池壳内保持恒压状态，保持正压即可防止大气渗入，为了保证电池壳在受到内压力增大不会 发生变形，采取壳、壳底都设置多个凸，凸呈几何图形分布在壳和壳底平面上，凸起的部分 等效一个个容纳气体容器，平面与凸相切处形成角边，这些分布在壳和壳底平面上的角边 显著增加了壳、壳底的刚度，了壳、壳底的刚度增加之后有效抑制了电池产气形成内压增高 隆胀，电池壳刚度提高之后避免了内压增高隆胀，也就避免了因电池壳隆胀变形引起电芯 变形，这样保证了电池的性能不会因电芯变形引起的电池性能变化。进一步为了避免电池过度产气形成过高压，造成电池壳爆裂，在电池壳结构中设 置安全阀，安全阀与注液阀兼用，这样可以达到电池壳结构简单，安全阀兼用注液阀由1/2 锥台形结构，将两个1/2锥台组合之后即形成完全的锥台密封塞，两个1/2锥台组合形成完 全的锥台安装在螺纹座的锥孔内，当旋紧螺纹座内螺纹孔的螺纹塞时，锥台密封塞被压缩， 由于锥台密封塞采用橡胶或其它有一定压缩模量的有机高分子材料制造，被压缩后即可达 到密封性能。再进一步说明，锂离子电池通常需要在一个与大气隔离密封腔内工作，一旦水分 子进入就会与电解液中六氟磷酸锂发生化学反应，造成不可逆的性能变坏，所于电芯的正、 负极极耳引出的密封是十分关键的，正极极耳密封座、负极极耳密封座，分别由锥台橡胶 塞、卡套、卡座、绝缘压板、绝缘密封垫组成，卡座穿过壳一端，由卡套的内螺纹与卡座外螺 纹锁紧，绝缘密封垫密封于壳与卡座之间，卡套的内螺纹与卡座外螺纹锁紧时，绝缘压板被 压紧，绝缘压板被压时，锥台橡胶塞在卡套的锥孔内被压缩，锥台橡胶塞被压缩时，安装于 锥台橡胶塞中央位置正极极耳、负极极耳被胀紧密封。为了保证电池壳耐受多种化学腐蚀和保证高低温的热胀冷缩不会影响电池寿命， 电池壳采用不锈钢或铝材质制造。本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池允许配套锰酸锂(LiMn2O4)、钴酸锂 (LiCtlO2)、镍钴锰(LiNia5COa2Mntl3O2)正极材料制备锂离子电池。本专利技术的积极意义本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池克服了钛酸锂(Li4 Ti5O12)用作负 极制备锂离子电池胀气的问题，为太阳能发电、风力发电、峰谷调峰储能提供了一种安全、 价格低廉锂电池。附图说明图1是本专利技术自动恒压刚性壳钛酸？锂负极锂离子电池主视图；图2是图1的左视图；图3是图1的仰视图；图4是图2的A-A剖视图；图5是图1的B-B剖视图；图6是图1的C-C剖视图；图7是图2的左视图；图8是本专利技术自动恒压刚性壳钛画？锂负极锂离子电池注液安全阀m剖视图；图9是图7的仰视图；图10是本专利技术自动恒压刚性壳钛丨酸锂负极锂离子电池注液安全阀m的螺纹座m2示意图；图11是本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池注液安全阀m的螺纹套示 意图；图12是图11的仰视图；图13是本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池注液安全阀m的螺纹塞m4 示意图；图14是本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池注液安全阀m的橡胶锥台 密封塞m3示意图；图15是图14的仰视图；图16是本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池卡座ab30示意图；图17是本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池的锥台橡胶塞ablO示意 图；图18是图17的仰视图；图19是本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池的绝缘压板ab40示意图；图20是图19的仰视图；图21是本专利技术自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池的卡套ab20示意图；图22是图6的I局部放大示意图；图1、图2、图3中正极极耳al、负极极耳a2、注液安全阀m、正极极耳密封座abl、 负极极耳密封座ab2、壳1、壳底2 ；图4中电芯3、电阻焊接铆钉如、电阻焊接铆钉4b、正极极耳al、负极极耳a2、注 液安全阀m、正极极耳密封座abl、负极极耳密封座ab2、壳1、壳底2 ；图5中壳1、壳底2、电芯3、橡胶锥台密封塞m3、螺纹座m2、螺纹套ml、螺纹塞m4， 环形硅橡胶垫m5 ；图6中正极极耳al、由锥台橡胶塞ablO、卡套ab20、卡座ab30、绝缘压板ab40、 环形橡胶垫ab50组成的正极极耳密封座abl、壳1、壳底2、电芯3 ；图7中壳底2、正极极耳al、负极极耳a2 ；图8中橡胶锥台密封塞m3、螺纹座m2、螺纹套ml、螺纹塞m4 ；具体实施例参照图1，图2，图3、图7，壳1、壳底2有几何分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动恒压刚性壳钛酸锂负极锂离子电池，由正极极耳（ａ１）、负极极耳（ａ２）、注液安全阀（ｍ）、正极极耳密封座（ａｂ１）、负极极耳密封座（ａｂ２）、壳（１）、壳底（２）、电芯（３）、电阻焊接铆钉（４ａ）、电阻焊接铆钉（４ｂ）组成，其特征是壳（１）、壳底（２）有几何分布凸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓梁，
申请(专利权)人：赵宽，邓梁，
类型：实用新型
国别省市：34[]