[发明专利]一种耐冲击、振动的锂/亚硫酰氯电池

说明书

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。