CN101552358A - 锂离子电池的制造方法和锂离子电池的封装壳 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池的制造方法，包括：将电池芯装入封装壳内，并将中空管一端开口置于封装壳内，另一端开口置于封装壳外，所述封装壳四周密封，通过所述中空管与外界相通；抽真空：将封装壳通过所述中空管与抽真空设备连接抽真空；注入电解液，并静置；化成、抽真空；电池封口，制得锂离子电池成品。本发明制造过程简单，不需要昂贵且通用性低的注液设备、润湿设备等设备，能够防止电解液腐蚀电池壳，并提高电池性能。

Description

锂离子电池的制造方法和锂离子电池的封装壳
技术领域
本发明涉及电池制造领域，尤其涉及一种锂离子电池的制造方法和锂离子电池的封装壳。
背景技术
锂离子电池自二十世纪九十年代开发成功以来，由于它具有能量高、循环寿命长、工作电压高、无污染等独特的优势，现已广泛应用于移动电话、数码相机、笔记本电脑等电子电器中，并逐步向电动自行车、电动汽车，备用电源等大容量动力锂离子电池应用领域拓展。锂离子电池如果按电池壳包装形式可以分为两种，一种为硬壳锂离子电池，通常以钢壳、铝壳以及塑料壳包装；另一种为软包装锂离子电池，通常以软质铝塑复合膜包装。
在锂离子电池生产过程中，水份对电池的性能会产生极大的破坏作用，因此在电池注液前电池芯要进行深度干燥，并且在注液时要尽量在无水和无氧的条件下进行，硬壳锂离子电池原有注液、化成工艺是这样的：
注液；
注液孔上贴胶布或高吸收性滤纸并套上胶圈以密封注液孔；
静置以润湿；
化成充电；
钢珠封口；
撕胶布；
清洗电池上残留电解液的痕迹。
目前采用的注液方法主要是在锂离子电池的电池盖或电池壳体上保留注液小孔来进行注液，注液时一般是先将电池固定在注液装置上，然后用带有密封垫的注液管通过注液孔插入电池内部，再用海霸泵往注液管中注入电解液，然后将电池和注液装置放入真空箱中进行抽真空，让电池中的气体顺着注液管被抽出，同时电解液进入电池内。由于电池材料缝隙内的细小气泡在电解液的压力下不能完全释放出来，从而造成注液困难，生产效率低，润湿效果差，另外注液时易出现电解液接触空气，吸收空气中的水份，从而损坏电池性能。
因为一般的注液、静置和化成环境达不到无水的要求，为了防止空气中水份会进入锂离子电池中，给电池带来的负面影响，所以注液后锂离子电池不能敞口放置在空气中，一般都要在注液孔上贴上胶布或高吸收性滤纸。
电池注液后就要开始润湿，其目的是使电解液均匀分布于极片及隔膜中，排出电极材料微孔中的气体，以提高电池的性能。
现有的制造方法中需要专用且昂贵的注液和润湿设备才能达到好的注液和润湿效果。
电池润湿后，锂离子电池首次化成时会在负极表面形成SEI膜(SolidElectrolyte Interface)，而在SEI膜的形成过程中会产生大量气体，而产生的气体容易将密封的胶布或高吸收性滤纸顶开，从而使外界的空气容易进入到电池内部，严重损坏电池的各项性能。
另一方面化成时电池内的电解液易随着产生的气体从注液孔溢出，腐蚀电池壳。为了防止电解液流出后留下的白斑，一般还要套上一环形弹性胶圈。胶圈包括套设在电池上时与电池侧面接触的侧壁部分、与电池盖接触的上端部分、与电池底部接触的下端部分。该弹性胶圈可将胶布或高吸收性滤纸紧压在电池上盖上密封注液孔，防止电解液漏出或者水份进入。有的为了进一步的防止漏液或水份进入，会在胶布上放置一小块方形的垫片然后再套胶圈，套好胶圈电池静置润湿后，放置在充电柜上化成，化成结束后取下胶圈，用钢珠封口，然后撕下注液孔上的胶布，这样还是有可能有电解液流出在电池上留下白斑，对电池还要用酒精、丙酮等进行清洗或抛光的工作。中国专利200720121914.9发明了一种用于锂离子电池制造工艺的胶圈，可以降低电池生产的制作成本，提高电池的性能，但是这种方法还是不能完全避免电池材料接触到空气中的水份，电解液还是可能腐蚀电池壳，留下白斑。
另一方面化成时产生的有害气体会有一部分停留在电池内部，这也会损坏电池的性能。中国专利02134461.2对传统的制造工艺进行了改进，提供了一种锂离子电池开口正压化成方法，但是还是不能完全避免电池材料接触到空气中的水份，并且排气不彻底，以致于影响电池的性能。
因此用传统方法来制造锂离子电池，存在如下问题：一是注液时对环境要求高、电池注液困难、润湿效果差；二是化成时产生的气体容易将注液孔上贴的胶布或高吸收性滤纸等顶开，使外界的空气进入到电池内部，损坏电池的性能；三是化成时产生的有害气体会有一部分停留在电池内部，损坏电池的性能；四是化成时电解液易随着产生的气体从注液孔溢出，腐蚀电池壳，影响外观，需要清洗和抛光。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锂离子电池的制造方法，其制造过程简单，不需要昂贵且通用性低的注液设备、润湿设备等设备，能防止电解液腐蚀电池壳，并提高电池性能。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种锂离子电池的制造方法，包括：
将电池芯装入封装壳内，并将中空管一端开口置于封装壳内，另一端开口置于封装壳外，所述封装壳四周密封，通过所述中空管与外界相通；
抽真空：将封装壳通过所述中空管与抽真空设备连接抽真空；
注入电解液，并静置；
化成、抽真空；
电池封口，制得锂离子电池成品。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述注入电解液为：注液设备通过所述中空管与所述封装壳连接注入电解液。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，化成同时通过所述中空管抽真空的方式排出气体。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，化成后通过中空管对电池抽真空。
为解决上述技术问题，本发明还提出了一种锂离子电池的封装壳，壳内装有电池芯，所述封装壳上设置有中空管，所述中空管的一端置于所述封装壳内，另一端置于所述封装壳外，所述中空管与外界相通。
进一步地，上述封装壳还可具有以下特点，所述中空管置于封装壳外的开口处设有胶帽。
进一步地，上述封装壳还可具有以下特点，所述封装壳包括用于容纳电池芯的电池壳和用于对所述电池壳进行密封的电池壳盖板，所述中空管设置在所述电池壳的侧壁上，或者设置在所述电池壳盖板上。
进一步地，上述封装壳还可具有以下特点，所述封装壳上设置有电极极柱，所述中空管设置在所述电极极柱内。
进一步地，上述封装壳还可具有以下特点，所述中空管为设置在所述电极极柱内的通道。
进一步地，上述封装壳还可具有以下特点，所述通道内侧设有螺纹。
进一步地，上述封装壳还可具有以下特点，所述中空管的数量为至少一个。
进一步地，上述封装壳还可具有以下特点，所述封装壳的材质为钢壳或铝壳或塑料壳。
本发明锂离子电池的制造方法中，所使用的抽真空设备采用一般的真空泵或真空发生器即可实现，注液采用简单设备即可完成，注液后的润湿过程也无需专用的润湿设备即可实现均匀润湿，不仅降低设备成本，电池的制作过程简单易操作，且制得的电池性能稳定；化成时和化成后对电池进行抽真空可有效避免电池内残留气体从而影响电池寿命或使用效果。
附图说明
图1是本发明提供的一种锂离子电池的封装壳的结构图；
图2是本发明提供的另一种锂离子电池的封装壳的结构图；
图3是本发明锂离子电池的制造过程示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、电池壳，2、电池壳盖板，3、正极极柱，4、负极极柱，5、中空管，6、胶帽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1是本发明提供的一种锂离子电池的封装壳的结构图。如图1所示，该锂离子电池的封装壳包括用于容纳电池芯的电池壳1，电池壳1中装有电池芯(图1中未示出)，用于对电池壳1进行密封的电池壳盖板2，电池芯的正极极柱3和负极极柱4伸出电池壳盖板2，设置在电池壳盖板2上的中空管5，中空管5的一端置于封装壳内，另一端置于封装壳外，中空管5与外界相通，中空管5置于封装壳外的开口处设有胶帽6，用于抽真空后将中空管5密封，防止外界气体等进入，胶帽6也可用三通阀等代替。在其他实施例中，中空管置于封装壳外的部分外侧可以设有螺纹，以便在抽真空后可以用与该螺纹相适应的螺栓将该中空管密封。
图2是本发明提供的另一种锂离子电池的封装壳的结构图。如图2所示，该锂离子电池的封装壳同样包括电池壳1，电池壳1中装有电池芯(图2中未示出)，电池壳盖板2、电池芯的正极极柱3和负极极柱4伸出电池壳盖板2，与图1所示封装壳不同的是，图2中，中空管5设置在正极极柱3内。当然，中空管5也可以设置在负极极柱4内。图2中，中空管5可以是设置在正、负极极柱上的通道。进一步地，该通道内侧可以设有螺纹，以便在抽真空后用与该螺纹相适应的螺钉将通道密封。
当然，除图1和图2所示的位置外，在其他实施例中，中空管还可以设置在封装壳的其他位置，比如电池壳的侧壁上。
各实施例中，中空管的数量为至少一个，中空管的长度及尺寸可根据电池的容量、形状或尺寸来确定，封装壳可以为钢壳或铝壳或塑料壳。
下面根据上述的锂离子电池的封装壳结构，说明本发明的锂离子电池的制造方法。
图3是本发明锂离子电池的制造过程示意图。如图3所示，本发明锂离子电池的制造方法包括以下步骤：
步骤301，将封装壳预密封：将电池芯装入封装壳内，并将中空管一端开口置于封装壳内，另一端开口置于封装壳外，封装壳四周密封，通过中空管与外界相通；
预密封过程中，封装壳除通过中空管与外界相通外，还可以预留防爆阀。
步骤302，抽真空：将中空管与抽真空设备的抽气管道相连接，对封装壳抽真空，当封装壳内真空度达到锂离子电池制造工艺要求时，封住中空管，断开中空管与真空设备的抽气管道的连接，并用胶帽或三通阀等将中空管密封，使得封装壳内为真空，且不与外界相通；
步骤303，注液：去除中空管的胶帽或通过三通阀将中空管置于封装壳外的开口打开，并将中空管外端开口与注液设备的注液管道相连接进行注液，由于封装壳内为真空，而注液设备处在自然环境中即大气压的环境下，因此电解液会自然流入封装壳内，该注液方式简单，所需注液设备简单，注液结束后，将中空管断开并通过胶帽等密封，电池静置进行润湿，由于封装壳内注液前为真空，因此电池的润湿更加均匀，无需专门的润湿设备；
步骤304，化成：将封装壳上的电池芯的正负极与化成设备的相应正负极连接，化成电池；
步骤305，化成结束后，重复步骤302，之后进入步骤306；
步骤306，将中空管密封，使得封装壳完全密封，不与外界相通；密封后，即制成电池成品。
在其他实施例中，化成的步骤中可以在化成电池的同时抽真空，从而可在化成的同时将电池内残留的气体以及化成过程中新生成的气体排出，实现真空状态下的化成。电池化成时压力均匀，且有效避免电池内残留气体或化成产生的气体积蓄在电池内，从而达到提高电池性能的效果。
本发明锂离子电池的制造方法中，所使用的抽真空设备采用一般的真空泵或真空发生器即可实现；注液采用简单设备即可完成，注液后的润湿过程也无需专用的润湿设备即可实现均匀润湿，不仅降低设备成本，电池的制作过程简单易操作，且制得的电池性能稳定；化成时及化成后对电池进行抽真空可有效避免电池内残留气体从而影响电池寿命或使用效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种锂离子电池的制造方法，其特征在于，包括：
将电池芯装入封装壳内，并将中空管一端开口置于封装壳内，另一端开口置于封装壳外，所述封装壳四周密封，通过所述中空管与外界相通；
抽真空：将封装壳通过所述中空管与抽真空设备连接抽真空；
注入电解液，并静置；
化成、抽真空；
电池封口，制得锂离子电池成品。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述注入电解液为：注液设备通过所述中空管与所述封装壳连接注入电解液。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于，化成同时通过所述中空管抽真空的方式排出气体。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于，化成后通过中空管对电池抽真空。
5.一种锂离子电池的封装壳，壳内装有电池芯，其特征在于，所述封装壳上设置有中空管，所述中空管的一端置于所述封装壳内，另一端置于所述封装壳外，所述中空管与外界相通。
6.根据权利要求5所述的封装壳，其特征在于，所述中空管置于封装壳外的开口处设有胶帽。
7.根据权利要求5所述的封装壳，其特征在于，所述封装壳包括用于容纳电池芯的电池壳和用于对所述电池壳进行密封的电池壳盖板，所述中空管设置在所述电池壳的侧壁上，或者设置在所述电池壳盖板上。
8.根据权利要求5所述的封装壳，其特征在于，所述封装壳上设置有电极极柱，所述中空管设置在所述电极极柱内。
9.根据权利要求8所述的封装壳，其特征在于，所述中空管为设置在所述电极极柱内的通道。
10.根据权利要求9所述的封装壳，其特征在于，所述通道内侧设有螺纹。
11.根据权利要求5至10任一项所述的封装壳，其特征在于，所述中空管的数量为至少一个。
12.根据权利要求5至10任一项所述的封装壳，其特征在于，所述封装壳的材质为钢壳或铝壳或塑料壳。
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