專利名稱：大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰系列一次電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池。鋰錳電池1975年在日本首先研制成功，已發(fā)展成為目前市場(chǎng)應(yīng)用最廣、生產(chǎn)量最大的鋰電池，是鋰系列一次電池中價(jià)格最低、安全性最好的電池品種。目前公知的鋰錳電池為圓柱形、扣式、軟包裝等荷電式的原電池。經(jīng)過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)授權(quán)公告號(hào)為CN101916879B、名稱為“高容量圓柱形鋰錳電池結(jié)構(gòu)及其制備方法”的發(fā)明專利，包括正極電芯外表面包裹有一隔膜，在隔膜與鋼殼之間有鋰帶，蓋組位于鋼殼內(nèi)的上端，正極芯柱位于蓋組的中間位置，金屬連接條與正極芯柱連接，蓋組上有注液孔，有用于密封注液孔的密封釘，在鋼殼內(nèi)的底部有用于將正極片和鋰帶隔離的絕緣片。本發(fā)明提高了電池容量(25. 0-36. 4%);降低了材料成本。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，處于無(wú)源環(huán)境中需要隨時(shí)啟動(dòng)的大型裝置越來(lái)越多，電池 需要安裝在設(shè)備中，以滿足裝置的隨時(shí)啟動(dòng)。上述檢索到的發(fā)明專利鋰錳電池，能夠滿足裝置隨時(shí)啟動(dòng)的要求，但是由于電池處于滿荷電態(tài)，若長(zhǎng)期置于裝置中，裝置在運(yùn)輸或不使用的狀態(tài)下，由于電池的自放電，不僅存在安全隱患，還縮短電池的儲(chǔ)存壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)、安全性高的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，包括儲(chǔ)有極板組的電池部分，其特點(diǎn)是電池部分的上面有儲(chǔ)有電解液的貯液器，電池部分和貯液器之間通過(guò)激活裝置連成一體；激活裝置包括連接所述兩個(gè)孔的進(jìn)液管，進(jìn)液管內(nèi)一橫截面上有一與進(jìn)液管為一體的管筋，管筋上面有一與進(jìn)液管同軸的管套，進(jìn)液管內(nèi)管壁與管筋和管套外壁之間的空隙為流液口，管套底部中心處有一經(jīng)管筋通向進(jìn)液管外壁的進(jìn)氣孔；所述管套內(nèi)固裝有壓膜圈，壓膜圈底部與管套之間壓有推刀膜，壓膜圈中心處有能夠在壓膜圈內(nèi)上下移動(dòng)并且能夠刺破所述電液隔離膜的切刀；靠近進(jìn)液管外壁的進(jìn)氣孔一端固裝有進(jìn)氣嘴；進(jìn)氣嘴的另一端連有控制高壓氣瓶開關(guān)的電爆閥門。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施所述電池部分頂部的電池蓋上有一孔，孔上密封焊接外徑沿橫截面帶有凸臺(tái)的凸圈，位于電池蓋一端凸圈外軸上套有一鎖母；所述貯液器中的貯液腔底部制有一孔，孔下面密封焊有一外螺紋管，外螺紋管上螺紋連接沿孔壁、外軸橫截面均帶有凸臺(tái)的壓膜環(huán)，外螺紋管和壓膜環(huán)之間密封壓接有電液隔離膜，壓膜環(huán)外軸上套有一鎖母；激活裝置中所述進(jìn)液管兩端的軸上均制有連接電池部分中鎖母和貯液器部分中鎖母的螺紋，進(jìn)液管的上端部制有套裝壓膜環(huán)下端的上圓槽、進(jìn)液管的下端部制有套裝凸圈上端的下圓槽，上圓槽和下圓槽內(nèi)均套有密封墊圈；所述切刀包括刀刃、刀柄和刀柄根部的定位槽；所述壓膜圈的內(nèi)、外徑均為上小下大臺(tái)階狀的管，大管的管壁與進(jìn)液管中的管套為螺紋連接、小管穿過(guò)刀柄置于切刀的定位槽中；所述進(jìn)液管、壓膜圈和刀柄位于同一中心線；壓膜圈內(nèi)刀柄的底面貼于推刀膜的上表面、刀刃位于電液隔離膜的下面。所述電池部分中密封焊接于電池蓋下面的方形電池殼中有間隔疊放帶有正極導(dǎo)耳的包膜正極板和帶有負(fù)極導(dǎo)耳的鋰箔負(fù)極板；疊放后的全部包膜正極板的正極導(dǎo)耳與正極柱冷壓、鉚接成一體；疊放后的全部負(fù)極板的負(fù)極導(dǎo)耳與負(fù)極柱冷壓、鉚接成一體；全部包膜正極板和負(fù)極板構(gòu)成所述的極板組；正極柱和負(fù)極柱穿過(guò)聚四氟乙烯墊絕緣密封從電池殼內(nèi)底部引出，并固裝于電池殼底部；所述正極板由三維鋁或三維鎳材料作為正極集流體、涂布或壓膜于正極集流體兩面的正極混合物構(gòu)成；所述正極混合物的含量為90. 2wt%的二氧化錳、I. 6wt%的聚偏二氟乙烯粘接劑、O. lwt%的N-甲基-2-吡咯烷酮和8. lwt%的導(dǎo)電劑；所述導(dǎo)電劑為6. 3wt%乙炔黑和I. 8wt%5墨的混合物。所述電池殼和電池蓋的材料為不銹鋼、鋁、銅、鎳、鈦及其合金之一種。 所述高壓氣瓶中的氣體為氬氣或氦氣。
所述進(jìn)液管、壓膜圈的材料為不銹鋼、鋁、銅、鎳、鈦及其合金之一種。所述切刀的材料為不銹鋼、鈦及其合金之一種。所述推刀膜的材料為橡膠。所述電液隔離膜的材料為薄膜狀的聚四氟乙烯、鋁、銅及其合金之一種。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是I、本發(fā)明采用電池中的極板組與電解液分隔存放的方式，電池在運(yùn)輸和長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存過(guò)程中正、負(fù)極之間沒(méi)有電壓，沒(méi)有自放電，受外力或意外濫用時(shí)不會(huì)形成內(nèi)部短路而激活釋放能量，提高了電池安全性，延長(zhǎng)了儲(chǔ)存壽命，達(dá)到10 15年；2、本發(fā)明采用大孔率的三維鋁或三維鎳作為正極集流體，在正極集流體兩面涂布或刮漿壓制成薄型正極板，實(shí)現(xiàn)了電池的高功率放電，電池放電倍率可達(dá)O. 2C-0. 4C，單體電池容量能夠達(dá)到50Ah-1000Ah ;單體電池串聯(lián)成電池組，能夠做為高功率、高能量的大型動(dòng)力型電池組應(yīng)用于高功率、高能量的大型動(dòng)力裝備中。3、本發(fā)明采用矩形正負(fù)極板疊片式極板組裝配到金屬電池殼中，正、負(fù)極導(dǎo)耳與極柱之間通過(guò)鉚釘冷壓鉚接，提高了電池的機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)一步提高了電池的安全應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池的主視示意圖；圖2是圖I的左視局部剖視示意圖；圖3是圖2中進(jìn)氣管的主視剖視示意圖；圖4是圖2中進(jìn)氣管的俯視示意圖；圖5是圖2中壓膜圈的主視剖視示意圖；圖6是圖5的壓膜圈的俯視示意圖；圖7是圖2中切刀的主視示意圖；圖8是圖2中切刀的俯視示意圖。其中，I-貯液腔，2-電液隔離膜，3-壓膜環(huán)，4-密封墊圈，5-切刀，6-鎖母，7-進(jìn)液管，8-壓膜圈，9-推刀膜，10-進(jìn)氣嘴，11-電池蓋，12-包膜正極板，13-負(fù)極板，14-鉚釘，15-負(fù)極柱，16-正極柱，17-電池殼；18-管筋，19-管套，20-進(jìn)氣孔，21-凸圈，22-流液口，23-上圓槽，24-下圓槽，25-刀刃，26-定位槽，27-刀柄，28-大管，29-小管，30-外螺紋管。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下實(shí)施例參閱附圖1-8:一、電池部分的制作過(guò)程參照?qǐng)D1-2 I.電池蓋11的制作 選用O. 6mm厚的矩形不銹鋼板,在不銹鋼板中心處打一圓孔；制出一個(gè)外徑沿橫截面帶有凸臺(tái)的不銹鋼凸圈21，凸圈一端外軸套上一個(gè)鎖母6，將凸圈套有鎖母的一端與不銹鋼板上的圓孔密封焊接成一體，完成電池蓋的制作；2.包膜正極板12的制作選用厚度為I. 7mm的泡沫鎳作為正極集流體,在泡沫鎳一端靠近一側(cè)焊接O. Imm厚的鎳片作為正極導(dǎo)耳；稱取粒徑為400目的90. 2wt% 二氧化錳、I. 6wt%聚偏二氟乙烯(PVDF)作為粘接劑、6. 3wt%乙炔黑和I. 8被％石墨作為導(dǎo)電劑，混合后加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)含量O. lwt%的溶液，用攪拌機(jī)攪拌形成糊狀正極混合物，將正極混合物均勻涂布到正極集流體兩面，在干燥箱中130°C干燥24h 48h (30h)，將泡沫鎳上面的正極混合物壓制成88mg/cm2，形成正極板；然后將正極板包上一層O. 13mm厚的PP隔膜，再壓制成厚度為O. 53mm的矩形包膜正極板，位于正極集流體外部的正極導(dǎo)耳位于隔膜的外面；3.極板組的裝配裁切與正極板尺寸相同的矩形鋰箔壓平后作為負(fù)極板13，在負(fù)極板一端靠近一側(cè)焊接O. Imm厚的鎳帶作為負(fù)極導(dǎo)耳；將包膜正極板和負(fù)極板間隔整齊疊放，疊放后的全部正極導(dǎo)耳與正極柱16冷壓后用鉚釘14鉚接成一體、疊放后的全部負(fù)極導(dǎo)耳與負(fù)極柱15冷壓后用鉚釘鉚接成一體，再用膠帶將全部包膜正極板和負(fù)極板捆緊固定，構(gòu)成極板組；4.電池部分的裝配將制成的極板組裝入底部帶有兩個(gè)孔的方形不銹鋼電池殼17內(nèi)，電池殼的兩個(gè)孔均套上聚四氟乙烯絕緣密封墊，正極柱和負(fù)極柱分別從兩個(gè)孔穿出，正極柱、負(fù)極柱與電池殼絕緣密封后，用螺母將正極柱、負(fù)極柱絕緣密封緊固在電池殼下端，將電池蓋帶鎖母的一端向外密封焊接在電池殼上，完成電池部分的裝配。二、貯液器的制作過(guò)程參照?qǐng)D1-2 選用密封六方形不銹鋼殼作為貯液腔1，在貯液腔的一面中心處打一圓孔；車制一個(gè)內(nèi)徑與貯液腔圓孔孔徑相同的不銹鋼外螺紋管30，并將外螺紋管一端與貯液腔圓孔密封焊接成一體；車制一個(gè)沿孔壁、外軸橫截面均帶有凸臺(tái)的不銹鋼壓膜環(huán)3，壓膜環(huán)一端至內(nèi)凸臺(tái)一面的孔加工成螺紋孔，鎖母套在帶有螺紋孔一端的外軸上；貯液腔內(nèi)注滿三元PC:DME:D0L = 6:3:1, ImolLiClO4有機(jī)電解液，將一薄膜銅作為電液隔離膜2放在外螺紋管端部后，再在電液隔離膜上放置密封墊圈4，最后將壓膜環(huán)螺紋密封連接在外螺紋管上，確保外螺紋管的端部密封壓緊電液隔離膜，完成貯液器的制作；三、激活裝置的制作過(guò)程如圖3-8所示選用不銹鋼材料分別加工進(jìn)液管7、壓膜圈8和切刀5。如圖3-4所示，進(jìn)液管兩端的軸上分別加工出連接貯液器中鎖母和電池部分中鎖母的外螺紋，沿進(jìn)液管內(nèi)的橫截面上有一條管筋18，管筋上面有一個(gè)與進(jìn)液管外軸同軸的內(nèi)螺紋狀管套19,管套底部的中心處有一個(gè)經(jīng)管筋通向進(jìn)液管外壁的進(jìn)氣孔20,進(jìn)液管的內(nèi)管壁與其管筋和管套外壁之間的空隙作為流液口 22，進(jìn)液管的兩個(gè)端面上各加工出一個(gè)圓槽，分別為上圓槽23和下圓槽24 ;在靠近進(jìn)液管外壁的一端的進(jìn)氣孔內(nèi)密封焊接一個(gè)進(jìn)氣嘴10 ；如圖5-6所示，壓膜圈加工成內(nèi)、外徑均為上小下大臺(tái)階狀的管，上面為小管29，其外圓上制出兩兩對(duì)稱的四個(gè)平面，下面的大管28為外螺紋狀；·
如圖7-8所示，切刀加工成上端為十字形的刀刃25，下面為圓柱形刀柄27，刀柄的根部與刀刃下面的連接處制成外圓大于刀柄的圓柱狀的臺(tái)接，沿臺(tái)接面制出一個(gè)定位槽26;定位槽的大圓上制出兩兩對(duì)稱的四個(gè)平面，并與壓膜圈中小管相配合，定位槽的小圓與刀柄直徑相同并同軸；在進(jìn)液管的管套中放置一片O. 5mm厚具有伸縮性的橡膠圓片作為推刀膜9，然后將壓膜圈的大管螺紋連接在管套中，將管套中的推刀膜壓緊；切刀的刀柄插入壓膜圈小管的孔中、定位槽套在壓膜圈的小管軸上，所述進(jìn)液管、壓膜圈和刀柄位于同一中心線，保證切刀始終垂直于水平面上下移動(dòng)。四、大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池的裝配過(guò)程在進(jìn)液管的上圓槽和下圓槽內(nèi)分別放置一個(gè)密封墊圈后，將帶有切刀一端的進(jìn)液管與貯液器中的鎖母螺紋鎖緊，刀刃位于電液隔離膜的下面；進(jìn)液管另一端與電池部分中的鎖母螺紋密封鎖緊，保證刀柄的底面貼在推刀膜的上表面；進(jìn)氣嘴通過(guò)連接管連接電爆閥I 的一端，電爆閥11的另一端連在充滿氣氣的聞壓氣瓶上，作為控制聞壓氣瓶的開關(guān)，完成大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池的裝配。上述多個(gè)電池部分并聯(lián)或串聯(lián)使用時(shí)，可用同一個(gè)帶電爆閥門的高壓氣瓶。工作過(guò)程和工作原理電池工作時(shí)，給出電信號(hào)，電爆閥門打開，高壓氣瓶?jī)?nèi)的高壓氣體從進(jìn)氣嘴進(jìn)入激活裝置，推動(dòng)彈性推刀膜，推刀膜鼓起，推動(dòng)切刀向上移動(dòng)刺破電液隔離膜，貯液器中的電解液靠重力流經(jīng)流液口注入電池中，快速激活電池，電池及時(shí)處于工作狀態(tài)。本發(fā)明由于將極板組與電解液分隔開存放，電池在運(yùn)輸和長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存過(guò)程中不激活，正負(fù)極之間沒(méi)有電壓、沒(méi)有自放電，受外力或意外濫用時(shí)不會(huì)形成內(nèi)部短路而快速釋放能量，提高了電池安全性，延長(zhǎng)了儲(chǔ)存壽命。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，包括儲(chǔ)有極板組的電池部分，其特征在于電池部分的上面有儲(chǔ)有電解液的貯液器，電池部分和貯液器之間通過(guò)激活裝置連成一體；激活裝置包括連接所述兩個(gè)孔的進(jìn)液管，進(jìn)液管內(nèi)一橫截面上有一與進(jìn)液管為一體的管筋，管筋上面有一與進(jìn)液管同軸的管套，進(jìn)液管內(nèi)管壁與管筋和管套外壁之間的空隙為流液口，管套底部中心處有一經(jīng)管筋通向進(jìn)液管外壁的進(jìn)氣孔；所述管套內(nèi)固裝有壓膜圈，壓膜圈底部與管套之間壓有推刀膜，壓膜圈中心處有能夠在壓膜圈內(nèi)上下移動(dòng)并且能夠刺破所述電液隔離膜的切刀；靠近進(jìn)液管外壁的進(jìn)氣孔一端固裝有進(jìn)氣嘴；進(jìn)氣嘴的另一端連有控制高壓氣瓶開關(guān)的電爆閥11。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，其特征在于所述電池部分頂部的電池蓋上有一孔，孔上密封焊接外徑沿橫截面帶有凸臺(tái)的凸圈，位于電池蓋一端凸圈外軸上套有一鎖母；貯液器中的貯液腔底部制有一孔，孔下面密封焊有一外螺紋管，外螺紋管上螺紋連接沿孔壁、外軸橫截面均帶有凸臺(tái)的壓膜環(huán)，外螺紋管和壓膜環(huán)之間密封壓接有電液隔離膜，壓膜環(huán)外軸上套有一鎖母；激活裝置中所述進(jìn)液管兩端的軸上均制有連接電池部分中鎖母和貯液器部分中鎖母的螺紋，進(jìn)液管的上端部制有套裝壓膜環(huán)下端的上圓槽、進(jìn)液管的下端部制有套裝凸圈上端的下圓槽，上圓槽和下圓槽內(nèi)均套有密封墊圈；所述切刀包括刀刃、刀柄和刀柄根部的定位槽；所述壓膜圈的內(nèi)、外徑均為上小下大臺(tái)階狀的管，大管的管壁與進(jìn)液管中的管套為螺紋連接、小管穿過(guò)刀柄置于切刀的定位槽中；所述進(jìn)液管、壓膜圈和刀柄位于同一中心線；壓膜圈內(nèi)刀柄的底面貼于推刀膜的上表面、刀刃位于電液隔離膜的下面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，其特征在于所述電池部分中密封焊接于電池蓋下面的方形電池殼中有間隔疊放帶有正極導(dǎo)耳的包膜正極板和帶有負(fù)極導(dǎo)耳的鋰箔負(fù)極板；疊放后的全部包膜正極板的正極導(dǎo)耳與正極柱冷壓、鉚接成一體；疊放后的全部負(fù)極板的負(fù)極導(dǎo)耳與負(fù)極柱冷壓、鉚接成一體；全部包膜正極板和負(fù)極板構(gòu)成所述的極板組；正極柱和負(fù)極柱穿過(guò)聚四氟乙烯墊絕緣密封從電池殼內(nèi)底部引出，并固裝于電池殼底部；所述正極板由三維鋁或三維鎳材料作為正極集流體、涂布或壓膜于正極集流體兩面的正極混合物構(gòu)成；所述正極混合物的含量為90. 2wt%的二氧化錳、I. 6wt%的聚偏二氟乙烯粘接劑、O. lwt%的N-甲基-2-吡咯烷酮和8. lwt%的導(dǎo)電劑；所述導(dǎo)電劑為6. 3wt%乙炔黑和I. 8wt%石墨的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，其特征在于所述電池殼和電池蓋的材料為不銹鋼、鋁、銅、鎳、鈦及其合金之一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，其特征在于所述高壓氣瓶中的氣體為氬氣或氦氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，其特征在于所述進(jìn)液管、壓膜圈 的材料為不銹鋼、鋁、銅、鎳、鈦及其合金之一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，其特征在于所述切刀的材料為不銹鋼、鈦及其合金之一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，其特征在于所述推刀膜的材料為橡膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，其特征在于所述電液隔離膜的材料為薄膜狀的聚四氟乙烯、鋁、銅及其合金之一種 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大容量?jī)?chǔ)備式鋰錳電池，包括儲(chǔ)有極板組的電池部分，其特點(diǎn)是電池部分的上面有儲(chǔ)有電解液的貯液器，電池部分和貯液器之間通過(guò)激活裝置連成一體。本發(fā)明采用電池中的極板組與電解液分隔存放的方式，電池在運(yùn)輸和長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存過(guò)程中正、負(fù)極之間沒(méi)有電壓，沒(méi)有自放電，受外力或意外濫用時(shí)不會(huì)形成內(nèi)部短路而激活釋放能量，提高了電池安全性，延長(zhǎng)了儲(chǔ)存壽命，達(dá)到10～15年；采用大孔率的三維鋁或三維鎳作為正極集流體，在正極集流體兩面涂布或刮漿壓制成薄型正極板，實(shí)現(xiàn)了電池的高功率放電，電池放電倍率可達(dá)0.2C-0.4C，單體電池容量能夠達(dá)到50Ah-1000Ah。
文檔編號(hào)H01M2/20GK102881919SQ201210376879
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者王興賀, 陳雪梅, 王子佳, 牛長(zhǎng)冬, 丁志強(qiáng), 王平安, 荊有澤 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所