[发明专利]一种自均衡锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种自均衡锂离子电池。

背景技术

随着现代工业社会的发展，对化石燃料的消耗急剧扩大，交通运输对燃油的消耗尤为突出。锂离子电池作为一种新型的电能储存载体，以其电压高、比能量大、安全性好和无污染等优点备受人们关注。大容量方形锂离子电池的循环寿命是评价动力电池性能的一项重要指标。然而，由于电池内部化学体系中存在副反应等因素，锂离子电池在循环一定周期后，电解液、电解质、功能添加剂等会有一定的损失，从而造成电池的循环性能下降，循环寿命缩短；副反应产生的废气，会造成电池一定程度的鼓胀，产生安全隐患。

常规的锂离子电池的注液大多是通过盖板平面上的小孔或者极柱中心的细长管状结构进行，然后对小孔或者细管植入密封件（如钢珠等）进行过盈配合、焊接等封闭处理，其优点在于它解决了传统过盈配合密封不严导致的微漏情况和传统激光焊接引入热量大从而影响电解液的情况，但小孔或细管结构仍给注液造成一定的难度，电解液粘度大，容易在电池内腔顶部堆积，而为避免这种现象，往往在注液过程中采用先将电池内部抽气制造负压，再注液的多次循环方式，这种方式对设备要求高，操作周期长。更重要的是，这种方案仍然属于传统的永久性封闭的电池设计，不能解决电池内部化学体系由于长期循环导致的电解液消耗等变化，不可以对其内部进行人工维护。

专利CN 102097602 A中，采用极柱中心开细管的方式，管径上小下大，极柱外侧套弹性套管用以密封。这种方式避免了钢珠封口带来的不能反复注液的问题，在一定程度上使得电池具备了可维护性，但是电池外部引入机械强度不高的零件，也带来一定的使用风险。而且存在橡胶套管老化造成的密封隐患，影响功能特性，缩短寿命，不适用于要求比较高的电动车领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种自均衡的锂离子电池，该电池的内部维护通过盖板上可拆卸式安全阀进行，维护结束后将安全阀重新装配，电池经过充分浸润与活化后，能够继续工作，所述维护包括电解液、溶剂和氧化还原飞梭添加剂等的补充，以及，废气的排除。

本发明改变电池结构设计思路，将传统的注液口永久性密封方式（焊接、过盈配合等）改为螺纹配合的机械连接方式，实现对电池内部化学环境进行维护，达到延长电池使用寿命和提高安全性的目的。

为达到上述目的，本发明提供了一种自均衡锂离子电池，该电池包含磷酸铁锂正极、负极、隔膜、电解液，及外壳，该外壳包含盖板组件及壳身，其中，该盖板组件包含

盖板；

正极柱组件；

负极柱组件；

设置在盖板中央的具有螺纹凸缘的注液口，该注液口向盖板外侧凸起形成管状空腔，该管状空腔直径大于注液机针头，该管状空腔的内壁设有螺纹；该注液口作为物质补充和废气排出的通道；在注液口的凸缘上设置螺纹作为与可拆式安全阀进行连接的结构；及

设置在注液口上的拆卸式安全阀，通过该安全阀的拆卸，可以反复对电池的电解液进行补充；

其中，该正极柱组件与负极柱组件对称设置在注液口两侧的盖板上。

上述的自均衡锂离子电池，其中，所述的电解液中还含有质量浓度为0.01%-1%的氧化还原飞梭添加剂。所述的氧化还原飞梭添加剂在电池发生过充时，在正极失去电子，经由电解液扩散至负极，然后在负极被还原，再扩散回正极，以此来消耗电池在过充时产生的多余的电量，防止单体电池过充从而引起安全问题，组成模块时可以通过充放电对有SOC（电池荷电状态）差异的单体起到均衡作用。

上述的自均衡锂离子电池，其中，所述的氧化还原飞梭添加剂为芳香族类氧化还原电对，可选择噻蒽、萘、2,5-二特丁基-1,4-二甲氧基苯、2-溴苯甲醚、2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯等，进一步地，添加剂优选DDB（2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯）。

上述的自均衡锂离子电池，其中，所述的拆卸式安全阀截面为T型，中心开通孔，该拆卸式安全阀包含：

阀体；

设置在通孔末端的内置防爆膜；及

设置在内置防爆膜外部的保护支架。

上述的自均衡锂离子电池，其中，所述的拆卸式安全阀还包含密封垫圈，该密封垫圈设置在注液口与拆卸式安全阀之间，当拆卸式安全阀按照设定的力矩旋紧，使密封圈受挤压发生弹性形变，使注液口密封。

上述的自均衡锂离子电池，其中，所述阀体的外壁设有与注液口的管状空腔内壁的螺纹相配合的外螺纹，使得拆卸式安全阀与注液口通过螺纹配合的方式连接固定。