CN103915584B - 锂离子电池端盖、锂离子电池及其生产方法 - Google Patents

锂离子电池端盖、锂离子电池及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种避免电解质溶液泄漏、大电流放电时发热的锂离子电池端盖、锂离子电池及其生产方法,其特征是它包括盖体、尾部位于盖体内的正、负极导针,正、负极导针的尾部各设有防止导针脱出盖体的导针座,且导针座为导体,导针座的底部与盖体底部平齐;锂离子电池包括铝壳、包卷有正、负极极片的卷芯,铝壳的开口处设有包含正、负极导针的端盖,端盖经极耳与正、负极极片连接;生产方法包括制端盖、制卷芯、焊接、入壳、滚槽、二次焊接等步骤;本发明导针整体注塑入盖体,整体无缝隙;导针座使导针无法脱出,且导针座底部面积大,增大了极耳、极片的焊接面积,牢固不易脱落;也增大了接触面积,减小阻抗,避免大电流放电时发热。

Description

锂离子电池端盖、锂离子电池及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种电池,具体地说是涉及一种充电电池,特别是涉及锂离子电池端盖、锂离子电池及其生产方法。
背景技术
锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池,是现代高性能电池的代表。锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
锂离子电池由正极、负极和电解质三个部分组成。电解质即电解质溶液,电解质溶液的溶质常采用锂盐,如高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4);由于电池的工作电压远高于水的分解电压,因此锂离子电池常采用有机溶剂,如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构,导致其剥脱,并在其表面形成固体电解质膜(solid electrolyte interphase,SEI)导致电极钝化。有机溶剂还带来易燃、易爆等安全性问题。
锂离子电池的生产在装配工序中,按正极片、隔膜、负极片、隔膜自上而下的顺序经卷绕注入电解液、封口、正负极耳焊接等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池。目前,圆柱形锂离子电池大部分采用钢壳,正负极在电池的两端。这种结构在各种电池组合应用时,需要用镍带连接,实现电池的串并联使用。这种电池结构生产成本高,电池组的串并联使用不方便,而且不利于维护及维修。
随后,为简化生产工艺,便于实现自动化生产,出现了采用导针式正负极同向引出的锂离子电池(如申请号为201010197892.0,申请日为2010.06.11,申请公布号为CN101847756A,申请公布日为2010.09.29,发明名称为“一种圆柱形铝壳束腰封口正负极同向引出的锂离子电池”的发明专利)。其采用导针铆接于电池芯上,穿过胶塞的针孔直接引出。虽使用时进行串并联连接十分方便,但胶塞与导针之间的接触面(导针铝梗处)容易因封口不良造成电池漏液。而由于导针连接部位(导针的针尾压扁)比较窄,只能通过铆接方式与电池芯连接,接触面积小,从而导致电池在大电流放电时容易发热,电池发热的最高温度可达90℃,也会导致胶塞变形而出现裂缝造成电池漏液等致命不良。
发明内容
本发明的目的是提供一种避免电解质溶液泄漏、大电流放电时发热的锂离子电池端盖、锂离子电池及其生产方法。
本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的,一种锂离子电池端盖,它包括盖体、尾部位于盖体内的正、负极导针,正、负极导针的尾部各设有防止导针脱出盖体的导针座,正、负极导针尾部的导针座被整体注塑入盖体内,且导针座为导体,导针座的底部与盖体底部平齐,以便于连接电池极片。
本发明所述的盖体可采用聚碳酸酯(PC)或AS苯乙烯-丙烯腈共聚物或聚乙烯(PE)注塑而成。
一种锂离子电池,它包括铝壳,铝壳内设有包卷有正、负极极片的卷芯,铝壳的开口处设有包含正、负极导针的端盖,端盖经极耳与正、负极极片连接。
本发明所述的端盖包括盖体,正、负极导针的尾部位于盖体内,正、负极导针的尾部各设有防止导针脱出盖体的导针座,正、负极导针尾部的导针座被整体注塑入盖体内,且导针座为导体,导针座的底部与盖体底部平齐;所述极耳的一端与正极导针或负极导针的导针座的底部连接,另一端与正极极片或负极极片连接。
本发明所述的导针、导针座皆采用导电金属制成,正极采用铝,负极为铝或镍或铜。
为了固定导针且无缝隙,本发明所述的导针座为圆锥体形或棱锥体形。
本发明为了防止导针脱出,所述的导针座包括防脱锥头、设于防脱锥头下方的连接底座,连接底座的底部与盖体底部平齐,防脱锥头为圆锥体形或棱锥体形,连接底座为圆柱体形或棱柱体形;所述的防脱锥头的底面面积大于连接底座的横截面面积。
本发明为了导电且便于连接,所述的极耳为矩形薄片状,正极极耳为铝片,负极极耳为镍片或铜片。
本发明为了增加紧密性,所述的端盖上近铝壳开口边缘处设有密封圈,端盖的盖体为圆凸台形,所述的密封圈位于盖体的环形台阶面上;铝壳近开口处压有压槽,压槽位于端盖下沿处。
如上述锂离子电池的生产方法,其特征是它包括以下步骤:
⑴制端盖:利用金属模具整体铸造出针尾具有导针座的导针,正极导针及导针座采用铝制成,负极导针及导针座采用铝或镍或铜制成,然后将正、负极导针整体注塑入盖体,使得导针座位于盖体内且导针座的底部与盖体底部平齐;
⑵制卷芯:将正、负极片和隔膜钉卷做成卷芯;
⑶焊接:将正、负极极耳的一端分别超声焊接或冷焊接或刺铆于正、负极极片上(本实施例采用超声焊接);
⑷入壳:卷芯真空烘烤后,在严格控制湿度的手套箱内装入铝壳;
⑸滚槽:对铝壳近开口处预留端盖的厚度位置滚压出压槽;
⑹二次焊接:将正、负极极耳的另一端分别超声焊接于正、负极导针的导针座底部,使得极片与端盖的连接;
⑺注电解液、扣盖;用精密计量泵逐个电池注入工艺要求的电解液,并抽真空静置,待电解液吸收完毕,将端盖扣于铝壳内的压槽位上方;
⑻封口:在端盖上放置密封圈,利用多头封口机配合封口模具对铝壳进行挤压封口,使铝壳开口边缘紧锁密封圈上。
由于采用上述技术方案,本发明较好的实现了发明目的,其结构简单,将导针整体注塑入盖体,端盖整体无缝隙;与导针一体的导针座使导针无法脱出盖体,且导针座的底部面积大,增大了通过极耳与极片连接的焊接面积,使极耳固定牢固,不易脱落;也增大了接触面积,减小了阻抗,避免大电流放电时发热,且盖体采用耐热材料制成,受热不形变,有效防止电池漏液。
附图说明
图1是本发明中锂离子电池端盖的实施例1的结构示意图;
图2是本发明实施例1、实施例5中导针座3的结构放大示意图;
图3是本发明实施例2、实施例6中导针座3的结构放大示意图;
图4是本发明中锂离子电池端盖的实施例3的的结构示意图;
图5是本发明实施例3、实施例7中导针座3的结构放大示意图;
图6是本发明实施例4、实施例8中导针座3的结构放大示意图;
图7是本发明中锂离子电池的实施例5、实施例6的结构示意图;
图8是本发明中锂离子电池的实施例7、实施例8的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
由图1、图2可知,一种锂离子电池端盖,它包括盖体1、尾部位于盖体1内的正、负极导针2,正、负极导针2的尾部各设有防止导针2脱出盖体1的导针座3,正、负极导针2尾部的导针座3被整体注塑入盖体1内,且导针座3为导体,导针座3的底部与盖体1底部平齐,以便于连接电池极片。
本发明所述的盖体1可采用聚碳酸酯(PC)或AS苯乙烯-丙烯腈共聚物或聚乙烯(PE)注塑而成(本实施例采用的为苯乙烯-丙烯腈共聚物)。
本发明所述的导针2、导针座3皆采用导电金属制成,正极采用铝,负极为铝或镍或铜(本实施例中正极采用的为铝,负极为铝)。
为了固定导针2且无缝隙,本发明所述的导针座3为圆锥体形或棱锥体形(本实施例为圆锥体形)。
本发明制造时,先利用金属模具整体铸造出针尾具有导针座3的导针2,正极的导针2及导针座3采用铝制成,负极的导针2及导针座3采用铝或镍或铜制成(本实施例中正极采用的为铝,负极为铝);然后将正、负极的导针2整体注塑入盖体1,使得导针座3位于盖体1内,且导针座3的底部与盖体1底部平齐。
实施例2:
由图1、图3可知,本实施例中的导针座3为棱锥体形。
余同实施例1。
实施例3:
由图4、图5可知,本发明为了防止导针2脱出,本实施例中所述的导针座3包括防脱锥头31、设于防脱锥头31下方的连接底座32,连接底座32的底部与盖体1底部平齐,防脱锥头31为圆锥体形或棱锥体形,连接底座32为圆柱体形或棱柱体形;所述的防脱锥头31的底面面积大于连接底座32的横截面面积(本实施例中防脱锥头31为圆锥体形,连接底座32为圆柱体形)。
余同实施例1。
实施例4:
由图4、图5可知,本实施例中所述的防脱锥头31为棱锥体形,连接底座32为棱柱体形。
余同实施例1。
实施例5:
由图7、图2可知,一种锂离子电池,它包括铝壳7,铝壳7内设有包卷有正、负极极片的卷芯8,铝壳7的开口处设有包含正、负极导针2的端盖,端盖经极耳6与正、负极极片连接。
本发明所述的端盖包括盖体1,正、负极导针2的尾部位于盖体1内,正、负极导针2的尾部各设有防止导针2脱出盖体1的导针座3,正、负极导针2尾部的导针座3被整体注塑入盖体1内,且导针座3为导体,导针座3的底部与盖体1底部平齐;所述极耳6的一端与正极导针2或负极导针2的导针座3的底部连接,另一端与正极极片或负极极片连接。
本发明所述的导针2、导针座3皆采用导电金属制成,正极采用铝,负极为铝或镍或铜(本实施例中正极采用的为铝,负极为铝)。
为了固定导针2且无缝隙,本发明所述的导针座3为圆锥体形或棱锥体形(本实施例为圆锥体形)。
本发明为了导电且便于连接,所述的极耳6为矩形薄片状,正极极耳6为铝片,负极极耳6为镍片或铜片(本实施例中负极的极耳6为镍片)。
本发明为了增加紧密性,所述的端盖上近铝壳7开口边缘处设有密封圈4,端盖的盖体1为圆凸台形,所述的密封圈4位于盖体1的环形台阶面上;铝壳7近开口处压有压槽5,压槽5位于端盖下沿处。
如上述锂离子电池的生产方法,其特征是它包括以下步骤:
⑴制端盖:利用金属模具整体铸造出针尾具有导针座3的导针2,正极导针2及导针座3采用铝制成,负极导针2及导针座3采用铝或镍或铜制成(本实施例中负极的导针2及导针座3采用铝),然后将正、负极导针2整体注塑入盖体1,使得导针座3位于盖体1内且导针座3的底部与盖体1底部平齐;
⑵制卷芯:将正、负极片和隔膜钉卷做成卷芯8;
⑶焊接:将正、负极极耳6的一端分别超声焊接或冷焊接或刺铆于正、负极极片上(本实施例采用超声焊接);
⑷入壳:卷芯8真空烘烤后,在严格控制湿度的手套箱内装入铝壳7;
⑸滚槽:对铝壳7近开口处预留端盖的厚度位置滚压出压槽5;
⑹二次焊接:将正、负极极耳6的另一端分别超声焊接于正、负极导针2的导针座3底部,使得极片与端盖的连接;
⑺注电解液、扣盖;用精密计量泵逐个电池注入工艺要求的电解液,并抽真空静置,待电解液吸收完毕,将端盖扣于铝壳7内的压槽5位上方;
⑻封口:在端盖上放置密封圈4,利用多头封口机配合封口模具对铝壳7进行挤压封口,使铝壳7开口边缘紧锁密封圈4上。
余同实施例1。
实施例6:
由图7、图3可知,本实施例中的导针座3为棱锥体形。
余同实施例5。
实施例7:
由图8、图5可知,为了防止导针2脱出,本实施例中所述的导针座3包括防脱锥头、设于防脱锥头下方的连接底座,连接底座的底部与盖体1底部平齐,防脱锥头为圆锥体形或棱锥体形,连接底座为圆柱体形或棱柱体形(本实施例中防脱锥头31为圆锥体形,连接底座32为圆柱体形);所述的防脱锥头的底面面积大于连接底座的横截面面积。
余同实施例5。
实施例8:
由图8、图5可知,本实施例中所述的防脱锥头31为棱锥体形,连接底座32为圆柱体形。
余同实施例7。

Claims (6)

1.一种锂离子电池,它包括铝壳,铝壳内设有包卷有正、负极极片的卷芯,其特征是铝壳的开口处设有包含正、负极导针的端盖,端盖经极耳与正、负极极片连接;所述的端盖包括盖体,正、负极导针的尾部位于盖体内,正、负极导针的尾部各设有防止导针脱出盖体的导针座,正、负极导针尾部的导针座被整体注塑入盖体内,且导针座为导体,导针座的底部与盖体底部平齐;所述极耳的一端与正极或负极导针的导针座的底部连接,另一端与正极或负极极片连接;所述的端盖上近铝壳开口边缘处设有密封圈,端盖的盖体为圆凸台形,所述的密封圈位于盖体的环形台阶面上;铝壳近开口处压有压槽,压槽位于端盖下沿处。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征是所述的导针座为圆锥体形或棱锥体形。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池,其特征是所述的导针座包括防脱锥头、设于防脱锥头下方的连接底座,连接底座的底部与盖体底部平齐,防脱锥头为圆锥体形或棱锥体形,连接底座为圆柱体形或棱柱体形;所述的防脱锥头的底面面积大于连接底座的横截面面积。
4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池,其特征是所述的极耳为矩形薄片状,正极极耳为铝片,负极极耳为镍片或铜片。
5.根据权利要求3所述的锂离子电池,其特征是所述的极耳为矩形薄片状,正极极耳为铝片,负极极耳为镍片或铜片。
6.一种锂离子电池的生产方法,其特征是它包括以下步骤:
⑴制端盖:利用金属模具整体铸造出针尾具有导针座的导针,正极导针及导针座采用铝制成,负极导针及导针座采用铝或镍或铜制成,然后将正、负极导针整体注塑入盖体,使得导针座位于盖体内且导针座的底部与盖体底部平齐;
⑵制卷芯:将正、负极片和隔膜钉卷做成卷芯;
⑶焊接:将正、负极极耳的一端分别超声焊接或冷焊接或刺铆于正、负极极片上;
⑷入壳:卷芯真空烘烤后,在严格控制湿度的手套箱内装入铝壳;
⑸滚槽:对铝壳近开口处预留端盖的厚度位置滚压出压槽;
⑹二次焊接:将正、负极极耳的另一端分别超声焊接于正、负极导针的导针座底部;
⑺注电解液、扣盖;用精密计量泵逐个电池注入工艺要求的电解液,并抽真空静置,待电解液吸收完毕,将端盖扣于铝壳内的压槽位上方;
⑻封口:在端盖上放置密封圈,利用多头封口机配合封口模具对铝壳进行挤压封口,使铝壳开口边缘紧锁密封圈上。
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