專(zhuān)利名稱(chēng)：全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組。
背景技術(shù)：
以單質(zhì)硫?yàn)檎龢O的鋰硫電池電化學(xué)反應(yīng)如下S8+Li — Li2Sx(I ^ x ^ 8) — Li2S0按照最終還原反應(yīng)產(chǎn)物L(fēng)i2S計(jì)算，單質(zhì)硫的理論比容量是1672mAh/g，金屬鋰具有理論比容量3860mAh/g，Li/S氧化還原對(duì)的理論能量密度高達(dá)2600Wh/kg，可見(jiàn)，鋰硫電池具有能量密度高的特點(diǎn)。目前的鋰硫電池大多是注液后濕態(tài)的電池，這類(lèi)鋰硫電池由于硫放電中間產(chǎn)物溶解的原因?qū)е码姵刈苑烹姶螅錆M電后放置一段時(shí)間就需要重新充電使用，因此無(wú)法滿足某些需要長(zhǎng)時(shí)間存放、即時(shí)使用的需要。為了解決鋰硫電池的長(zhǎng)期存放問(wèn)題，將鋰硫電池組設(shè)計(jì)成電解液與干荷電態(tài)的正、負(fù)極隔離存放，按照外部指令激活后自動(dòng)加注電解液，從而使電池放電，如中國(guó)專(zhuān)利CN201877521U公開(kāi)的鋰硫電池組。但是電池組內(nèi)部干燥空氣的存在會(huì)在長(zhǎng)期存放的過(guò)程中對(duì)金屬鋰電極產(chǎn)生如氧化等不良的影響，進(jìn)而會(huì)影響到電池的貯存壽命，同吋，電池內(nèi)部的壓カ也會(huì)對(duì)電解液的注入產(chǎn)生一定的影響。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供ー種全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，改善貯存條件，減少空氣對(duì)鋰電極的不利影響，延長(zhǎng)鋰硫電池組的貯存壽命。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供ー種全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，包括外殼、接線柱、抽充氣嘴、鋰硫電池單體組合、貯液器、氣體發(fā)生器、電解液分配槽和激活信號(hào)接線柱；所述接線柱、抽充氣嘴和激活信號(hào)接線柱密封設(shè)置在所述外殼上；所述鋰硫電池單體組合、貯液器、氣體發(fā)生器和電解液分配槽設(shè)置在所述外殼內(nèi)；所述氣體發(fā)生器與所述激活信號(hào)接線柱連接；所述貯液器的頂端與所述氣體發(fā)生器連接，所述貯液器的底端與所述電解液分配槽的一端連接；所述電解液分配槽的另一端與所述鋰硫電池單體組合連接；所述接線柱與所述鋰硫電池單體組合電連接。上述全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其中，所述外殼為全密封結(jié)構(gòu)，呈長(zhǎng)方體狀。上述全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其中，所述接線柱包括正極接線柱和負(fù)極接線柱。上述全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其中，所述貯液器包括殼體和內(nèi)膜，所述內(nèi)膜設(shè)置在所述殼體內(nèi)，且邊緣與所述殼體的內(nèi)壁密封相連，電解液盛裝在所述內(nèi)膜與所述殼體下部形成的密封空間內(nèi)；所述殼體的頂端設(shè)有進(jìn)氣ロ，該進(jìn)氣ロ與所述氣體發(fā)生器連接；所述殼體的底端設(shè)有出液ロ，所述出液ロ位于所述電解液分配槽內(nèi)，所述出液口上裝有活門(mén)。[0010]上述全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其中，所述活門(mén)為密封膜。 上述全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其中，所述鋰硫電池單體組合包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的多個(gè)鋰硫電池單體，所述多個(gè)鋰硫電池単體以串聯(lián)方式連接；所述殼體包括多個(gè)存放単元和隔板，每?jī)蓚€(gè)所述存放単元并排排列，所述隔板設(shè)置在并排排列的兩個(gè)存放単元之間；對(duì)于每個(gè)存放單元，所述存放単元的頂端設(shè)有排氣孔，在所述隔板與所述存放單元之間設(shè)有注液通道，所述注液通道與所述電解液分配槽連接，所述存放單元靠近注液通道的面板上設(shè)有進(jìn)液孔，該進(jìn)液孔貫通所述注液通道與所述存放単元的內(nèi)部。本實(shí)用新型所提出的自動(dòng)激活式鋰硫電池組，外殼采用的是全密封結(jié)構(gòu)，電池內(nèi)部充有負(fù)壓的IS氣，一方面有利于保護(hù)金屬鋰電極，另一方面電池組殼體內(nèi)部的負(fù)壓有利 于電池組的快速注液。

本實(shí)用新型的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組由以下的實(shí)施例及附圖給出。圖I是本實(shí)用新型的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組的縱向剖視圖。圖2是本實(shí)用新型中鋰硫電池單體組合的殼體的橫向剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合圖I 圖2對(duì)本實(shí)用新型的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組作進(jìn)一歩的詳細(xì)描述。參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組包括外殼I、接線柱2、抽充氣嘴3、鋰硫電池單體組合4、貯液器5、氣體發(fā)生器6、電解液分配槽7和激活信號(hào)接線柱10 ；所述接線柱2、抽充氣嘴3和激活信號(hào)接線柱10設(shè)置在所述外殼I上；所述鋰硫電池單體組合4、貯液器5、氣體發(fā)生器6和電解液分配槽7設(shè)置在所述外殼I內(nèi)；所述氣體發(fā)生器6與所述激活信號(hào)接線柱10連接；所述貯液器5的頂端與所述氣體發(fā)生器6連接，所述貯液器5的底端與所述電解液分配槽7的一端連接；所述電解液分配槽7的另一端與所述鋰硫電池單體組合4連接；所述接線柱2與所述鋰硫電池單體組合4電連接。本實(shí)用新型的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組在外殼上設(shè)置抽充氣嘴，通過(guò)該抽充氣嘴可抽走外殼內(nèi)的空氣，井向外殼內(nèi)充入負(fù)壓的惰性氣體，將抽充氣嘴封死后可使外殼內(nèi)部處于惰性氣體環(huán)境中，有效避免了空氣對(duì)鋰電極的不利影響，延長(zhǎng)了鋰硫電池組的貯存壽命。繼續(xù)參見(jiàn)圖1，所述外殼I為全密封結(jié)構(gòu)，呈長(zhǎng)方體狀，材質(zhì)可用2mm不銹鋼板，縫隙采用氬弧焊密封。所述接線柱2采用玻璃燒結(jié)密封在所述外殼I上，所述接線柱2采用可伐合金材料制成。所述接線柱2包括正極接線柱+和負(fù)極接線柱_。所述激活信號(hào)接線柱10采用玻璃燒結(jié)密封在所述外殼I的頂部，所述激活信號(hào)接線柱10采用可伐合金材料制成。[0028]所述抽充氣嘴3采用氬弧焊焊接在所述外殼I的頂部，與所述外殼I密封連接。利用該抽充氣嘴3將所述外殼I內(nèi)部的空氣抽出，然后充入-0. 07MPa^-0. 03MPa惰性氣體，如氬氣，反復(fù)3次，再用特殊エ裝將所述抽充氣嘴3封死并切斷，斷面用激光焊密封。所述貯液器5用于儲(chǔ)存電解液，其包括殼體51和內(nèi)膜52，所述內(nèi)膜52設(shè)置在所述殼體51內(nèi)，且邊緣與所述殼體51的內(nèi)壁密封相連，可翻轉(zhuǎn)，所述內(nèi)膜52用于隔離電解液與氣體發(fā)生器6，因此，電解液盛裝在所述內(nèi)膜52與殼體51下部形成的密封空間內(nèi)，當(dāng)所述貯液器5內(nèi)盛滿電解液時(shí)，所述內(nèi)膜52緊貼所述殼體51上部的內(nèi)壁；所述殼體51的頂端設(shè)有進(jìn)氣ロ，該進(jìn)氣ロ與所述氣體發(fā)生器6連接，通過(guò)該進(jìn)氣ロ可以輸入高壓氣體；所述殼體51的底端設(shè)有出液ロ，所述出液口上裝有活門(mén)53，本實(shí)施例中，所述活門(mén)53是ー層可以擊破的密封膜，該密封膜的面積應(yīng)完全覆蓋出液ロ，該密封膜的厚度與電解液容量以及出液ロ的面積有夫，需保證在電解液重力作用下及環(huán)境負(fù)壓作用下，該密封膜不會(huì)破裂。較佳地，所述貯液器5的殼體51采用金屬材料制成，例如，不銹鋼、鈦合金、鋁合金等；所述內(nèi)膜52的材質(zhì)為耐有機(jī)溶劑腐蝕的塑料材質(zhì)；所述密封膜的材質(zhì)優(yōu)選圓形鋁箔。所述電解液分配槽7與所述貯液器5的殼體51的底端密封連接，所述出液ロ位于該電解液分配槽7內(nèi)，所述貯液器5內(nèi)的電解液可通過(guò)所述出液ロ流入所述電解液分配槽7內(nèi)。所述鋰硫電池單體組合4固定安裝在所述外殼I內(nèi)的下部，該鋰硫電池單體組合4包括殼體41和設(shè)置在所述殼體41內(nèi)的多個(gè)鋰硫電池單體42，所述多個(gè)鋰硫電池單體42以串聯(lián)方式連接。參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例中，所述鋰硫電池單體組合4包括14只16Ah鋰硫電池單體42，所述殼體41包括14個(gè)用于存放鋰硫電池単體42的存放單元43和隔板44，每?jī)蓚€(gè)所述存放單元43并排排列，所述隔板44設(shè)置在并排排列的兩個(gè)存放單元43之間。繼續(xù)參見(jiàn)圖1，對(duì)于每個(gè)存放単元43，所述存放単元43的頂端設(shè)有排氣孔9，所述排氣孔9用于排出所述存放単元43內(nèi)的空氣，從所述抽充氣嘴3輸入的惰性氣體也通過(guò)該排氣孔9充入所述存放単元43內(nèi)，在所述隔板44與所述存放単元43之間設(shè)有注液通道8，所述注液通道8與所述電解液分配槽7連接，所述存放単元43靠近注液通道8的面板上設(shè)有進(jìn)液孔45，該進(jìn)液孔45貫通所述注液通道8與所述存放単元43的內(nèi)部。所述鋰硫電池單體組合4的殼體41可采用金屬、有機(jī)玻璃或者塑料材質(zhì)。所述鋰硫電池單體42包括，正極、負(fù)極、隔膜、外殼等，正極可用硫粉添加導(dǎo)電碳黑及粘結(jié)劑通過(guò)涂覆的方式涂于鋁箔或鋁網(wǎng)等集流體上制得，負(fù)極為金屬鋰箔電極，隔膜為多孔聚丙烯材質(zhì)。多個(gè)所述鋰硫電池単體42串聯(lián)后與所述接線柱2連接，所述鋰硫電池単體42須在低露點(diǎn)干燥房中按照一般電池疊片或卷繞方式裝配。本實(shí)用新型的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組在貯存時(shí)，電解液裝于所述貯液器5的殼體51的下部與所述內(nèi)膜52之間，當(dāng)工作需要吋，外部信號(hào)通過(guò)所述激活信號(hào)接線柱10激發(fā)所述氣體發(fā)生器6，所述氣體發(fā)生器6產(chǎn)生高壓工作氣體推動(dòng)所述內(nèi)膜52翻轉(zhuǎn)，同時(shí)電解液沖破所述活門(mén)密封膜流入所述電解液分配槽7，再由所述電解液分配槽7流入所述注液通道8進(jìn)入所述存放單元43的內(nèi)部，電池組開(kāi)始放電。
權(quán)利要求1.ー種全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其特征在于，包括外殼、接線柱、抽充氣嘴、鋰硫電池單體組合、貯液器、氣體發(fā)生器、電解液分配槽和激活信號(hào)接線柱； 所述接線柱、抽充氣嘴和激活信號(hào)接線柱密封設(shè)置在所述外殼上； 所述鋰硫電池單體組合、貯液器、氣體發(fā)生器和電解液分配槽設(shè)置在所述外殼內(nèi)； 所述氣體發(fā)生器與所述激活信號(hào)接線柱連接； 所述貯液器的頂端與所述氣體發(fā)生器連接，所述貯液器的底端與所述電解液分配槽的一端連接； 所述電解液分配槽的另一端與所述鋰硫電池單體組合連接； 所述接線柱與所述鋰硫電池單體組合電連接。
2.如權(quán)利要求I所述的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其特征在于，所述外殼為全密封結(jié)構(gòu)，呈長(zhǎng)方體狀。
3.如權(quán)利要求I所述的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其特征在于，所述接線柱包括正極接線柱和負(fù)極接線柱。
4.如權(quán)利要求I所述的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其特征在于，所述貯液器包括殼體和內(nèi)膜，所述內(nèi)膜設(shè)置在所述殼體內(nèi)，且邊緣與所述殼體的內(nèi)壁密封相連，電解液盛裝在所述內(nèi)膜與所述殼體下部形成的密封空間內(nèi)；所述殼體的頂端設(shè)有進(jìn)氣ロ，該進(jìn)氣ロ與所述氣體發(fā)生器連接；所述殼體的底端設(shè)有出液ロ，所述出液ロ位于所述電解液分配槽內(nèi)，所述出液口上裝有活門(mén)。
5.如權(quán)利要求4所述的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其特征在于，所述活門(mén)為密封膜。
6.如權(quán)利要求I所述的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，其特征在于，所述鋰硫電池單體組合包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的多個(gè)鋰硫電池單體，所述多個(gè)鋰硫電池単體以串聯(lián)方式連接；所述殼體包括多個(gè)存放単元和隔板，每?jī)蓚€(gè)所述存放単元并排排列，所述隔板設(shè)置在并排排列的兩個(gè)存放単元之間；對(duì)于每個(gè)存放單元，所述存放単元的頂端設(shè)有排氣孔，在所述隔板與所述存放単元之間設(shè)有注液通道，所述注液通道與所述電解液分配槽連接，所述存放單元靠近注液通道的面板上設(shè)有進(jìn)液孔，該進(jìn)液孔貫通所述注液通道與所述存放単元的內(nèi)部。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的全密封自動(dòng)激活式鋰硫電池組，包括外殼、接線柱、抽充氣嘴、鋰硫電池單體組合、貯液器、氣體發(fā)生器、電解液分配槽和激活信號(hào)接線柱；所述接線柱、抽充氣嘴和激活信號(hào)接線柱密封設(shè)置在所述外殼上；所述鋰硫電池單體組合、貯液器、氣體發(fā)生器和電解液分配槽設(shè)置在所述外殼內(nèi)；所述氣體發(fā)生器與所述激活信號(hào)接線柱連接；所述貯液器的頂端與所述氣體發(fā)生器連接，所述貯液器的底端與所述電解液分配槽的一端連接；所述電解液分配槽的另一端與所述鋰硫電池單體組合連接；所述接線柱與所述鋰硫電池單體組合電連接。
文檔編號(hào)H01M10/42GK202423481SQ20112055499
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者劉雯, 李永, 王湛, 解晶瑩, 解朝香, 郭瑞 申請(qǐng)人:上?？臻g電源研究所