[實用新型]一種壓力自適應的儲能電池封裝裝置

有效

• 申請號: 201521035335.3
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN205194760U
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 張洪章;張華民;李先鋒;王美日;曲超
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本實用新型涉及一種壓力自適應的金屬鋰電池、金屬鋁電池、金屬鋅電池、 金屬鎂電池，屬于堿金屬二次電池技術領域，特別涉及鋰硫電池技術領域。

背景技術

以金屬鋰電池為代表的電池在21世紀以來獲得快速發展。以鋰硫電池為 例，由于其兼具低成本、高比能、環境友好等優勢，受到國內外學術界和企業 界的廣泛關注。鋰硫電池擬在大規模儲能、電動汽車、無人飛機等領域獲得廣 泛應用。然而，此類堿金屬電池的突出特點是：金屬一側(用作負極)的電化 學反應過程中必然伴隨著金屬的溶解-沉積過程，同時會帶來負極活性物質的體 積變化。同時，電池在自身受熱的情況下也會發生熱脹冷縮的現象，造成一定 的體積變化。特別是對鋰硫電池來說，正極硫在放電之后會變成硫化鋰，體積 膨脹70％以上；負極在充電之后往往會產生不均勻的鋰沉積，厚度也會發生膨 脹。正負極材料的體積變化會對電池極片間的壓緊力造成不可控的后果。嚴重 時會使電池失效，甚至起火爆炸。

目前，鋰硫電池研發單位所用的鋰硫電池電池殼體基本為軟質鋁塑殼， 容易被電池變化產生的膨脹弄破。即便其采用硬質的金屬鋁電池殼體抑制其膨 脹，也無法避免極片因為內部擠壓而造成隔膜穿刺而發生短路。同時，對于電 池來說，電極內部需要保證必要的壓緊力以減小內部的歐姆極化，所以對電池 均勻施加一定的壓力是必須的。

在目前的研究過程中，普遍采用的技術是用兩塊硬質夾板夾緊固定，以 限制電池的體積膨脹。采用這種方法盡管可以使電池看起來沒有膨脹，但是卻 嚴重損害了電池內部。采用該裝置研發的鋰硫電池的循環壽命難以突破100次 的循環壽命。如何解決該問題，成為鋰硫電池未來發展所面臨的重要問題。

實用新型內容

本實用新型為解決上述目的，涉及一種電池結構，在電池與電池殼體之間 引入壓力調節器，可以有效的緩解電池在體積變化過程中的內部壓力變化，從 而起到保護電池結構、延長儲能電池使用壽命的效果。

為達到上述目的，本實用新型采用的具體技術方案如下：

一種壓力自適應的電池封裝裝置，包括電池和電池殼體，電池置于電池殼 體內于電池殼體內還設置有二個平板，二個平板相對平行設置，電池置于二個 平板之間，電池于平板上的投影位于平板內，于二個平板遠離電池側的表面分 別均布有3個以上的彈性體，彈性體一端分別與二個平板遠離電池的表面固接， 另一端與電池殼體內壁面相連；彈性體為壓縮彈簧或彈性膠墊。

電池由依次疊合的正極極片、隔膜、負極極片構成，正極極片和負極極片 分別與二個平板平行設置，根據電池內部的壓力變化而進行自適應調整，保持 電池的內部結構穩定；該壓力由組成電池的部件中一種或兩種以上的體積變化 造成，或者由電池內部分解產生的氣體造成。

壓力調整的方式為電池殼體與彈性體間的機械式恒壓調節和/或電池殼 體上設置氣體排出口的變壓調節。

該封裝裝置由電池和電池殼體組成，電池由依次疊合的正極極片、隔膜、 負極極片構成；二個平板和電池殼體之間留有一定空腔，空腔的厚度為電池厚 度的0.001～0.1倍；當電池發生物理膨脹的時候，平板與電池殼體之間的空隙 收縮，以保證平板和電池之間的壓力恒定。

該電池殼體上設有有排氣閥，可以保證內部氣壓的穩定，并且防止外界水 汽、氧氣及二氧化碳氣體的進入。

該裝置可以根據電池在生命周期內的內部壓力變化做出反應，起到平衡電 池內部壓力，提高電池壽命的作用。

于電池投影所處區域之外的二個平板遠離電池側的表面分別均布有3個以 上的彈性體。

附圖說明

圖1為本實用新型所涉及的壓力自適應的儲能電池封裝裝置的俯視圖； 其中1-正負極極耳，2-電池殼體，3-氣體排出口。

圖2為本實用新型所涉及的壓力自適應儲能電池封裝后的側剖視圖；其 中其中1-正負極極耳，4-彈性體，5-平板。

具體實施方式

實施例1