[发明专利]一种具有耐高温系统的扣式电池

说明书

本发明提出了一种扣式电池耐高温系统，属于电化学技术领域，包括正极壳、负极壳、耐高温密封圈、耐高温隔膜和耐高温电解液，四部分组合成为一个耐高温系统，所述扣式电池耐高温系统依次以正极壳、正极、耐高温隔膜、负极、负极壳结构位置组装，所述耐高温密封圈镶嵌在负极壳边缘一圈，所述耐高温电解液在正极壳与负极壳之间，完全浸润耐高温隔膜。本发明一种扣式电池耐高温系统，对各种类型材料的扣式电池具有广泛适应性。使用锂/二氧化锰‑氟化碳体系在150℃条件下进行测试，电压滞后较小，放电电压平台平稳，容量与常温放电无明显差异。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体涉及一种具有耐高温系统的扣式电池。

背景技术

物联网(IoT)是由物理对象组成的网络，这些物理对象嵌入了传感器、软件和其他技术，以便可以通过互联网与其他设备和系统建立连接并交换数据。物联网设备种类繁多，既有普通家庭用品，也有复杂工业用具。目前，接入互联网的物联网设备已超过70亿，专家预测到2020年，这一数字将增长到100亿，到2025年将增长到220亿。在过去几年中，物联网已成为21世纪非常重要的技术之一。如今，我们可以通过嵌入式设备将各种日常物品连接到互联网，从而实现人员、流程与物品之间的无缝通讯。物联网的特征之一是全面感知，即大量利用传感器、射频识别等技术随时随地获取物体的信息，然而在工业领域、农业领域、服务产业和公共事业领域中，传感器需要具备很宽的环境耐久性，因此也对为传感器供电的电池提出了新的要求。

扣式电池大多数都是一次电池，主要用于不便接用外部电源的小型携带式装置之中，也用于各种电脑类装置内的备份电池。目前的扣式电池主要由正负电池壳、密封圈、正负极片、隔膜和电解质组成，其中密封圈和隔膜的材质均为聚丙烯，通常的使用温度范围为-10℃-80℃。但随着物联网(IoT)设备的发展，以及物联网设备使用范围的不断扩大，户外和特种领域物联网设备要求免维护和高可靠性，即使在严峻的宽温度、宽湿度环境下也可以稳定运行。传统扣式电池随着环境温度的升高，电池的自放电会增大，放电时也会有较大的电压波动，在高温条件下普通电解液会发生快速分解，造成电池性能迅速恶化直至损坏，同时高温也会加剧密封圈和隔膜的老化，缩短电池使用寿命。

目前扣式电池的电解液，多采用六氟磷酸锂(LiPF₆)为锂盐，多种碳酸酯按一定比例混合为溶剂。在高温条件下(温度≥80℃)时，LiPF₆会发生分解，生成氟化氢(HF)和五氟化磷(PF₅)。一方面，HF会腐蚀扣式电池的不锈钢外壳；另一方面，HF会溶解二次电池负极表面的SEI膜并产生气体。PF₅会与碳酸酯上的碳氧双键反应，导致碳酸酯类溶剂发生分解。密封圈和隔膜多采用聚丙烯材料，聚丙烯材料在高温条件下，会发生软化、变形、老化，机械性能急剧降低，可能造成电池漏液、内部短路，发生起火、爆炸等事故。

当前的技术方案均为针对性的解决单一缺陷，并未整体性、系统性解决扣式电池的不耐高温问题。现有隔热材料层的技术，一方面，所能阻隔的高温温度较低，满足不了某些传感器较高的使用温度。另一方面，隔热材料层会额外增加扣式电池的体积，由于传感器对部件的体积有严格的要求，因此此种技术难以应用到传感器中。现有耐高温隔膜的技术，仅考虑了隔膜在高温下的机械强度是否有衰减，并未考虑耐高温隔膜对于耐高温电解液的配套性，和对不同种电解液的适应性。同时在高温条件下，密封圈也会发生老化，现有技术并没有提供配套的选择。现有耐高温电解液技术，其所能承受的高温，已无法满足现今所需要的高温环境使用温度，同时需要考虑隔膜的配套性和适应性。