[发明专利]圆柱形固态电池

说明书

本发明涉及一种圆柱形固态电池，包括正极、负极及固态电解质构成的圆柱形固态电池极组本体和其电芯芯部的圆柱形弹性中心针，其特征是：所述圆柱形电池为圆柱形固态电池，圆柱形中心针采用弹性泡沫材料制成的圆柱形弹性中心针，圆柱形弹性中心针与电池极组构成互补型体积膨胀与收缩的呼吸式电芯工作模式。有益效果：所述圆柱形固态电池采用圆柱形中心针，该中心针具有较宽的压缩形变范围，其压缩强度小于固态电池内部的膨胀应力，吸收电芯向内的体积膨胀，用于构建呼吸式的电芯工作机制，维持电芯内部体积不变，防止电芯体积变化造成的电芯性能劣化。

本申请是名为《圆柱形固态电池》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2018年09月26日，申请号为201811118673.1。

技术领域

本发明属于锂电池领域，尤其涉及一种圆柱形固态电池。

背景技术

固态电池，作为具有本征安全属性的电池，利用固态电解质的化学惰性及高强度力学特征，可以抑制电池内部副反应发生，同时，可抑制锂枝晶形成，进而优化提升锂电池的安全性，为锂金属在锂离子电池中的应用提供了解决方案。但是，固态锂电池在工作过程中会发生较大的体积变化，充电式体积膨胀，放电时体积收缩，上述体积变化会造成界面损伤，特别是对于固定型号的圆柱形固态电池，极组径向的体积变化造成电极的严重变形，从而使圆柱形固态锂电池性能发生衰减。18650高容电池一般都会增加中心针，主要目的为防止极片膨胀对极组内孔产生挤压，导致内圈产生变形坍塌。一般的中心针为不锈钢材质，属于导电性能材质，当电池受到重物挤压外力作用时为导致，电池内圈会产生破损，会与中心针导通，产生短路(特别是中心的极耳结构)，引起安全隐患。中心针表面包覆绝缘层，如聚四氟乙烯，能起到绝缘作用，减少电池因外部破坏作用导致短路风险。但现有技术中使用的绝缘层在电池受到挤压时易从中心针表面脱落，降低了绝缘层的防护作用。如专利公开号CN206834274U公开了一种圆柱形锂离子电池的中心针，包括中心针本体，其特征在于，所述中心针本体表面包裹沥青胶层，所述中心针本体表面设有突起，所述沥青胶层与所述中心针本体的接触面设有凹槽，所述突起嵌入所述凹槽中，并且所述突起与所述凹槽无缝连接。圆柱型锂离子电池的中心针主体一般为不锈钢管，不锈钢的导电性本身具有不安全隐患外，在电池处于极端破坏条件下(如针刺、热箱、挤压等)，可能成为了导体，导致正负极片的短路。专利公开号CN201752020U公开了一种圆柱形锂离子电池的中心针，包括中心针主体，其特征在于：在所述的中心针主体表面包覆绝缘层。表面附上一层PTFE(聚四氟乙烯)，不锈钢管的强度起支撑作用，PTFE保护膜有绝缘、耐高温作用。提高了圆柱形锂离子电池的安全性，又能保证中心针具有足够的支撑强度。

公开技术圆柱锂电池中增设中心针主要解决了锂电池的支撑强度问题。并没有真正解决“锂电池特别是针对固态电池充电时体积膨胀，放电时体积收缩，导致其体积变化会造成的界面损伤”的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种防止充放电过程中体积膨胀收缩造成电芯性能劣化的圆柱形固态电池，具有高弹性的圆柱形中心针可以吸收电芯向内的体积膨胀，可以避免因圆柱形固态电池充放电过程中体积的膨胀收缩造成的电芯结构的破坏，进而保证圆柱形固态电池性能的稳定性。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种圆柱形固态电池，包括正极、负极及固态电解质构成的圆柱形固态电池极组本体和其电芯中央的圆柱形中心针，所述圆柱形中心针采用弹性泡沫材料制成，所述圆柱形中心针为完整的圆柱体结构；

所述圆柱形弹性中心针与电池极组构成互补型体积膨胀与收缩的呼吸式电芯工作模式；所述呼吸式电芯工作模式为当负极膨胀时，所述圆柱形弹性中心针体积收缩；当负极收缩时，所述圆柱形弹性中心针体积恢复；

所述圆柱形弹性中心针直径为0.5-10毫米，所述圆柱形弹性中心针的长度与所述电池极组本体的高度相同。