专利名称：一种真空防爆锂离子电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种真空防爆锂离子电池，属于动力电池技术领域。
背景技术：
锂离子电池是一种能量密度大，平均输出电压高，输出功率大，自放电小，无记忆效应，工作温度范围宽(为-20°C 60°C )，循环性能优越，可快速充放电，且充电效率高达 99%以上，使用寿命长，不含有毒有害物质的绿色电池。它是以碳素材料做负极，以含锂的化合物做正极，并依靠锂离子在正、负极之间的往返脱、嵌，完成电池充电和放电工作的。即当对电池进行充电时，锂离子从电池的正极脱出，经电解液插入负极。由于电池的负极是呈层状结构的碳材料，其上有很多微孔，因而可使来自正极的锂离子插入到碳层的微孔中，插入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电(即人们使用电池的过程)时，插在负极碳层微孔中的锂离子脱插，经电解液又返回嵌入正极，返回嵌入正极的锂离子越多，放电容量越高。现有的锂离子电池包括圆柱形的钢、铝、镀镍铁及铝、塑料等外壳，以及外壳上的盖帽(也是电池的正负极引出端)，盛于外壳中的有机电解液，置于电解液中的正极、负极及它们之间的隔膜。其中，正极是用活性物质如锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂或磷酸铁锂制成片状，其上的导电集流体使用厚度10-20微米的电解铝箔；负极是用活性物质如石墨、近似石墨结构的碳制成片状，其上的导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔；隔膜是一复合膜，其作用是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子通过，而绝缘电子；有机电解液包括其中溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂以及聚合物胶状电解质。但现有的锂离子电池因下列缺陷而存在严重的安全隐患，即在充放电过程中，会因析出金属锂而形成枝晶，进而刺穿隔膜，造成内部短路，而一旦短路将会产生过大电流， 引起温度急剧上升，从而导致电解液中的低闪点、低沸点碳酸酯被氧化和还原，并产生大量气体和更多的热能，当这些气体不能及时释放，便会使电池内压急剧上升而引起爆炸；对使用聚合物胶状电解质的锂离子电池而言，也会因温度升高而发生更猛烈的燃烧；另外，当析出的金属锂与空气直接接触，即刻燃烧而引燃电解液，发生强烈火焰而使气体急速膨胀，引起爆炸。此外，锂离子电池在高、低温时，性能也会受到很大影响。尽管现有的锂离子电池都设置了下列过充、过放等保护性措施一是采用开关元件，利用开关元件的阻值随温度上升而增大的特性，自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，使隔板上的微米级微孔在温度上升到设定值时，会自动溶解掉，从而阻断锂离子的通过，停止电池内部的反应；三是设置安全阀(就是电池顶部的放气孔)，当电池内部压力上升到设定值时，安全阀自动打开放气卸压，以防止电池内部气体积累过多而发生形变，最终导致壳体爆裂。但其安全隐患仍然无法避免。尤其对使用在储能电站、汽车、轮船及其它工业产品中的高容量、大功率动力电池而言，提高锂离子电池的安全性能尤为重要。此外，锂离子电池性能在非高温、非低温的环境下，电池的性能将会得到很高的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空防爆锂离子电池，以从根本上消除因温升、放氧反应带来的爆炸、燃烧等安全隐患，并同时提高电池的性能。本发明提供的是这样一种真空防爆锂离子电池，包括带空腔的外壳及其上带引出端的壳盖，设于外壳空腔内的电解质以及相互叠加的正极、负极及正、负极之间的隔膜，其特征在于外壳上设有通孔，通孔上设有与真空机组相连的真空管，外壳空腔内设有控温管， 该控温管穿过外壳上的通孔与控温机组相连，以便锂离子电池工作在真空和可控温的环境下，防止被氧化，使其处于适宜温度环境下，以提高电池性能。所述与真空管相连的通孔设置在外壳上部，以根据需要适时保持外壳空腔内的真空度，防止空腔内的电解质、电极等被氧化。所述控温管为中空直管，或者中空U形管，或者中空蛇形管，或者中空盘管，或者中空环管，且间隔设置在外壳空腔内，并与冷凝器相连，以便根据需要适时向中空管内输送控温介质，以控制外壳空腔内的工作温度。所述真空机组、控温机组均为常规设备。所述相互叠加的正极、负极以及正、负极之间的隔膜构成矩形柱体，在正极的相对两侧分别设置导电集流铝箔，在负极的相对两侧分别设置导电集流铜箔，且叠加后的正极上的导电集流铝箔与负极上的导电集流铜箔相互错位，以实现双向集流，均衡充、放电，延长电池使用寿命。所述导电集流铝箔在正极的相对两侧为整片设置，或者为间隔设置，且在导电集流铝箔上设通孔，导电集流棒穿过该通孔延伸至壳盖外成为正极引出端。所述导电集流铜箔在负极的相对两侧为整片设置，或者为间隔设置，且在导电集流铜箔上设通孔，导电集流棒穿过该通孔延伸至壳盖外成为正极引出端。本发明具有下列优点和效果采用上述方案，使锂离子电池始终工作在真空和可控温的环境下，有效防止电池工作过程中析出的金属锂与氧气和电解液接触而燃烧，同时有效防止因各种因素造成的温度升高，从根本上消除因温升、氧化带来的爆炸、燃烧等安全隐患，为锂离子电池，尤其是使用在储能电站、汽车、轮船及其它工业产品中的大容量和超大容量锂离子电池提供安全保障，同时通过设置在正、负电极相对的两侧的导电集流体，实现正、负电极的双向集流，均衡充、放电电流，延长电池使用寿命，提高电池性能。
图1为本发明之结构示意图； 图2为图1的A-A剖视图3为本发明另一结构剖视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步描述，但本发明之内容并不局限于此。
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本发明提供的真空防爆锂离子电池，包括带空腔1的外壳2及其上带引出端9、10 的壳盖8，设于外壳2空腔1内的电解质以及相互叠加的正极4、负极5及正、负极之间的隔膜6，外壳2上部设有通孔14，通孔14上设有与常规真空机组相连的其上带控制阀12的真空管13，以便锂离子电池工作在真空环境中，外壳2空腔1内间隔设有四根竖直的中空控温管3，各中空控温管3上、下端通过中空横管连通，并与穿过外壳2通孔16上的中空引入管 17、中空引出管18相连，中空引入管17、中空引出管18分别与控温机组——制冷、制热机的进、出口相连，以便通过制冷、制热机将低温或高温介质经中空引入管17送入中空控温管3 中，再通过中空引出管18将吸热或吸冷后的高温或低温介质送回制冷、制热机组，如此循环使锂离子电池工作在适宜温度环境下，11为减压排气阀，如图1。所述相互叠加的正极4、负极5以及正、负极之间的隔膜6构成矩形柱体，在正极4 的相对两侧分别设置导电集流铝箔41，在负极5的相对两侧分别设置导电集流铜箔51，且叠加后的正极4上的导电集流铝箔41与负极5上的导电集流铜箔51相互错位，以实现双向集流，均衡充、放电，延长电池使用寿命如图2、图3。导电集流铝箔41在正极4的相对两侧为整片设置，导电集流铜箔51在负极5的相对两侧为整片设置，且在导电集流铝箔41和导电集流铜箔51上间隔设通孔19，以便导电集流棒9、10穿过叠加成柱的通孔19，延伸至壳盖8外成为正、负极引出端，如图2。导电集流铝箔41在正极4相对的两侧为间隔设置，导电集流铜箔51在负极5相对的两侧为间隔设置，且在导电集流铝箔41和导电集流铜箔51上设通孔19，以便导电集流棒9、10穿过叠加成柱的通孔19，延伸至壳盖8外成为正、负极引出端，如图3。
权利要求
1.一种真空防爆锂离子电池，包括带空腔的外壳及其上带引出端的壳盖，设于外壳空腔内的电解质以及相互叠加的正极、负极及正、负极之间的隔膜，其特征在于外壳上设有通孔，通孔上设有与真空机组相连的真空管，外壳空腔内设有控温管，该控温管穿过外壳上的通孔与控温机组相连。
2.根据权利要求1所述的真空防爆锂离子电池，其特征在于所述与真空管相连的通孔设置在外壳上部，通孔上设有与真空机组相连的真空管。
3.根据权利要求1所述的真空防爆锂离子电池，其特征在于所述控温管为中空直管， 或者中空U形管，或者中空蛇形管，或者中空盘管，或者中空环管，且间隔设置在外壳空腔内，并与冷凝器相连。
4.根据权利要求1所述的真空防爆锂离子电池，其特征在于所述相互叠加的正极、负极以及正、负极之间的隔膜构成矩形柱体，在正极的相对两侧分别设置导电集流铝箔，在负极的相对两侧分别设置导电集流铜箔，且叠加后的正极上的导电集流铝箔与负极上的导电集流铜箔相互错位。
5.根据权利要求4所述的真空防爆锂离子电池，其特征在于所述导电集流铝箔在正极的相对两侧为整片设置，或者为间隔设置，且在导电集流铝箔上设通孔，导电集流棒穿过该通孔延伸至壳盖外成为正极引出端。
6.根据权利要求4所述的真空防爆锂离子电池，其特征在于所述导电集流铜箔在负极的相对两侧为整片设置，或者为间隔设置，且在导电集流铜箔上设通孔，导电集流棒穿过该通孔延伸至壳盖外成为负极引出端。
全文摘要
本发明提供一种真空防爆锂离子电池，包括带空腔的外壳及其上带引出端的壳盖，设于外壳空腔内的电解质以及相互叠加的正极、负极及正、负极之间的隔膜，其特征在于外壳上设有通孔，通孔上设有与真空机组相连的真空管，外壳空腔内设有控温管，该控温管穿过外壳上的通孔与控温机组相连。使锂离子电池始终工作在真空和温度可控的环境下，有效防止电池工作过程中析出的金属锂与氧气和电解液接触而燃烧，同时有效防止因各种因素造成的温度升高，从根本上消除因温升、氧化带来的爆炸、燃烧等安全隐患，通过设置在正、负电极相对的两侧的导电集流体，实现正、负电极的双向集流，均衡充、放电电流，延长电池使用寿命，提高电池性能。
文档编号H01M10/50GK102163743SQ20111006121
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者余建岳 申请人:余建岳