一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法与流程

本发明涉及贮备式电池制造工艺，特别涉及一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法。

背景技术：

1、贮备式电池具有比能量大、大电流放电能力强、贮存时间长、激活时间短、可靠性高等优点，因而被广泛地用在通信、航空、航天和某些特殊的电子产品的配套电源上。电池在接收到激活信号后，点火器点火使电解液隔膜膨胀破裂，电解液被压入分配管，通过分配管均分给各个单体电池。常见贮备式电池由多个电池单体通过串并联等方式组合而成，由于激活过程中受瞬间高压气体的冲击，电解液通过分配管向各个单体电池中的填充速率极快(通常＜2s)，容易导致单体电池之间电解液分配不均匀，并在电解液中产生大量的气泡，引起单体内部正负极板之间电解液浸润不完全、局部电解液过量或短缺、混杂大量气泡等问题，严重阻碍电池间的离子传递，降低了电池组的总体性能。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，以解决电解液中产生大量的气泡，引起单体内部正负极板之间电解液浸润不完全、局部电解液过量或短缺、混杂大量气泡的问题。

2、本方案中的一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，采用化学反应或直接填充的方式使分配管和电池单体内分布氨气。

3、进一步，采用直接填充使分配管和电池单体内分布氨气的方法：在保护性气氛中，采用高纯的氨气填充分配管和电池内部，事后进行密封处理，防止氨气逸出。

4、进一步，填充过程中，使分配管内外的压差尽可能的小，预防电解液隔断膜的提前破裂。

5、进一步，保护性气氛为氮气或氩气中的任一种。

6、进一步，采用化学反应使分配管和电池单体内分布氨气的方式包括以下步骤；

7、步骤一，首先，将洗净并干燥的分配管内壁均匀包埋金属锂粉末；其次，在氮气气氛环境中，对金属锂加热，利用金属li在n2氛围中高温下反应生成li3n；最后，于300-700℃保温1-10h，进行高温扩散沉积，最终形成稳定均匀地氮化锂涂层；

8、li+n2→li3n

9、步骤二，涂层与基体呈冶金结合，当电解液从贮液区进入分配管，电解液中的水会和li3n迅速反应，并产生大量的氨气(nh3)和氢氧化锂；

10、li3n+h2o→lioh+nh3

11、步骤三，氢氧化锂会溶解产生氢氧根离子(oh-)和锂离子(li+)，能增加电解液的离子强度，增强电解液的离子电导率和扩散速率；同时，氨气会迅速溶解，根据“虹吸效应”，电解液会迅速地、均匀地分配到各个单体电池之间。

12、lioh→li++oh-

13、nh3+h2o→nh3·h2o

14、本方案的工作原理及其有益效果：分配管的内壁利用锂金属粉末在氮气氛围中反应产生氮化锂(lin3)涂层附着在内壁，涂层结合强度高，不易剥落，当常规的贮备电池氢氧化钾等电解液流入分配管时，内壁上的氮化锂(lin3)会和水反应产生大量的氨气(nh3)，同时氨气(nh3)气体极易溶于水，能快速的溶解，减小分配管内的压力，从而导致电解液能迅速地填充单体间的缝隙，不会有气泡产生，能很大程度的还原电池的大电流放电能力。此方法能避免常规操作中产生的气泡和分配不均匀等问题，降低了贮备式电池的内阻，能很大程度的还原贮备式电池的大电流放大能力。

15、本发明的优点：

16、1、贮备式电池在长期干态搁置期间，由于是非全密封结构，正极和负极活性物质易与空气中的水、二氧化碳等组分发生反应，从而导致电池容量下降，甚至有可能无法满足使用指标要求。氨气的大量填充，隔离了极片与外界空气的接触，防止正负极与空气等发生反应，进而降低了电池容量的衰减速率，达到了延长电池干态贮存寿命的目的；

17、2、单体内部充入氨气后，电池可以做成全密封结构，无需预留出气口，提高电池可靠性和稳定性；

18、3、储存于单体内部的氨气易于进入正负极极板之间和电极孔隙内部，当电池激活后氨气迅速溶于电解液中产生的负压和牵引作用能够使电解液迅速且均匀的分布于正负极板之间，并迅速浸润电极内部空隙。提升电解液分配速度、分配均匀性和在电极内部的浸润速度。提升电池激活速度，并使得电池迅速达到稳点的供电能力，且有利于正负极材料的完全反应；

19、4、由于氨气易溶于电解液，从而在电池激活的过程中不会在电解液内部产生气泡，避免气泡的存在影响正负极板间离子传输；

20、5、氨气发生材料li3n具有制备简单，重量轻、产气迅速、与基体结合强度高、不易剥落等优势；

21、6、氢氧化锂溶解产生氢氧根离子(oh-)和锂离子(li+)，能增加电解液的离子强度，增强电解液的离子电导率和扩散速率；

22、7、对于目前广泛采用的贮备式电池组结构来说，采用分配管对各单体进行电解液分配时，由于存在逆压，各单体之间的流量差别较大。而在分配管里填充氨气后，可以有效抵消逆压的影响，使管组中各个孔的电解液流量基本上保持一致，改善了各单体之间电解液分配均匀性，减少电解液的浪费，可以明显提高电池组的比能量。

23、进一步，步骤一中氨气的纯度≥99.999％。

24、进一步，步骤一中金属锂加热温度为300-700℃。

技术特征：

1.一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，其特征在于：采用化学反应或直接填充的方式使分配管和电池单体内分布氨气。

2.根据权利要求1所述的一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，其特征在于：采用直接填充使分配管和电池单体内分布氨气的方法：在保护性气氛中，采用高纯的氨气填充分配管和电池内部，事后进行密封处理，防止氨气逸出。

3.根据权利要求2所述的一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，其特征在于：填充过程中，使分配管内外的压差尽可能的小，预防电解液隔断膜的提前破裂。

4.根据权利要求3所述的一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，其特征在于：保护性气氛为氮气或氩气中的任一种。

5.根据权利要求4中任一项所述的一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，其特征在于：采用化学反应使分配管和电池单体内分布氨气的方式包括以下步骤；步骤一，首先，将洗净并干燥的分配管内壁均匀包埋金属锂粉末；其次，在氮气气氛环境中，对金属锂加热，利用金属li在n2氛围中高温下反应生成li3n；最后，于300-700℃保温1-10h，进行高温扩散沉积，最终形成稳定均匀地氮化锂涂层；步骤二，涂层与基体呈冶金结合，当电解液从贮液区进入分配管，电解液中的水会和li3n迅速反应，并产生大量的氨气(nh3)和氢氧化锂；步骤三，氢氧化锂会溶解产生氢氧根离子(oh-)和锂离子(li+)，能增加电解液的离子强度，增强电解液的离子电导率和扩散速率；同时，氨气会迅速溶解，根据“虹吸效应”，电解液会迅速地、均匀地分配到各个单体电池之间。

6.根据权利要求5所述的一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，其特征在于：步骤一中氨气的纯度≥99.999％。

7.根据权利要求6所述的一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，其特征在于：步骤一中金属锂加热温度为300-700℃。

技术总结
本方案公开了贮备式电池制造工艺技术领域的一种提升贮备式电池注液效率和激活速度的方法，采用化学反应或直接填充的方式使分配管和电池单体内分布氨气。本方案中的方法可以规避常规操作中产生的气泡和分配不均匀的问题，降低了贮备式电池的内阻，能很大程度的还原贮备式电池的大电流放大能力。

技术研发人员：徐星,田进,赵珊,王储,冉昕昕,杨中发,王庆杰,袁再芳
受保护的技术使用者：贵州梅岭电源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13