CN101335337A - 一种锂电池的电极密封结构 - Google Patents

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吴晓东
王超
吕伟
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Abstract

本发明公开了一种锂电池的电极密封结构，包括电池壳盖、穿过电池壳盖上铆钉孔设置的铆钉以及位于电池壳盖与铆钉之间的凸形垫圈和套于铆钉上、位于壳盖与连接片之间的凹形垫圈，所述凹形垫圈或凹形垫圈和凸形垫圈由聚丙烯和聚乙烯混合构成，其中所述聚丙烯占总重量的10％～60％。本发明通过适合的PP与PE的混合配比，制备得到的凹凸形垫圈的抗扭力较高，避免组装时开裂，同时具有合适的软化点，在正常工作中避免变形，有效提高密封性能，而在异常情况下，过温变形，具有泄气作用，防止爆裂，提高安全性。

Description

一种锂电池的电极密封结构
技术领域
本发明涉及一种锂电池，具体涉及一种锂电池的电极密封结构。
背景技术
锂电池由于具有重量轻、体积小、电容量较大、充电速度快等优点，被广泛应用于笔记本电脑等各类数码、通讯产品以及电动自行车、电动汽车等大容量、高电压的交通工具上。
目前，现有的锂电池通常包括壳体和容纳于壳体内的正负极极片、隔膜和电解液，极片上设有极耳，壳体一端开口，并由壳盖遮蔽开口，壳盖与壳体间通过焊接形成密封结构，所述壳盖上设有两个电极引出孔，分别连接有正极电极密封结构和负极电极密封结构，所述电极密封结构为，在电极引出孔处的壳盖上、下面分别设有配合的凹垫和凸垫，凸垫下表面设有电极极耳，凹垫上表面设有电极冲片，再通过铆钉固定连接于壳盖上，从而将电极极耳通过金属铆钉引出到电池体外，同时，通过绝缘的凹垫和凸垫将其与壳盖隔开并实现绝缘密封。
现有技术中，凹、凸垫通常采用的是市售的聚乙烯塑料(PE塑料)，PE塑料具有柔韧性较强，不易开裂的特点，但其软化点较低；然而，在锂电池的制作过程中需要高温干燥步骤以除去水分，这使得凹、凸垫发生软化、变形现象，进而其密封性降低，出现电解液泄漏等情况，此外，在锂电池出现异常情况时，如电池短路，也会出现上述情况。聚丙烯塑料(PP塑料)也是一种常用的塑料，其软化点较高，但是，由于PP塑料的脆性较大，在打入铆钉时容易出现开裂现象，导致垫片报废，无法正常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池的电极密封结构，其凹、凸形垫圈具有适合的软化点及抗冲击能力，有助于提高锂电池的密封性能。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种锂电池的电极密封结构，包括电池壳盖、穿过电池壳盖上铆钉孔设置的铆钉以及位于电池壳盖与铆钉之间的凸形垫圈和套于铆钉上、位于壳盖与连接片之间的凹形垫圈，所述凹形垫圈或凹形垫圈和凸形垫圈由聚丙烯和聚乙烯混合构成，其中所述聚丙烯占总重量的10％～60％。
上述技术方案中，所述凹、凸形垫圈在密封结构中承担绝缘与密封功效，通过聚丙烯PP与聚乙烯PE的混合作为垫圈的原料，一方面利用PP料的加入提高PE料的软化点(PP料的软化点在120℃左右)，从而可避免垫圈在电池正常使情况下被软化；另一方面利用PE料的柔韧性提高PP料的抗应力性，避免铆接时的受力而开裂。本发明的凹凸垫可有两种选择：一是凹凸垫均是由聚丙烯和聚乙烯混合构成；二是仅凹垫由混料构成，而凸垫是PP料，这是因为凸垫位于凹垫下方，而铆钉是在打在凹垫上，因此凸垫采用PP料也不会开裂。实验发现，当PP料的加入量小于10％时，对混合料软化点的提升作用不大，无法满足锂电池密封结构对软化点的要求，原料混合后注塑成型为凹、凸形垫圈，该成型过程为现有技术。
优选的技术方案是，所述聚丙烯PP与聚乙烯PE的重量比为1∶9～4∶6。用在上述配比中混合而成的原料制作成的垫圈，具有较为合适的软化点，可确保垫圈在电池正常工作的发热情况不变形，提供良好的密封效果；另外，在电池异常发热时，如短路等，导致电池壳体内热量积聚过高，有爆裂的危险，常通会在电池壳上设置泄气阀，而本发明中垫圈在采用上述配比后，在这种情况下温度达到垫圈的软化点，垫圈变形后可充当泄气阀使用，具有防爆的作用。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明将聚丙烯和聚乙烯按一定比例混合后，作为制备凹、凸形垫圈的原料，利用PP提高PE的软化点，而以PE提高PP的抗扭力，避免铆接时开裂，而在获得适合的软化点后，一方面可防止垫圈在干燥及正常工作温度下变形，提高密封性能，可长期使用；另一方面在电池异常状态下过温，达到垫圈软化点，垫圈变形作为泄气阀使用，防止电池爆裂，提高安全性能。
附图说明
图1是本发明实施列一的结构示意图。
其中：1、凹形垫圈；2、凸形垫圈；3、铆钉；4、壳盖；5、连接片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围：
实施例一：参见图1所示，一种锂电池的电极密封结构，包括电池壳盖4、穿过电池壳盖4上铆钉孔设置的铆钉3以及位于电池壳盖4与铆钉3之间的凸形垫圈2和套于铆钉3上、位于壳盖4与连接片5之间的凹形垫圈1，所述凸形垫圈2和凹形垫圈1分别由聚丙烯PP和聚乙烯PE混合构成，其中所述聚丙烯PP占总重量的10％～60％。
在本实施例中，所述聚丙烯PP与聚乙烯PE的重量比为2∶8，使PE的软化点提高到73℃以上，避免干燥过程中的变形现象发生，可长期应用。在该配比下测试凹形垫圈的铆接性能及干燥性能，同时验证凸形垫圈的密封性能：
对116块安装有本实施例的电池进行测试，测试步骤如：
1、准备好各部件；
2、部件清洗(凹、凸垫、铆钉酒精清洗并晾干，壳盖超声波清洗并烘干)，壳盖内孔点胶(晾干)、凸垫浸胶(晾干)，极组入壳打孔；
3、铆接(行程---铆接后高：正极：10.2±0.1mm、负极：9.9±0.1mm、气压6.0MPa、时间2.0s  1、2#铆接机)，铆接后记录相关参数(接触电阻、冲片扭力、外观)；
4、焊接(按现有生产工艺焊接)，焊接正常无问题；
5、真空测漏(按现有生产工艺真空检漏)，测漏正常无问题；
6、入箱干燥(按现有生产工艺干燥)；
7、干燥后测扭力，扭力达标无凹垫开裂软化现象；
8、注液(按现有生产工艺，注液量44.5±1g)；
9、化成(一次化成)，结束后抽真空充保护气；
10、点焊、封口，正常无问题；
11、继续二次化成及后续作业；
结论是：
1、铆接后接触电阻合格，冲片扭力合格，凹垫无开裂现象；
2、干燥后冲片扭力3.5kgf.cm合格，凹垫无软化开裂现象；
3、真空检漏，凸垫密封无问题。
实施例二：一种锂电池的电极密封结构，包括电池壳盖、穿过电池壳盖上铆钉孔设置的铆钉以及位于电池壳盖与铆钉之间的凸形垫圈和套于铆钉上、位于壳盖与连接片之间的凹形垫圈，所述凸形垫圈和凹形垫圈分别由聚丙烯PP和聚乙烯PE混合构成，其中所述聚丙烯PP与聚乙烯PE的重量比为4∶6。
实施例三：一种锂电池的电极密封结构，包括电池壳盖、穿过电池壳盖上铆钉孔设置的铆钉以及位于电池壳盖与铆钉之间的凸形垫圈和套于铆钉上、位于壳盖与连接片之间的凹形垫圈，所述凹形垫圈由聚丙烯PP和聚乙烯PE混合构成，其中所述聚丙烯PP与聚乙烯PE的重量比为1∶9；凸形垫圈采用PP料。

Claims (2)

1.一种锂电池的电极密封结构，包括电池壳盖(4)、穿过电池壳盖(4)上铆钉孔设置的铆钉(3)以及位于电池壳盖(4)与铆钉(3)之间的凸形垫圈(2)和套于铆钉(3)上、位于壳盖(4)与连接片(5)之间的凹形垫圈(1)，其特征在于：所述凹形垫圈(1)或凹形垫圈(1)和凸形垫圈(2)由聚丙烯和聚乙烯混合构成，其中所述聚丙烯占总重量的10％～60％。
2.根据权利要求1所述的电极密封结构，其特征在于：所述聚丙烯与聚乙烯的重量比为1∶9～4∶6。
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