CN219086182U - 一种水系离子扣式电池壳及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水系离子扣式电池壳及电池，属于储能电池领域，本实用新型结合正极侧和负极侧壳体的尺寸在离正极或负极侧壳体中心0～15mm的位置，用激光或冲针加工一个直径为0.1～0.5mm的出气孔，制作成水系离子扣式电池壳。该结构有效避免气体留存在壳体内排不出去，从而影响电池性能的问题，制得的水系离子扣式电池，循环稳定性和有效寿命得到提高。

Description

一种水系离子扣式电池壳及电池

技术领域

本实用新型属于储能电池领域，更具体地说，涉及一种水系离子扣式电池壳及电池。

背景技术

目前锂离子电池采用易燃易爆的有机电解液，使得锂离子电池储能技术具有一定的安全隐患。水系离子电池由于采用不易燃爆的盐水溶液作为电解液，可以从根本上杜绝电池燃烧和***等安全事故，是具有高安全特性的储能技术。但是，水系离子电池在充放电过程中会产气，组装传统的扣式电池，无法将产出的气体排出，从而影响水系离子电池性能的发挥，导致电池的循环性能较差。

经检索，专利公开号为CN103579719A的发明公开了一种锂空气电池用电解液及包含该电解液构成的锂空气电池。该电解液由锂盐与高沸点、低挥发性的有机溶剂组成；锂空电池是由扣式电池壳，锂阳极、隔膜、电解液、防护性空气电极、密封圈组成。其中在扣式电池的正极壳上开一个或多个通气孔，以提供电化学反应所需要的氧气；防护性空气电极由空气电极和防护膜组成，该防护膜能够抑制空气中水分的侵入，同时能够阻止电池内部电解液的挥发；电池的密封性由密封圈来实现。但该结构针对有机电解质体系，其通气孔用于提供氧气，为保证充足的氧气进入，通孔的直径为0.5-15mm，该通孔用于水系离子电池中容易发生漏液。

此外，专利公开号为CN112072007A的发明公开了一种金属圆形扣式电池及其封口方法，包括金属圆形扣式电池外壳和外防爆镍片，所述金属圆形扣式电池外壳的上侧焊接连接有金属圆形扣式电池盖帽，且金属圆形扣式电池盖帽的中部焊接连接有内防爆镍片，所述金属圆形扣式电池盖帽的内部开设有注液孔。该金属圆形扣式电池及其封口方法，金属圆形扣式电池盖帽上预留一个直径为1.2mm的注液孔，直接利用激光焊接的方式对金属圆形扣式电池盖帽与金属圆形扣式电池外壳进行密封焊接。但注液孔还需与同等尺寸的钢珠配合使用。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有水系离子电池充放电过程中产气无法排出影响电池性能的问题，本实用新型提供一种水系离子扣式电池壳及包含该电池壳的水系离子扣式电池，有效避免气体留存在壳体内排不出去的问题，提高电池的性能。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种水系离子电池壳，包括正极侧壳体和负极侧壳体，所述正极侧壳体或负极侧壳体上开设至少一个出气孔，所述出气孔开设在距离正极侧或负极侧壳体中心0～15mm的位置处，开孔轨迹为距离正极侧或负极侧壳体中心0～15mm的圆周处。

优选的，所述出气孔的直径Φ为0.1～0.5mm，所述出气孔的加工方式为激光或冲针，出气孔的开设数量也可以是一个，也可以是多个，能实现气体的排出即可。

本实用新型是针对正极侧壳体尺寸为20mm，负极侧壳体尺寸为19.3mm的水系离子电池壳进行的改进，如2025和2023系列扣式电池。水系离子电池扣式电池在充放电过程中，充电电压超过1.23V时，电解液溶剂水会发生分解，产生的气体无法排出电池体外，造成电池性能变差的问题。本实用新型在原有的扣式电池壳体上进行结构设计，设计一款适合用于水系离子电池的扣式电池壳，结合正极侧和负极侧壳体的尺寸在离正极侧壳体中心0～15mm的位置，用激光或冲针加工一个直径Φ为0.1～0.5mm的出气孔，制作成水系离子扣式电池壳，此设计有效避免气体留存在壳体内排不出去的问题，从而影响了电池的性能。其中，出气孔设置在离正极侧壳体中心0～15mm的位置处，该位置考虑到负极侧壳体周围设有一层密封圈，若位置离正极侧壳体中心过远，则易被密封圈堵住，无法实现气体的排出。此外，本实用新型的出气孔的直径Φ为0.1～0.5mm，一方面保证了电池体系在反应过程中产生的气体能够顺利排出；另一方面也一定程度避免了漏液现象的发生，保证水系离子电池的电化学性能。

更进一步地，所述负极侧壳体可采用传统的不开设出气孔的负极侧壳体，也可开设至少一个出气孔，所述出气孔可在密封圈所围任意区域内开设，即所述出气孔开设在距离负极侧壳体中心0～15mm的位置处。所述负极侧壳体上出气孔的直径为0.1～0.5mm。

利用上述电池壳制得一种水系离子扣式电池，包括正极侧壳体、正极极片、隔膜、负极极片以及负极侧壳体，所述正极侧壳体、正极极片、隔膜、负极极片以及负极侧壳体依次连接，所述正极极片位于正极侧壳体侧，所述负极极片位于负极侧壳体侧，所述隔膜位于正极极片和负极极片之间，电池采用叠片工艺进行制备，所述正极极片和负极极片之间还填充有电解液，具体组装顺序为：正极侧壳体→正极极片→隔膜→负极极片→负极侧壳体，封口机封口，还包括密封圈，所述密封圈套设在负极侧壳体边缘，其内直径为16.5mm，制备得到水系离子电池。

本实用新型的电池壳可应用于水系离子电池体系，如LiMn₂O₄//NaTi₂(PO₄)₃水系离子电池体系，还可应用于LiMn₂O₄//Zn、MnO₂//Zn等水系离子电池体系。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型结合正极侧和负极侧壳体的尺寸在正极侧壳体离中心为0～15mm的位置开设出气孔，有效避免水系离子扣式电池壳存在的气体留存在壳体内排不出去的问题，提高电池的循环稳定性和循环寿命。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本实用新型一种水系离子扣式电池的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1一种水系离子扣式电池壳的正极侧壳体的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1一种水系离子扣式电池壳的负极侧壳体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1一种水系离子扣式电池壳的正极侧壳体的实物照片；

图5为本实用新型实施例1一种LiMn₂O₄//NaTi₂(PO₄)₃水系离子扣式电池的电化学性能对比图；

图6为本实用新型实施例5一种水系离子扣式电池壳的负极侧壳体的结构示意图；

图中：1、正极侧壳体；2、负极侧壳体；3、正极极片；4、负极极片；5、隔膜；6、出气孔。

具体实施方式

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

如图2所示，取1个2025系列扣式电池壳，所述电池壳的正极侧壳体1直径为20mm，负极侧壳体2直径为19.3mm。

正极侧壳体1的出气孔6的开设位置在距离正极侧壳体1中心15mm处，用激光开设一个直径为0.3mm的出气孔6，开设数量为1个，开孔轨迹为距离正极侧壳体1中心15mm的圆周，制得开设出气孔6的正极侧壳体1。

所用负极侧壳体2为传统2025系列扣式电池壳的负极侧壳体2，不开设出气孔6。

如图1和图4所示，通过叠片工艺制备水系离子扣式电池，所述水系离子扣式电池，包括正极侧壳体1、正极极片3、隔膜5、负极极片4以及负极侧壳体2，所述正极侧壳体1、正极极片3、隔膜5、负极极片4以及负极侧壳体2依次连接，采用叠片工艺进行制备，所述正极极片3和负极极片4之间还填充有电解液，具体组装顺序为：正极侧壳体1→正极极片3→隔膜5→负极极片4→负极侧壳体2，封口机封口，还包括密封圈，所述密封圈套设在负极侧壳体2边缘，其内直径尺寸为16.5mm，制备得到LiMn₂O₄//NaTi₂(PO₄)₃水系离子电池。

如图5所示，使用上述电池壳制备出LiMn₂O₄//NaTi₂(PO₄)₃水系离子电池，在1C循环75圈后，使其放电容量保持率由91.5％提升至96.5％，容量保持率提升了5％，有效提高了电池的循环稳定性和循环寿命。

实施例2

实施例2与实施例1结构相同，其不同之处在于，正极侧壳体1的出气孔6的开设位置在正极侧壳体1中心位置处，所述出气孔6的直径为0.1mm，制得开设出气孔6的正极侧壳体1。

实施例3

实施例3与实施例1结构相同，其不同之处在于，正极侧壳体1的出气孔6的开设位置在距离正极侧壳体1中心7mm的位置处，所述出气孔6的直径为0.5mm，开设数量为1个，开孔轨迹为距离正极侧壳体1中心7mm的圆周，制得开设出气孔6的正极侧壳体1。

实施例4

实施例4与实施例1结构相同，其不同之处在于，正极侧壳体1的出气孔6的开设位置在距离正极侧壳体1中心10mm的位置处，所述出气孔6的直径为0.2mm，开设数量为4个，开孔轨迹为距离正极侧壳体1中心10mm的圆周，4个出气孔6在开孔轨迹上均匀分布，制得开设出气孔6的正极侧壳体1。

实施例5

取1个2025系列扣式电池壳，所述电池壳的正极侧壳体1直径为20mm，负极侧壳体2直径为19.3mm。

在负极侧壳体2中心位置，用激光开设一个直径为0.3mm的出气孔6，制得开设出气孔6的负极侧壳体2。

如图6所示，在距离负极侧壳体2中心15mm处开设出气孔6，所述出气孔6的直径为0.3mm，开设数量为1个。

Claims (9)

1.一种水系离子扣式电池壳，包括正极侧壳体(1)和负极侧壳体(2)，其特征在于，所述正极侧壳体(1)上开设有至少一个出气孔(6)，所述出气孔(6)开设在距离正极侧壳体(1)中心0～15mm的位置，所述出气孔(6)的直径为0.1～0.5mm。

2.根据权利要求1所述一种水系离子扣式电池壳，其特征在于，所述正极侧壳体(1)的直径为20mm，所述负极侧壳体(2)的直径为19.3mm。

3.根据权利要求1所述一种水系离子扣式电池壳，其特征在于，还包括密封圈，所述密封圈套设在负极侧壳体(2)边缘，内直径为16.5mm。

4.根据权利要求1所述一种水系离子扣式电池壳，其特征在于，所述出气孔(6)采用激光或冲针开设。

5.根据权利要求1所述一种水系离子扣式电池壳，其特征在于，所述负极侧壳体(2)上开设有至少一个出气孔(6)。

6.根据权利要求5所述一种水系离子扣式电池壳，其特征在于，所述出气孔(6)开设在距离负极侧壳体(2)中心0～15mm的位置。

7.根据权利要求6所述一种水系离子扣式电池壳，其特征在于，所述出气孔(6)的直径为0.1～0.5mm。

8.一种水系离子电池，包括权利要求1-7任一项所述水系离子扣式电池壳，其特征在于，还包括正极极片(3)、负极极片(4)和隔膜(5)，所述正极极片(3)位于正极侧壳体(1)侧，所述负极极片(4)位于负极侧壳体(2)侧，所述隔膜(5)位于正极极片(3)和负极极片(4)之间。

9.根据权利要求8所述一种水系离子电池，其特征在于，所述水系离子电池的正极材料为LiMn₂O₄，负极材料为NaTi₂(PO₄)₃，电解质为水。

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