过充防爆锂电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种锂电池，特别的，是一种防爆锂电池。
【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，常有报道称锂电池在充电过程中爆炸；锂电池的爆炸原因大致分为三种：外部短路、内部短路、电池过充；其中，电池过充为主要爆炸原因；因为在电池充满时，负极板的栅格内已存储满锂原子，如果继续充电，后续的锂原子将堆积在负极板表面，这些锂原子会从负极板表面向锂离子游来的方向长出树枝状结晶；由于现今的锂电池正、负极板向正对，这些结晶将会刺破正、负极板之间的隔膜，使得正、负极板直接接触而短路，进而使电池内的电解液受热汽化、壳体膨胀，最终导致锂电池爆炸，甚至因温度过高造成电解液燃烧、爆炸，造成较严重的安全事故。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种过充防爆锂电池，这种锂电池在充电过程中更安全、稳定，能够有效防止隔膜被刺破，大大减小因过充造成的电池爆炸现象发生的概率。
[0004]为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：本过充防爆锂电池包括有密闭的壳体、正极和负极；在所述壳体内从上至下依次叠放有铜箔、负极板、隔膜、正极板和铝箔；所述铜箔电性连接所述负极，所述铝箔电性连接所述正极；在所述壳体内密闭有电解液；在所述负极板上等距的紧密阵列有导液孔，各所述导液孔的孔径方向与所述负极板垂直；在各所述导液孔的内周壁上涂有绝缘层，在负极板的与所述隔膜相正对的一个面上也涂有绝缘层。
[0005]本发明的有益效果是：锂电池在充电时，锂离子透过隔膜游动至负极板处形成锂原子；当锂电池被过充时，负极板上过量的锂原子会沿着锂离子来时的方向形成树枝状结晶；传统的锂电池中，正负极板的导电面相正对，因此负极板产生的树枝状结晶垂直的指向正极板，该树枝状结晶容易将隔膜刺破并使的正负极板直接接触造成短路；相较于传统的锂电池，本发明在充电过程中，锂离子从正极板离开，穿过隔膜后沿所述导液孔到达负极板的背面，通过导液孔的锂离子的游动方向平行于负极板，负极板上形成锂原子层集中于负极板和铜箔之间；因此在电池过充时，所述树枝状结晶将沿着与负极板平行的方向在负极板和铜箔之间生长，有效防止树枝状结晶刺破隔膜，进而防止正负极板短路。
[0006]本发明制作工艺简单、改造方便，在实际生产时只需将负极板打孔并喷涂绝缘层即可；本发明从源头上解决了隔膜被破坏致短路的问题，具有更高的安全性。
[0007]作为优选，在所述负极板的与铜箔相对的一个面上刻有波纹状凸起；以便于增大负极板化学反应的表面积，从而加快充放电速度。
[0008]作为进一步优选，各所述导液孔开设的位置与所述波纹状凸起的位置正对；锂离子在通过导液孔后流至波纹状凸起之间的凹陷处，在电池过充状态下，树枝状结晶生长在凹陷处，有效防止树枝状结晶对铝箔的挤压、磨损。
[0009]作为优选，在所述铜箔表面的各所述导液孔正对的位置处固定有呈半球形的热胀凸块；当电池温度过高时，各所述热胀凸块体积膨胀将各所述导液孔堵住，从而阻断锂离子的游动，使电池断路，进而防止电池因过热而膨胀、爆炸。
【附图说明】
[0010]图1为本过充防爆锂电池一个实施例的截面结构示意图。
[0011]图2为图1所示实施例中负极板的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]实施例
[0013]在图1、图2所示的实施例中，本过充防爆锂电池包括有密闭的壳体1、正极和负极；在所述壳体1内从上至下依次叠放有铜箔2、负极板3、隔膜4、正极板5和铝箔6 ;所述铜箔2电性连接所述负极，所述铝箔6电性连接所述正极；在所述壳体1内密闭有电解液；在所述负极板3上等距的紧密阵列有导液孔31，各所述导液孔31的孔径方向与所述负极板3垂直；在所述负极板3的与铜箔2相对的一个面上刻有波纹状凸起；各所述导液孔31开设的位置与所述波纹状凸起的位置正对；在所述铜箔2表面的各所述导液孔31正对的位置处还固定有呈半球形的热胀凸块21 ;在各所述导液孔31的内周壁上涂有绝缘层，在负极板3的与所述隔膜4相正对的一个面上也涂有绝缘层。
[0014]锂电池在充电时，锂离子透过隔膜4游动至负极板3处形成锂原子；当锂电池被过充时，负极板3上过量的锂原子会沿着锂离子来时的方向形成树枝状结晶；传统的锂电池中，正负极板的导电面相正对，因此负极板3产生的树枝状结晶垂直的指向正极板5，该树枝状结晶容易将隔膜4刺破并使的正负极板直接接触造成短路；相较于传统的锂电池，本发明在充电过程中，锂离子从正极板5离开，穿过隔膜4后沿所述导液孔31到达负极板3的背面，
[0015]通过导液孔31后的锂离子沿着所述波纹状凸起的弧面游动至波纹状凸起之间的凹陷处，此时负极板3上形成的锂原子层集中于负极板3和铜箔2之间；因此在电池过充时，所述树枝状结晶将在负极板3和铜箔2之间生长，有效防止树枝状结晶刺破隔膜4，进而防止正负极板短路；并且所述树枝状结晶多集中于波纹状凸起之间的凹陷处，如图1所示；因此树枝状结晶不会挤压、磨损铜箔2，使得本发明的结构更稳定。
[0016]在电池充放电时会产生热量，当电池内部的温度较高时，容易使电解液汽化，造成电池的膨胀、爆炸，本实施例中，在所述铜箔2表面的各所述导液孔31正对的位置处固定有呈半球形的热胀凸块21，热胀凸块21随着温度的升高将逐渐膨胀，当电池内部的温度过高时，热胀凸块21因体积膨胀过大能够将各所述导液孔31堵住，进而阻断锂离子的移动，使得锂电池断路，从而起到电池保护功能。
[0017]本发明改造工艺简单，从源头上解决了隔膜4被破坏致短路的问题，具有较高的安全性，同时具有过热短路功能，大大提高了锂电池的使用安全性。
[0018]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】
1.一种过充防爆锂电池，本过充防爆锂电池包括有密闭的壳体(I)、正极和负极；在所述壳体(I)内从上至下依次叠放有铜箔(2)、负极板(3)、隔膜(4)、正极板(5)和铝箔(6);所述铜箔(2)电性连接所述负极，所述铝箔(6)电性连接所述正极；在所述壳体(I)内密闭有电解液；其特征在于:在所述负极板(3)上等距的紧密阵列有导液孔(31)，各所述导液孔(31)的孔径方向与所述负极板(3)垂直；在各所述导液孔(31)的内周壁上涂有绝缘层，在负极板(3)的与所述隔膜(4)相正对的一个面上也涂有绝缘层。2.根据权利要求1所述的过充防爆锂电池，其特征在于:在所述负极板(3)的与铜箔(2)相对的一个面上刻有波纹状凸起。3.根据权利要求2所述的过充防爆锂电池，其特征在于:各所述导液孔(31)开设的位置与所述波纹状凸起的位置正对。4.根据权利要求1或2或3任意一项所述的过充防爆锂电池，其特征在于:在所述铜箔(2)表面的各所述导液孔(31)正对的位置处固定有呈半球形的热胀凸块(21)。
【专利摘要】本发明涉及一种过充防爆锂电池，本过充防爆锂电池包括有密闭的壳体、正极和负极；在所述壳体内从上至下依次叠放有铜箔、负极板、隔膜、正极板和铝箔；所述铜箔电性连接所述负极，所述铝箔电性连接所述正极；在所述壳体内密闭有电解液；在所述负极板上等距的紧密阵列有导液孔，各所述导液孔的孔径方向与所述负极板垂直；在各所述导液孔的内周壁上涂有绝缘层，在负极板的与所述隔膜相正对的一个面上也涂有绝缘层；这种锂电池在充电过程中更安全、稳定，能够有效防止隔膜被刺破，大大减小因过充造成的电池爆炸现象发生的概率。
【IPC分类】H01M10/058, H01M4/13, H01M10/052
【公开号】CN104953165
【申请号】CN201510406558
【发明人】陈卡丹
【申请人】陈卡丹
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月12日