隔膜锂电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂电池，特别的，是一种隔膜锂电池。
【背景技术】
[0002]相较于传统的铅酸蓄电池，锂电池具有明显的优势，它的能量比更高、使用寿命更长、额定电压更高、自放电率更低，同时质量更轻，更节能环保，诸多优点使得锂电池被广泛应用在生活的各个角落；但目前的锂电池仍存在安全隐患，在锂电池被使用的近几年中，常有关于锂电池爆炸的报道；常见的爆炸原因之一:当锂电池过充时，电池负极板上堆积的树枝状锂原子将刺穿隔膜使得电池正负极内短路，进而造成电池爆炸；此外，电池本身设有安全控制装置，但这些装置无法快速对高压做出反应，无法快速打开安全气阀，导致电池内压急剧上升而引起爆炸。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种隔膜锂电池，该隔膜锂电池能够有效保护隔膜，防止电池内短路；同时具有良好的过压保护装置。
[0004]为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是:本隔膜锂电池包括有壳体、正极材料、负极材料和隔膜；在所述正极材料中插入正极柱，在所述负极材料中插入负极柱；在所述负极材料和隔膜之间还安装有保护层；所述保护层包括有两块平行的、可沿壳体底面、顶面往复平移滑动的节流板和位于两块所述节流板之间的固定网；在所述节流板的上下边缘分别安装有滑挡块，所述滑挡块与开设在壳体顶面、底面的滑槽相匹配；在所述固定网的每个节点上固定有由热膨胀材料做成的节流球；在两块所述节流板上各所述节流球所正对的位置处均开设有节流孔，所述节流孔的直径小于节流球的直径；自然状态下，节流孔贴近节流球的一个孔端面与所述节流球相切，壳体同一底面和顶面上的每对所述滑挡块紧密贴合在一起；在所述壳体上开设有出气单向阀，所述出气单向阀与所述滑挡块位置正对；在所述节流板上还开设有液封排气阀。
[0005]本发明的有益效果是:正常状态下，壳体同一底面和顶面上的所述滑挡块紧密贴合在一起，电池内部处于密封状态；同时节流孔贴近节流球的一个孔端面与所述节流球相切，因此锂电池中的电解液能够在两块节流板之间流通；锂离子在充电过程中，先经过隔膜的过滤，再从贴近正极材料的节流板流进，掠过节流球的球面后从另一块节流板流至负极材料；相较于传统锂电池，本发明的锂离子在运动轨迹上存在一段绕球面运动的圆弧形路线，当电池过充时，从电源负极生长出的树枝状锂原子将贴着球面生长，而不会直接刺向隔膜，因此具有明显的保护功能，使得电池更稳定、安全、耐用。
[0006]当电池充电出现异常时，电池内部升温过高；所述节流球受热膨胀，体积变大的节流球逐渐贴近各所述节流孔，此时从正极流向负极的锂离子通道变狭窄，电池内部电阻变大，有效阻止电池异常升温；当温度过高时，节流球膨胀完全封住节流孔，阻断锂离子通道，实现电池内部的断路，从而保护电池；如电池出现外短路等情况时，即使内部断路电池还是会持续升温，随着电池升温，节流球持续膨胀并将两块节流板向两侧推离分开，此时电池内部与所述出气单向阀连通，受热汽化的电解液能够从液封排气阀和出气单向阀排出，进而防止电池爆炸；在故障排除后，节流球恢复原状，电池能够继续使用。
[0007]本发明结构精巧，不易造成隔膜的损坏，具有较长的使用寿命。
[0008]作为优选，在每对紧密贴合的所述滑挡块上均安装有异极相吸的永磁片；以便于加强滑挡块之间的吸合力，增大电池的密闭性。
[0009]作为优选，所述节流球为弹性空心球；以便于在节流球受热后能够产生较大的形变量，进而增强节流球对节流孔的限流、封闭作用。
[0010]作为进一步优选，在所述节流球内填充有蒸发液，所述蒸发液的沸点温度与锂电池的安全上限温度相同；在电池内部达到温度上限时，蒸发液汽化使得节流球急速膨胀从而导通出气单向阀，进行快速散热。
【附图说明】
[0011]图1为本隔膜锂电池一个实施例的截面结构示意图。
[0012]图2为图1所示实施例在节流板被推开时的截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]实施例
[0014]在图1、图2所示的实施例中，本隔膜锂电池包括有壳体1、正极材料、负极材料和隔膜2 ;在所述正极材料中插入正极柱3，在所述负极材料中插入负极柱4 ;在所述负极材料和隔膜2之间还安装有保护层；所述保护层包括有两块平行的、可沿壳体I底面、顶面往复平移滑动的节流板6和位于两块所述节流板6之间的固定网7 ;在所述节流板6的上下边缘分别安装有滑挡块62，所述滑挡块62与开设在壳体I顶面、底面的滑槽相匹配；在所述固定网7的每个节点上固定有由热膨胀材料做成的节流球71，所述节流球71为弹性空心球，在所述节流球71内填充有蒸发液，所述蒸发液的沸点温度与锂电池的安全上限温度相同；在两块所述节流板上各所述节流球71所正对的位置处均开设有节流孔61，所述节流孔61的直径小于节流球71的直径；自然状态下，节流孔61贴近节流球71的一个孔端面与所述节流球71相切，壳体I同一底面和顶面上的每对所述滑挡块62紧密贴合在一起；在每一对紧密贴合的两个滑挡块62上分别安装有异极相吸的永磁片621 ;在所述壳体I上开设有出气单向阀11，所述出气单向阀11与所述滑挡块62位置正对；所述出气单向阀11仅允许气体从电池内部排出；在所述节流板6上开设有液封排气阀63，所述液封排气阀63仅允许气体从电池内部排出至出气单向阀11。
[0015]正常状态下，壳体I同一底面和顶面上的所述滑挡块62紧密贴合在一起，在磁吸力的作用下，每对所述滑挡块62牢固密封，此时电池内部处于密封状态；同时节流孔61贴近节流球71的一个孔端面与所述节流球71相切，即节流孔61和节流球71之间留有空隙，因此锂电池中的电解液能够在两块节流板6之间流通，由于空隙较小，图1中显示不详细；锂离子在充电过程中，先经过隔膜2的过滤，再从贴近正极材料的节流板6流进，掠过节流球71的球面后从另一块节流板6流至负极材料；相较于传统锂电池，本发明的锂离子在运动轨迹上存在一段绕球面运动的圆弧形路线，当电池过充时，从电源负极生长出的树枝状锂原子将贴着球面生长，而不会垂直刺向隔膜2，因此本发明具有明显的保护功能，使得电池更稳定、安全、耐用。
[0016]当电池充电出现异常时，电池内部温度升高；所述节流球71受热膨胀，体积变大的节流球71逐渐贴近各所述节流孔61，此时从正极流向负极的锂离子通道变狭窄，电池内部电阻变大，有效降低电池内部的电流，阻止电池异常升温；当温度过高时，节流球71膨胀并完全封住节流孔61，阻断锂离子通道，实现电池内部的断路，从而保护电池；如电池出现外短路等情况时，即使内部断路电池还是会持续升温，随着电池升温，节流球71持续膨胀并将两块节流板6向两侧推离分开，所述滑挡块62彼此分开，此时电池内部与外界通过所述液封排气阀63和所述出气单向阀11连通，受热汽化的电解液能够从液封排气阀63和出气单向阀11排出，进而防止电池爆炸；在故障排除后，节流球71能够恢复原状，节流板6在复位后电池恢复密封状态，此时电池能够继续使用。
[0017]本实施例中，在空心的节流球71内填充有蒸发液，所述蒸发液的沸点温度与锂电池的安全上限温度相同；在电池内部达到温度上限时，节流球71内的蒸发液快速汽化，使得节流球71急速膨胀，从而快速推开两侧的节流板6，导通出气单向阀11，实现快速散热。
[0018]本发明结构精巧，不易造成隔膜2的损坏，具有较长的使用寿命；能够同时预防电池内短路和外短路，具有较好的保护措施，因此使用更安全；本电池的保护装置可恢复，在电池故障排出后能够继续正常使用，因此具有较高的使用价值。
[0019]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种隔膜锂电池，本隔膜锂电池包括有壳体(I)、正极材料、负极材料和隔膜(2);在所述正极材料中插入正极柱(3)，在所述负极材料中插入负极柱(4);其特征在于:在所述负极材料和隔膜(2)之间还安装有保护层；所述保护层包括有两块平行的、可沿壳体底面、顶面往复平移滑动的节流板(6)和位于两块所述节流板(6)之间的固定网(7);在所述节流板￠)的上下边缘分别安装有滑挡块(62)，所述滑挡块￠2)与开设在壳体(I)顶面、底面的滑槽相匹配；在所述固定网(7)的每个节点上固定有由热膨胀材料做成的节流球(71);在两块所述节流板(6)上各所述节流球(71)所正对的位置处均开设有节流孔(61)，所述节流孔￠1)的直径小于节流球(71)的直径；自然状态下，节流孔￠1)贴近节流球(71)的一个孔端面与所述节流球(71)相切，壳体(I)同一底面和顶面上的每对所述滑挡块(62)紧密贴合在一起；在所述壳体⑴上开设有出气单向阀(11)，所述出气单向阀(11)与所述滑挡块￠2)位置正对；在所述节流板(6)上还开设有液封排气阀(63)。2.根据权利要求1所述的隔膜锂电池，其特征在于:在每对紧密贴合的所述滑挡块(62)上均安装有异极相吸的永磁片(621)。3.根据权利要求1或2所述的隔膜锂电池，其特征在于:所述节流球(71)为弹性空心球。4.根据权利要求3所述的隔膜锂电池，其特征在于:在所述节流球(71)内填充有蒸发液，所述蒸发液的沸点温度与锂电池的安全上限温度相同。
【专利摘要】本发明涉及一种隔膜锂电池，本隔膜锂电池包括有壳体、正极材料、负极材料和隔膜；在所述负极材料和隔膜之间还安装有保护层；所述保护层包括有可沿壳体平移滑动的节流板和位于两块所述节流板之间的固定网；在所述节流板的上下边缘分别安装有滑挡块，所述滑挡块与开设在壳体顶面、底面的滑槽相匹配；在所述固定网的每个节点上固定有由热膨胀材料做成的节流球；在两块所述节流板上各所述节流球所正对的位置处均开设有节流孔，所述节流孔的直径小于节流球的直径；在所述壳体上开设有出气单向阀，所述出气单向阀与所述滑挡块位置正对；该隔膜锂电池能够有效保护隔膜，防止电池内短路；同时具有良好的过压保护装置。
【IPC分类】H01M2/18
【公开号】CN104953073
【申请号】CN201510394619
【发明人】陈伟强
【申请人】陈伟强
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月7日