CN101728574A - 一种单壁结构扣式锂离子蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，旨在提供一种空间利用率高、能量密度高的单壁结构扣式锂离子蓄电池。本发明包括壳体(1)和盖体(2)，所述壳体(1)与盖体(2)均为单壁结构并以扣接的方式相配合，所述壳体(1)与盖体(2)之间设置有胶圈(3)，所述壳体(1)与盖体(2)扣接形成的空间内设置有立式电芯(4)，所述立式电芯(4)包括正极片(41)、隔膜(42)、负极片(41)，所述正极片(41)、隔膜(42)和负极片(41)相贴合并卷绕，正极片(41)、隔膜(42)、负极片(41)的卷绕轴与所述壳体(1)端面及盖体(2)的端面相垂直。本发明可广泛应用于蓄电池领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种单壁结构扣式锂离子蓄电池。
背景技术
锂离子蓄电池与其它传统种类的蓄电池(镍氢电池，隔镍电池，铅酸电池)相比，具有比能量高，重量轻，循环寿命长等优点，目前在很多领域都得到广泛的应用。小型的用电器如手机，笔记本和MP4等，大型的有汽车和电动自行车等都已经或正在使用锂离子蓄电池作为其动力电源。为了更好的配合这些用电器的使用，在电池的结构和外形上主要有以下几种：扣式钢壳电池、圆柱型钢壳电池、方形铝壳电池、铝塑膜软包装电池等。
近年来，小型用电器发展迅猛，特别是超小型电器，如蓝牙耳机、助听器等，其蓄电池的结构和外形主要采用的是铝塑膜软包装和扣式钢壳电池。如图1所示为铝塑膜软包装蓄电池，其软包装的外壳03仅是一层薄的铝塑膜，其体积比能量比较高，但由于其特有的电极引出方式的限制，即其电极引出于包装外壳的外部，因此在电极附近的空间无法得到有效的利用。特别是体积小于1立方厘米的电池，其引出电极01及密封结构02所占空间比例就显得非常高，因此限制了电池的有效体积能量密度。针对一些小型或超小型用电器无法提供满意的电源供应。
如图2所示为传统的扣式钢壳结构蓄电池，该蓄电池采用的是双壁翻边盖结构，双壁翻边盖04必然占据更多的内部空间，因而导致其内部的有效空间较小，而且其电池形状大多像硬币一样大而扁平，其内部的卷绕电芯05只能够在与外壳端面平行的方向放置，由于平放的电芯外形是方的，这样在电池内部就留下很多剩余空间，因此该蓄电池的内部空间的利用率较低，能量密度较低。
综上所述，现有的锂离子蓄电池存在内部空间利用率、能量密度低的技术缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种空间利用率高、能量密度高的单壁结构扣式锂离子蓄电池。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括金属材质的壳体和盖体，所述壳体与所述盖体均为单壁结构并以扣接的方式相配合，所述壳体与所述盖体之间设置有胶圈，所述壳体与所述盖体扣接形成的空间内设置有立式电芯，所述立式电芯包括正极片、隔膜、负极片，所述正极片、隔膜和负极片相贴合并卷绕，所述正极片、隔膜、负极片的卷绕轴与所述壳体端面相垂直。
当取所述壳体为正极时，则所述立式电芯按正极片在内，负极片在外，所述隔膜在所述正极片与负极片之间的排序贴合并卷绕，所述正极片与所述壳体相连，所述负极片与所述盖体相连。
所述壳体的内底部设置有金属层I，所述立式电芯的正极片与所述金属层I连接。
当取所述壳体为负极时，则所述立式电芯按负极片在内，正极片在外，所述隔膜在所述负极片与正极片之间的排序贴合并卷绕，所述负极片与所述壳体相连，所述正极片与所述盖体相连。
所述盖体的内表面设置有金属层II，所述立式电芯的正极片与所述金属层II连接。
所述壳体的材料为炭钢、镀镍钢、不锈钢、铝钢复合带、铝镍复合带、铜、镍、锡中的一种或多种的混合物，所述壳体厚度为0.05～0.3毫米。
所述盖体的材料为炭钢、镀镍钢、不锈钢、铝钢复合带、铝镍复合带、铜、镍、锡中的一种或多种的混合物，所述盖体厚度为0.05～0.3毫米。
所述胶圈的材料为聚丙稀、聚酰胺、ABS、聚乙烯、玻璃纤维、聚氯乙稀中的一种或几种的混合物，所述胶圈厚度为0.05～0.3毫米。
所述正极片的材料为钴酸锂或锰酸锂或氧化镍锂或磷酸铁锂或镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂，所述负极片材料为石墨或导电碳黑。
所述金属层I或所述金属层II的材料为铝、铝合金、不锈钢、金、银、钼、钛中的一种或多种的混合物。
本发明的有益效果是：本发明中，所述壳体与所述盖体均为单壁结构并以扣接的方式相配合，因此，壳体及盖体所占据的空间较小，留下更大的内部空间用于充填锂离子蓄电池的活性材料；所述壳体与所述盖体之间设置有胶圈，该胶圈涵盖了壳体与盖体扣接所重合的部位，因而可有效达到密封的目的，具有优良密封效果的前提下，使得壳体、盖可尽量取薄，以争取更大的内部空间；所述立式电芯的正极片、隔膜和负极片相贴合并卷绕，所述正极片、隔膜、负极片的卷绕轴与所述壳体端面及所述盖体的端面相垂直，使所述立式电芯呈立起的圆柱状，将立式电芯设置于壳体与盖体内部时，可使蓄电池的内部空间得到更有效的利用，提高了空间利用率并加大了蓄电池的能量密度。
传统扣式电池其正极引出多采用与壳体或盖体的不锈钢直接焊接的方法，由于电解液在充电过程中会对壳体或盖体产生腐蚀作用，部分壳体或盖体材料会溶解在电解液中而导致电池的提前失效，本发明中，若取所述壳体为正极时，则在所述壳体的内底部设置有金属层I，所述立式电芯的正极片与所述金属层I连接；若取所述盖体为正极时，则在所述盖体的内表面设置有金属层II，所述立式电芯的正极片与所述金属层II连接，由此，避免了正极片直接与壳体或盖体连接，可有效延长蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1是现有的铝塑膜软包装蓄电池结构示意图；
图2是现有的扣式钢壳结构蓄电池结构示意图；
图3是本发明实施例一的结构剖视图；
图4是本发明图1的A处放大示意图；
图5是本发明实施例二的结构剖视图；
图6是本发明图5的A处放大示意图；
图7是本发明所述立式电芯的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图3、图4、图7所示，本发明包括壳体1和盖体2，所述壳体1的主要功能是包覆蓄电池的周边起到封闭电池及形成蓄电池的底面，保护内部的电极材料和电极引出的作用，当所述壳体1与不同电极集流体相连时，表现出不同的极性，所述壳体1材料为炭钢、镀镍钢、不锈钢、铝钢复合带、铝镍复合带、铜、镍、锡中的一种或多种的混合物，其中最常用的是不锈钢，本实施例以不锈钢作为所述壳体1的材料；所述壳体1的厚度为0.05-0.3毫米，在保证强度要求的前提下，为提供更大的内部空间，壳体1的厚度最好为0.10-0.15毫米，本实施例中，所述壳体1的厚度取值为0.15毫米。所述盖体2的主要功能是构成蓄电池的另外一个底面及对蓄电池的密封作用，所述盖体2为单壁结构，与图2所示的现有扣式结构蓄电池的双壁盖04相比，所述盖体2在直径上所占的空间更小，则内部的空间更大，所述盖体2材料为炭钢、镀镍钢、不锈钢、铝钢复合带、铝镍复合带、铜、镍、锡中的一种或多种的混合物，本实施例中，所述盖体2采用不锈钢，所述盖体2的厚度为0.05-0.3毫米，在保证强度要求的前提下，为提供更大的内部空间，盖的厚度最好为0.10-0.15毫米，本实施例中，所述盖体2的厚度取值0.15毫米。所述壳体1与所述盖体2均为单壁结构并以扣接的方式相配合，所述壳体1与所述盖体2之间设置有胶圈3，所述胶圈3的主要作用是实现蓄电池的密封并防止所述壳体1与所述盖体2之间短路，所述胶圈3的材料为聚丙稀、聚酰胺、ABS、聚乙烯、玻璃纤维、聚氯乙稀中的一种或几种的混合物，本实施例中，所述胶圈3采用聚乙烯材料，所述胶圈3的厚度可以是0.05-0.5毫米，为提供更大的内部空间，胶圈的厚度最好为0.05-0.15毫米，本实施例中，所述胶圈3厚度为0.15毫米。所述壳体1与所述盖体2扣接形成的空间内设置有立式电芯4，所述立式电芯4包括正极片41、隔膜42、负极片41，所述正极片41通常采用在铝箔上涂有含锂化合物的活性材料，如钴酸锂或锰酸锂或氧化镍锂或磷酸铁锂或镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂，本实施例采用锰酸锂，将所述正极片41经加工成为有集流体的带状物，其厚度可以是0.05-2毫米；所述负极片43通常采用在铜箔上涂有石墨的活性材料，经加工成有集流体的带状物，其厚度可以是0.05-2毫米；所述隔膜42是含微孔的高分子复合材料薄膜，其材料可以是聚丙稀、聚乙烯、聚氯乙稀等高分子聚合物的一种或几种混合，所述隔膜42的厚度可以是0.005-0.1毫米，所述隔膜42裁成长条型，所述隔膜42的宽度大于所述正极片41、负极片43的宽度。所述正极片41、隔膜42和负极片41相贴合并卷绕，所述正极片41、隔膜42、负极片41的卷绕轴与所述壳体1的端面及所述盖体2的端面相垂直，
本实施例中，取所述壳体1为电池正极，所述盖体2作为电池负极，因此，所述立式电芯4按正极片41在内，负极片43在外，所述隔膜42在所述正极片41与负极片43之间的排序贴合并卷绕，所述正极片41与所述壳体1相连，所述负极片41与所述盖体2相连。
考虑到所述正极片41在充电过程中，作为集流体部分的不锈钢会在电解液表面发生氧化反应，因此，在所述壳体1的内底部通过电镀或复合或焊接等方法设置一层致密的金属层I11，所述金属层I11材料为铝、铝合金、不锈钢、金、银、钼、钛中的一种或多种的混合物，优先选用铝材料，使电解液不会与不锈钢材质的所述壳体1直接接触，正极集流体直接与铝质的所述金属层I11相连，最后通过的不锈钢材质的所述壳体1引出。
实施例二：
如图5、图6、图7所示，本实施例与实施例一的区别之处在于：本实施中，取所述盖体2为电池正极，所述壳体1作为电池负极，则所述立式电芯4按负极片43在内，正极片41在外，所述隔膜42在负极片43与正极片41之间的排序贴合并卷绕，所述负极片41与所述壳体1相连，所述正极片41与所述盖体2相连。
本实施例中，在所述盖体2的内表面通过电镀或复合或焊接等方法没置一层致密的金属层II12，所述金属层II 12材料为铝、铝合金、不锈钢、金、银、钼、钛中的一种或多种的混合物，优先选用铝材料，使电解液不会与不锈钢材质的所述盖体2直接接触，正极集流体直接与铝质的所述金属层II 12相连，最后通过的不锈钢材质的所述盖体2引出。
本发明可广泛应用于蓄电池领域。
Claims (10)
1.一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，包括金属材质的壳体(1)和盖体(2)，其特征在于：所述壳体(1)与所述盖体(2)均为单壁结构并以扣接的方式相配合，所述壳体(1)与所述盖体(2)之间设置有胶圈(3)，所述壳体(1)与所述盖体(2)扣接形成的空间内设置有立式电芯(4)，所述立式电芯(4)包括正极片(41)、隔膜(42)、负极片(41)，所述正极片(41)、隔膜(42)和负极片(41)相贴合并卷绕，所述正极片(41)、隔膜(42)、负极片(41)的卷绕轴与所述壳体(1)端面及所述盖体(2)的端面相垂直。
2.根据权利要求1所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述立式电芯(4)按正极片(41)在内，负极片(43)在外，所述隔膜(42)在所述正极片(41)与负极片(43)之间的排序贴合并卷绕，所述正极片(41)与所述壳体(1)相连，所述负极片(41)与所述盖体(2)相连。
3.根据权利要求2所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述壳体(1)的内底部设置有金属层I(11)，所述立式电芯(4)的正极片(41)与所述金属层I(11)连接。
4.根据权利要求1所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述立式电芯(4)按负极片(43)在内，正极片(41)在外，所述隔膜(42)在所述负极片(43)与正极片(41)之间的排序贴合并卷绕，所述负极片(41)与所述壳体(1)相连，所述正极片(41)与所述盖体(2)相连。
5.根据权利要求4所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述盖体(2)的内表面设置有金属层II(12)，所述立式电芯(4)的正极片(41)与所述金属层II(12)连接。
6.根据权利要求2或4所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述壳体(1)的材料为炭钢、镀镍钢、不锈钢、铝钢复合带、铝镍复合带、铜、镍、锡中的一种或多种的混合物，所述壳体(1)厚度为0.05～0.3毫米。
7.根据权利要求2或4所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述盖体(2)的材料为炭钢、镀镍钢、不锈钢、铝钢复合带、铝镍复合带、铜、镍、锡中的一种或多种的混合物，所述盖体(2)厚度为0.05～0.3毫米。
8.根据权利要求2或4所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述胶圈(3)的材料为聚丙稀、聚酰胺、ABS、聚乙烯、玻璃纤维、聚氯乙稀中的一种或几种的混合物，所述胶圈(3)厚度为0.05～0.3毫米。
9.根据权利要求2或4所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述正极片(41)的材料为钻酸锂或锰酸锂或氧化镍锂或磷酸铁锂或镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂，所述负极片(41)材料为石墨或导电碳黑。
10.根据权利要求3或5所述的一种单壁结构扣式锂离子蓄电池，其特征在于：所述金属层I(11)或所述金属层II(12)的材料为铝、铝合金、不锈钢、金、银、钼、钛中的一种或多种的混合物。
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