一種在電極固液界面上設(shè)置電解液池的扣式電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰扣式電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在電極固液界面上設(shè)置電解液池的扣式電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰扣式電池在放電過(guò)程中，陽(yáng)極極發(fā)生反應(yīng):L1- e — Li+，生成的鋰離子通過(guò)電解液最終進(jìn)入陰極內(nèi)部，而鋰離子在液相中的迀移速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在固相內(nèi)的迀移速率，因此引起濃差極化現(xiàn)象，使電池極化嚴(yán)重，從而使電池大電流放電性能降低，即放電功率降低。同時(shí)，鋰扣式電池在放電過(guò)程中，陰極會(huì)逐漸膨脹，并不斷吸收電解液，如果電池內(nèi)有效電解液量貯存量不足，就會(huì)阻斷鋰離子迀移通道，從而使電池放電容量降低。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，一方面因上述濃差極化現(xiàn)象的存在，電池放電功率普遍較低，另一方面扣式電池的電極與隔膜的接觸面大都為平面，而在電池封口排氣時(shí)，電池的軸向壓力會(huì)擠壓隔膜，使隔膜中的電解液隨排出的氣體被大量擠出去，導(dǎo)致電池的電解液保有量不足，從而使電池放電容量大幅度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種在電極固液界面上設(shè)置電解液池的扣式電池，一方面能減小濃差極化的影響，從而提尚電池放電功率；另一方面能提尚電池電解液的有效It存量，從而提高電池放電容量。
[0005]為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種在電極固液界面上設(shè)置電解液池的扣式電池，包括負(fù)極蓋、正極蓋，及設(shè)于負(fù)極蓋、正極蓋之間形成的密封空間內(nèi)的陰極和陽(yáng)極，設(shè)于陰極和陽(yáng)極之間的隔膜，所述陰極和/或陽(yáng)極上相對(duì)隔膜一側(cè)的端面上設(shè)有電解液池，所述陰極、陽(yáng)極和隔膜與密封空間之間形成有空隙，所述電解液池和所述空隙內(nèi)均填充有電解液；其中，所述電解液池底部端面為曲面結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選的，所述電解液池底部端面為波浪紋面或同心圓。
[0007]優(yōu)選的，所述電解液池的深度小于或等于隔膜的厚度。
[0008]優(yōu)選的，所述電解液池的深度為隔膜厚度的15%_100%。
[0009]優(yōu)選的，所述電解液池的內(nèi)徑小于所述陰極的外徑。
[0010]優(yōu)選的，所述電解液池的內(nèi)徑為陰極的外徑的50%~80%。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)在電極固液界面上設(shè)置一底部端面為曲面結(jié)構(gòu)的電解液池，使陰極和/或陽(yáng)極與隔膜的接觸面形成了一個(gè)有效的儲(chǔ)存電解液的空間，一方面避免隔膜中的電解液在電池封口時(shí)因承受壓力，排氣時(shí)隨排出的氣體被大量擠出去；另一方面電解液池內(nèi)可更多儲(chǔ)存電解液，從而最大化的增加了電解液的有效貯存量，提高了離子迀移速率，減小了電池在放電時(shí)濃差極化的影響；同時(shí)電解液池底部端面為曲面結(jié)構(gòu)，從而增加了電極的反應(yīng)面積，減小了電流密度，減少了電化學(xué)極化，增大了反應(yīng)速率，從而使電池放電容量及放電功率得到顯著的提高。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的扣式電池第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的扣式電池第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的扣式電池第三種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的扣式電池第一種實(shí)施方式與普通扣式電池的恒阻放電容量對(duì)比曲線圖；
圖5是本發(fā)明的扣式電池第一種實(shí)施方式與普通扣式電池的恒阻放電容量對(duì)比曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖1~3所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種在電極固液界面上設(shè)置電解液池的扣式電池，包括負(fù)極蓋1、正極蓋2，及設(shè)于負(fù)極蓋1、正極蓋2之間形成的密封空間內(nèi)的陰極5和陽(yáng)極3，設(shè)于陰極5和陽(yáng)極3之間的隔膜4，所述陰極5和/或陽(yáng)極3上相對(duì)隔膜4 一側(cè)的端面上設(shè)有電解液池7，所述陰極5、陽(yáng)極3和隔膜4與密封空間之間形成有空隙，所述電解液池7和所述空隙內(nèi)均填充有電解液6 ;其中，所述電解液池7底部端面為曲面結(jié)構(gòu)。
[0015]本實(shí)施例通過(guò)在電極固液界面上設(shè)置一底部端面為曲面結(jié)構(gòu)的電解液池7，使陰極5和/或陽(yáng)極3與隔膜4的接觸面形成了一個(gè)有效的儲(chǔ)存電解液6的空間，一方面避免隔膜4中的電解液6在電池封口時(shí)因承受壓力，排氣時(shí)隨排出的氣體被大量擠出去；另一方面電解液池7內(nèi)可更多儲(chǔ)存電解液6，從而最大化的增加了電解液6的有效貯存量，提高了離子迀移速率，減小了電池在放電時(shí)濃差極化的影響；同時(shí)電解液池7底部端面為曲面結(jié)構(gòu)，從而增加了電極的反應(yīng)面積，減小了電流密度，減少了電化學(xué)極化，增大了反應(yīng)速率，從而使電池放電容量及放電功率得到顯著的提高。其中，為了提高陰極5的集流效果，本實(shí)施例的陰極5包括陰極粉片52和集流體51，其采用常規(guī)方式設(shè)置，即將集流體51設(shè)置于陰極粉片52與正極蓋2之間。
[0016]本實(shí)施例可根據(jù)需要選擇在陰極5和/或陽(yáng)極3上設(shè)置電解液池7，具體為三種實(shí)施方式，分別為:如圖1所示，第一種為僅在陰極5上設(shè)置電解液池7 ;如圖2所示，第二種為僅僅在陽(yáng)極3上設(shè)置電解液池7 ;如圖3所示，第三種為在陰極5和陽(yáng)極3上均設(shè)置電解液池7。
[0017]在具體設(shè)置時(shí)，本實(shí)施例的電解液池7底部端面優(yōu)選為波浪紋面或同心圓，以便于增加陰極5和/或陽(yáng)極3的反應(yīng)面積。
[0018]本實(shí)施例的電解液池7在設(shè)置時(shí)，一般電解液池7的深度小于或等于隔膜4的厚度，本實(shí)施例中電解液池7的深度指的是電解液池7在扣式電池軸向上的高度，電解液池7的深度不宜過(guò)大，以避免具有電解液池7的陰極5和/或陽(yáng)極3相對(duì)隔膜4 一側(cè)環(huán)狀承壓面因承受壓力過(guò)大而導(dǎo)致?tīng)€片，本實(shí)施例的電解液池7的深度一般為隔膜4厚度的15%-100%。
[0019]而且，電解液池7的深度和內(nèi)徑需配合設(shè)置，即當(dāng)深度相對(duì)較大時(shí)，其內(nèi)徑則相對(duì)較小，而深度相對(duì)較小時(shí)，其內(nèi)徑則相對(duì)較大，以保障上述環(huán)狀承壓面具有一定的承壓能力，避免因環(huán)狀承壓面的承壓力不夠而提高了爛片率。故本實(shí)施例的電解液池7的內(nèi)徑小于所述陰極5的外徑，且一般電解液池7的內(nèi)徑設(shè)置為陰極5的外徑的50°/『80%。
[0020]更優(yōu)的，可將電解液池7的深度設(shè)置為隔膜4厚度的100%，而將其內(nèi)徑設(shè)置為陰極5外徑的50%，或電解液池7的深度設(shè)置為隔膜4厚度的15%，而將其內(nèi)徑設(shè)置為陰極5外徑的80%。也可選擇上述數(shù)值之間的中間值進(jìn)行合理配合。
[0021]本發(fā)明為了更好的說(shuō)明上述電解液池7的實(shí)際效果，實(shí)施例通過(guò)型號(hào)為CR2450的扣式電池進(jìn)行試驗(yàn)，如圖1、圖4、圖5所示，本實(shí)施例具體采用第一種實(shí)施方式的扣式電池，即采用在陰極5上設(shè)置電解液池7與普通的未設(shè)置電解液池的扣式電池進(jìn)行對(duì)比。
[0022]具體的，本實(shí)施例選用型號(hào)為CR2450扣式電池，其負(fù)極蓋1和正極蓋2均為鋼材質(zhì)，鋼型號(hào)為SUS430，陽(yáng)極3為鋰金屬，陰極5為帶集流體51的二氧化錳，集流體51材質(zhì)為型號(hào)SUS430的鋼材質(zhì)，隔膜4是厚度為0.35mm的玻璃纖維。其中，設(shè)計(jì)有電解液池7的扣式電池的電解液池7內(nèi)徑為15.7mm,電解液池7深度為0.35mm,電解液池7底部端面設(shè)計(jì)為波浪形的曲面結(jié)構(gòu)。
[0023]本實(shí)施例設(shè)計(jì)的CR2450電池在陰極質(zhì)量一致的情況下，相對(duì)未設(shè)計(jì)電解液池7的電池對(duì)比放電發(fā)現(xiàn):如圖4所示，電池的標(biāo)準(zhǔn)電阻放電容量提高約20%，即恒阻放電容量提高了約20% ;如圖5所示，電池大功率放電容量提高約56%，即恒流放電容量提高了約56%。
[0024]其中，上述標(biāo)準(zhǔn)電阻放電條件:參考GB/T 8897.1-2008，即在溫度20±2°C和相對(duì)濕度45%~75%下，負(fù)載7.5K Ω連續(xù)放電至2.0V終止。
[0025]大功率放電條件:在溫度20±2°C和相對(duì)濕度45%~75%下，恒流5mA連續(xù)放電，放電至2.0V終止。
[0026]以上施例中，電解液池7是設(shè)置在陰極粉片52上。該電解液池7也可單獨(dú)設(shè)于固態(tài)陽(yáng)極3上，也可同時(shí)設(shè)于陰極粉片52和固態(tài)陽(yáng)極3上。在此不再贅述。
[0027]以上所述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】和舉例例證，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所做出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在電極固液界面上設(shè)置電解液池的扣式電池，包括負(fù)極蓋、正極蓋，及設(shè)于負(fù)極蓋、正極蓋之間形成的密封空間內(nèi)的陰極和陽(yáng)極，設(shè)于陰極和陽(yáng)極之間的隔膜，其特征在于，所述陰極和/或陽(yáng)極上相對(duì)隔膜一側(cè)的端面上設(shè)有電解液池，所述陰極、陽(yáng)極和隔膜與密封空間之間形成有空隙，所述電解液池和所述空隙內(nèi)均填充有電解液；其中，所述電解液池底部端面為曲面結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扣式電池，其特征在于，所述電解液池底部端面為波浪紋面或同心圓。3.根據(jù)權(quán)利要求1~2任一所述的扣式電池，其特征在于，所述電解液池的深度小于或等于隔膜的厚度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的扣式電池，其特征在于，所述電解液池的深度為隔膜厚度的15%-100%ο5.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的扣式電池，其特征在于，所述電解液池的內(nèi)徑小于所述陰極的外徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的扣式電池，其特征在于，所述電解液池的內(nèi)徑為陰極的外徑的 50%~80%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種在電極固液界面上設(shè)置電解液池的扣式電池，包括負(fù)極蓋、正極蓋、陰極、陽(yáng)極、隔膜，陰極和/或陽(yáng)極上設(shè)有電解液池，且電解液池底部端面為曲面結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在電極固液界面上設(shè)置底部端面為曲面結(jié)構(gòu)的電解液池，使陰極和/或陽(yáng)極與隔膜的接觸面形成了儲(chǔ)存電解液的空間，一方面避免隔膜中的電解液在電池封口時(shí)因承受壓力隨排出的氣體被大量擠出去；另一方面電解液池內(nèi)可儲(chǔ)存電解液，最大化的增加了電解液的有效貯存量，提高了離子遷移速率，減小了電池在放電時(shí)濃差極化的影響；電解液池底部端面為曲面結(jié)構(gòu)，增加了電極的反應(yīng)面積，減小了電流密度，減少了電化學(xué)極化，增大了反應(yīng)速率，使電池放電容量及放電功率得到顯著的提高。
【IPC分類(lèi)】H01M6/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105244514
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510751430
【發(fā)明人】王建, 喻忠元, 官守敏, 張 林, 陶利佳, 吳迎春
【申請(qǐng)人】宜昌力佳科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月9日