CN101030630B - 一种具有盖板的二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型盖板的二次电池，特别是锂离子电池，包括金属的壳体、上面的盖板、置于壳体内部的正负极板、隔膜、电解液和导电极耳，在盖板上紧固配合有导电的紧固件，该紧固件将绝缘的密封垫和金属的焊片的一端层叠地紧固在所述盖板的下表面上，而且所述盖板的下表面具有凹陷的台阶结构，所述密封垫与焊片层叠形成的层叠体嵌配在所述台阶结构的凹陷之中。本发明的锂离子电池具有如下优点：具有优化的盖板结构和更大的电池内空间，能够在保证焊接、电池安全性不受影响的前提下较为显著地提高电池的比容量，而且便于加工制造。

Description

一种具有盖板的二次电池 
技术领域
本发明涉及一种化学电源，更具体地说，本发明涉及一种可以广泛应用于通讯能源、消费类电子产品的离子电池特别是锂离子电池。 
背景技术
锂离子电池由于具有高的电压，大的容量和良好的循环性能，在移动通信，电脑，电动工具，混合动力汽车等领域的用途日益广泛，在世界市场的销售量迅速增长，在我国的生产能力也不断扩大。其中一种是采用铝或铝合金材质制成外壳的锂电池。 
随着锂离子电池应用领域不断扩大，功能要求不断提高，对电池容量的要求也越来越高。由于到目前为止，每提高1％的比容量，电池的合格率以及售价就能大幅增长，因此，体积比容量已经成为二次电池如锂离子电池的一项重要的性能指标；事实上，目前对于电池的比容量的提高已进入比拼1％数量级的阶段。 
然而目前，国内外的锂离子电池提升容量的传统方法大都首先是从材料的角度考虑，企图通过提升正负极材料的克比容量来提高电池的容量，但是由于材料本身的限制，其提升幅度越来越小；其次是从结构上考虑，通过采用更薄的铝壳来提高内空间，但是也由于材质和焊接技术的限制，其厚度也不能低于0.20mm。而国外还更多采用更薄的上盖板来增加内空间，但是由于国内目前仍无法克服焊接强度和封口强度这一技术难题，因而不能在生产中实际使用该技术。 
而且，所有现有技术都没有注意到这样一个问题：传统锂离子电池的封口盖板结构设计不尽合理，铆钉类金属紧固件下凸太长、导致金属焊片的位置很低，为了避免金属焊片接触其下方的极板导致其间短路，不得不将负极耳的焊接位和极板保持一定的距离，因此极片的宽度在设计上需留足足够的余量，造成电池的内空间无法充分得到利用，难以提高电池的比容量。 
发明内容
针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种新型盖板的二次电池，特别是锂离子电池，该电池具有如下优点：有优化的盖板结构和更大的电池内空间，能够在保证焊接、电池安全性不受影响的前提下较为显著地提高电池的比容量，而且便于加工制造。 
为此，本发明的技术解决方案是一种新型盖板的二次电池，特别是锂离子电池，包括金属的壳体、上面的盖板、置于壳体内部的正负极板、隔膜、电解液和导电极耳，在盖板上紧固配合有导电的紧固件，该紧固件将绝缘的密封垫和金属的焊片的一端层叠地紧固在所述盖板的下表面上，而且所述盖板的下表面具有四面封闭的槽状凹陷的台阶结构，所述凹陷的深度在0.1mm-1.0mm范围，所述密封垫与焊片层叠形成的层叠体嵌配在所述台阶结构的凹陷之中。 
本发明通过对传统锂离子电池盖板的结构进行改进：采用台阶结构的凹槽，使得密封垫和金属焊片的位置上移，可让出约0.1mm-1.0mm范围的高度，利用该增加的高度，电池极板增加了相应的宽度，以3450系列新型盖板的锂离子电池为例，通过盖板结构的改进，使负极耳的焊接位大大提高，使得铝壳壳体内空间可利用体积增加2％以上，多层卷绕的电池极板面积按宽度与卷绕长度(层数)的乘积效应增加，电池容量可以提升2％甚至更多。 
总之，本发明结构改进增加了可利用的电池内空间，且其制造相对容易、 成本低，盖板无论采用侧焊、立焊，制造过程都容易，不会给电池制造过程添加任何麻烦，台阶结构没有降低封口盖板的周边整体强度，不会降低壳体与盖板之间的密封强度。 
本发明的具体结构改进还包括： 
所述台阶结构的凹陷为一层，相应地，所述层叠体为平板或凸起结构。 
所述台阶结构的凹陷为二层，相应地，所述层叠体具有与之配合的凸起结构。 
所述二次电池为矩形铝壳锂离子电池、矩形倒圆角的铝壳锂离子电池、圆柱形的锂离子电池其中一种。 
所述台阶结构处在所述盖板纵向或径向的一侧或中央。 
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。 
图1为传统的铝壳锂离子电池的盖板组装结构示意图。 
图2、3、4分别为传统盖板的主视、A-A剖面和后视示意图。 
附图说明
图5为本发明实施例1的盖板组装结构示意图。 
图6、7、8分别为实施例1盖板的主视、B-B剖面和后视示意图。 
图9为图7的B-B剖面的局部放大示意图。 
图10为本发明实施例2的盖板组装结构示意图。 
图11、12、13分别为实施例2盖板的主视、C-C剖面和后视示意图。图 
14为图12的C-C剖面的局部放大示意图。 
图15为本发明实施例3的盖板组装结构示意图。 
图16、17分别为实施例3盖板的主视、D-D剖面示意图。 
图18为本发明实施例4的盖板组装结构示意图。 
图19、20、21分别为实施例4盖板的主视、E-E剖面和后视示意图。 
如图1，所示为传统铝壳的锂离子电池的盖板组装示意图。传统盖板组装件均包括盖板1、密封垫2、焊接用金属镍片3、紧固用铆钉4。 
如图2-4，所示为传统盖板1的主视、A-A剖面和后视示意图，包括用于配合铆钉的上面沉孔10、铆钉孔11等，传统盖板1下表面结构平整没有台阶、凹陷。 
具体实施方式
电池盖板实施例1： 
如图5，所示为本发明电池实施例1的盖板组装结构示意图。该盖板1下表面带有四周封闭的凹槽12，该凹槽12中配合有密封垫2和镍片3，紧固用铆钉4紧固着密封垫2和镍片3的一端，密封垫2和镍片3层叠形成的层叠体的一部分内嵌至上盖板1的凹槽12中，使其下方的负极耳(未示出-下同)的焊接位大大提高，从而节省了内空间。该盖板1采用侧焊，制造过程容易。 
如图6、7、8，所示分别为实施例1盖板1的主视、B-B剖面和后视示意图，可见盖板1有上面沉孔10、铆钉孔11等，其下表面具有四面封闭的凹陷状台阶结构12。 
如图9，为本实施例的B-B剖面的凹陷局部放大示意图及具体尺寸。 
电池盖板实施例2： 
如图10，所示为本发明实施例2的盖板组装结构示意图。该盖板1下 表面具有一面凹陷的台阶结构12，该凹槽12中配合有密封垫2和镍片3、紧固用铆钉4紧固着密封垫2和镍片3一端，使其层叠形成的层叠体嵌配至上盖板1的凹槽12中，密封垫2和镍片3内嵌至铝质上盖板中，使组合盖板1的安装厚度大大降低，使下方的负极耳的焊接位大大提高，节省了内空间。该盖板采用立焊，制造过程容易。 
如图11、12、13，所示分别为本实施例2盖板的主视、C-C剖面和后视示意图，可见盖板1有上面沉孔10、铆钉孔11等，其下表面具有一面封闭的凹陷状台阶结构12。 
如图14，所示为图12的C-C剖面的的凹陷局部放大示意图及具体尺寸。 
电池盖板实施例3： 
如图15，所示为本发明实施例3的盖板组装结构示意图。该盖板下表面带有深度不同的二层凹陷槽120、121的台阶结构12，该台阶结构12中配合有密封垫2和镍片3，紧固用铆钉4紧固着密封垫2和镍片3，使其层叠形成的层叠体嵌配至上盖板1的台阶结构12中，密封垫2和镍片3内嵌至铝质上盖板1台阶结构12中，使其下方的负极耳的焊接位大大提高，铆钉的长度减小，节省了内空间。该盖板采用侧焊，制造过程容易。 
如图16、17，所示分别为实施例3盖板的主视、D-D剖面示意图。可见盖板1有铆钉孔11，其下表面具有四面封闭的2层凹陷状台阶结构12。 
电池盖板实施例4： 
如图18，所示为本发明实施例4的盖板组装结构示意图。该盖板1铆钉位的上、下两面均带有凹槽，盖板下表面还加工有带不同深度的二层凹槽120、121的台阶结构12，其向下凹槽结构12中配合有密封垫2和镍片3，紧固用铆钉4紧固着密封垫2和镍片3的一端，使其层叠形成的层叠体嵌内 嵌至上盖板1的台阶结构12中，使铆钉的铆接高度大大降低，密封垫2和镍片3均内嵌至铝质上盖板1的台阶结构12中，使负极耳的焊接位大大提高，同时铆钉4的长度减小，从而节省了内空间。该盖板采用侧焊，制造过程容易。 
如图19、20、21，所示分别为实施例4盖板的主视、E-E剖面和后视示意图。可见盖板1有上面沉孔10、铆钉孔11等，其下表面具有四面封闭的凹陷状台阶结构12。

Claims (5)

1.一种具有盖板的二次电池，包括金属的壳体，上端的盖板，置于壳体内部的正负极板、隔膜、电解液和导电极耳，在盖板上紧固配合有导电的紧固件，该紧固件将绝缘的密封垫和金属的焊片的一端层叠地紧固在所述盖板的下表面上，其特征在于：所述盖板的下表面具有四面封闭的槽状凹陷的台阶结构，所述凹陷的深度在0.1mm-1.0mm范围，所述密封垫与焊片层叠形成的层叠体嵌配在所述台阶结构的凹陷之中；所述盖板既适用于侧焊，又适用于立焊。
2.如权利要求1所述具有盖板的二次电池，其特征在于：所述台阶结构的凹陷为一层，相应地，所述层叠体为平板或与之配合的凸起结构。
3.如权利要求1所述具有盖板的二次电池，其特征在于：所述台阶结构的凹陷为二层，相应地，所述层叠体具有与之配合的凸起结构。
4.如权利要求1所述具有盖板的二次电池，其特征在于：所述二次电池为矩形铝壳锂离子电池、矩形倒圆角的铝壳锂离子电池、圆柱形的锂离子电池其中一种。
5.如权利要求1所述具有盖板的二次电池，其特征在于：所述台阶结构处在所述盖板纵向或径向的一侧或中间。 
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