本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是一種高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池。

背景技術(shù)：

1、隨著鋰離子電池應(yīng)用場景的多樣化，蓄電池或面臨極為嚴(yán)苛的環(huán)境條件。其中大量級(jí)力學(xué)條件的挑戰(zhàn)在各領(lǐng)域應(yīng)用中尤為顯著。鋰離子蓄電池需在應(yīng)對(duì)大量級(jí)力學(xué)條件的同時(shí)，保持其正常工作。在大量級(jí)力學(xué)環(huán)境中，蓄電池可能會(huì)出現(xiàn)外殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降導(dǎo)致的機(jī)械損傷；蓄電池內(nèi)部電芯可能會(huì)出現(xiàn)電極錯(cuò)動(dòng)、焊點(diǎn)開裂等情況，導(dǎo)致電池電壓突變、斷電、性能下降、甚至安全性失效等問題。

2、cn202011496591.8一種帶有防震結(jié)構(gòu)的鋰離子電池，通過減震組件的設(shè)計(jì)，對(duì)電池體組件在保護(hù)箱內(nèi)的上下左右位置受到的震動(dòng)進(jìn)行緩沖和吸收，防止電池的外壁以及內(nèi)部電子元件受壓產(chǎn)生磨損，增加了電池的使用壽命，保證了電池的工作安全性。該發(fā)明主要是通過蓄電池組保護(hù)箱減震機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，進(jìn)行蓄電池組防震，但該設(shè)計(jì)大大增加了蓄電池組重量，嚴(yán)重降低了其能量密度。

3、目前，蓄電池力學(xué)可靠性提升的主要方法還是針對(duì)電池組的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、減震設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，通過提高蓄電池組的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、采用高性能減震器的方法確實(shí)能夠顯著降低力學(xué)量級(jí)。但是在另一方面，高強(qiáng)度的合金材料和高性能減震機(jī)構(gòu)造成了蓄電池組重量的顯著增加，嚴(yán)重影響蓄電池的能量密度及使用性能，不能滿足現(xiàn)代武器裝備小型化、輕量化的設(shè)計(jì)理念與需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)鋰離子圓柱電池在大量級(jí)力學(xué)條件下出現(xiàn)的機(jī)械損傷、斷電、電壓突變、性能衰減、甚至起火、爆炸等問題，提供了一種高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池，在保證鋰離子蓄電池基本性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了蓄電池在大量級(jí)力學(xué)環(huán)境中的高可靠應(yīng)用。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池，包括外殼、電池蓋和由正極、負(fù)極、隔膜組成的電芯，沿著電芯外部隔膜邊緣，在電芯外部粘貼一圈溶脹膠帶，在電芯與外殼之間形成了一個(gè)彈性的緩沖區(qū)，溶脹膠帶能吸收電解質(zhì)的有機(jī)溶劑并發(fā)生體積膨脹，膨脹率不小于200％，且能夠耐受100℃以上的高溫環(huán)境；極耳和電池蓋之間激光焊接彎折形狀的軟連接排，將電流由電芯內(nèi)部傳導(dǎo)至電池外部，并通過軟連接排彎折、壓縮使得電芯入到外殼中進(jìn)行裝配。

3、所述軟連接排為多層鋁排或多層銅排，當(dāng)極耳束為鋁極耳束時(shí)軟連接排為多層鋁排，當(dāng)極耳束為銅極耳束時(shí)軟連接排為多層銅排。

4、所述軟連接排為“c”型、“s”型或“z”型的彎折方式。

5、所述溶脹膠帶沿著電芯外側(cè)隔膜收卷方向束縛到電芯外部。

6、所述多層鋁排為0.2mm厚的鋁排在620℃，以0.5mpa的壓力熱壓50s成型的1.6mm厚的多層鋁排；所述多層銅排為0.16mm厚的銅排在700℃，以0.5mpa的壓力熱壓50s成型的1.2mm厚的多層銅排。

7、本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

8、1.通過溶脹膠帶設(shè)計(jì)，改善了電池徑向的受力情況，有效的降低了力學(xué)量級(jí)，保障了電芯在大量級(jí)力學(xué)環(huán)境下徑向的力學(xué)可靠性。

9、2.通過軟連接排設(shè)計(jì)，改善了電池軸向的受力情況，有效的降低了力學(xué)量級(jí)，保障了電芯在大量級(jí)力學(xué)環(huán)境下軸向的力學(xué)可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池，包括外殼(1)、電池蓋(2)和由正極(3)、負(fù)極(4)、隔膜(5)組成的電芯，其特征在于，沿著電芯外部隔膜邊緣，在電芯外部粘貼一圈溶脹膠帶(6)，在電芯與外殼(1)之間形成了一個(gè)彈性的緩沖區(qū)，溶脹膠帶(5)能吸收電解質(zhì)的有機(jī)溶劑并發(fā)生體積膨脹，膨脹率不小于200％，且能夠耐受100℃以上的高溫環(huán)境；極耳和電池蓋(2)之間激光焊接彎折形狀的軟連接排(7)，將電流由電芯內(nèi)部傳導(dǎo)至電池外部，并通過軟連接排(7)彎折、壓縮使得電芯入到外殼(1)中進(jìn)行裝配。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池，其特征在于，所述軟連接排(7)為多層鋁排或多層銅排，當(dāng)極耳束為鋁極耳束時(shí)軟連接排(7)為多層鋁排，當(dāng)極耳束為銅極耳束時(shí)軟連接排(7)為多層銅排。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池，其特征在于，所述軟連接排(7)為“c”型、“s”型或“z”型的彎折方式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池，其特征在于，所述溶脹膠帶(6)沿著電芯外側(cè)隔膜收卷方向束縛到電芯外部。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池，其特征在于，所述多層鋁排為0.2mm厚的鋁排在620℃，以0.5mpa的壓力熱壓50s成型的1.6mm厚的多層鋁排；所述多層銅排為0.16mm厚的銅排在700℃，以0.5mpa的壓力熱壓50s成型的1.2mm厚的多層銅排。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高力學(xué)可靠性鋰離子蓄電池，包括外殼、電池蓋、正極、負(fù)極、隔膜、溶脹膠帶、軟連接排，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。通過高性能溶脹膠帶的使用，在電芯與外殼之間建立一個(gè)力學(xué)緩沖區(qū)，電池在大量級(jí)力學(xué)環(huán)境中進(jìn)行充放電時(shí)，能夠有效地緩解電池徑向的力學(xué)沖擊；通過軟連接排的設(shè)計(jì)，在電芯與電池蓋之間形成一個(gè)柔性結(jié)構(gòu)緩沖區(qū)，電池在大量級(jí)力學(xué)環(huán)境中使用時(shí)，能夠有效地緩解電池軸向的力學(xué)沖擊。該發(fā)明從單體電池維度上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)，在不增加蓄電池組重量的基礎(chǔ)上，有效地提升了蓄電池的力學(xué)可靠性，實(shí)現(xiàn)了蓄電池的高能量密度。

技術(shù)研發(fā)人員：周鵬飛,趙航,杜建國,張健,趙珊珊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津空間電源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9