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

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。