一种可控电化学反应的电池及其制备方法与流程

本发明涉及电池领域，具体指有一种可控电化学反应的电池及其制备方法。

背景技术：

1、电池的主要部分，正极，负极，电解质，隔膜，壳体五个部分组成，其中，锂电池隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，起着分隔正、负极，防止电池内部短路，允许电解质离子自由通过，完成电化学充放电过程的作用。

2、现有技术中，隔膜作为电池中一个独立的组件，其一直处于低内阻状态。当电池短路、高温、被物理破坏等情况下，低内阻的隔膜反而成了使电池快速化学反应从而着火的基础组件。现有技术难以在电池层面阻断电池在异常状态下的快速化学反应。

3、针对上述的现有技术存在的问题设计一种可控电化学反应的电池及其制备方法是本发明研究的目的。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种可控电化学反应的电池及其制备方法，能够有效解决上述现有技术存在的至少一个问题。

2、本发明的技术方案是：

3、一种可控电化学反应的电池，包括被密封在壳体内的正极、负极、隔膜和电解质，所述的正极包括正极集电体和涂敷在正极集电体上的正极活性物质，所述的负极包括负极集电体和涂敷在负极集电体上的负极活性物质，所述电解质填充在所述壳体内，所述隔膜将所述正极和所述负极隔离，所述隔膜允许所述电解液中的电解质离子通过；其特征在于：

4、包括内阻调节机构，所述内阻调节机构分布设置于所述隔膜表面，所述内阻调节机构不允许所述电解液中的电解质离子通过；所述内阻调节机构受外界控制改变对所述隔膜表面的覆盖面积，所述覆盖面积与电池内部所述正极和所述负极之间的内阻抗呈正相关。

5、进一步地，所述内阻调节机构受外界控制可膨胀或收缩，所述内阻调节机构膨胀后可增大对所述隔膜表面的覆盖面积，所述内阻调节机构包括铺设于所述隔膜表面的气囊，所述气囊受外界气压源驱动从而膨胀或收缩。

6、进一步地，所述气囊分布有诸多贯穿于所述气囊的通孔，所述气囊膨胀后可收缩所述通孔的孔径，从而使所述气囊增大对所述隔膜表面的覆盖面积。

7、进一步地，所述通孔的孔径为100-400nm。

8、进一步地，所述气囊连通连接至所述外界气压源，所述外界气压源可向所述气囊内充气从而时所述气囊膨胀。

9、进一步地，所述壳体为可弹性形变材质制成，所述电池安装于密闭空间内，所述气囊内封装有气体，所述密闭空间连通连接至所述外界气压源，所述外界气压源可调节所述密闭空间内的气压，所述外界气压源使所述密闭空间内的气压增大后，使所述电池受压增大，从而使所述气囊被压缩收缩，所述外界气压源使所述密闭空间内的气压降低后，使所述电池受压减小，从而使所述气囊被膨大膨胀。

10、进一步地，所述内阻调节机构包括两块挡板，两块所述挡板均对位设置有孔洞，两块所述挡板受外界控制可错位从而增大对所述隔膜表面的覆盖面积。

11、进一步地，所述孔洞的孔径为100-400nm。

12、进一步地，包括控制系统，以及震动传感器、温度传感器、电流传感器其中的一种或多种，

13、所述控制系统通过震动传感器感知到所述电池受到的震动量大于预设阈值时，所述控制系统驱动所述内阻调节机构膨胀；

14、所述控制系统通过温度传感器感知到所述电池的温度超过预设阈值时，所述控制系统驱动所述内阻调节机构膨胀；

15、所述控制系统通过电流传感器感知到所述电池的电流超过预设阈值时，所述控制系统驱动所述内阻调节机构膨胀。

16、一种可控电化学反应的电池的制备方法，用于制备所述一种可控电化学反应的电池，包括以下步骤：

17、对气囊焊轧成型，使气囊存在诸多通孔，制得所述内阻调节机构；

18、将所述内阻调节机构附着于所述隔膜表面；

19、将附着有所述内阻调节机构的隔膜、正极、负极和电解质通过所述壳体封装，得到可控电化学反应的电池。

20、因此，本发明提供以下的效果和/或优点：

21、本申请当电池异常发热、外界剧烈震动等情况下，内阻调节机构可以被控制膨胀，膨胀状态的内阻调节机构使隔膜较少的表面暴露或者完全覆盖于隔膜的表面，从而使隔膜只有一小部分的暴露表面可以用于电解质离子通过，甚至使隔膜完全不能通过电解质离子，此时隔膜处于高内阻状态或绝缘状态。从而能够避免电池着火等情况，将电池优化为可控化学反应速率。

22、本申请通过气囊膨胀从而挤压通孔，使通孔的孔径减小，此时只有少量的隔膜的表面暴露，电解质离子难以自由通过，此时隔膜被气囊遮挡后呈现较高的内阻。从而实现了对膈膜暴露面积的控制结构基础。

23、本申请通过对通孔孔径的选择，使隔膜在通孔的掩模下可以工作于低内阻和高内阻之间快速切换的状态。

24、应当明白，本发明的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本发明的进一步的解释。

技术特征：

1.一种可控电化学反应的电池，包括被密封在壳体内的正极、负极、隔膜和电解质，所述的正极包括正极集电体和涂敷在正极集电体上的正极活性物质，所述的负极包括负极集电体和涂敷在负极集电体上的负极活性物质，所述电解质填充在所述壳体内，所述隔膜将所述正极和所述负极隔离，所述隔膜允许所述电解液中的电解质离子通过；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种可控电化学反应的电池，其特征在于：所述内阻调节机构受外界控制可膨胀或收缩，所述内阻调节机构膨胀后可增大对所述隔膜表面的覆盖面积，所述内阻调节机构包括铺设于所述隔膜表面的气囊，所述气囊受外界气压源驱动从而膨胀或收缩。

3.根据权利要求2所述的一种可控电化学反应的电池，其特征在于：所述气囊分布有诸多贯穿于所述气囊的通孔，所述气囊膨胀后可收缩所述通孔的孔径，从而使所述气囊增大对所述隔膜表面的覆盖面积。

4.根据权利要求3所述的一种可控电化学反应的电池，其特征在于：所述通孔的孔径为100-400nm。

5.根据权利要求3所述的一种可控电化学反应的电池，其特征在于：所述气囊连通连接至所述外界气压源，所述外界气压源可向所述气囊内充气从而时所述气囊膨胀。

6.根据权利要求3所述的一种可控电化学反应的电池，其特征在于：所述壳体为可弹性形变材质制成，所述电池安装于密闭空间内，所述气囊内封装有气体，所述密闭空间连通连接至所述外界气压源，所述外界气压源可调节所述密闭空间内的气压，所述外界气压源使所述密闭空间内的气压增大后，使所述电池受压增大，从而使所述气囊被压缩收缩，所述外界气压源使所述密闭空间内的气压降低后，使所述电池受压减小，从而使所述气囊被膨大膨胀。

7.根据权利要求1所述的一种可控电化学反应的电池，其特征在于：所述内阻调节机构包括两块挡板，两块所述挡板均对位设置有孔洞，两块所述挡板受外界控制可错位从而增大对所述隔膜表面的覆盖面积。

8.根据权利要求7所述的一种可控电化学反应的电池，其特征在于：所述孔洞的孔径为100-400nm。

9.根据权利要求1所述的一种可控电化学反应的电池，其特征在于：包括控制系统，以及震动传感器、温度传感器、电流传感器其中的一种或多种，

10.一种可控电化学反应的电池的制备方法，其特征在于：用于制备权利要求1-6任意一项所述一种可控电化学反应的电池，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种可控电化学反应的电池及其制备方法，包括包括内阻调节机构，所述内阻调节机构分布设置于所述隔膜表面，所述内阻调节机构不允许所述电解液中的电解质离子通过；所述内阻调节机构受外界控制改变对所述隔膜表面的覆盖面积，所述覆盖面积与电池内部所述正极和所述负极之间的内阻抗呈正相关。

技术研发人员：赖秉豊
受保护的技术使用者：厦门翔澧工业设计有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15