CN101110472A - 锂离子电池盖板及使用此盖板的锂离子电池或电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锂离子电池盖板及使用该盖板的锂离子电池。该锂离子电池所用电池盖板包括条状的金属基片及设于其上的注液孔和注塑孔，通过注塑的方法在基片的注塑孔处形成带有极耳引出孔的绝缘层。使用本发明的电池盖板，可以减少电池盖板的厚度，减少电池盖板的生产工步，降低生产成本；可以提高锂离子电池的内部空间利用率，进而提高二次锂离子电池的容量。本发明通过注塑实现锂离子电池正负极极耳的绝缘，形成极耳引出孔，正负极极耳不需和盖板连接，可以通过极耳引出孔直接引出电池盖外，具有制造工艺简单，电池内部空间利用率高的特点。

Description

锂离子电池盖板及使用此盖板的锂离子电池或电池组

技术领域

本发明涉及用于锂离子电池的电池盖板，该电池盖板的绝缘片上带有极耳引出孔。本发明还涉及了使用上述电池盖板的单体锂离子电池以及由具有上述特征单体锂离子电池所组成的电池组。

背景技术

自1991年，日本Sony公司发明研制出二次锂离子电池并商品化以来，锂离子电池发展迅速，其应用范围日益扩大，市场占有率日益提高。同时针对锂离子电池而进行的基础研究和产业化研究也越来越多。但是和电池盖相关的研究却不多。

目前锂离子电池所用电池盖都带有正极或负极铆钉，利用铆接的方法将电极连接片固定在电池盖板上。电极连接片通过绝缘层和电池盖板绝缘。进行电池装配时必须再将正极耳或负极耳和电极连接片连接。这种电池盖由于存在铆钉，在电池盖板的通孔上形成绝缘层后还需要再增加一道铆接的工步，增加了电池盖的制造工步，增加了生产成本；同时由于铆钉的存在，增加了电池盖的厚度，降低了电池壳的空间利用率。

基于以上背景，我们通过研究出人意料地发现，可以通过提供新颖的电池盖来减少电池盖板的生产工序，提高锂离子电池壳的空间利用率，提高锂离子电池的容量，降低生产成本。在本发明中，通过注塑的方法将绝缘层固定在金属基板上，同时绝缘层上带有极耳引出孔，这种盖板可以取代传统的锂离子电池所用电池盖板以提高锂离子电池的容量、同时可以减少电池盖板生产步骤，降低电池盖板的生产成本。

发明内容

目前，现有技术中锂离子电池所用电池盖存在缺陷，现有电池盖板将电极连接片通过铆接和绝缘层及金属基板固定在一起，这种生产方法增加了生产工步，铆钉的使用又占用了电池内部空间。

本发明人研究了通过注塑将带有极耳引出孔的绝缘层及金属极板固定在一起的电池盖板，同时研究了采用本电池盖板的锂离子电池。结果发现：采用本发明的新颖电池盖板具有以下优点：省去了铆接的工序，生产工艺变得简单；不再使用铆钉，节省了电池壳的内部空间。铆钉所占据的空间就可以用来填充正负极物质，提高电池内部空间利用率，从而提高了电池容量。不希望受任何理论的限制，在本发明中采用带有绝缘层和极耳引出孔的电池盖板改善电池性能的原因可以推测如下。带有绝缘层和极耳引出孔的电池盖板可以直接将正负极耳从电池内部引出来，不需要使用铆钉和电极连接片，节省了电池内部空间。节省的空间为正负极物质占用后就提高了锂离子电池的容量。。

与前述现有技术相比，本发明提出：用注塑的方法将带有极耳引出孔的绝缘片及金属基板固定在一起，可以省去盖板上的铆钉，提高了空间利用率，增大了活性物质的填充量，进而提高了电池的容量；同时，减少了制造工步，降低了生产成本。

在本发明中，提供一种锂离子二次电池，该锂离子电池例如包括以下部分：电极、电解质、隔膜、容器。其中电极包括正极和负极，正极包括正极集流器和涂覆在正极集流器上的正极活性物质；负极包括负极集流器和涂覆在负极集流器上的负极活性物质层；隔膜可以是单纯的固体绝缘层也可以是具有导电性能的固状物；容器是正极、负极、隔膜、电解质的包容体。

本发明的目的之一是提供一种二次锂离子电池，其特征是电池盖上通过注塑将绝缘层及金属基板固定在一起，绝缘层上带有极耳引出孔。本发明还提供了由具有上述特征单体锂离子电池所组成的电池组。实施本发明具体方式

在本发明中，″锂离子电池或电池组″是指本发明既可应用于锂离子单体电池，也可应用于包括保护电路的单体锂离子电池，也可应用于包括多个单体锂离子电池的电池组，也可应用于包括多个单体锂离子电池及保护电路的电池组，为了简便起见，有时也统称为″锂离子电池″。

以下以非限制方式更具体地介绍适用于本发明方法的二次锂离子电池盖板及带有该盖板的二次锂离子电池。

本发明中的电池盖板由以下部分组成：带有注液孔和注塑孔的基板，绝缘层。带有注液孔和注塑孔的基板可以用机械冲压的方法制得，然后用用注塑的方法在注塑孔上填上绝缘层，。。

二次锂离子电池的一般结构包括：正极、负极、非水电解质和将正极与负极相互隔开的隔膜。非水电解质通过将含锂的金属锂盐例如LiPF6作为电解质溶解在例如碳酸亚乙酯或碳酸二甲酯的非水溶剂中而得到。隔膜在上述非水溶剂中不溶解，并且是由例如聚乙烯或聚丙烯树脂制成的多孔膜。也可以是由非水电解质溶液增塑聚合材料得到的含有凝胶电解质类型的固体电解质。

正极

正极制备可例如采用通过将正极活性材料、导电剂和粘合剂在适当溶剂中混合均匀而制成的浆料涂布在集流体例如铝箔上，接着干燥并压制成极片。

本发明中电池正极活性物质为含锂元素的化合物。虽然在实施例中本发明使用了钴酸锂(即锂钴复合氧化物)作为正极活性材料进行了描述，但是应该理解，本发明的实施并不依赖于所述含锂复合氧化物的特性，而可以广泛地适用于各种正极活性材料。同样本发明也适用于以各种掺杂型的含锂元素作为正极活性物质的锂离子电池，如包括各种氧化物和硫化物的正极活性材料，其实例包括例如，锂钴复合氧化物、锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂镍钴复合氧化物、锂锰钴复合氧化物、和钒氧化物。在这些正极活性材料中，优选使用具有高电池电压的锂钴复合氧化物(例如LiCoO₂)、锂锰复合氧化物(例如LiMn₂O₄)、锂镍复合氧化物(例如LiNiO₂)、锂镍钴复合氧化物(例如LiNi_1-xCo_xO₂)、锂锰钴复合氧化物(例如LiMn_xCo_1-xO₂)、锂镍锰钴复合氧化物(例LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂)、磷酸亚铁锂等，以上材料可以混合使用也可以单一使用。

此外，本发明可使用公知的导电剂和粘合剂。正极活性材料中各组分的混合比例可使用公知的比例范围。

隔膜

本发明所用的隔膜可以是公知的隔膜，例如可以是由合成树脂的无纺布、聚乙烯多孔膜或聚丙烯多孔膜以及由此类材料复合而成的材料制成的类型。

负极

负极制备可例如采用通过将负极活性材料、导电剂和粘合剂在适当溶剂中混合搅拌而制成的浆料涂布在集流体例如铜箔上，接着干燥并压制成极片。

本发明中电池负极活性物质为锂离子能在其中嵌入和脱出的碳系和非碳系的物质，包括，例如，锂合金(例如，Li₄Ti₅O₁₂)、金属氧化物(例如非晶态锡氧化物、WO₂和MoO₂)、TiS₂以及能嵌入和脱出锂离子的碳系物。特别希望使用碳系物充当负极活性材料。

本发明所用的碳系物包括，例如，石墨、无取向性石墨、焦炭、碳纤维、球形碳、树脂烧结碳和气相生长碳，纳米碳管。因为包含如上所述的特定碳纤维或球形碳的负极表现出高充电效率，特别希望使用中间相沥青基碳纤维或中间相沥青基球形碳充当碳素物。中间相沥青基碳纤维和中间相沥青基球形碳可采用公知的方法获得。

非水电解质可采用公知的类型和材料，并未特别限定，非水电解质，例如可以使用，在非水溶剂中溶解电解质而制成的液体非水电解质、将聚合物、非水溶剂和溶解物复合而制成的胶体非水电解质、聚合物固体非水电解质等等。

电池的结构可以是通过卷绕或叠片的方式来形成，可以制成例如柱状、方形等形状。

容器：

二次锂离子电池的容器也就是二次锂离子电池的电池盖采用本发明所述的带有绝缘层和极耳引出孔的电池盖。电池壳采用普通的金属壳。对电池的充放电操作采用本领域公知的方式进行。

实施例

下面将根据具体的试验结果详细叙述本发明。

电池盖板的制备

本发明中的一个实施例中

先在电池盖板基体上冲出通孔和注液孔

再通过注塑的方法在通孔处形成带有极耳引出孔的绝缘层。

单体锂离子电池的制备

本发明一个实例子中，使用的单体锂离子电池制作过程如下：

采用铜箔作为负极的集流体，铝箔作为正极的集流体，正极活性物质用钴酸锂，负极活性物质用MCMB。电池型号为方型063048。将钴酸锂与7％的粘合剂PVDF和5％的导电碳黑混合，按1∶1的比例加入N-甲基吡咯烷酮中。负极物质可以直接与10％的粘合剂PVDF进行混合，按1∶1的比例加入，制成浆料。将和好的正极浆料用涂敷的方法涂在正极的集流体上，负极浆料涂敷在负极集流体上，然后烘干，压制。将压制后的正负极片点上极耳，插入隔膜(隔膜为PP材料)后，在卷绕机上卷绕后装入铝壳中，将极耳引出后用胶将极耳引出孔封住。作为实验对照例子，其所采用的电池盖为带有铆钉的铝电池盖制成。将电池壳和电池盖焊接密封在一起。在相对湿度小于1.5％的环境下进行注液，电解液采用EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1的混合溶剂，电解质为1M六氟磷酸锂，注液后立即封口。

实施例1

按上述方法制成063048方型的多个锂离子电池，电池盖为带有铆钉的铝电池盖。电池容量的算术平均结果显示电池0.2C₅A容量为865毫安时。。

实施例2

按上述方法制成063048方型的多个锂离子电池，电池盖为电极连接片和绝缘层及金属基板为一体注塑铝电池盖。电池容量的算术平均结果显示电池0.2C₅A容量为908毫安时。

上述实验结果显示，将二次锂离子电池的电池盖由带有铆钉的电池盖换成带有绝缘层和正负极耳引出孔的电池盖后其容量约提高了5％

可以看出，采用电极连接片和绝缘层及金属基板一体注塑的电池盖的锂离子电池，可以达到提高容量、降低生产成本的目的。

Claims (3)

1.一种锂离子电池用盖板，包括金属基片及设于其上的注液孔和注塑孔，其特征在于通过注塑的方法在基片的注塑孔处形成带有极耳引出孔的绝缘层。

2.一种锂离子电池，其特征在于该锂离子电池所用盖板如权利要求1所述。

3.一种锂离子电池组，其特征在于该电池组所用单体锂离子电池如权利要求2所述。