一種可維護的圓柱型鋰離子電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰離子電池領域，更具體地說，是涉及一種可維護的圓柱型鋰離子電池。
【背景技術】
[0002]隨著電動汽車的時代正悄然到來，大勢所趨下世界各國政府及各大汽車公司都在積極推動發展電動汽車技術的應用。電動汽車的核心就是電池，現有的電池體系中主要是鋰離子電池，在其實際使用中，由有機碳酸酯類溶劑、及功能性添加劑組成的電解液在首次以及在后續正常的電池充放電過程中，伴隨著SEI膜的不斷生成和破壞，隨著充放電循環的進行，電池內累積的氣體數量越來越多，造成電池內壓上升，給電池的安全性帶來隱患。
[0003]隨著體積的增大、能量的集聚、使用環境變惡劣，密封的電池因受損而產氣引起爆炸的可能性及爆炸造成的危害程度也在增大，同時電池使用的時間越長，電池內因電解液分解導致的氣體會越來越多，電解液含量減少，同時生成的不穩定SEI膜厚度增加，都會導致電池內阻增大，影響循環壽命。因此需要開發一種可以延長鋰離子電池使用年限的長循環壽命的電池技術。
[0004]鋰離子電池容量衰減的兩個主要原因在于:一是因產氣和界面副反應而引起的界面阻抗的增長;另一個是長時間循環下界面副反應消耗電解液造成其量減小甚至干涸。在前一種情況下，界面阻抗主要由SEI層覆蓋電極表面沉積造成。基于此，需要找到一種有效的方法來降低電極表面SEI膜的厚度。SEI層是由烷基碳酸鋰，碳酸鋰、氟化鋰等。這些物質中的某些可以被一些有機溶劑所溶解。
【發明內容】
[0005]針對上述的現有技術鋰離子電池存在的問題，本發明提供一種可維護的圓柱型鋰電池，其可以對鋰電池內的氣體進行排放，進行電池內的界面修復及對I日電解液隨時進行更換。
[0006]為了解決目前現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是:
[0007]—種可維護的圓柱型鋰離子電池，包括圓柱形殼體、蓋帽和電芯，蓋帽設在所述圓柱形殼體兩端，電芯封裝在所述的圓柱殼體內，電芯包括正極、隔膜、負極、電解液，其特征在于:
[0008]所述蓋帽上設有圓孔、防爆閥、至少一個密封閥結構，所述圓孔用于固定極柱，防爆閥用于防止內部壓力或溫度達到預置的標準時，內部氣體積累過多，防爆閥將打開，開始進行卸壓;所述密封閥結構包括密封螺栓和密封圈，還有設在蓋帽上的與所述密封螺栓配合的蓋帽孔;密封閥結構可以對鋰電池內的氣體排放，電池內的界面修復及對舊電解液隨時進行更換。
[0009]作為優選的，所述蓋帽孔內設有環形支撐臺階，環形支撐臺階由易于形變的高分子材料制備得到，如高分子硅膠。
[0010]本技術方案中的密封閥結構含有可拆卸部件，為便于密封螺栓的開啟，一般不采用過盈配合等緊配合的連接方式，因此，優選的密封螺栓與蓋帽孔通過螺紋配合。
[0011]作為優選的，所述密封螺栓的外壁設有與所述環形支撐臺階配合的限位凸起，所述環形支撐臺階和限位凸起之間設有密封圈作為密封圈。
[0012]作為優選的，所述密封螺栓的頂面設有用于開啟的內六角槽或多角槽。為防止鋰電池的非正常打開，操作不當容易發生安全事故，本發明密封螺栓的頂面開設內六角槽或多角槽，需要專用的工具才能打開，能提升維護過程中的操作安全。
[0013]所述防爆閥是由預制刻痕的金屬薄片焊接于端蓋構成，安全閥泄壓值在1-1OMpa之間。
[0014]—種可維護的圓柱型鋰離子電池，優選在蓋帽上設有兩個密封閥結構。
[0015]優選的，所述電池正極活性物質可為磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等，電池負極活性物質可為人造石墨、天然石墨、鈦酸鋰等。
[0016]優選的，所述隔膜的厚度為20_40umo
[0017]優選的，所述電解液由六氟磷酸鋰鹽和有機碳酸酯類溶劑、及功能性添加劑組成。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:具有可維護功能:可適時更換新鮮的鋰電池電解液，延長鋰電池循環壽命，降低廢舊電池更換的頻率，減少資源浪費。同時結構簡單，制作和維護操作方便，成本低。
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。
[0020]圖1是本發明實施例1的示意圖。
[0021]圖2是本發明實施例1的結構構造圖。
[0022]其中，I為圓柱殼體，2為蓋帽，3為極柱，4為密封閥結構，5為密封螺栓，51為螺帽，52為螺桿，6為密封圈，7為蓋帽孔，8為防爆閥。
【具體實施方式】
[0023]以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發明而不限于限制本發明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。
[0024]介紹和概述
[0025]本發明通過舉例而非給出限制的方式來進行說明。應注意的是，在本公開文件中所述的“一”或“一種”實施方式未必是指同一種【具體實施方式】，而是指至少有一種。
[0026]下文將描述本發明的各個方面。然而，對于本領域中的技術人員顯而易見的是，可根據本發明的僅一些或所有方面來實施本發明。為說明起見，本文給出具體的編號、材料和配置，以使人們能夠透徹地理解本發明。然而，對于本領域中的技術人員將顯而易見的是，本發明無需具體的細節即可實施。在其他例子中，為不使本發明費解而省略或簡化了眾所周知的特征。
[0027]將各種操作作為多個分立的步驟而依次進行描述，且以最有助于理解本發明的方式來說明；然而，不應將按次序的描述理解為暗示這些操作必然依賴于順序。
[0028]將根據典型種類的反應物來說明各種實施方式。對于本領域中的技術人員將顯而易見的是，本發明可使用任意數量的不同種類的反應物來實施，而不只是那些為說明目的而在這里給出的反應物。此外，也將顯而易見的是，本發明并不局限于任何特定的混合示例。
[0029]實施例1
[0030]下面結合附圖1和2對本發明可維護圓柱型鋰電池作進一步詳細描述。
[0031]如圖2所示一種可維護的圓柱型鋰離子電池，包括圓柱形殼體1、蓋帽2和電芯，蓋帽2設在圓柱形殼體I兩端，電芯封裝在所述的圓柱形殼體內，電芯包括正極、隔膜、負極、電解液，所述蓋帽2上設有圓孔、防爆閥、至少一個密封閥結構4，圓孔用于固定極柱3，防爆閥用于防止內部壓力或溫度達到預置的標準時，內部氣體積累過多，防爆閥將打開，開始進行卸壓;所述密封閥結構4包括密封螺栓5和密封圈6，還有設在蓋帽上的與所述密封螺栓5配合的蓋帽孔7 ;密封閥結構4可以對鋰電池內的氣體排放，電池內的界面修復及對舊電解液隨時進行更換。
[0032]如圖1所示的可維護型鋰離子圓柱電池經過了4000周循環之后容量下降至70%，其結構部件包括蓋帽和其內的電池正極、隔膜、電池負極、電解液;所述蓋帽如圖1所示其上布置有用于固定極柱的孔，安全防爆閥和密封閥。該電池內部包括正極材料、負極材料、隔膜以及電解液，所述正、負極材料為自產磷酸鐵鋰和鈦酸鋰材料，電解液包括鋰鹽LiPF6、碳酸酯有機溶劑以及添加劑。維護的過程為:在手套箱內將圖示的兩個密封螺栓擰開，用真空吸附的方法從密封閥孔注入20ml高純DMC溶劑，將密封圈和密封螺栓擰入孔中裝好，并把電池儲存于45攝氏度的環境下6小時。如此重復3次，便可溶解及洗掉殘余的電解質鋰鹽并修復電池內部界面。再從中注入新鮮的電解液，同時在縫隙填充適當的高分子硅膠用于密封電池。每次封口后然后電池經過正常的化成和分容步驟處理后，經測試放電容量已恢復到初始容量的95%以上，至此電池維護過程結束。
[0033]綜上所述，本發明提供了一種可更換電解液的鋰電池。因此本發明在生產工藝，成本以及性能上的優勢和技術的先進性顯而易見，該技術便于實現產業化并有利于提高鋰離子電池的市場應用前景。
[0034]以上所述具體實施例僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進或替換，這些改進或替換也應當視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種可維護的圓柱型鋰離子電池，包括圓柱形殼體、蓋帽和電芯，蓋帽設在所述圓柱形殼體兩端，電芯封裝在所述的圓柱殼體內，電芯包括正極、隔膜、負極、電解液，其特征在于: 所述蓋帽上設有圓孔、防爆閥、至少一個密封閥結構，所述圓孔用于固定極柱;所述密封閥結構包括密封螺栓和密封圈，還有設在蓋帽上的與所述密封螺栓配合的蓋帽孔。2.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:所述蓋帽孔內設有環形支撐臺階。3.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:環形支撐臺階由易于形變的高分子材料制備得到。4.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:所述密封螺栓與蓋帽孔通過螺紋配合。5.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:所述密封螺栓的外壁設有與所述環形支撐臺階配合的限位凸起，所述環形支撐臺階和限位凸起之間設有密封圈作為密封圈。6.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:所述密封螺栓的頂面設有用于開啟的內六角槽或多角槽。7.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:所述防爆閥是由預制刻痕的金屬薄片焊接于端蓋構成。8.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:所述電池正極的活性物質為磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰，所述電池負極的活性物質為人造石墨、天然石墨、鈦酸鋰。9.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:所述隔膜的厚度為20-60umo10.根據權利要求1所述的可維護圓柱型鋰電池，其特征在于:所述電解液由六氟磷酸鋰鹽和有機碳酸酯類溶劑、及功能性添加劑組成。
【專利摘要】本發明提供一種可維護的圓柱型鋰離子電池，包括鋰電池圓柱殼體、蓋帽及其內的電池正極、隔膜、負極、電解液。所述圓形蓋帽上設有圓孔、防爆閥、兩個密封閥結構，圓孔用于固定極柱，防爆閥用于防止內部壓力或溫度達到預置的標準時，內部氣體積累過多時，防爆閥將打開，開始進行卸壓，防止電池發生形變導致殼體爆裂；密封閥結構從外到內依次包括密封螺栓、密封圈和高分子膠圈；本發明的優越性主要在于具有可維護及性能修復功能，即：可以適時對鋰電池內的氣體排放，電池內的界面修復及對舊電解液隨時進行更換，延長鋰電池循環壽命，同時降低廢舊電池更換的頻率，減少資源浪費。
【IPC分類】H01M2/04, H01M2/12, H01M2/08, H01M10/0525
【公開號】CN105655505
【申請號】
【發明人】黃碧英, 李艷
【申請人】龍能科技（蘇州）有限責任公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月10日