[發明專利]一種具有膨脹力檢測功能的扣式電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202210767388.2
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115020851A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 潘泰松;郭登機;鄭循博;姚光;高敏;林媛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M10/48
• 分類號: H01M10/48;H01M50/109;H01M50/474;H01M50/477;H01M50/483;H01M50/489;H01M50/186;H01M50/184;H01M10/04
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 曾磊

本發明的目的在于提供一種具有膨脹力檢測功能的扣式電池及其制備方法，屬于扣式電池技術領域。本發明通過對扣式電池的外殼進行創新性的結構設計，在不影響電池性能和傳感器性能的前提下，將應變片式壓力傳感器與扣式電池殼集成，實現了實驗室層級對扣式電池內部膨脹力的監測，從而對電池運行過程中的電化學反應進行監測；扣式電池殼的新結構設計確保了現有扣式電池封口機的兼容，且制備得到的扣式電池的密封性不遜于一般扣式電池。

技術領域

本發明屬于扣式電池技術領域，具體涉及一種具有膨脹力檢測功能的扣式電池及制備方法。

背景技術

隨著新能源電池在各個領域的廣泛應用，二次電池的研發也得到了廣大學者的關注，其中最為代表的就是鋰離子電池、鋰電池、鋅錳電池等化學電池。目前，廣大科研單位對于電池新材料的研發都是基于扣式電池進行，該方式具有低成本、工藝簡單、密封性強的特點，適合于實驗室電池新材料的開發。基于扣式電池通常通過對其進行充放電測試來研究電池特性，然而近年來有研究表明(Wang X,Sone Y,Kuwajima S.In situ investigationof the volu me change in li-ion cell with charging and discharging[J].Journalof the Electroche mical Society,2004,67 151(2):A273-A280)，電池膨脹力能夠有效反映電池化學反應程度以及不同充放電階段的電池特性演化規律，因此對電池膨脹力的研究有利于輔助新型電池的研發(Awarke A,Lauer S,Wittler M,et al.Quantifying theeffects of strains on the conduc tivity and porosity of LiFePO4 based Li-ioncomposite cathodes using a multi-scale approac h[J].Computational MaterialsScience,2011,50(3):871-87966)。

目前，針對電池膨脹力的研究設備目前的適用對象大多是多層大容量的軟包電池(Wei Z,Zhao J,He H,et al.Future smart battery and management:Advanced sensingfrom extern al to embedded multi-dimensional measurement[J].Journal of PowerSources,2021,489:229462.)，上述設備是通過外部機械夾具將軟包電池厚度方向變化轉化為傳感器的力或位移信息，進而反饋電池在充放電過程中的膨脹力演化規律。但是因為軟包電池的電極材料用量大、制備工藝復雜，且測試研究設備昂貴，使得上述方式難以應用于科研單位的實驗室層級的電池研發。除此之外，不同于軟包電池的鋁塑膜外殼，扣式電池的外殼采用的是不銹鋼外殼，不銹鋼的高強度特性使得電池內部的膨脹力難以傳導到外部。鑒于上述原因，導致常規軟包電池膨脹力的研究難以應用于以扣式電池為對象的電池新材料的開發和研究中。

綜上所述，受限于昂貴測試設備以及外殼堅固的扣式電池封裝形式，電池膨脹力檢測手段難以應用于實驗室層級的扣式電池的研究。

發明內容

針對背景技術所存在的問題，本發明的目的在于提供一種具有膨脹力檢測功能的扣式電池及其制備方法。本發明通過對扣式電池的外殼進行創新性的結構設計，在不影響電池性能和傳感器性能的前提下，將應變片式壓力傳感器與扣式電池殼集成，實現了實驗室層級對扣式電池內部膨脹力的監測，從而對電池運行過程中的電化學反應進行監測；扣式電池殼的新結構設計確保了現有扣式電池封口機的兼容，且制備得到的扣式電池的密封性不遜于一般扣式電池。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：