CN103400945A - 圆柱形电容型锂离子电池的壳体 - Google Patents

Abstract

本发明提供的圆柱形电容型锂离子电池的壳体[1]，有圆柱形铝壳[12]和铝壳内外壁上的绝缘层，是由铝板两面涂布聚氨脂涂料热固化后冲压而成的，其中外壁上绝缘层[11]厚为7—12μm，内壁上绝缘层[13]厚为10—15μm，绝缘层与铝壳之间的附着强度45厘泊以上，绝缘层延伸率在400%以上，绝缘层耐压AC440V以上。本发明以涂布法制造，各项指标都达到和超过了圆柱形电容型锂离子电池的壳体在后续加工上的要求和壳体之于电池的要求。与现有技术相比，先涂后成型可避免内壁形成绝缘层的障碍，更好的延伸性可使电池壳体的长径比更大、直径更小，高的耐压性能使同样电容量的电池的容积可以更小，高的附着强度能提高成品率。

Description

圆柱形电容型锂离子电池的壳体

技术领域

本发明涉及的是一种圆柱形电容型锂离子电池的壳体。

背景技术

电容型锂离子电池是结合了超级电容器与锂离子电池的一种高容量电池，它既包含电容器的双电层物理储能原理又包含锂离子电池的嵌入脱嵌化学储能原理。由于电容型锂离子电池综合了超级电容器和锂离子电池的优势，具有循环寿命长、功率密度大、充电快、内阻低、温度适应性宽泛、安全性能好等显著特点，而成为锂电池的升级换代产品。电容型锂离子电池采用电容型单向双极引出，铝壳内壁需绝缘以防内部短路，现广泛采用的是在铝壳内衬0.1mm厚的纸套，在铝壳外套0.13mm厚的PVC套管。这样导致工艺复杂，容量降低，同时PVC的使用对环境保护不利。

中国发明专利申请“一种制造铝电解电容器锂电池绝缘环保铝壳的方法”（申请公布号CN102983292），其公开的技术方案是：“在应用电场内，先将聚丙烯酰树脂和聚氨脂类合成材料粒子，添加剂加入溶液后，将溶液置放于容器中并通以电流，将被披覆工件置放于溶液中，并通以电流，当溶液接通电流为负极，被披覆工件则接通正极，反之，将两极性电流对换，运用极性相异电荷受到电场的作用力下带电离子的材料粒子会移动至被附着物表而进行附着，电场的强度越大，带电离子悬浮材料粒子的移动速率越快，附着速度也越快，因此，藉该披覆方法，具有直接快速披覆工件外壳和筒内表面绝缘膜。”这是一种完成圆柱形电容型锂离子电池的壳体制作后经电泳法在其内外覆盖一层聚丙烯酰树脂和聚氨脂类合成材料绝缘膜的技术方案。

此外，还有使用外壳制成后进行喷涂聚酯涂料后烘干，及在板材上采用尼龙、PET等薄膜刷胶后双面复膜热固后冲制的方法。采用电化法也可形成数到百余微米厚的氧化绝缘层，但因氧化层硬脆性，用于产品工装时会剥落，一般不用于需要缩腰和封口操作的电容器铝壳。

上述三种在铝壳内外形成绝缘层的方法可分别称为电泳法、喷涂法和复膜法。电泳法适合在金属材料表面涂上绝缘层，但在铝壳内壁因阳极屏蔽，涂料无法在内壁可靠沉附，采用加强措施后也只能达到外表厚度的1/2，且不均匀，正电极位置无涂层，不能满足壳内壁绝缘要求。喷涂法适合各种材料的表面涂装，但同样无法使壳内部获得可靠均匀绝缘层，且易产生流涎，不能满足铝壳内外壁绝缘要求。复膜法已应用于高端电容器产品中，但因复膜时空气夹入问题未完全解决，产品工装时易产生破洞，且国内外未见双面复膜工艺和产品，无法满足壳体的双面可靠绝缘的要求。如上所述，以上各方法所获得的绝缘层都有漏涂、脱落或变形等影响其电性能或外观的不足，本领域几年来的研究、试验都未获突破。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的技术问题就是圆柱形电容型锂离子电池的壳体上内外绝缘层与铝壳之间的结合不够均匀、牢固，提供一种绝缘层均匀牢固的圆柱形电容型锂离子电池的壳体。

本发明提供的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，有圆柱形铝壳和铝壳内外壁上的绝缘层，是由铝板两面涂布聚氨脂涂料热固化后冲压而成的，其中外壁上绝缘层厚为7—12μm，内壁上绝缘层厚为10—15μm，绝缘层与铝壳之间的附着强度45厘泊以上，绝缘层延伸率在400%以上，绝缘层耐压AC440V以上。

本发明提供的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，以涂布法制造，铝壳上内外壁上绝缘层厚度均匀、薄而绝缘性高，同时有较高的附着强度，绝缘层的厚度、附着强度、延伸率和耐压指标都达到和超过了圆柱形电容型锂离子电池的壳体在后续加工上的要求和壳体之于电池的要求。与现有技术相比，由于有更好的延伸性和先涂后成型的特点，可避免内壁形成绝缘层的障碍，本发明可以使电池壳体的长径比更大、直径更小。而耐压性能的提高，使同样电容量的电池的容积可以更小或容量增大。附着强度的提高则在缩腰封口时能保持绝缘层的完整，提高成品率。聚氨酯涂层附着强度用百格法测试达到十次不脱落，大于三次不脱落的工艺要求。

本发明提供的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，所说铝板的牌号是3003、3104，以保证铝板能同涂料固化后的延伸率保持一致。

本发明提供的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，所说聚氨脂涂料的原料组分按质量百分比计由聚氨酯多元醇48—56%、混合溶剂 38.6—47%、聚酯共改性聚二甲基硅氧烷 2.7—3.4%、聚醚改性聚有机硅氧烷 0.18—0.44%、有机硅 0.18—0.24%、硅烷 1.44—1.72%构成；其中混合溶剂由乙酮和甲酮分别按质量百分比60—70%和30—40%混合而成。

本发明提供的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，所说铝板涂布聚氨脂涂料时，涂料固含量45—50%，湿膜厚度20—25μm。

本发明提供的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，所说铝板涂布聚氨脂涂料后在248—251℃温度下热固化。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构图，图2为图1中区域I的放大图，图中：1-壳体，2-芯体，3-封盖，4-电极，11-外壁上绝缘层，12-铝壳，13-内壁上绝缘层。

具体实施方式

一种圆柱形电容型锂离子电池的壳体，采用牌号为3003、3104的铝板，它们的维氏硬度45—50。先在铝板两面涂上聚氨脂涂料，所用聚氨脂涂料其原料组分按质量百分比计由聚氨酯多元醇 48—56%、混合溶剂 38.6—47%、表面增滑剂 2.7—3.4%、流平剂 0.18—0.44%、消泡剂 0.18—0.24%、附着力促进剂 1.44—1.72%构成。其中混合溶剂由乙酮和甲酮分别按质量百分比60—70%和30—40%混合而成；表面增滑剂为聚酯共改性聚二甲基硅氧烷；流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷；消泡剂为有机硅，附着力促进剂为硅烷。具体应用时可按上述范围配制，如按下表配比成四组涂料：

	A组涂料	B组涂料	C组涂料	D组涂料
					聚氨酯多元醇（%）	48.4	51.9	53.2	55.5
表面增滑剂（%）	3.4	3	2.7	3.16
					流平剂（%）	0.42	0.4	0.44	0.38
消泡剂（%）	0.18	0.2	0.22	0.24
					附着力促进剂（%）	1.6	1.5	1.44	1.72
乙酮（%）	30	27	26	27
					甲酮（%）	16	16	16	12

上述涂料回收时无污染，满足ROHS和卤素环境要求，耐温260℃三分钟不变色，延伸率在400%以上。涂料中还可添加黑、黄、绿、蓝等多种颜料，以适应标记各种用途要求。涂装时涂料固含量45—50%，湿膜厚度20—25μm，具体控制干膜外壁上厚度为7—12μm，内壁上厚度为10—15μm。涂装后热固温度为248—251℃，热固时间5分钟。涂装后采用首道碗形下料，后以连续7道变形模拉伸成形，所得电容型锂离子电池的壳体的长径比为4.3︰1。壳体1由铝壳12和外壁上绝缘层11、内壁上绝缘层13组成。其中外壁上绝缘层耐压AC 600V以上，内壁上绝缘层耐压AC 500V以上，相对3.7电池内压能有效绝缘。绝缘层与铝壳之间的附着强度45厘泊以上。壳体内安装芯体2，芯体经封盖3密封安装在壳体内并从中引出电极4，形成单向双极电容型锂离子电池。

Claims (6)

1.一种圆柱形电容型锂离子电池的壳体，有圆柱形铝壳和铝壳内外壁上的绝缘层，其特征是由铝板两面涂布聚氨脂涂料热固化后冲压而成的，其中外壁上绝缘层厚为7—12μm，内壁上绝缘层厚为10—15μm，绝缘层与铝壳之间的附着强度45厘泊以上，绝缘层延伸率在400%以上，绝缘层耐压AC440V以上。

2.如权利要求1所述的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，其特征是所说铝板牌号是3003、3104。

3.如权利要求1或2所述的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，其特征是所说聚氨脂涂料的原料组分按质量百分比计由聚氨酯多元醇48—56%、混合溶剂 38.6—47%、聚酯共改性聚二甲基硅氧烷 2.7—3.4%、聚醚改性聚有机硅氧烷 0.18—0.44%、有机硅 0.18—0.24%、硅烷 1.44—1.72%构成；其中混合溶剂由乙酮和甲酮分别按质量百分比60—70%和30—40%混合而成。

4.如权利要求3所述的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，其特征是所说铝板涂布聚氨脂涂料时，涂料固含量45—50%。

5.如权利要求3所述的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，其特征是所说铝板涂布聚氨脂涂料后在248—251℃温度下固化。

6.如权利要求4所述的圆柱形电容型锂离子电池的壳体，其特征是所说铝板涂布聚氨脂涂料后在248—251℃温度下固化。

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