專利名稱：一種使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種通用電池結(jié)構(gòu)，尤其是ー種使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，屬于鋰電池的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我們的生活中運(yùn)用的很多電池依舊在使用著傳統(tǒng)的一次電池，不僅使用周期短，給消費(fèi)者帶來(lái)不便，而且很難避免汞的使用，產(chǎn)生環(huán)境污染的問(wèn)題。雖然鎳氫二次電池的產(chǎn)生彌補(bǔ)了二次電池在常用用電器上的使用這一空白，但是鎳氫二次電池的成本較一次電池高，而且循環(huán)性能并不理想，消費(fèi)者往往會(huì)發(fā)現(xiàn)鎳氫電池在使用了十幾次以后放電性能明
顯降低了，實(shí)際這種二次電池在用了不久也就失去了實(shí)用價(jià)值，必須丟棄。其他的二次電池如鉛酸電池，由于鉛的使用，不管實(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中和使用過(guò)程中，都很難控制鉛的泄露，而眾所周知鉛一旦進(jìn)入水循環(huán)系統(tǒng)或者土地中都是對(duì)人體有害的且在段時(shí)間內(nèi)無(wú)法被環(huán)境所吸收。所以在生活中，真正能反復(fù)使用很長(zhǎng)時(shí)間的二次電池產(chǎn)品還沒上市。鋰離子電池一向被視為鉛酸電池的替代產(chǎn)品，自從鋰離子電池的問(wèn)世以來(lái)，不同類型的鋰離子電池層出不窮，包括錳酸鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池還有三元鋰離子電池等等。磷酸鐵鋰由于其優(yōu)異的安全和循環(huán)性能，自發(fā)明開始一直是業(yè)界追逐的熱點(diǎn)之一。市面上常見的磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用大部分是電動(dòng)車以及電動(dòng)汽車，UPS儲(chǔ)能電源或者更大功率的動(dòng)カ電池等，少部分涉及到小電器的一般也是由電器廠家規(guī)定使用專用的磷酸鐵鋰電池。這就局限了磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用。相信很多的生產(chǎn)廠家也在不斷探索著鋰離子電池通用化的方法，但是還沒有一家電池生產(chǎn)廠家能付諸實(shí)際，其原因主要有以下兩個(gè)I、磷酸鐵鋰電池的一般放電平臺(tái)在3V左右，而一般的通用的一次電池，包括D、AA、AAA型電池的放電平臺(tái)都是I. 5V，放電平臺(tái)的不符造成了磷酸鐵鋰代替這些通用電池的難度；2、磷酸鐵鋰電池組合后一般需要加裝充放電控制系統(tǒng)以防止電池的過(guò)充和過(guò)放，這種控制系統(tǒng)一般都根據(jù)用電器和電池的組合來(lái)訂做的。而實(shí)際使用通用電池的電器并沒有統(tǒng)ー的制式，一種控制系統(tǒng)無(wú)法兼顧不同的用電器，如果每個(gè)用電器都配備不同的控制系統(tǒng)，開發(fā)成本又非常高，在實(shí)際運(yùn)用中是不可能的，所以很多廠家止步于控制系統(tǒng)這ー
止/J/ O
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供ー種使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，提高通用電池的使用性能，延長(zhǎng)使用壽命，適用范圍廣，安全可靠。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，包括電池殼體；所述電池殼體的下端部?jī)?nèi)設(shè)有采用鋰電池材料制備得到的電芯，所述電芯的正極端、負(fù)極端分別通過(guò)正極引線、負(fù)極引線與保護(hù)板電連接，所述保護(hù)板通過(guò)正極輸出線與電池殼體端部的蓋帽電連接；電芯通過(guò)保護(hù)板輸出所需的工作電壓，并當(dāng)電芯的充電電壓、エ作放電電壓、工作電流或工作溫度與保護(hù)板內(nèi)預(yù)設(shè)工作參數(shù)不匹配時(shí)，保護(hù)板切斷電芯的工作狀態(tài)。所述電芯采用的鋰電池材料包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰或鈷酸鋰。所述電池殼體包括下殼體及位于所述下殼體上端部的上殼體，所述上殼體與下殼體匹配連接，蓋帽位于上殼體上。所述上殼體對(duì)應(yīng)鄰近下殼體的一端凹設(shè)有輥槽。所述電池殼體呈圓柱形。所述保護(hù)板的表面均覆蓋有薄膜。所述薄膜采用PTFE薄膜。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)鋰電池的電芯與保護(hù)板對(duì)應(yīng)配合，能制造出高性能的通
用二次電池，應(yīng)用范圍廣，而且特別配備的電池控制系統(tǒng)能有效防止電池的過(guò)充和過(guò)放，保護(hù)電池和用電器，延長(zhǎng)電池的壽命，在保證電池使用的安全性的同時(shí)能保證通用二次電池的循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到千次以上。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的A-A向剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說(shuō)明。如圖廣圖2所示本實(shí)用新型包括蓋帽I、輥槽2、負(fù)極引線3、正極輸出線4、保護(hù)板5、正極引線6、下殼體7、電芯8及上殼體9。如圖I和圖2所示為了能利用鋰電池材料制備出通用電池，以得到高性能二次電池，本實(shí)用新型包括電池殼體，所述電池殼體的下端部?jī)?nèi)設(shè)有電芯8，所述電芯8為采用鋰電池材料制備得到，電芯8采用鋰電池的材料包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰或鈷酸鋰，所述電芯8包括正極端、負(fù)極端。電芯8的正極端、負(fù)極端分別通過(guò)正極引線6、負(fù)極引線3與保護(hù)板5電連接；當(dāng)電芯8的充電電壓、工作放電電壓、工作電流或工作溫度與保護(hù)板5內(nèi)預(yù)設(shè)工作參數(shù)不匹配時(shí)，保護(hù)板5切斷電芯8的工作狀態(tài)。保護(hù)板5為現(xiàn)有鋰電池必須要利用的常規(guī)保護(hù)裝置，現(xiàn)有的鋰電池都要通過(guò)保護(hù)板5進(jìn)行過(guò)充、過(guò)溫，過(guò)流等工作狀態(tài)保護(hù)，以使得鋰電池能安全可靠地工作，因此本實(shí)用新型利用鋰電池材料制備通用電池后，將保護(hù)板5放置于電池殼體內(nèi)，不會(huì)增加制造成本及制造復(fù)雜度，本實(shí)用新型使用的保護(hù)板5可以利用現(xiàn)有鋰電池使用保護(hù)裝置進(jìn)行制備得到，只要能使得電芯8工作時(shí)能避免過(guò)充，過(guò)放、過(guò)流，過(guò)溫及短路狀態(tài)即可，此處不再詳述保護(hù)板5的具體結(jié)構(gòu)。同吋，電芯8能通過(guò)保護(hù)板5得到所需的電壓，保證電芯8輸出電壓的一致性。為了能夠?qū)㈦娔茌敵?，保護(hù)板5通過(guò)正極輸出線4與電池殼體頂端的蓋帽I電連接，從而作為電池的正極，電池殼體的底端作為電池的負(fù)極。電池殼體一般包括下殼體7及位于所述下殼體7端部的上殼體9，所述上殼體9與下殼體7對(duì)應(yīng)匹配連接。蓋帽I位于上殼體9的中心區(qū)，上殼體9對(duì)應(yīng)鄰近下殼體7的端部設(shè)有輥槽2。電池殼體呈圓柱狀，為了能夠防止電解液侵入保護(hù)板5，在保護(hù)板5的表面均覆蓋有薄膜，所述薄膜采用PTFE (聚四氟こ烯，Poly tetra fluoro ethylene ptfe)薄膜。[0018]下面通過(guò)制備過(guò)程及具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明來(lái)對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步說(shuō)明。以下是本實(shí)用新型通用電池制作的方法先是根據(jù)專用的鋰離子電池正極材料配方以一定順序配成正極漿料，雙面涂布在鋁箔表面；再根據(jù)專用的鋰離子電池負(fù)極材料配方以一定順序配成負(fù)極漿料，雙面涂布在銅箔表面。正、負(fù)極片制作完成以后，根據(jù)制作的不同型號(hào)的電池選擇相應(yīng)的極片和隔膜的寬度和長(zhǎng)度，進(jìn)行極片和隔膜的裁切，然后以正極、隔膜、負(fù)極、隔膜疊層的方式進(jìn)行卷繞成電芯，卷繞密度一般在97%以上算是合格。將電芯8裝入電池殼體中，去濕后在真空手套箱中注入電解液。注液完成后，在上方加放保護(hù)板5，保護(hù)板5表面用PTFE薄膜完整包覆，包括與正、負(fù)極的接ロ處也完整包覆，防止電解液侵入影響保護(hù)板5的正常運(yùn)作。焊接正負(fù)接ロ后封ロ化成，這就完成了一節(jié)單節(jié)電池的制作。本實(shí)用新型保護(hù)板5具有過(guò)充電壓保護(hù)功能，對(duì)于磷酸鐵鋰單節(jié)電池而言，最高限制電壓設(shè)置為4. 2V ;當(dāng)檢測(cè)到的電池電壓達(dá)到這個(gè)數(shù)值時(shí)，保護(hù)板5將斷開充電電路；保護(hù)板5具有過(guò)放電壓保護(hù)功能，電池工作時(shí)消耗電能，使電池電壓降低，超過(guò)范
圍的放電會(huì)影響電池的使用壽命。對(duì)于磷酸鐵鋰單節(jié)電池而言，最低限制電壓設(shè)置為2. 0V,當(dāng)檢測(cè)到的電池電壓達(dá)到這個(gè)數(shù)值時(shí)，保護(hù)板5將保護(hù)電池，使電池停止工作；保護(hù)板5具有過(guò)流保護(hù)功能，電池的工作電流過(guò)高會(huì)影響電池的使用和安全性能，根據(jù)不同類型的電池設(shè)置不同的電流上限值，當(dāng)檢測(cè)到的電流超過(guò)該電流上限，保護(hù)板5將保護(hù)電池，使電池停止工作；保護(hù)板5具有短路保護(hù)功能，當(dāng)由于各種外部原因?qū)е碌亩搪钒l(fā)生時(shí)，保護(hù)板5將自動(dòng)切斷電路，使電池停止工作；保護(hù)板5具有溫度保護(hù)功能，當(dāng)檢測(cè)到的電池溫度超過(guò)60攝氏度時(shí)，保護(hù)板5將斷開電路，使電池停止工作。實(shí)例I標(biāo)準(zhǔn)的AAA (平頭)電池，就是七號(hào)電池，標(biāo)準(zhǔn)高度是43. 6±0. 5mm，直徑是10. l±0.2mm。常用的用途有家用搖控器、小型電筒、電動(dòng)玩具等，是最常見的幾種電池之一?，F(xiàn)在市場(chǎng)上常見的七號(hào)電池有干電池、堿錳電池、鎳氫電池等，電池容量在900毫安時(shí)左右。用本實(shí)用新型制作的標(biāo)準(zhǔn)AAA電池，電池的內(nèi)徑在9. 8mm左右，所以選用的保護(hù)板5內(nèi)徑是9. 5mm左右。磷酸鐵鋰的正極厚度一般在130mm左右，負(fù)極厚度在IlOmm左右，隔膜厚度時(shí)20mm左右，因?yàn)楦裟び袃蓪?，所以一般?fù)極、正極和隔膜的厚度和估計(jì)在280mm左右，根據(jù)電池的內(nèi)徑，可以估算出電池的截面積為75. 4_2左右，在這個(gè)截面積中，該使用的正極長(zhǎng)度約為26cm，負(fù)極長(zhǎng)度27cm，隔膜的長(zhǎng)度約為56cm。而對(duì)應(yīng)此種電池的高度，選用的極片高度是35mm。根據(jù)一般磷酸鐵鋰的容量密度，可以估算出的此種電池約為400mAh。實(shí)例2標(biāo)準(zhǔn)的AA (平頭)電池，就是五號(hào)電池，標(biāo)準(zhǔn)高度是48. 0±0. 5mm,直徑是14. 1 + 0. 2mm。常用的用途有家用搖控器、電子器件、手電筒、小型家用電器、電動(dòng)玩具等，也是最常用的幾種電池之一。現(xiàn)在市場(chǎng)上常見的五號(hào)電池有干電池、堿錳電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等，電池容量在1400毫安時(shí)左右。用本實(shí)用新型制作的標(biāo)準(zhǔn)AA電池，電池的內(nèi)徑在14mm左右，所以選用的保護(hù)板內(nèi)徑是13. 8mm左右。磷酸鐵鋰的負(fù)極、正極和隔膜的厚度和估計(jì)在280mm左右，根據(jù)電池的內(nèi)徑，可以估算出電池的截面積為153. 86_2左右，在這個(gè)截面積中，該使用的正極長(zhǎng)度約為54cm，負(fù)極長(zhǎng)度55cm，隔膜的長(zhǎng)度約為112cm。而對(duì)應(yīng)此種電池的高度，選用的極片高度是42mm。根據(jù)一般磷酸鐵鋰的容量密度，可以估算出的此種電池約為850mAh。實(shí)例3標(biāo)準(zhǔn)的D型號(hào)電池，就是一號(hào)電池，標(biāo)混高度是59. O ± O. 5mm,直徑是32.3±0.2_。常用的用途有廚房灶臺(tái)點(diǎn)火器、手電筒、無(wú)照明區(qū)域照明、備用電池等，也是最常用的幾種電池之一?，F(xiàn)在市場(chǎng)上常見的一號(hào)電池有干電池、堿錳電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等，電池容量在3000毫安時(shí)左右。用本實(shí)用新型制作的標(biāo)準(zhǔn)D型電池，電池的內(nèi)徑在34mm左右，所以選用的保護(hù)板內(nèi)徑是33. 8mm左右。磷酸鐵鋰的負(fù)極、正極和隔膜的厚度和估計(jì)在O. 28mm左右，根據(jù)電池
的內(nèi)徑，可以估算出電池的截面積為907. 46mm2左右，在這個(gè)截面積中，該使用的正極長(zhǎng)度約為324cm，負(fù)極長(zhǎng)度325cm，隔膜的長(zhǎng)度約為652cm。而對(duì)應(yīng)此種電池的高度，選用的極片高度是53_。根據(jù)一般磷酸鐵鋰的容量密度，可以估算出的此種電池約為6000mAh。如圖f圖2所示加工時(shí)，根據(jù)需要制備相應(yīng)的電芯8，并將電芯8放置于下殼體7內(nèi)，電芯8的正極端、負(fù)極端分別通過(guò)正極引線6、負(fù)極引線3與保護(hù)板5電連接，保護(hù)板5通過(guò)正極輸出線4與蓋帽I電連接；并在保護(hù)板5內(nèi)預(yù)先設(shè)置相應(yīng)充電電壓、工作電壓、工作電流及工作溫度值。得到的電池能與通用電池配合使用，得到所需的電壓；如磷酸鐵鋰電池輸出3V電壓，可以將本實(shí)用新型通用電池直接用于需要3V工作電壓場(chǎng)合，節(jié)省通用電池的數(shù)量；當(dāng)電芯8采用其他材料時(shí)，能夠得到相應(yīng)的輸出電壓。工作時(shí)，通過(guò)蓋帽I及電池殼體的底端與相應(yīng)的用電設(shè)備相連，電芯8通過(guò)保護(hù)板5輸出相應(yīng)的電壓，當(dāng)電芯8的充電電壓、工作放電電壓、工作電流或工作溫度與保護(hù)板5內(nèi)預(yù)設(shè)工作參數(shù)不匹配時(shí)，保護(hù)板5切斷電芯8的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.ー種使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，包括電池殼體；其特征是所述電池殼體的下端部?jī)?nèi)設(shè)有采用鋰電池材料制備得到的電芯(8)，所述電芯(8)的正極端、負(fù)極端分別通過(guò)正極引線(6)、負(fù)極引線(3)與保護(hù)板(5)電連接，所述保護(hù)板(5)通過(guò)正極輸出線(4)與電池殼體端部的蓋帽(I)電連接；電芯(8)通過(guò)保護(hù)板(5)輸出所需的工作電壓，并當(dāng)電芯(8)的充電電壓、工作放電電壓、工作電流或工作溫度與保護(hù)板(5)內(nèi)預(yù)設(shè)工作參數(shù)不匹配時(shí)，保護(hù)板(5)切斷電芯(8)的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述電芯(8)采用的鋰電池材料包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰或鈷酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述電池殼體包括下殼體(7)及位于所述下殼體(7)上端部的上殼體(9)，所述上殼體(9)與下殼體(7)匹配連接，蓋帽(I)位于上殼體(9)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述上殼體(9)對(duì)應(yīng)鄰近下殼體(7)的一端凹設(shè)有輥槽(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述電池殼體呈圓柱形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述保護(hù)板(5)的表面均覆蓋有薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，其特征是所述薄膜采用PTFE薄膜。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種通用電池結(jié)構(gòu)，尤其是一種使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，屬于鋰電池的技術(shù)領(lǐng)域。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述使用鋰電池材料的通用電池結(jié)構(gòu)，包括電池殼體；所述電池殼體的下端部?jī)?nèi)設(shè)有采用鋰電池材料制備得到的電芯，所述電芯的正極端、負(fù)極端分別通過(guò)正極引線、負(fù)極引線與保護(hù)板電連接，所述保護(hù)板通過(guò)正極輸出線與電池殼體端部的蓋帽電連接；電芯通過(guò)保護(hù)板輸出所需的工作電壓，并當(dāng)電芯的充電電壓、工作放電電壓、工作電流或工作溫度與保護(hù)板內(nèi)預(yù)設(shè)工作參數(shù)不匹配時(shí)，保護(hù)板切斷電芯的工作狀態(tài)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，提高通用電池的使用性能，延長(zhǎng)使用壽命，適用范圍廣，安全可靠。
文檔編號(hào)H01M10/44GK202585669SQ20122019207
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者彭星橋 申請(qǐng)人:無(wú)錫合志科技有限公司