一种新型锂离子蓄电池的制作方法

本实用新型涉及一种新型锂离子蓄电池。

背景技术：

锂离子蓄电池具有绿色环保、小轻薄等特点，更能够适应科技的发展和工业的需求，所以锂离子蓄电池正在迅猛发展，然而其充电过程中耗能元件的散热问题是制约发展的一个因素。

锂离子电池已广泛应用于手机、笔记本电脑、电动自行车、电动工具等领域，近几年来，在电动汽车、大型的动力系统上也开始应用，在这些应用领域要求电池具有更高的输出能量。现在比较成熟的锂离子电池种类有聚合物电池、方型电池、圆柱型电池、动力电池等，其中圆柱型电池具有高体积比能量、成熟的生产工艺、稳定的放电性能等优点，应用最为广泛。为满足用电设备的输入能量要求，在应用中必然要将多个电池串并联组合在一起。另外，有些设备上除了动力系统要求供电外，设备上的仪器仪表也同样需要供电，并且这两种供电要求的电压范围和容量都不相同。因此在有限的空间和重量下，制作出最能适应设备使用要求的锂离子蓄电池组至关重要。同时，动力系统使用的锂离子电池组对抗冲击和振动性能的要求高，电池组的组合结构要求安全可靠，保证电池组在复杂的作业环境下能够安全稳定的对用电设备供电。

现在由多只电池串并联的组合技术并不成熟，圆柱型电池具有高的体积比能量和安全性好的优点，被广泛应用于笔记本电脑和小型的电动工具上，组合的电池数量一般均不超过二十只，通过镍带焊接串并联起来组合成需要的蓄电池组，要用多只电池串并联组合才能满足要求，而电池数量的增多以及使用环境的恶劣对电池组的结构设计提出了很高的要求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便的新型锂离子蓄电池。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种新型锂离子蓄电池，包括蓄电池外壳、绝缘板、隔膜、正极、负极、PTC元件、正极接线柱和保护阀，所述蓄电池外壳内部设置有电解槽，所述电解槽内设置电解液，所述电解槽内设置有正极和负极，所述正极和负极之间设置有隔膜，所述电解槽顶部和底部均设置有绝缘板，所述电解槽顶部的绝缘板上设置有PTC元件，所述PTC元件上方设置有垫片，所述垫片上设置有保护阀，所述电解槽上方连接设置有正极接线柱，所述正极与正极接线柱相连，所述负极上连接设置有负极引线，所述保护阀上方设置有排气孔。

作为优选，所述正极采用LiMnO₄层状化合物原料设计而成。

作为优选，所述负极由碳材料与粘合剂的混合物通过有机溶剂调和制成，且涂覆在铜基体上。

作为优选，所述正极和负极通过导线分别有电源和负荷相连。

本实用新型结构设计合理，不使用诸如铅酸蓄电池或镍氢蓄电池的水溶液电解液，而是使用有机电解液；在充电过程中，正极中的锂呈离子状态，在电解液中移动，并被负极中的碳物质吸附；放电则是充电过程的逆反应；在这种反应过程中，通常锂以离子形态存在，不析出金属状态的锂；电压较高，而且轻量化；锂离子蓄电池的能量密度，功率密度非常高，具有很大的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的锂离子电池充放电结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-2所示，一种新型锂离子蓄电池，包括蓄电池外壳1、绝缘板2、隔膜3、正极4、负极6、PTC元件8、正极接线柱9和保护阀11，所述蓄电池外壳1内部设置有电解槽，所述电解槽内设置电解液14，所述电解槽内设置有正极4和负极6，所述正极4和负极6之间设置有隔膜3，所述电解槽顶部和底部均设置有绝缘板2，所述电解槽顶部的绝缘板2上设置有PTC元件8，所述PTC元件8上方设置有垫片7，所述垫片7上设置有保护阀11，所述电解槽上方连接设置有正极接线柱9，所述正极4与正极接线柱9相连，所述负极6上连接设置有负极引线5，所述保护阀11上方设置有排气孔10。

值得注意的是，所述正极4采用LiMnO₄层状化合物原料设计而成。

值得注意的是，所述负极6由碳材料与粘合剂的混合物通过有机溶剂调和制成，且涂覆在铜基体上。

值得注意的是，所述正极4和负极6通过导线分别有电源12和负荷13相连。

本实用新型结构设计合理，不使用诸如铅酸蓄电池或镍氢蓄电池的水溶液电解液，而是使用有机电解液；在充电过程中，正极中的锂呈离子状态，在电解液中移动，并被负极中的碳物质吸附；放电则是充电过程的逆反应；在这种反应过程中，通常锂以离子形态存在，不析出金属状态的锂；电压较高，而且轻量化；锂离子蓄电池的能量密度，功率密度非常高，具有很大的应用价值。

隔板或称隔离膜片，其功能起到关闭或阻断通道的作用，一般使用聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜。所谓关闭或阻断功能是电池出现异常温度上升，阻塞或阻断作为离子通道的细孔，使蓄电池停止充放电反应。隔板可以有效防止因外部短路等引起的过大电流而使电池产生异常发热现象。

电解液是以混合溶剂为主体的有机电解液。为了使主要电解质成分的锂盐溶解，必须具有高电容率，并且具有与锂离子相容性良好的溶剂，即不阻碍离子移动的低粘度的有机溶液为宜，而且在锂离子蓄电池的工作温度范围内，必须呈液体状态，凝固点低，沸点高。电解液对于活性物质具有化学稳定性，必须良好适应充放电反应过程中发生的剧烈的氧化还原气氛。

为了确保锂离子蓄电池的使用安全性，一般通过对外部电路的控制或者在蓄电池内部设有异常电流切断的安全装置。即使这样，在使用过程中也有可能其他原因引起蓄电池内压异常上升，这样，安全阀释放气体，以防止蓄电池破裂。安全阀实际上是一次性非修复式的破裂膜，一旦进入工作状态，保护蓄电池使其停止工作，因此是蓄电池的最后的保护手段。

工作原理：锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构。充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富锂态，正极处于贫锂态；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关。因此，在充放电循环时，Li+分别在正负极上发生“嵌入-脱嵌”反应，Li+便在正负极之间来回移动。

锂电池在充电中具有如下的特性：

1.在充电前半段，电压是逐渐上升的；

2.在电压达到4.2V后，内阻变化，电压维持不变；

3.整个过程中，电量不断增加；

4.在接近充满时，充电电流会达到很小的值。

经过多年的研究，已经找到了较好的充电控制方法：

1.涓流充电达到放电终止电压2.7V；

2.使用恒流进行充电，使电压基本达到4.2V。安全电流为小于0.8C；

3.恒流阶段基本能达到电量的80％

4.转为恒压充电，电流逐渐减小；

5.在电流达到较小的值(如0.05C)时，电池达到充满状态。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。