磷酸铁锂电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种磷酸铁锂电池，包括圆柱体状的壳体、盖帽以及收容于壳体内的圆柱体电芯，所述电芯的高度为L，其包括电性连接至壳体底部的第一端部和电性连接至盖帽的第二端部，所述电芯还设有贯穿于第一端部和第二端部的通道，在所述通道内设有自第一端部向第二端部延伸的空心管道，所述管道的长度为H,且1L/2≤H≤4L/5。相较于现有技术，本发明具有如下优点：本发明磷酸铁锂电池的电芯内安设有一钢质管道，该管道可保证电池在工作异常时，电芯的两端之间还能保持良好的热传导，并且如果因电芯底部的温度过高，造成电解液汽化，则所述汽化物也可通过管道进入电芯的顶部，保证电芯的两端处压力均衡，从而保证电池的安全工作。
【专利说明】磷酸铁锂电池
【【技术领域】】
[0001 ] 本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种电动车用的磷酸铁锂电池。
【【背景技术】】
[0002]能源危机、资源短缺、环境污染是人类生存面临的三大严峻挑战，寻找干净、可再生、资源节约型的二次资源是实现人类社会可持续发展要解决的重要任务。
[0003]随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对高能量密度的电池需求愈来愈强烈，锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色环保等优点，成为二次电池的趋势。现已广泛应用于无线通讯、数码相机等便携电器，并初步在航空、国防等特殊领域广泛应用。
[0004]LiFePCM是一种制作锂电池的正极材料，不仅比容量高，特别是其热稳定性好、安全性能优越、循环性能好的突出特点，被认为是锂电池正极理想的制作材料。
[0005]虽然磷酸铁锂电池具有其他材料无可比拟的一系列优点，但是它也存在一些不足之处，这些不足之处主要是与传统锂电池的结构有关。传统的锂电池虽然在盖帽处加设有安全阀，但是如果电池底部发生短路，则底部会产生大量的热量并导致底部处的电芯在高温时迅速膨胀从而将初始状况时电芯底部与顶部之间的热传递的通道堵塞，这样，电池底部的热量便不能及时传递出去，最终导致底部过热急剧膨胀，压力急剧升高甚至发生爆炸。
[0006]鉴于以上弊端，实有必要提供一种新的磷酸铁锂电池以克服上述缺陷。
【
【发明内容】
】
[0007]本发明的目的在于克服上述的缺陷，提供一种制作简单、安全性能高的磷酸铁锂电池。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供一种磷酸铁锂电池，包括圆柱体状的壳体、盖帽以及收容于壳体内的圆柱体电芯，所述电芯的高度为L，其包括电性连接至壳体底部的第一端部和电性连接至盖帽的第二端部，所述电芯还设有贯穿于第一端部和第二端部的通道，在所述通道内设有自第一端部向第二端部延伸的空心管道，所述管道的长度为H，且1L/2 ≤ H ≤ 4L/5。
[0009]作为本发明磷酸铁锂电池的一种改进，所述电芯为互相绝缘隔离的正、负极片缠绕形成。
[0010]作为本发明磷酸铁锂电池的一种改进，所述空心管道呈中空圆筒状，其外径与通道内径一致。
[0011]作为本发明磷酸铁锂电池的一种改进，所述空心管道的一端口逐渐收缩，另一端口呈喇叭状。
[0012]作为本发明磷酸铁锂电池的一种改进，所述正极片有正极集流体和涂覆于正极集流体上的正极活性物；所述负极片有负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极活性物。
[0013]作为本发明磷酸铁锂电池的一种改进，所述正极集流体采用铝箔制成，负极集流体采用铜箔制成。
[0014]作为本发明磷酸铁锂电池的一种改进，所述正、负极片上分别焊接有极耳，所述极耳分别与壳体底部以及盖帽焊接在一起。
[0015]作为本发明磷酸铁锂电池的一种改进，所述盖帽上设有安全阀。
[0016]作为本发明磷酸铁锂电池的一种改进，所述管道为钢质材料制成。
[0017]相较于现有技术，本发明具有如下优点:本发明磷酸铁锂电池的电芯内安设有一钢质管道，该管道可保证电池在工作异常时，电芯的两端之间还能保持良好的热传导，并且如果因电芯底部的温度过高，造成电解液汽化，则所述汽化物也可通过管道进入电芯的顶部，保证电芯的两端处压力均衡，从而保证电池的安全工作。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0018]图1为本发明磷酸铁锂电池的立体分解图(未安装电芯);
[0019]图2为本发明磷酸铁锂电池的正极集流体的结构示意图；
[0020]图3为本发明磷酸铁锂电池的电芯剖面示意图；
[0021]图4为本发明磷酸铁锂电池的涉及的管道结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0022]请参考图1至图4所示，下面结合附图所示实施例对本发明作进一步说明。
[0023]本发明磷酸铁锂电池100的制作工艺，包括以下步骤:1)配料，2)涂布，3)辊压，4)电池极片制作，5)烘烤、6)卷绕，7)装管道，8)激光焊，9)注液，10)化成，11)分容;
[0024]I)配料:
[0025]配制以水为介质的正极浆料，所需材料有:水系胶，磷酸铁锂，超导炭黑，导电石墨，锂盐，将水系胶加入水中进行搅拌稀释，加入超导炭黑和导电石墨搅拌，最后加入磷酸铁锂和锂盐搅拌成浆料；
[0026]配制以水为介质的负极浆料，所需材料有:石墨，羧甲基纤维素钠，超导炭黑，水系胶，将羧甲基纤维素钠加入水中搅拌，静置沉淀后，加入水系胶、超导炭黑，石墨搅拌成浆料；
[0027]2)涂布
[0028]将过滤后的正极和负极浆料分别均匀地涂覆在对应的正极集流体21和负极集流体上，并留出未涂覆区域，作为极耳区，然后放入涂布机烘箱烘烤，涂布的线速度正极集流体为每分钟4.5米，负极集流体为每分钟5米，涂布烘烤完成后，对各极片进行切片；在本发明中，所述正极集流体采用铝箔制成，负极集流体采用铜箔制成，涂布所采用的浆料分别为正极活性物和负极活性物。
[0029]3)辊压
[0030]辊压工序，将正极片辊压至厚度在115 μ m-140 μ m,压实密度在1.9g/cm3-2.3g/cm3;将负极片棍压至厚度在75 μ m_90 μ m,压实密度在1.3g/cm3-l.6g/cm3 ；
[0031]4)电池极片制作；
[0032]正极片裁切为带有三个极耳的矩形片，负极裁切为带有三个极耳的矩形片；
[0033]5)烘烤[0034]将切片进行烘烤，在真空烤箱中烘烤24小时，真空度不低于-0.08Mpa，烘烤温度为100度，每隔2-4小时换气一次，换气后保持30分钟，然后再次抽真空，烘烤时间结束，温度降低至45度以下，将切片拿出烤箱，然后转入下一工序。
[0035]6)卷绕
[0036]将正负极片放在卷绕机的槽内，进行卷绕，卷绕形成高度为L的圆柱体状。在缠绕过程中，必须保证二者是绝缘隔离的。所述圆柱体状的电芯20可分为第一端部23和第二端部24，其还设有贯穿于第一端部和第二端部的通道22，后用胶带将电芯缠绕一圈。
[0037]7)装管道
[0038]取呈中空圆筒状的空心管道40，所述空心管道40的长度为H， 。将所述管道40从电芯第一端部23的通道插入直至全部没入通道22内即可。
[0039]当然，在实际制造中，为了防止中空圆筒状插入通道后会上下滑动，故，在设计时，不仅可以要求将空心管道40的外径与通道22内径设计为一致，还可以将空心管道40的末端口 41设计呈喇叭状。为了装管道的方便，通常还将空心管道的插入端的端口 42设计为逐渐收缩的形状。
[0040]8)激光焊
[0041]将电芯20装入铝制壳体10内，然后使用超声波焊接机将负极耳焊接至壳体10的底部，再用电阻焊将正极焊接至盖帽30的安全阀位置处。在焊接过程中，要保证焊接光滑，无沙眼、虚焊。
[0042]9)注液`
[0043]电池注液采用半自动真空注液机注液，注液的同时通入高纯的氩气，锂离子电池的注液量需根据其容量计算，其注液量约为7g/Ah;所采用的电解液为IM的LiPF6/EC、DMC、EMC，注液的环境控制非常重要，故需要在手套箱中完成注液，注液通常从电池壳体的注液上注入。
[0044]10)化成
[0045]化成工序必须一次性不间断地完成，化成曲线应光滑连接，电流控制在0.lA/30min、0.25A/120min、0.35A/300min。
[0046]11)分容
[0047]将电性能各项指标均符合工艺要求的电池与各项电性能指标未达到工艺要求的电池分开，分别置入库中。
[0048]本发明采用上述工艺制作的磷酸铁锂电池100与传统的锂电池具有的显著特点在于:虽然传统的锂电池也是将圆柱体电芯收容在壳体后再盖上盖帽，但是，传统的锂电池仅仅依靠形成电芯时贯穿电芯底部和顶部的通路保证电芯底部与顶部之间的热循环，然而，在实际使用过程中，如果发生底部的电芯短路，则底部的电芯便会迅速膨胀并堵塞任何通向电芯顶部的通路，造成底部集聚大量的热量无法释放，电解液迅速液化，甚至会发生爆炸事故。但由于在本发明的电芯20中插入了一钢质的管道40，从而可保证电芯20的第一端部23与第二端部24始终贯通形成热循环，并且即使因为电芯20底部的温度剧烈上升，导致电芯20底部的电解液迅速液化，那么前述的液化物也会通过管道40进入电芯的顶部并最终冲开安全阀，保证了电池使用的安全性。
[0049]本发明一种磷酸铁锂电池，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
【权利要求】
1.一种磷酸铁锂电池，其特征在于:其包括圆柱体状的壳体、盖帽以及收容于壳体内的圆柱体电芯，所述电芯的高度为L，其包括电性连接至壳体底部的第一端部和电性连接至盖帽的第二端部，所述电芯还设有贯穿于第一端部和第二端部的通道，在所述通道内设有自第一端部向第二端部延伸的空心管道，所述管道的长度为H，且1L/24L/5。
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池，其特征在于:所述电芯为互相绝缘隔离的正、负极片缠绕形成。
3.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池，其特征在于:所述空心管道呈中空圆筒状，其外径与电芯的通道内径一致。
4.如权利要求3所述的磷酸铁锂电池，其特征在于:所述空心管道的一端口逐渐收缩，另一端口呈喇叭状。
5.如权利要求2所述的磷酸铁锂电池，其特征在于:所述正极片有正极集流体和涂覆于正极集流体上的正极活性物；所述负极片有负极集流体和涂覆于负极集流体上的负极活性物。
6.如权利要求5所述的磷酸铁锂电池，其特征在于:所述正极集流体采用铝箔制成，负极集流体采用铜箔制成。
7.如权利要求2所述的磷酸铁锂电池，其特征在于:所述正、负极片上分别焊接有极耳，所述极耳分别与壳体底部以及盖帽焊接在一起。
8.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池，其特征在于:所述盖帽上设有安全阀。
9.如权利要求1至8所述的任一磷酸铁锂电池，其特征在于:所述管道为钢质材料制成。
【文档编号】H01M10/0525GK103456979SQ201210181044
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年6月4日 优先权日:2012年6月4日
【发明者】李瑶 申请人:深圳市沃特玛电池有限公司