CN102306826A - 一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体，壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖，电池芯体中灌注有电解液，电池芯体为层卷状结构，依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片，金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱，阴极极耳与中心柱相连接，所述金属-玻璃封上盖的下端面边缘处设置有圆弧过渡，阳极极耳夹焊于金属-玻璃封上盖与壳体之间，所述的阳极极耳至少设置两只，阳极极耳沿电池壳体内壁环形均匀分布。本发明适用于石油开采、地质勘探工程中，不仅能承受较高温度的环境考验，同时还能承受钻头、钻杆的冲击和震动，防止电池芯体出现松动。
Description
技术领域
本发明涉及到电池领域，特别是指一种锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池。
背景技术
锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是一种以锂为阳极，碳作阴极载体，无水四氯铝酸锂的亚硫酰氯(SOCl2)溶液作电解液的锂电池。锂/亚硫酰氯电池具有比能量高、比功率大、放电电压平稳、温度适用范围广、储存寿命长等特性，在航空航天、水中兵器、导航设备、地质勘探、仪器仪表等军事和民用工业中都有广泛的应用。锂/亚硫酰氯电池是目前电池领域中比能量和比功率最高的一种电池。
正是有着以上的优异特性，近年来，锂/亚硫酰氯电池在石油开采、地质勘探中得到广泛使用。在石油开采、地质勘探工程中，需要对拟开采或勘察区域实施钻孔，一方面对钻进的这一长度内的轨迹进行测量，另一方面对钻进的这一长度内的环境状况进行测量，以采集和记录各种工况数据。而充当采集和记录各种工况数据的动力，便是锂/亚硫酰氯电池。
锂/亚硫酰氯电池随着井下测量仪在钻头、钻杆带动下逐步进入地下，不仅要承受越来越高的温度考验，同时还要承受钻头、钻杆的冲击和震动。根据相关标准要求，随钻下井的电池筒要能够承受-40℃~175℃温度的环境考验，同时还能够承受振动加速度196m/s2（扫频范围20Hz~200Hz，扫描速率为1oct/min）、冲击加速度455m/s2，半正弦波形11ms的严苛工况考验。
目前，国内用于随钻井下测量仪下井的电池筒，大多使用国内生产的略加改进的锂/亚硫酰氯电池。现行的锂/亚硫酰氯电池的结构为：包括一个壳体，壳体的内部从下至上依次放置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片和金属-玻璃封上盖，电池芯体中灌注有电解液，电池芯体为多层卷状结构，依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片，隔膜为非编织的玻璃纤维，阴极极片为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜，阳极极片为锂与镍拉网合膜，金属-玻璃封上盖的下部放置有顶部绝缘片，金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱，一只阴极极耳直接焊接在中心柱上，一只阳极极耳焊接在壳体的内壁上，或夹焊在金属-玻璃封上盖与壳体的夹缝中。
现行结构的锂/亚硫酰氯电池，不仅耐高温性能难以满足井下较高温度的环境考验，其内在结构也难以满足井下振动、冲击的严苛工况考验。这是因为，首先，作为单极耳的阴极极耳难以满足电池芯体的剧裂震动、冲击而有可能脱焊或折断；作为单极耳的阳极极耳在电池芯体的剧裂震动、冲击下也有能脱焊或折断；其次，一只阳极极耳焊接在电池壳体内壁上，不仅操作不便，还可能存在虚焊，而一只阳极极耳夹焊在金属-玻璃封上盖与壳体的夹缝中的生产工艺，又会导致金属-玻璃封上盖与壳体的不同心，使环缝焊接的一致性降低；第三，由于金属-玻璃封上盖通常为圆柱体结构，在将阳极极耳夹在金属-玻璃封上盖与壳体的夹缝中时，金属-玻璃封上盖的下端面边缘与电池壳体端口相切，容易将阳极极耳切断，从而导致虚焊。
另外，一些电池生产企业为了克服井下较高温度对电池的影响，采用减少电池内部活性物质和隔膜的加入量，以增大电池内部的冗余空间，减缓电解液在高温环境下分解、气化而导致电池的肿胀，又加大了电池芯体松动的可能性。
现行结构的锂/亚硫酰氯电池，当减少电池内部活性物质和隔膜的加入量，必然产生电池芯体的松动，而单阴极极耳和单阳极耳及其焊接方式，又无法抑制电池芯体的松动，这种电池芯体的松动对电池的性能、尤其是电池的安全性能危害更大。电池芯体的松动，无法满足井下振动、冲击对电池的要求，轻者导致电池内部断路，重者导致电池内部短路，甚至导致电池爆裂。这些都可能造成钻井作业中断而被迫起钻，严量影响石油开采、地质勘探作业进度和钻井施工队伍的经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种不仅能承受-40℃~175℃的温度考验，同时还能承受钻头、钻杆的冲击和震动，抑制电池芯体出现松动的耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体，壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖，电池芯体中灌注有电解液，电池芯体为层卷状结构，依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片，隔膜为非编织的玻璃纤维，阴极极片为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜，阳极极片为锂与镍拉网合膜，金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱，阴极极耳与中心柱相连接，所述金属-玻璃封上盖的下端面边缘处设置有圆弧过渡，阳极极耳夹焊于金属-玻璃封上盖与壳体之间，所述的阳极极耳至少设置两只，阳极极耳沿电池壳体内壁环形均匀分布。
所述的阳极极片设置有2~6个阳极极耳。
本发明的有益效果是：上述的一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池，采用多阳极极耳，不仅能增强金属-玻璃封上盖与壳体同心度，从而使环缝焊接的质量得到有效改善，增加了电池的投入产出率；更重要的是，可将电池芯体与电池壳体紧密连成一体，控制了电池芯体的松动，有效地保护了电池内部阴极极耳与阳极极耳免受损伤，杜绝了电池因井下冲击、振动而导致内部断路、内部短路的现象发生，有效的确保了石油开采、地质勘探作业的进度，极大的提升了钻井施工队伍的经济效益。
附图说明
图1是本发明一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池的结构示意图；
图2是图1中A-A方向的剖视结构示意图；
图3是本发明另一种实施例的图1中A-A方向的剖视结构示意图；
图4是本发明另一种实施例的图1中A-A方向的剖视结构示意图；
图5是图1中B部的放大结构示意图；
图6是集流体的结构示意图；
图中：1、壳体，2、底部绝缘片，3、电池芯体，31、隔膜，32、阴极极片，33、阳极极片，4、上部绝缘片，5、金属-玻璃封上盖，51、圆弧过渡，6、电解液，7、顶部绝缘片，8、玻璃体，9、中心柱，10、空腔，11、阳极极耳，12、集流体，121、金属集流网。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体1，壳体1的内部从下至上依次设置有底部绝缘片2、电池芯体3、上部绝缘片4和金属-玻璃封上盖5，电池芯体3中设置有电解液6，电池芯体3为多层卷状结构，包括隔膜31、阴极极片32和阳极极片33，所述的隔膜31为非编织的玻璃纤维，阴极极片32为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜，阳极极片33为锂与镍拉网合膜，金属-玻璃封上盖5的下部设置有顶部绝缘片7，金属-玻璃封上盖5的中心通过玻璃体8设置有中心柱9，阴极极耳与中心柱9相连接，如图2、图5所示，所述的阳极极片33中设置4个阳极极耳11，阳极极耳11沿电池壳体1内壁环形均匀分布，所述金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置有圆弧过渡51，阳极极耳11的上端夹焊于金属-玻璃封上盖5侧壁与壳体1之间。
上述的耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池的阳极层33在制作时，首先制作带4个阳极极耳11的集流体12，如图6所示，集流体12包括金属集流网121和阳极极耳11，金属集流网121可以是镍拉网或不锈钢拉网、也可以是镍冲孔网或不锈钢冲孔网；阳极极耳11可以是镍极耳、也可以是不锈钢极耳。然后将锂箔与集流体12滚压成一体，成为阳极极片33，可单面滚压锂箔，也可双面滚压锂箔。在固定阳极极耳11时，将阳极极耳11纳入金属-玻璃封上盖5与壳体1之间，实施压封和夹缝环焊，使阳极极耳11与壳体1之间的连接更加紧密牢靠，其中金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置的圆弧过渡51，从而可以防止金属-玻璃封上盖5的下端面边缘将阳极极耳11切断。
实施例2
如图1所示，一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体1，壳体1的内部从下至上依次设置有底部绝缘片2、电池芯体3、上部绝缘片4和金属-玻璃封上盖5，电池芯体3中设置有电解液6，电池芯体3为多层卷状结构，包括隔膜31、阴极极片32和阳极极片33，所述的隔膜31为非编织的玻璃纤维，阴极极片32为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜，阳极极片33为锂与镍拉网合膜，金属-玻璃封上盖5的下部设置有顶部绝缘片7，金属-玻璃封上盖5的中心通过玻璃体8设置有中心柱9，阴极极耳与中心柱9相连接，如图3、图5所示，所述的阳极层33中设置2个阳极极耳11，阳极极耳11沿电池壳体1内壁环形均匀分布，所述金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置有圆弧过渡51，阳极极耳11的上端夹焊于金属-玻璃封上盖5侧壁与壳体1之间。
上述的耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池的阳极层33在制作时，首先制作带2个阳极极耳11的集流体12，如图6所示，集流体12包括金属集流网121和阳极极耳11，金属集流网121可以是镍拉网或不锈钢拉网、也可以是镍冲孔网或不锈钢冲孔网；阳极极耳11可以是镍极耳、也可以是不锈钢极耳。然后将锂箔与集流体12滚压成一体，成为阳极层33，可单面滚压锂箔，也可双面滚压锂箔。在固定阳极极耳11时，将阳极极耳11纳入上盖5与壳体1之间，实施压封和夹缝环焊，使阳极极耳11与壳体1之间的连接更加紧密牢靠，其中金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置的圆弧过渡51，从而可以防止金属-玻璃封上盖5的下端面边缘将阳极极耳11切断。
实施例3
如图1所示，一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体1，壳体1的内部从下至上依次设置有底部绝缘片2、电池芯体3、上部绝缘片4和金属-玻璃封上盖5，电池芯体3中设置有电解液6，电池芯体3为多层卷状结构，包括隔膜31、阴极极片32和阳极极片33，所述的隔膜31为非编织的玻璃纤维，阴极极片32为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜，阳极极片33为锂与镍拉网合膜，金属-玻璃封上盖5的下部设置有顶部绝缘片7，金属-玻璃封上盖5的中心通过玻璃体8设置有中心柱9，阴极极耳与中心柱9相连接，如图4、图5所示，所述的阳极极片33中设置6个阳极极耳11，阳极极耳11沿电池壳体1内壁环形均匀分布，所述金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置有圆弧过渡51，阳极极耳11的上端夹焊于上盖5侧壁与壳体1之间。
上述的耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池的阳极极片33在制作时，首先制作带6个阳极极耳11的集流体12，如图6所示，集流体12包括金属集流网121和阳极极耳11，金属集流网121可以是镍拉网或不锈钢拉网、也可以是镍冲孔网或不锈钢冲孔网；阳极极耳11可以是镍极耳、也可以是不锈钢极耳。然后将锂箔与集流体12滚压成一体，成为阳极极片33，可单面滚压锂箔，也可双面滚压锂箔。在固定阳极极耳11时，将阳极极耳11纳入金属-玻璃封上盖5与壳体1之间，实施压封和夹缝环焊，使阳极极耳11与壳体1之间的连接更加紧密牢靠，其中金属-玻璃封上盖5的下端面边缘处设置的圆弧过渡51，从而可以防止金属-玻璃封上盖5的下端面边缘将阳极极耳11切断。
结合上述实施例，本发明的有益效果是：上述的一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池，采用多阳极极耳，不仅使环缝焊接的质量得到有效改善，增加了电池的投入产出率，更重要的是，可将电池芯体与电池壳体紧密连成一体，控制了电池芯体的松动，有效地保护了电池内部阴极极耳与阳极极耳免受损伤，杜绝了电池因井下振动、冲击而导致内部断路、内部短路的现象发生，有效的确保了石油开采、地质勘探作业的进度，极大的提升了钻井施工队伍的经济效益。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池，包括一个壳体，壳体的内部从下至上依次设置有底部绝缘片、电池芯体、上部绝缘片、顶部绝缘片和金属-玻璃封上盖，电池芯体中灌注有电解液，电池芯体为层卷状结构，依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片，隔膜为非编织的玻璃纤维，阴极极片为碳和聚四氟乙烯粘结剂与镍拉网合膜，阳极极片为锂与镍拉网合膜，金属-玻璃封上盖的中心设置有中心柱，阴极极耳与中心柱相连接，其特征在于：所述金属-玻璃封上盖的下端面边缘处设置有圆弧过渡，阳极极耳夹焊于金属-玻璃封上盖与壳体之间，所述的阳极极耳至少设置两只，阳极极耳沿电池壳体内壁环形均匀分布。
2.根据权利要求1所述的一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池，其特征在于：所述的阳极极片设置有2~6个阳极极耳。
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