CN101212029A - 一种锂离子电池的包装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锂离子电池的包装方法，该方法包括首先将边框模塑于软包装的电芯上，再对模塑有边框的电芯用覆膜层包覆。按照本发明的包装方法，首先通将边框模塑于柔软的电芯上，从而使电芯具有基本的形状，而且，在模塑后边框覆盖电芯的侧壁且保留电芯厚度方向的除侧壁之外的表面暴露，再对模塑有边框的电芯用覆膜层进行包覆。与传统的胶壳相比，由于在电芯的厚度方向上，根据本发明的方法制得的锂离子电池中，在厚度方向上，电芯仅增加了覆膜层的厚度，因而显著地提升了锂离子电池的容量比，而且包覆处理的锂离子电池不存在任何缝隙或焊缝，因而具有较强的机械性能。

Description

一种锂离子电池的包装方法

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的包装方法，更具体的，涉及一种具有软包装电芯的锂离子电池的包装方法。

背景技术

与传统的二次电池相比，锂离子电池具有比能量高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长等优点，因而在各种电子设备和通讯设备中得以广泛的应用，如手机、笔记本电脑等。

一般来说，锂离子电池包括极芯、电解液以及容纳极芯和电解液的外壳。传统的外壳由金属材料制成，然而金属外壳厚度较厚，影响电池容量密度的提高。为了克服金属外壳的这种缺陷，近来，出现了使用多层复合膜材料作为锂离子电池外壳，以制成容纳极芯和电解液的电芯，然后再进行包装，最终制成成品的锂离子电池。具有软包装电芯的锂离子电池由于外壳较薄、壳体重量较低，因而重量比能量高，而且该电池的外形具有较好的可塑性。制作过程简单，成本低，成品率高。

在包装软包装锂离子电池时，由于电芯柔软，弯折容易变形，因而，目前较多地利用两片胶壳对软包装锂离子电池进行包装，具体过程为：将制好的电芯置于一个胶壳的内部空间中，然后再利用另一个胶壳将开口封死，再通过对胶壳之间的焊线进行焊接(如超声波焊)将两个胶壳熔接在一起，从而制成具有软包装电芯的锂离子电池。

然而，现有的包装方法的缺陷在于：在电池的厚度方向上，两片胶壳的厚度占有的比例很大，从而难以进一步提升电池的容量比；而且，通过超声波焊接的焊接强度有限，因而电池的机械性能不够理想，跌落性能较差。

发明内容

本发明的目的在于为了克服具有软包装电芯的锂离子电池的现有包装方法中，难以提升电池的容量比、电池的机械性能有限的缺陷，而提供一种能显著地提升电池的容量比并使电池具有较强机械性能的锂离子电池的包装方法。

本发明提供了一种锂离子电池的包装方法，该方法包括首先将边框模塑于软包装的电芯上，再对模塑有边框的电芯用覆膜层包覆。

按照本发明的包装方法，首先通将边框模塑于柔软的电芯上，从而使电芯具有基本的形状，而且，在模塑后边框覆盖电芯的侧壁且保留电芯厚度方向的除侧壁之外的表面暴露，再对模塑有边框的电芯用覆膜层进行包覆。与传统的胶壳相比，由于在电芯的厚度方向上，根据本发明的方法制得的锂离子电池中，在厚度方向上，电芯仅增加了覆膜层的厚度，因而显著地提高了锂离子电池的容量比，而且包覆处理的锂离子电池不存在任何缝隙或焊缝，因而具有较强的机械性能。

附图说明

图1为本发明方法中锂离子电池的软包装电芯；

图2为将保护线路板组装于图1中的电芯的示意图；

图3为本发明方法中边框的示意图；

图4为图3中的模塑模具内安装有组合好保护线路板的电芯的示意图；

图5为经过模塑后制成的半成品锂离子电池；

图6为根据本发明方法用覆膜层进行包覆的示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的优选实施方式进行详细地描述。

本发明提供的一种锂离子电池的包装方法，该方法包括首先将边框8模塑于软包装的电芯1上，再对模塑有边框8的电芯1用覆膜层16包覆。

如图1所示，软包装的电芯1利用复合膜将电池极片(未显示)以及电解物质(未显示)封装其中而制成，具有正极极耳2和负极极耳3，正极极耳2和负极极耳3分别与电芯1内部的正极极片(未显示)和负极极片(未显示)电连接。

与传统的在金属壳体内封装有电池极片和电解物质相比，软包装的电芯1封装材料薄，因而使用该种电芯制成的锂离子电池具有较大的容量比，而且，由于当电解物质不稳定而产生气体甚至爆炸时，软包装的封装方式使锂离子电池的安全性更好。

在锂离子电池中，一般都设置有保护线路板，保护线路板的作用包括防止锂离子电池过度充电、过度放电等。因而，优选地，在模塑前，将保护线路板6组合于电芯1上，如图2所示，所述模塑将保护线路板6、电芯1以及边框8模塑成为一个整体。

保护线路板6可以通过多种方式连接于电芯1，只要电芯1能实现电连接即可，即，只要保护线路板6实现与电芯1的正极极耳2和负极极耳3的电连接即可。

由于电芯1为软包装，因而正极极耳2和负极极耳3也较为柔软，位置公差较大，不容易确定正极极耳2和负极极耳3位于合理的位置范围内。因而，为了确保保护线路板6与正极极耳2和负极极耳3能牢固电连接，优选地，通过导电的连接部件4和5分别将正极极耳2和负极极耳3连接于保护线路板6。这样，通过该导电的连接部件4和5克服了正极极耳2和负极极耳3位置公差较大的问题。

导电的连接部件4和5可以由任意导电的材料制成，如钢、铜、铝或镍以及各种合金等，因而优选地，连接部件4和5可以为镍带、铝镍复合带或钢镀镍带。

导电的连接部件4和5可以通过多种方法而分别连接于正极极耳2和负极极耳3，如点焊、超声波焊等，为本领域普通技术人员所熟知。

另外，在将保护线路板6连接于电芯1之前，还可以通过点焊将温度保护器(PTC)7连接于保护线路板6上。

这样，按照上述过程，可以预备完成将要进行模塑的电芯1。

如图3所示，边框8具有与锂离子电池相同的形状，具体的说，边框8构成锂离子电池的基本形状，边框8的形状尺寸可以根据锂离子电池的形状尺寸来设计。边框8内容纳电芯1，，边框8的内部形状尺寸可以根据所要容纳的电芯1的形状尺寸来设计。

边框8的材料可以为PC4610，可以通过多种方法制作，如：塑胶注塑成型。

准备好电芯1以及边框8后，可以进行模塑工序。下面对模塑过程进行详细地描述。

模塑工序在模塑模具(未显示)中进行，模塑模具的作用为：保持边框8以及电芯1的正确位置，模塑模具的模腔与锂离子的形状对应，以便于恰好容纳边框8。根据锂离子电池或边框8的形状设计模塑模具为本领域普通技术人员所熟知，在此不再详细描述。

模塑时，可以将边框8首先置入模塑模具内，然后将电芯1置入边框8内，再进行模塑，但是按照上述顺序放置边框8和电芯1，不便于调整电芯1在边框8内的正确位置。

因而，为了便于调整电芯1在边框8内的正确位置，在优选情况下，模塑包括将电芯1置于边框8内，将边框8和电芯1一起置入模塑模具内，使电芯1的四周于边框8的四周内表面之间具有均匀一致的间隙，合模，在所述间隙内填入模塑材料，模塑成形，再将模塑模具除去。

将电芯1置入边框8内后，在进行模塑之前，需要使电芯1在边框8内处于正确的位置，且保持该位置固定，使电芯的周边与模腔四周的内表面之间具有均匀一致的间隙。

该间隙用于在进行模塑时填入模塑材料，从而使制得的半成品锂离子电池具有较好的外形尺寸。

如图3和图4所示，边框8具有两个相对的开口，其中一侧开口的尺寸大于所述电芯1的尺寸，另一侧开口9的尺寸小于电芯1的尺寸，所述电芯1通过尺寸较大的开口而置于尺寸较小的开口上。

这样，可以通过较大尺寸的开口将电芯1置入边框8内，从而使电芯1放置于较小的开口上。较小的开口9的作用为支撑电芯1，从而便于将电芯1置入边框8内后，再将边框8与电芯1一起置入模塑模具。

由于边框8具有两个相对的开口侧，这样，当模塑时不会在该开口侧上模塑有模塑材料，从而显著地减小了锂离子电池在厚度方向上的厚度，提高了电池的容量比。

为了便于保持电芯1在边框8内的准确位置，优选地，尺寸较小的一侧开口9具有限位边10。该限位边10为倾斜的斜面，或分布于开口9边缘的突起等，该限位边10所限定的区域与电芯1的尺寸大小相同，因而可以有助于保持电芯1在边框8内的正确位置。

由于电芯1在装入边框8内之前组装有保护线路板6，而且正极极耳2和负极极耳3较为柔软，因而，在将电芯1装入边框8时，需要确保保护线路板6与正极极耳2和负极极耳3牢固电连接且保护线路板6相对边框8处于正确的位置上，从而使保护线路板6的簧片13与边框8的簧片孔17之间的距离处于合适的范围。

为了确保保护线路板6的正确位置，优选地，边框8具有保护线路板支撑结构11，该保护线路板支撑结构11与边框8的内壁固定连接，当将电芯1置入边框8内时，保护线路板6位于所述保护线路板支撑结构11与边框8的内壁表面之间，如图4所示。

这样，当制得锂离子电池后，该电池与用电器件(如电池与手机)之间通过触头与簧片13的接触而实现电连接，触头与簧片13之间需要保持一定的压力，以确保电连接更加稳固，锂离子电池从而能稳定有效地向用电器件供应电能。保护线路板支撑结构11的作用还在于支撑保护线路板6，从而防止触头与簧片13长时间作用后，保护线路板6会出现位置偏差，从而影响锂离子电池与用电器件之间的电连接。

保护线路板支撑结构11固定于边框8的内壁，从而能起到支撑保护线路板6并起到定位保护线路板6的作用。该保护线路板支撑结构11可以与边框8做为一体。

由于电芯1为软包装，因而不能完全保证电芯1具有规则的几何形状，在将电芯1置入边框8内后，即便是如上述方法将电芯1保持于边框8内的正确位置，很有可能存在部分位置不能使电芯1的四周与边框8的侧壁表面之间具有均匀一致的间隙。因而，优选地，在电芯1与边框8侧壁之间不规则的部分(如较大的空隙)，添加填料，从而使电芯1的四周与边框8内壁表面之间具有均匀一致的间隙，以便于进行下一步的模塑操作。

所述填料可以为汉高939。

在将电芯1置入边框8内，且将电芯1固定于边框8内的相对正确位置后，合模，然后在电芯1与边框8内表面之间的间隙内填充模塑材料，同时还向保护线路板6与电芯1之间的间隙内填充模塑材料。换句话说，在电芯1与边框8之间的间隙内都填充满模塑材料，同时保持保护线路板6的簧片13通过边框8的簧片孔17暴露于外部。

模塑时，将温度较高的液态模塑材料注入上述间隙内，该模塑材料将上述间隙以及空隙填满，然后经过冷却后，温度较高的的模塑材料转化为常温的固体，然后，出模(将模塑模具除去)，从而使边框8模塑于电芯1上，制得半成品的锂离子电池15，如图5所示。

如图5所示，将所述边框8模塑于电芯1后，边框8将所述电芯1的侧壁覆盖，同时保留电芯1除了侧壁之外的表面暴露。

由于边框8具有一对相对的开口侧，因而电芯1仅在侧壁上由边框8覆盖，二者之间的间隙由模塑材料填充，且保护线路板6和边框8以及电芯1模塑为一个整体。电芯1在厚度方向上没有产生材料，从而能显著地提高制得的电池的容量比。

由于保护线路板支撑结构11的作用，确保了保护线路板6的正确位置，从而使保护线路板6的簧片13正好露出，从而能保证锂离子电池与手机或各种便携式设备的可靠电连接。

此外，由于电芯1为软包装电芯，因而，电芯1可以具有多种形状，如长方体、正方体、圆柱体等，以及各种其他不规则的形状，可以根据锂离子电池的具体应用场合来确定。电芯1的尺寸大小以及形状可以根据锂离子电池的应用场合而不同。

优选情况下，电芯1为长方体，根据上述的模塑方法后，所述边框8将所述电芯1的除两个最大的表面之外的四个面覆盖，该模塑将边框8以及电芯1模塑成为一个整体，同时保留电芯1的最大的两个表面暴露。

由于电芯1最大的两个表面暴露，经过覆膜层包覆后，电池厚度方向上仅包括电芯1的厚度以及覆膜层的厚度之和，明显了提高了锂离子电池的容量比。

而且，支撑的半成品电池15具有凹部14，从而保证锂离子电池能牢靠装配于安装位置，如手机中的电池安装座。

为了避免对软包装电芯1产生不利影响，优选地，采用低压模塑方法进行模塑。其中，模塑的温度范围为：150-300摄氏度，模塑压力的范围为15-50千克力。

模塑材料可以为：BOSTIK热熔胶。

在制得半成品锂离子电池15后，由于半成品锂离子电池15的厚度方向上的两个表面均暴露于外部，因而还需要使用覆膜层16包覆半成品锂离子电池15。从而一方面可以保护电芯1，另一方面使半成品电池15具有较好的强度以及良好的外观。

如图6所示，覆膜层16包覆半成品锂离子电池15的表面。覆膜层16可以由任意材料制成，如各种合金或金属薄片，优选为：覆膜铝片。覆膜层16的厚度范围为：0.01-0.15mm，该厚度较小，因而锂离子电池容量比较高。

为了进一步在覆膜层16与半成品电池15之间形成牢固连接，且确保半成品电池15在覆膜层16包裹的空间内固定，优选地，在用覆膜层16进行包覆前，在覆膜层16与有边框的电芯(半成品电池15)接触的表面上具有粘合剂，从而将二者牢固的粘在一起。粘合剂可以为3M胶。

按照本发明提供的锂离子电池的包装方法，模塑工序将边框与软包装的电芯模塑为一个整体，从而具有锂离子电池基本形状的半成品锂离子电池，而覆膜处理使得半成品电池具有较好的表面质量。按照本发明提供的方法生产的锂离子电池，在电池的厚度方向上仅为电芯1的厚度以及覆膜层的厚度之和，因而大大提高了锂离子电池的容量比。而且，覆膜层为整体部件，不是像传统技术中通过焊接而成，因而具有较好的机械强度。

Claims (10)

1.一种锂离子电池的包装方法，其特征在于，该方法包括首先将边框(8)模塑于软包装的电芯(1)上，再对模塑有边框(8)的电芯(1)用覆膜层(16)包覆。

2.根据权利要求1所述的包装方法，其中，在模塑前，将保护线路板(6)组合于所述电芯(1)上，所述模塑将保护线路板(6)与电芯(1)以及边框(8)模塑成为一个整体。

3.根据权利要求1所述的包装方法，其中，所述模塑包括将电芯(1)置于边框(8)内，将电芯(1)和边框(8)置入模塑模具内，使电芯(1)的四周与边框(8)四周的内表面之间具有均匀一致的间隙，合模，在所述间隙内加入模塑材料，模塑成形，再将模塑模具去除。

4.根据权利要求3所述的包装方法，其中，所述边框(8)具有两个相对的开口，其中一侧开口的尺寸大于所述电芯(1)的尺寸，另一侧开口的尺寸小于所述电芯(1)的尺寸，所述电芯(1)通过所述尺寸较大的开口而置于所述尺寸较小的开口上。

5.根据权利要求3所述的包装方法，其中，所述边框(8)具有保护线路板支撑结构(11)，该保护线路板支撑结构(11)与所述边框(8)的内壁固定连接，所述保护线路板(6)位于所述保护线路板支撑结构(11)与边框(8)的内壁之间。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的包装方法，其中，将所述边框(8)模塑于所述电芯(1)后，所述边框(8)将所述电芯(1)的侧壁覆盖，保留电芯(1)除侧壁之外的表面暴露。

7.根据权利要求6所述的包装方法，其中，所述电芯(1)为长方体，所述边框(8)将所述电芯(1)的除两个最大的表面之外的四个面覆盖，所述模塑将边框(8)与电芯(1)模塑成为一个整体，同时保留电芯(1)最大的两个表面暴露。

8.根据权利要求1所述的包装方法，其中，所述模塑的的温度范围为150-300摄氏度，所述模塑的压力范围为15-50千克力。

9.根据权利要求1所述的包装方法，其中，所述模塑使用的材料为BOSTIK热熔胶。

10.根据权利要求1所述的包装方法，其中，在用覆膜层(16)进行包覆前，在覆膜片(16)与模塑有边框(8)的电芯(1)接触的表面上涂覆粘合剂。

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