CN101359728A - 一种负压型塑壳球阀锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法及由该方法制得的电池，该电池包括壳体及壳体内的电芯，壳体上设有铝或铝合金材料的极耳及具有减压排气作用且带压紧环的球阀，壳体与极耳共同注塑成形为一整体，该电池制作方法是先制作正极负极，再烘干、滚压、刀模冲片、叠片、包扎等，包扎后的电芯叠片进行冲孔并与盖板的正负极柱相铆接，再干燥除水分后密封装壳并注入电池电解液，然后进行化成，化成后再常温贮存，将电池电芯抽至负压状态，最后组装出厂。本发明借用软包负压原理用于塑壳硬包电池结构上，减少了极易燃烧流动的有机电解液，减少了电芯内阻，均匀了电芯工作温度，防止废气产生，同时塑壳薄壁且不需要加强筋，外型美观。

Description

一种负压型塑壳球阀锂离子电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体来说是一种大容量锂离子电池的技术开发。
背景技术
目前形势对于锂离子动力电池尽早大量用于车用电源非常企盼，而且共认在目前条件下，锂离子电池是车用电源首选电池。特别在最近十年多时间里，在日本、中国、韩国以及其它国家，倾注大量人力和物力集中开发研究动力型锂离子电池的生产技术，无论在正负极材料，相应电解液配方，生产工艺简化，电池结构改进，样机样车多家反复推出对市场的磨合等等，都为动力型锂电池使用创造良好条件。
众所周知，能源需求猛增，特别是我国已跃居仅次于美国石油消耗大国，石油消耗依赖于进口带来的深层次战略危机，后果不堪设想。车用尾气给城市带来环境污染和对人类伤害也是非常严重，人们对于无污染替代石油的车用新能源要求非常迫切，目前从成本和技术难易程度，锂离子电池作为车用电池也明显优于燃料电池。目前动力型锂离子电池分两类，一类是软包(即铝塑膜外包装)；一类是硬包(即塑壳与金属壳)，软包最大弊病是正负极引出极耳很难承受长期大电流工作要求，散热极差，也直接影响极耳处热封质量，常常在此处开焊漏液。硬包中塑壳和金属壳结构，在电池结构中易生成干区，干区一旦形成，电芯就局部过热，使电芯中吸附电液气化，造成电池内压增高，安全阀动作，电池往外排气，排气中又夹带着大量电液喷出，污染电池周围环境暂且不说，电池安全处于极端危险状态，其寿命难以提高。
另外不论是软包或硬包，常用极耳极柱材料，正极为铝材，负极用较贵的紫铜和镍材，成本过高，容易造成资源浪费，因而开发一种新型的安全性能好、寿命长且生产成本低的锂里子电池是本发明的所目的所在。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种结构简单、构思巧妙、安全性能好、寿命长且生产成本低的锂离子电池。
本发明构思可由以下技术方案来实现：
一种负压型塑壳球阀锂离子电池，包括壳体(1)及壳体内的电芯(2)，壳体上设有极耳(3)，所述的壳体上还设置具有减压排气作用且带压紧环(5)的球阀(4)，极耳(3)为铝或铝合金材料的极耳，壳体与极耳共同注塑成形为一整体。
所述的电芯(2)由正极板、负极板及正负极反间的隔膜组成，正极板为铝箔片及其表面涂覆有LiFePO4与LiMn2O4的混合材料层组成，负极板为铜箔片及其表面涂覆有石墨层组成。
一种负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
a、准备电芯的材料；
b、将正极浆料涂布于铝箔上制作成正极；
c、将负极浆料涂布于铜箔上制作成负极；
d、分别将正极、负极进行烘干、滚压、刀模冲片工序；
e、通过叠片机将正极、负极及隔膜进行叠片，叠片后采用聚酰亚胺胶带包扎；
f、将包扎后的电芯叠片进行正负极冲孔，冲孔后的电芯叠片与盖板的正负极柱相铆接；
g、将铆接好的电芯叠片干燥除水分，然后装进壳体内并密封；
h、在真空状态下注入电池电解液；
i、充电放电化成；
j、常温贮存；
k、将电池电芯抽至负压状态；
l、组装出厂。
在步骤b中，所述的正极浆料为LiFePO4与LiMn2O4的混合浆料，二者比例在7∶3至8∶2之间，该铝箔的厚度在20～30μm间。
在步骤c中，所述的负极浆料为石墨，其粒度大小为28μm，该铜箔的厚度在10～12μm间。
在步骤h中，所述的电池电解液为碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯及碳酸二甲酯的混和物，其比例为1∶1∶1，注液量为4.5g/AH。
在步骤i中，电池在0.2C状态下充电、在0.5C状态下放电的条件来进行化成。
在步骤k中，所述的电池电芯抽至的负压为-0.2Mpa。
本实用新型与现有技术相比有如下优点：
本发明锂离子电池的制造方法比现有电池制造工作较为简化，生产成本低，利用本制造方法所制造得的锂离子电池具有以下五点优点：
1、借用软包负压原理，成功地用于塑壳硬包电池结构上，实验证明使用负压0.2Mpa可以使电芯的特性得到了极大改善，不仅减少了极易燃烧流动的有机电解液，降低成本，减少了电芯内阻，均匀了电芯工作温度，防止废气产生，根除了电芯干区产生，省掉了复杂的不稳定的使电池极易失效的安全阀结构。
2、由于塑壳负压工作条件，提拱了正负极可统一选用铝或铝合金材料，也从而解决了正负极柱可与塑盖整体注塑技术，提高电池密封性，简化生产工艺，也提高电池安全性。
3、本发明结构提供了可采用同尺寸大极耳叠片等电芯技术，使电芯装配简单，散热容易，便于组合，适于过流放电，适于车用电源启动时大电流冲击。
4、对应负压技术，采用简易三元乙丙胶球阀，不仅省掉了麻烦的安全阀，使注液工艺也大大简化，负压工艺实现也得到合理解决。该阀也具有一旦内压突增，也具备迅速泄压能力。
5、由于采用球阀负压结构，带来了简化塑壳焊接工艺和材质外型变化，不用常用PP料加玻纤工艺，塑壳薄壁且不需要加强筋，不用热板焊接，没有挤出焊料的麻烦，盖与壳用超声波焊接，外型美观，便于操作，也便于组合时加散热板的有利条件。
附图说明
附图1为本发明产品剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图来对本实用新型作进一步描述：
如附图1所示，一种负压型塑壳球阀锂离子电池，包括壳体1及壳体内的电芯2，壳体上设有极耳3，所述的壳体上还设置具有减压排气作用且带压紧环5的球阀4，极耳3为铝或铝合金材料的极耳，壳体与极耳共同注塑成形为一整体。
所述的电芯2由正极板、负极板及正负极反间的隔膜组成，正极板为铝箔片及其表面涂覆有LiFePO4与LiMn2O4的混合材料层组成，负极板为铜箔片及其表面涂覆有石墨层组成。
本发明负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法包括以下步骤：
首先，准备电芯的材料，如正负极材料、隔膜、粘合剂、石墨等，分别制作正极及负极，正极材料采用LiFePO4与LiMn2O4混合材料，两者比例在7∶3和8∶2之间连续变化；负极材料采用大粒度的人造石墨，人造石墨的粒度大小为28μm；正负极浆料粘合剂均采用改性水性粘合剂，该粘合剂为高分子聚合物，正负极浆料分别涂布在30μm厚铝箔和12μm厚铜箔上，然后经过烘干、滚压、刀模冲片后，通过叠片机(隔膜厚度为30μm的连续PP膜)按照要求极片数量进行叠片，叠片后用聚酰亚胺胶带包扎；包扎后电芯进行正负极冲孔，冲孔后电芯与盖板上正负极柱进行铆接；铆接后电芯进行干燥除水，电芯干燥后在干燥间内入壳，入壳后进行盖与壳的超声焊接，焊接后将球阀置于注液孔内进行真空注液，电解液为碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯及碳酸二甲的混和物，其比例为EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1，注液量为4.5g/AH，注液后拧紧压紧环，然后电池按照0.2C充电，0.5C放电制度进行化成，即就是恒流、恒压充电，然后放电，如此进行几个循环，使电极充分浸润电解液，充分活化，以使容量达到要求为止，这个就是激活过程；化成后按照容量大小电池进行分类，然后在常温下贮存三天再将电池抽至-0.2Mpa负压，涂好紫光胶，干胶后，单体电池入库，再根据用户要求进行组装出厂。

Claims (8)

1、一种负压型塑壳球阀锂离子电池，包括壳体(1)及壳体内的电芯(2)，壳体上设有极耳(3)，其特征在于：所述的壳体上还设置具有减压排气作用且带压紧环(5)的球阀(4)，极耳(3)为铝或铝合金材料的极耳，壳体与极耳共同注塑成形为一整体。
2、根据权利要求1所述的负压型塑壳球阀锂离子电池，其特征在于：所述的电芯(2)由正极板、负极板及正负极反间的隔膜组成，正极板为铝箔片及其表面涂覆有LiFePO4与LiMn2O4的混合材料层组成，负极板为铜箔片及其表面涂覆有石墨层组成。
3、一种负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法，其特征包括以下步骤：
a、准备电芯的材料；
b、将正极浆料涂布于铝箔上制作成正极；
c、将负极浆料涂布于铜箔上制作成负极；
d、分别将正极、负极进行烘干、滚压、刀模冲片工序；
e、通过叠片机将正极、负极及隔膜进行叠片，叠片后采用聚酰亚胺胶带包扎；
f、将包扎后的电芯叠片进行正负极冲孔，冲孔后的电芯叠片与盖板的正负极柱相铆接；
g、将铆接好的电芯叠片干燥除水分，然后装进壳体内并密封；
h、在真空状态下注入电池电解液；
i、充电放电化成；
j、常温贮存；
k、将电池电芯抽至负压状态；
l、组装出厂。
4、根据权利要求3所述负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法，其特征在于：在步骤b中，所述的正极浆料为LiFePO4与LiMn2O4的混合浆料，二者比例在7∶3至8∶2之间，该铝箔的厚度在20～30μm间。
5、根据权利要求3所述负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法，其特征在于：在步骤c中，所述的负极浆料为石墨，其粒度大小为28μm，该铜箔的厚度在10～12μm间。
6、根据权利要求3所述负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法，其特征在于：在步骤h中，所述的电池电解液为碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯及碳酸二甲酯的混和物，其比例为1∶1∶1，注液量为4.5g/AH。
7、根据权利要求3所述负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法，其特征在于：在步骤i中，电池在0.2C状态下充电、在0.5C状态下放电的条件来进行化成。
8、根据权利要求3所述负压型塑壳球阀锂离子电池的制造方法，其特征在于：在步骤k中，所述的电池电芯抽至的负压为-0.2Mpa。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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