专利名称：一种用于锂-二硫化铁电池的正极端组合体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一次锂电池领域，更具体地，本实用新型涉及一种用于锂-二硫化铁电池的正极端组合体。
背景技术：
在电池行业，锂电池由于具有能量密度高、电压高、工作温度范围宽、寿命长等优点，已受到越来越多人的关注与重视。在过去的十几年中，锂电池已经在一次(不可充电)和二次(可充电)电池市场中占据了主导地位，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑以及数码相机等便携式电子设备中。在锂电池中，常规的锂-二硫化铁电池是以二硫化铁(FeS2)为正极活性物质、金属锂(Li)为负极活性物质并以有机电解液为电解液的一次电池。该一次电池的电压可以达到1. 5V，因此可以替代现在常用的碱性电池而作为普通消费电子设备的便携能源进行使用。此外，该一次电池还具有比能量大、容量高、工作温度范围宽、储存时间长等优点，与目前市场上广泛使用的碱性一次电池具有互换性，因此其作为新一代的高功率电池，正越来越受到人们的欢迎，市场前景非常广阔。由于锂-二硫化铁电池的发展非常迅速，使用的人群越来越广泛，因此，常常出现锂_ 二硫化铁电池被误用或滥用的情况。例如，当同时使用多个锂_ 二硫化铁电池时，如果其中一个没有被正确安装，那么其他电池就会向该电池充电。由于锂-二硫化铁电池不是充电电池，因此在被充电的情况下很容易发生极化现象。当电池的极化电压大于电池内有机电解液的分解电压时，有机电解液就会分解为气体；又由于电池内部是密封空间，而且空间很小，所以电池内部的压强就会增加。当电池内的压强增加到一定程度又得不到释放时， 电池外壳就会破裂。进一步地，由于锂-二硫化铁电池的正极活性物质是二硫化铁，在放电或充电过程中会有单质铁生成，破裂的电池会导致这些铁单质与有机电解液、负极的金属锂和以PP或PE为材料的隔膜混在一起暴露于空气中进而可能引发二次燃烧或爆炸，影响使用者的安全。因此，为了增强锂-二硫化铁电池在使用过程中的安全性，减小或消除由于使用不当而导致的安全隐患，进一步提高锂-二硫化铁电池的安全性能，需要对锂-二硫化铁电池的防爆性能进行研究以当电池内的气压上升至预定水平时能够将多余的气体排出。
实用新型内容在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种用于锂_ 二硫化铁电池的正极端组合体，所述正极端组合体依次包括正极端帽、电池封口板和夹在所述正极端帽和电池封口板之间的合成薄片热敏电阻，以及包覆所述正极端帽、电池封口板和合成薄片热敏电阻的绝缘密封套，其中所述正极端帽上设置有至少一个排气孔；所述电池封口板面向所述正极端帽一侧的底板表面上具有至少一条刻痕，以当所述锂-二硫化铁电池内的气体气压增加到一定程度时使所述底板沿所述刻痕破裂；所述合成薄片热敏电阻的中部设有通孔；和所述绝缘密封套的底壁中部设有通孔以露出所述刻痕。进一步地，所述电池封口板的材料为镁铝合金。进一步地，所述电池封口板的维氏硬度为75、0kgf/mm2。进一步地，所述电池封口板的厚度为0. 2^0. 5mm。进一步地，所述电池封口板的所述底板表面上具有交汇于共同点的三条刻痕。进一步地，所述三条刻痕中任意相邻的两条刻痕之间的夹角为9(Γ145度。进一步地，所述共同点偏离所述底板的中心。进一步地，所述正极端组合体还包括加强片，所述加强片位于所述电池封口板内并由所述电池封口板的侧板包扣。进一步地，所述合成薄片热敏电阻的过热保护温度为7(Γ100摄氏度。进一步地，所述绝缘密封套的材料为尼龙。综上所述，本实用新型的正极端组合体具有可靠的可破裂装置，其能够在电池内的气体气压上升至一定水平时发生破裂，从而能够将多余气体排出，因此增强了锂-二硫化铁电池在使用过程中的安全性；本实用新型的正极端组合体还具有排气装置，其能够有效地将电池内的多余气体释放到电池外部，以降低电池内部的压强，并避免电池外壳发生破裂；本实用新型的正极端组合体还包括合成薄片热敏电阻，以提供避免短路或异常高电流消耗的额外保护。
本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，图1所示为根据本实用新型的优选实施方式的正极端组合体的示意图；图2所示为根据本实用新型的优选实施方式的正极端帽的示意图；图3a所示为根据本实用新型的优选实施方式的电池封口板的俯视示意图；图北所示为根据本实用新型的优选实施方式的电池封口板的侧向剖视示意图；图3c所示为根据本实用新型的另一优选实施方式的电池封口板的侧向剖视示意图；图3d所示为根据本实用新型的优选实施方式的刻痕的截面图；图如所示为根据本实用新型的优选实施方式的合成薄片热敏电阻的俯视图；图4b所示为根据本实用新型的优选实施方式的合成薄片热敏电阻的侧向剖视图；图fe所示为根据本实用新型的优选实施方式的绝缘密封套的俯视图；图恥所示为根据本实用新型的优选实施方式的绝缘密封套的侧向剖视图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底了解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便说明本实用新型。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。以下参考图1至5b，对根据本实用新型的优选实施方式的正极端组合体的具体结构进行详细说明。如图1，正极端组合体10包括正极端帽100，电池封口板200，夹在正极端帽100和电池封口板200之间的合成薄片热敏电阻300，以及包覆正极端帽100、电池封口板200和合成薄片热敏电阻300的绝缘密封套400，该绝缘密封套400可对上述三者进行密封。更详细地如图2所示，正极端帽100包括中空的筒形帽体101，帽体101具有一个开口端102，该开口端102向帽体101的外侧延伸呈帽檐状。在一个实施例中，帽体101还具有一个与开口端102相对的封闭端103，该封闭端103通常形成为平台。在另一个实施例中，帽体101上还可以具有至少一个排气孔104以将电池内的多余气体释放到电池外部。 在一个实施例中，沿帽体101均勻分布4个排气孔。更具体地，由于本实用新型主要用于锂_ 二硫化铁电池，因此当电池内的电池封口板200被打开时电池内的气压较大(相当于20 到80个大气压)，而且在排气时还会产生气体，导致电池内的气压更大，所以排气孔104的尺寸应该设置得相对较大以允许气体排出；另外，电池内的二硫化铁颗粒的平均直径通常约为0. 0Γ0. 03毫米，因此为了避免二硫化铁颗粒堵塞排气孔而使其失去作用，排气孔104 的尺寸也应设置得相对较大，且至少应大于该电池所用的二硫化铁颗粒的尺寸。例如，排气孔104在帽体101上的投影面积为0. 2 7mm2，优选地为0. 7 3mm2。进一步地，排气孔104的形状没有特殊限制，但优选为没有棱角的圆形、椭圆形或水滴形。更详细地如图3iT3d所示，电池封口板200的形状可以为盘状，例如，具有圆形的底板201和从底板201的周边向上延伸的侧板202。在一个实施例中，电池封口板200可以构造为底板201从侧板202呈阶梯状向内凹进(如图3b所示)。优选地，电池封口板200面向正极端帽100 —侧的底板201的表面上具有至少一条刻痕203，该刻痕203可以具有不同的结构和样式，例如直线样式或曲线样式，或者也可以是分段的或连续的。在一个实施例中，刻痕203具有设置于底板201的面向正极端帽100 的表面上的开口端203a和靠近但不接触底板201的背离正极端帽100的表面设置的封闭底端203b以及位于其间的侧壁203c和203d，从而在底板201上形成可破裂的薄弱部分204 (更详细地如图3d所示)，该薄弱部分204的尺寸要能够保证电池内的气体气压增加至一定程度时使底板201沿刻痕203破裂。例如通常该薄弱部分204具有0. 2^0. 3mm的厚度(如图 3d所示的χ方向)，但本领域技术人员可以理解的是，还可以根据电池的不同使用要求及期望达到的防爆程度在不同于上述数值的范围内选择合理的数值。侧壁203c和203d可以是竖直的或倾斜的，但优选地，刻痕203具有向内倾斜的侧壁203c和203d，以使刻痕总体上呈 “V”字形，在这种情况下，“V”字形刻痕两侧壁203c和203d之间的夹角优选设置为6(Γ90度。在本实用新型的一个优选实施例中，底板201上设置有交汇于共同点205的三条直线型刻痕，且任意相邻的两条刻痕之间的夹角为9(Γ145度，优选地为120度。每条刻痕下面都有相应的剩余金属的薄弱部分。当电池内的气体气压积累到一定程度便会破裂，从而起到排气和防爆的作用。优选地，共同点205偏离底板201的中心，以避免与焊接区直接对准。要获得理想的金属破裂压力主要取决于刻痕下面的薄弱部分204的厚度。因此，只需要对刻痕的深度进行调节以实现不同的破裂压力。优选地，刻痕203的防爆压力设置为 35(T450PSI。另外，由于本实用新型的正极端组合体10主要用于锂-二硫化铁电池，因此必须选择具有足够耐受性和可锻性的金属作为电池封口板的材料，优选地为铝合金材料。更优选地，选择铝镁合金作为电池封口板的材料，且镁占2 4% (质量百分比)，例如3% (质量百分比)；铝占96、8% (质量百分比)，例如97% (质量百分比)。且进一步优选地，该电池封口板 200的维氏硬度(HV)值为75 90kgf/mm2，例如，80kgf/mm2，8^gf/mm2等；该电池封口板200 的厚度在0. 2^0. 5mm之间，例如0. 3mm, 0. 4mm等。优选地，该正极端组合体10还包括加强片206，该加强片206设置在电池封口板 200内并由侧板202包扣以固定在电池封口板200内。更详细地如图如和4b所示，还可以在正极端帽100和电池封口板200之间设置合成薄片热敏电阻300。通常，合成薄片热敏电阻300为中部带有通孔301的薄片。当接触到热量时，其能够急剧地增大通过的电阻，从而避免电池在电流消耗高于预定安全水平下放电，从而防止电池过热供电而产生的爆炸。优选地，该合成薄片热敏电阻300的过热保护温度设置为7(Γ100摄氏度。更详细地参见图fe和恥。绝缘密封套400包括底壁401和从底壁401的周边向上延伸的侧壁402。底壁401的中部设有通孔以露出刻痕203，并且绝缘密封套的形状构造为能够包覆正极端帽100、电池封口板200和合成薄片热敏电阻300，并使正极端帽100、电池封口板200和合成薄片热敏电阻300处于绝缘密封套400的侧壁402之内从而保证正极与负极之间的绝缘，并能够在负极金属壳体的压迫下起到密封作用。该绝缘密封套400的材料优选为弹性耐用塑料材质，更优选地为尼龙。优选地，绝缘密封套400下方还可以设置绝缘垫圈(未示出)，其用于保护电池壳体中的卷绕电机组件并将其夹持在适当的位置上。综上所述，本实用新型的正极端组合体具有可靠的可破裂装置，其能够在电池内的气体压力上升至预定水平时发生破裂，从而能够将多余气体排出，因此增强了锂-二硫化铁电池在使用过程中的安全性；本实用新型的正极端组合体还具有排气装置，其能够有效地将电池内的多余气体释放到电池外部，以降低电池内部的压强，并避免电池外壳发生破裂；本实用新型的正极端组合体还包括合成薄片热敏电阻，以提供避免短路或异常高电流消耗的额外保护。本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求1.一种用于锂-二硫化铁电池的正极端组合体，其特征在于，所述正极端组合体依次包括正极端帽、电池封口板和夹在所述正极端帽和所述电池封口板之间的合成薄片热敏电阻，以及包覆所述正极端帽、所述电池封口板和所述合成薄片热敏电阻的绝缘密封套，其中所述正极端帽上设置有至少一个排气孔；所述电池封口板面向所述正极端帽一侧的底板表面上具有至少一条刻痕，以当所述锂-二硫化铁电池内的气体气压增加到一定程度时使所述底板沿所述刻痕破裂； 所述合成薄片热敏电阻的中部设有通孔；和所述绝缘密封套的底壁中部设有通孔以露出所述刻痕。
2.根据权利要求1所述的正极端组合体，其特征在于，所述电池封口板的材料为镁铝
3.根据权利要求2所述的正极端组合体，其特征在于，所述电池封口板的维氏硬度为 75 90kgf/mm2。
4.根据权利要求1所述的正极端组合体，其特征在于，所述电池封口板的厚度为 0. 2 0· 5mm。
5.根据权利要求1所述的正极端组合体，其特征在于，所述电池封口板的所述底板表面上具有交汇于共同点的三条刻痕。
6.根据权利要求5所述的正极端组合体，其特征在于，所述三条刻痕中任意相邻的两条刻痕之间的夹角为90 145度。
7.根据权利要求5所述的正极端组合体，其特征在于，所述共同点偏离所述底板的中心。
8.根据权利要求1所述的正极端组合体，其特征在于，所述正极端组合体还包括加强片，所述加强片位于所述电池封口板内并由所述电池封口板的侧板包扣。
9.根据权利要求1所述的正极端组合体，其特征在于，所述合成薄片热敏电阻的过热保护温度为7(Γ100摄氏度。
10.根据权利要求1所述的正极端组合体，其特征在于，所述绝缘密封套的材料为尼龙。
专利摘要本实用新型提供一种用于锂-二硫化铁电池的正极端组合体。该正极端组合体依次包括正极端帽、电池封口板和夹在正极端帽和电池封口板之间的合成薄片热敏电阻，以及包覆正极端帽、电池封口板和合成薄片热敏电阻的绝缘密封套，其中正极端帽上设置有至少一个排气孔；电池封口板面向正极端帽一侧的底板表面上具有至少一条刻痕，以当锂-二硫化铁电池内的气体气压增加到一定程度时使底板沿所述刻痕破裂；合成薄片热敏电阻的中部设有通孔；和，绝缘密封套的底壁中部设有通孔以露出刻痕。本实用新型的正极端组合体能够在电池内的气体气压上升至一定水平时发生破裂，从而能够将多余气体排出。
文档编号H01M2/30GK201975445SQ20112003038
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者常海涛, 张清顺, 苏盛, 赵洋, 陈进添 申请人:福建南平南孚电池有限公司