磷酸鐵鋰電池制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種磷酸鐵鋰電池，包括圓柱體狀的殼體、蓋帽以及收容于殼體內(nèi)的圓柱體電芯，所述電芯的高度為L(zhǎng)，其包括電性連接至殼體底部的第一端部和電性連接至蓋帽的第二端部，所述電芯還設(shè)有貫穿于第一端部和第二端部的通道，在所述通道內(nèi)設(shè)有自第一端部向第二端部延伸的空心管道，所述管道的長(zhǎng)度為H，且1L/2≤H≤4L/5。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型專利技術(shù)磷酸鐵鋰電池的電芯內(nèi)安設(shè)有一鋼質(zhì)管道，該管道可保證電池在工作異常時(shí)，電芯的兩端之間還能保持良好的熱傳導(dǎo)，并且如果因電芯底部的溫度過(guò)高，造成電解液汽化，則所述汽化物也可通過(guò)管道進(jìn)入電芯的頂部，保證電芯的兩端處壓力均衡，從而保證電池的安全工作。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

磷酸鐵鋰電池
本技術(shù)涉及新能源領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)車用的磷酸鐵鋰電池。
技術(shù)介紹
能源危機(jī)、資源短缺、環(huán)境污染是人類生存面臨的三大嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，尋找干凈、可再生、資源節(jié)約型的二次資源是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要解決的重要任務(wù)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)高能量密度的電池需求愈來(lái)愈強(qiáng)烈，鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，成為二次電池的趨勢(shì)。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于無(wú)線通訊、數(shù)碼相機(jī)等便攜電器，并初步在航空、國(guó)防等特殊領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 LiFePCM是一種制作鋰電池的正極材料，不僅比容量高，特別是其熱穩(wěn)定性好、安全性能優(yōu)越、循環(huán)性能好的突出特點(diǎn)，被認(rèn)為是鋰電池正極理想的制作材料。雖然磷酸鐵鋰電池具有其他材料無(wú)可比擬的一系列優(yōu)點(diǎn)，但是它也存在一些不足之處，這些不足之處主要是與傳統(tǒng)鋰電池的結(jié)構(gòu)有關(guān)。傳統(tǒng)的鋰電池雖然在蓋帽處加設(shè)有安全閥，但是如果電池底部發(fā)生短路，則底部會(huì)產(chǎn)生大量的熱量并導(dǎo)致底部處的電芯在高溫時(shí)迅速膨脹從而將初始狀況時(shí)電芯底部與頂部之間的熱傳遞的通道堵塞，這樣，電池底部的熱量便不能及時(shí)傳遞出去，最終導(dǎo)致底部過(guò)熱急劇膨脹，壓力急劇升高甚至發(fā)生爆炸。鑒于以上弊端，實(shí)有必要提供一種新的磷酸鐵鋰電池以克服上述缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服上述的缺陷，提供一種制作簡(jiǎn)單、安全性能高的磷酸鐵鋰電池。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供一種磷酸鐵鋰電池，包括圓柱體狀的殼體、蓋帽以及收容于殼體內(nèi)的圓柱體電芯，所述電芯的高度為L(zhǎng)，其包括電性連接至殼體底部的第一端部和電性連接至蓋帽的第二端部，所述電芯還設(shè)有貫穿于第一端部和第二端部的通道，在所述通道內(nèi)設(shè)有自第一端部向第二端部延伸的空心管道，所述管道的長(zhǎng)度為H，且1L/2 彡 H 彡 4L/5。作為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的一種改進(jìn)，所述電芯為互相絕緣隔離的正、負(fù)極片纏繞形成。作為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的一種改進(jìn)，所述空心管道呈中空?qǐng)A筒狀，其外徑與通道內(nèi)徑一致。作為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的一種改進(jìn)，所述空心管道的一端口逐漸收縮，另一端口呈喇叭狀。作為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的一種改進(jìn)，所述正極片有正極集流體和涂覆于正極集流體上的正極活性物；所述負(fù)極片有負(fù)極集流體和涂覆于負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物。作為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的一種改進(jìn)，所述正極集流體采用鋁箔制成，負(fù)極集流體采用銅箔制成。作為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的一種改進(jìn)，所述正、負(fù)極片上分別焊接有極耳，所述極耳分別與殼體底部以及蓋帽焊接在一起。作為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的一種改進(jìn)，所述蓋帽上設(shè)有安全閥。作為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的一種改進(jìn)，所述管道為鋼質(zhì)材料制成。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的電芯內(nèi)安設(shè)有一鋼質(zhì)管道，該管道可保證電池在工作異常時(shí)，電芯的兩端之間還能保持良好的熱傳導(dǎo)，并且如果因電芯底部的溫度過(guò)高，造成電解液汽化，則所述汽化物也可通過(guò)管道進(jìn)入電芯的頂部，保證電芯的兩端處壓力均衡，從而保證電池的安全工作。附圖說(shuō)明·圖I為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的立體分解圖(未安裝電芯);圖2為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的正極集流體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的電芯剖面示意圖；圖4為本技術(shù)磷酸鐵鋰電池的涉及的管道結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式請(qǐng)參考圖I至圖4所示，以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。本技術(shù)磷酸鐵鋰電池100的制作工藝，包括以下步驟1)配料，2)涂布，3)輥壓，4)電池極片制作，5)烘烤、6)卷繞，7)裝管道，8)激光焊，9)注液，10)化成，11)分容；I)配料配制以水為介質(zhì)的正極漿料，所需材料有水系膠，磷酸鐵鋰，超導(dǎo)炭黑，導(dǎo)電石墨，鋰鹽，將水系膠加入水中進(jìn)行攪拌稀釋，加入超導(dǎo)炭黑和導(dǎo)電石墨攪拌，最后加入磷酸鐵鋰和鋰鹽攪拌成漿料；配制以水為介質(zhì)的負(fù)極漿料，所需材料有石墨，羧甲基纖維素鈉，超導(dǎo)炭黑，水系膠，將羧甲基纖維素鈉加入水中攪拌，靜置沉淀后，加入水系膠、超導(dǎo)炭黑，石墨攪拌成漿料；2)涂布將過(guò)濾后的正極和負(fù)極漿料分別均勻地涂覆在對(duì)應(yīng)的正極集流體21和負(fù)極集流體上，并留出未涂覆區(qū)域，作為極耳區(qū)，然后放入涂布機(jī)烘箱烘烤，涂布的線速度正極集流體為每分鐘4. 5米，負(fù)極集流體為每分鐘5米，涂布烘烤完成后，對(duì)各極片進(jìn)行切片；在本技術(shù)中，所述正極集流體采用鋁箔制成，負(fù)極集流體采用銅箔制成，涂布所采用的漿料分別為正極活性物和負(fù)極活性物。3)輥壓輥壓工序，將正極片輥壓至厚度在115 μ m-140 μ m,壓實(shí)密度在I. 9g/cm3-2. 3g/cm3;將負(fù)極片棍壓至厚度在75 μ m_90 μ m,壓實(shí)密度在I. 3g/cm3-l. 6g/cm3 ；4)電池極片制作；正極片裁切為帶有三個(gè)極耳的矩形片，負(fù)極裁切為帶有三個(gè)極耳的矩形片；5)烘烤將切片進(jìn)行烘烤，在真空烤箱中烘烤24小時(shí)，真空度不低于-O. 08Mpa，烘烤溫度為100度，每隔2-4小時(shí)換氣一次，換氣后保持30分鐘，然后再次抽真空，烘烤時(shí)間結(jié)束，溫度降低至45度以下，將切片拿出烤箱，然后轉(zhuǎn)入下一工序。6)卷繞將正負(fù)極片放在卷繞機(jī)的槽內(nèi)，進(jìn)行卷繞，卷繞形成高度為L(zhǎng)的圓柱體狀。在纏繞過(guò)程中，必須保證二者是絕緣隔離的。所述圓柱體狀的電芯20可分為第一端部23和第二端部24，其還設(shè)有貫穿于第一端部和第二端部的通道22，后用膠帶將電芯纏繞一圈。7)裝管道取呈中空?qǐng)A筒狀的空心管道40，所述空心管道40的長(zhǎng)度為H，且1L/2≤H≤4L/5。將所述管道40從電芯第一端部23的通道插入直至全部沒(méi)入通道22內(nèi)即可。當(dāng)然，在實(shí)際制造中，為了防止中空?qǐng)A筒狀插入通道后會(huì)上下滑動(dòng)，故，在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅可以要求將空心管道40的外徑與通道22內(nèi)徑設(shè)計(jì)為一致，還可以將空心管道40的末端口 41設(shè)計(jì)呈喇叭狀。為了裝管道的方便，通常還將空心管道的插入端的端口 42設(shè)計(jì)為逐漸收縮的形狀。8)激光焊將電芯20裝入鋁制殼體10內(nèi)，然后使用超聲波焊接機(jī)將負(fù)極耳焊接至殼體10的底部，再用電阻焊將正極焊接至蓋帽30的安全閥位置處。在焊接過(guò)程中，要保證焊接光滑，無(wú)沙眼、虛焊。9)注液電池注液采用半自動(dòng)真空注液機(jī)注液，注液的同時(shí)通入高純的氬氣，鋰離子電池的注液量需根據(jù)其容量計(jì)算，其注液量約為7g/Ah;所采用的電解液為IM的LiPF6/EC、DMC、EMC，注液的環(huán)境控制非常重要，故需要在手套箱中完成注液，注液通常從電池殼體的注液上注入。10)化成化成工序必須一次性不間斷地完成，化成曲線應(yīng)光滑連接，電流控制在O. lA/30min、0. 25A/120min、0. 35A/300min。11)分容將電性能各項(xiàng)指標(biāo)均符合工藝要求的電池與各項(xiàng)電性能指標(biāo)未達(dá)到工藝要求的電池分開(kāi)，分別置入庫(kù)中。本技術(shù)采用上述工藝制作的磷酸鐵鋰電池100與傳統(tǒng)的鋰電池具有的顯著特點(diǎn)在于雖然傳統(tǒng)的鋰電池也是將圓柱體電芯收容在殼體后再蓋上蓋帽，但是，傳統(tǒng)的鋰電池僅僅依靠形成電芯時(shí)貫穿電芯底部和頂部的通路保證電芯底部與頂部之間的熱循環(huán)，然而，在實(shí)際使用過(guò)程中，如果發(fā)生底部的電芯短路，則底部的電芯便會(huì)迅速膨脹并堵塞任何通向電芯頂部的通路，造成底部集聚大量的熱量無(wú)法釋放，電解液迅速液化，甚至?xí)l(fā)生爆炸事故。但由于在本實(shí)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種磷酸鐵鋰電池，其特征在于：其包括圓柱體狀的殼體、蓋帽以及收容于殼體內(nèi)的圓柱體電芯，所述電芯的高度為L(zhǎng)，其包括電性連接至殼體底部的第一端部和電性連接至蓋帽的第二端部，所述電芯還設(shè)有貫穿于第一端部和第二端部的通道，在所述通道內(nèi)設(shè)有自第一端部向第二端部延伸的空心管道，所述管道的長(zhǎng)度為H,且1L/2≤H≤4L/5。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李瑤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳市沃特瑪電池有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：