[發明專利]改進熱傳遞的鋰蓄電池結構

無效

• 申請號: 01142461.3
• 申請日: 2001-11-29
• 公開（公告）號: CN1356739A
• 公開（公告）日: 2002-07-03
• 發明（設計）人: 張正銘;潘卡·埃羅拉
• 申請（專利權）人: 思凱德公司
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38;H01M10/40
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 馮賡宣

技術領域

本發明涉及到一種鋰蓄電池的結構。

背景技術

鋰離子或鋰蓄電池是公知的。可參見Linden，D.編輯的電池手冊第二版第36章，McGraw?Hill?Inc.紐約(1995)和Besenhard，J.O.編輯的電池材料手冊，Wiley-VCH?Verlag?GmbH，紐約(1999).

這些電池用作攜帶式電子設備，如膝上型計算機、蜂窩電話等的現代化的電源。雖然這些電池具有出色的安全記錄，仍需繼續提高其安全性能。

關心到安全，例如起因于熱破劇變情況引起的電池單元斷裂。電池單元的部件、電解液和鋰電極，都被封裝在密封的金屬罐內。在熱劇變時，在電池單元內產生熱，使電解液和鋰電極的溫度升高到其引燃溫度之上。可參見Hatchard，T.D.等人著的“在熱異常過程中，鋰離子電池內輻射熱傳遞的重要性”，電化學和固態通訊第3卷第7號笫305-308頁(2000年)。

熱劇變可能起因于各種不同的情況，但這里有關系的是起因于“異常”(或“熱量異常”)。用幾種標準試驗來考核是否異常，包括“釘穿透試驗”、“擠壓試驗”和“短路試驗”。例如，可參見UL1642-鋰蓄電池標準(Underwriters?Laboratories?Inc.，第一版10/1985和第二版11/1992)；及日本蓄電池學會的“鋰蓄電池安全測定導則”，日本東京(1995年)。在提到的前兩個試驗中，電池單元受到物理性的破壞，繼而又引起陽極和陰極的接觸(短路)，這就導致了熱劇變。在現今的試驗中，是將陽極和陰極在外部電器連接(短路)，如此就造成熱劇變。

在短路的蓄電池中，在電池單元內開始形成局部熱區。這些熱量會加速電池內持續進行的化學反應(經過電解液在陽極和陰極之間)。這就會使生成的熱量逐步增加(生成熱量如在幾秒內上升)。因為這種潛在的不利后果，這種情況是應該避免的。這種潛在的不利的情況和電池的熱傳遞的重要性是公知的。請參見Hatchard，Ibid。在Hatchard的著作中，在外殼(罐)的外表的標牌(1abel)被用來改善來自罐的熱傳遞。用該標牌來調節罐的內部溫度。

在傳統的鋰蓄電池中(圓柱或棱柱形)，在陽極和陰極之間的多微孔的分離器隔板，在把它插入外殼(罐)內前，圍繞著卷繞的陽極、陰極、分離器的外部卷繞幾次。分離器這些附加的卷繞用作一個絕緣體(熱的和電的)。電極包括一個電極活性混合物(active?mix)和一個集電器。用于負電極(陽極)的集電器是一塊銅箔。用于正電極(陰極)的集電器是一塊鋁箔。該罐由鐵基材料(例如鋼)或鋁制成。在傳統的圓柱形電池單元中，例如，18650(直徑18毫米和長度65毫米)中，最接近罐的內表面的電極是負電極(陽極)，該電極有一個銅箔集電器。罐體由鐵基材料制成，是蓄電池的負端，而罐的蓋子是正端。在傳統的棱柱形電池中，要識別兩種結構。第一種，負電極(即銅集電器)最接近罐的內表面(即鐵基材料)。第二種，正電極(即鋁集電器)最接近罐的內表面(即鋁)。

發明內容

本發明涉及到一種鋰蓄電池。該電池包括一個負電極，一個正電極，一個夾在這二電極中間的分離器，一種注入分離器且與電極為液體聯系的電解液，以及一個用來容納電極、分離器和電解液的金屬外殼。電極之一與外殼為熱接觸。

附圖說明

為了闡述本發明的目的，在附圖中示出目前優選的形式。但是應該理解，本發明并不局限于圖中所示的精確的結構和措施。

圖1現有技術電池的剖面圖。

圖2是根據本發明制造的電池單元的剖面圖。

圖3是根據本發明制造的電池單元的部件分解圖。

圖4是說明現有技術和本發明電池單元時間函數特性(電壓和溫度)的曲線圖。

具體實施方式

對于這里涉及的電極、電解液和分離器，每一個都是傳統的設計或結構。這樣的信息對熟專業人員來說是都知道的。例如，可參見Linden，D.編輯的蓄電池手冊第2版，McGraw?Hill?Inc.，紐約(1995)，Clip?36；和Besenhard，J.O.編輯的電池材料手冊，Wiley-VCH?Verlag?GmbH(1999)，例如第2.6，2.7節等等。

為方便起見，本發明公開的是圓柱形電池，但不限于此，還可應用到棱柱形電池。