CN104716280A - 柱形锂离子电池盖板、柱形锂离子电池及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大容量、大尺寸的柱形锂离子电池盖板,它包括圆柱形盖体,盖体上设有包括正极内接头、正极外接头的正极接线柱,包括负极内接头、负极外接头的负极接线柱,其特征是所述盖体的直径大于等于35㎜,盖体上设有贯通盖体的防爆孔和补液螺孔,防爆孔上设有塞住防爆孔的防爆塞,补液螺孔上设有塞住补液螺孔的锁紧螺钉;一种柱形锂离子电池,它包括通过盖板密封封装于铝质外壳内的电芯本体,电芯本体的两端分别设有正极座、负极座;其生产方法包括电芯本体制备、烘烤、浸泡、组立、后处理步骤;本发明结构简单,方便连接使用,有效的防止了锂离子电池的爆炸,延长了锂离子电池的使用寿命,提高了散热效果和使用性能。

Description

柱形锂离子电池盖板、柱形锂离子电池及生产方法
技术领域
本发明涉及一种柱形锂离子电池,具体涉及一种柱形锂离子电池盖板、锂离子电池及生产方法,特别是涉及一种大容量(容量≥10Ah)、大尺寸(直径≥35㎜)的柱形锂离子电池盖板、柱形锂离子电池及生产方法。
背景技术
目前,大部分的正、负极同向引出的柱形锂离子电池,其盖板结构简单,盖板上正、负极接线柱上的正、负极外接头形状单一、容易与外接线脱落,且连接很不方便。特别是当柱形锂离子电池的容量达到10Ah和尺寸达到直径35㎜以上时,由于受到正、负极外接头单一性的局限,无法实现柱形锂离子电池的大尺寸化,且还存在锂离子电池的安全性能低、电解液损耗之后无法向其补充电解液,使用寿命短等问题。同时,随着容量和尺寸的增大,由于电芯本体无定位,散热受到限制,存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种大容量(容量≥10Ah)、大尺寸(直径≥35㎜)的柱形锂离子电池盖板、柱形锂离子电池及生产方法。
本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的,一种柱形锂离子电池盖板,它包括圆柱形盖体,盖体上设有包括正极内接头、正极外接头的正极接线柱,包括负极内接头、负极外接头的负极接线柱,所述盖体的直径大于等于35㎜,盖体上设有贯通盖体的防爆孔和补液螺孔,防爆孔上设有塞住防爆孔的防爆塞,补液螺孔上设有塞住补液螺孔的锁紧螺钉。
为了使柱形锂离子电池更好的泄压,本发明由盖体靠电芯本体一侧至上面,所述防爆孔的孔径由大至小,为阶梯状布置。为了防止电解液的泄漏,本发明所述的补液螺孔设有可以放置密封垫的台阶。
为使盖体与正极接线柱、负极接线柱结合紧密,本发明所述盖体与正极接线柱、负极接线柱的接触剖面为牙纹形。为了增强柱形锂离子电池的密封性,本发明盖体边缘设有可以安装密封圈的台阶,密封圈与台阶的接触面上至少设有一道环形防滑凸起。
为与传统锂离子电池通用,本发明所述的正极接线柱由金属材料铝制成,负极接线柱由金属材料铜制成。所述的正极外接头、负极外接头呈牛角型,通过焊接与外接元件连接;或者所述的正极外接头、负极外接头上设有螺孔,通过螺栓与外接元件连接。
一种柱形锂离子电池,它包括通过盖板密封封装于铝质外壳内的电芯本体,电芯本体的两端分别设有正极座、负极座,所述外壳包括壳体,壳体为一端封闭,另一端开口的圆筒,壳体的开口端设有盖板束腰带,壳体内底部至少设有2个成条状的承台,承台均布在壳体内底部;
所述的盖板包括圆柱形盖体,盖体的直径大于等于35㎜,盖体上设有包括正极内接头、正极外接头的正极接线柱,包括负极内接头、负极外接头的负极接线柱,盖体上设有贯通盖体的防爆孔和补液螺孔,防爆孔上设有塞住防爆孔的防爆塞,补液螺孔上设有塞住补液螺孔的锁紧螺钉;
所述电芯本体安装在电芯座上,所述的电芯座包括上层卡板、下层卡板,上层卡板、下层卡板的尺寸大小与外壳壳体的内径一致,所述上层卡板上设有与电芯本体的正极座大小、形状对应的上层凹槽和方便负极极耳走线的开口,下层卡板上设有与电芯本体的负极座大小、形状对应的下层凹槽,所述的上层凹槽、下层凹槽上分别设有方便电芯本体的正极极耳、负极极耳安装的极耳台阶;
所述电芯本体安装在上层卡板、下层卡板之间,三者组成一个柱状体放置于壳体内的承台上,盖板置于盖板束腰带上,正极极耳连接在正极座与正极内接头之间,负极极耳连接在负极座与负极内接头之间,通过对壳体的开口边缘内压将电芯本体、盖板密封封装于外壳内。
为了使柱形锂离子电池更好的泄压,本发明由盖体靠电芯本体一侧至上面,所述防爆孔的孔径由大至小,为阶梯状布置;为了防止电解液的泄漏,所述的补液螺孔设有可以放置密封垫的台阶。
为使盖体与正极接线柱、负极接线柱结合紧密,本发明所述盖体与正极接线柱、负极接线柱的接触剖面为牙纹形。为了增强柱形锂离子电池的密封性,本发明盖体边缘设有可以安装密封圈的台阶,密封圈与台阶的接触面上至少设有一道环形防滑凸起。
为与传统锂离子电池通用,本发明所述的正极接线柱由金属材料铝制成,负极接线柱由金属材料铜制成。所述的正极外接头、负极外接头呈牛角型,通过焊接与外接元件连接;或者所述的正极外接头、负极外接头上设有螺孔,通过螺栓与外接元件连接。
一种如上所述柱形锂离子电池的生产方法,它包括下列步骤:
⑴电芯本体制备:将配制好的正、负极浆料按要求均匀涂布在铝或铜箔表层,烤干后卷成极片辊压至要求厚度,正、负极片分条裁剪后通过卷挠机将正、负极片与隔膜卷成芯包,先将正极座、负极座和正极极耳、负极极耳分别与芯包的正、负极对应焊接,正极极耳、负极极耳套上绝缘PVC胶管,再将正极极耳、负极极耳的另一端分别与盖板盖体上正极接线柱上的正极内接头、负极接线柱上的负极内接头焊接连接;
⑵烘烤:将步骤⑴制备的电芯本体进行烘烤、脱水处理;
⑶浸泡:经步骤⑵的电芯本体移入密封箱体的含浸缸内进行电解液浸泡;
⑷组立:先将上层卡板放入锂离子电池外壳壳体内的承台上,将步骤⑶含浸好的电芯本体下端上的负极座对准下层凹槽卡好,再将上层卡板上的上层凹槽卡在电芯本体上端上的正极座上,然后,将盖板置于外壳壳体的盖板束腰带上,并将外壳壳体开口边缘内压,将盖板锁住;
⑸后处理:将步骤⑷组立后的柱形锂离子电池进行清洗、套管、化成/老化、检测、分容、包装入库。
本发明在步骤⑴中,为与传统锂离子电池通用,所述的正极接线柱由金属材料铝制成,负极接线柱由金属材料铜制成;在步骤⑷中,为了使柱形锂离子电池更好的泄压,由盖体靠电芯本体一侧至上面,所述防爆孔的孔径由大至小,为阶梯状布置;为了防止电解液的泄漏,所述的补液螺孔设有可以放置密封垫的台阶;为使盖体与正极接线柱、负极接线柱结合紧密,所述盖体与正极接线柱、负极接线柱的接触剖面为牙纹形;为了增强柱形锂离子电池的密封性,盖体边缘设有可以安装密封圈的密封台阶,密封圈与密封台阶的接触面上至少设有一道环形防滑凸起。
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,盖板上设置的防爆孔可有效的防止锂离子电池在发生破损泄漏、过充、高温情况下产生气体不及时释放引起的爆炸,设置的补液螺孔可补充电解液,延长锂离子电池的使用寿命,通过上层卡板、下层卡板对电芯本体进行相对固定,设置在壳体内底部的承台,有效增加了电芯本体的散热空间,提高了散热效果,同时,正极外接头与负极外接头可设置螺孔或为牛角型,方便连接使用。
附图说明
图1是本发明盖板的结构示意图;
图2是图1的A—A剖面图;
图3是图1的B—B剖面图;
图4是图2的C处放大视图;
图5是本发明外壳的结构示意图;
图6是图5的仰视图;
图7是图6的D-D向俯视图;
图8是本发明上层卡板的结构示意图;
图9是图8的E-E剖面图;
图10是本发明下层卡板的结构示意图;
图11是图10的F-F剖面图;
图12是本发明电池的结构示意图;
图13是图12的G—G剖面图。
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、图3、图4可知,一种柱形锂离子电池盖板,它包括圆柱形盖体1,盖体1上设有包括正极内接头3、正极外接头4的正极接线柱2,包括负极内接头6、负极外接头7的负极接线柱5,所述盖体1的直径大于等于20㎜,盖体1上设有贯通盖体1的防爆孔18和补液螺孔19,防爆孔18上设有塞住防爆孔18的防爆塞20,补液螺孔19上设有塞住补液螺孔19的锁紧螺钉21。本实施例盖体1的直径为88㎜。
为了使柱形锂离子电池更好的泄压,本发明由盖体1靠电芯本体10一侧至上面,所述防爆孔18的孔径由大至小,为阶梯状布置。为了防止电解液的泄漏,本发明所述的补液螺孔19设有可以放置密封垫22的台阶24。
为使盖体1与正极接线柱2、负极接线柱5结合紧密,本发明所述盖体1与正极接线柱2、负极接线柱5的接触剖面为牙纹形。为了增强柱形锂离子电池的密封性,本发明盖体1边缘设有可以安装密封圈17的密封台阶23,密封圈17与密封台阶23的接触面上至少设有一道环形防滑凸起25。
为与传统锂离子电池通用,本发明所述的正极接线柱2由金属材料铝制成,负极接线柱5由金属材料铜制成。所述的正极外接头4、负极外接头7呈牛角型,通过焊接与外接元件连接;或者所述的正极外接头4、负极外接头7上设有螺孔,通过螺栓与外接元件连接。
为连接方便,当盖体1的直径大于50㎜时,本实施例采用正极外接头4、负极外接头7上设有螺孔。
由图12、图13可知,一种柱形锂离子电池,它包括通过盖板1密封封装于铝质外壳内的电芯本体10,电芯本体10的两端分别设有正极座11、负极座12,由图5、图6、图7可知,所述外壳包括壳体15,壳体15为一端封闭,另一端开口的圆筒,壳体15的开口端设有盖板束腰带30,壳体15内底部至少设有2个成条状的承台16,承台16均布在壳体15内底部;
本发明所述承台16的高度为0.8㎜~4.0㎜,宽度为2㎜~8㎜。
本实施例外壳壳体15的高度为210㎜,直径为90㎜,承台16为6个,其高度为3.5㎜,宽度为4㎜。
为对细长型电池内的电芯本体10定位,本发明壳体15的中部设有定位束腰带。
为有效防止锂离子电池在发生破损泄漏、过充、高温情况下产生气体不及时释放引起的爆炸,本发明壳体15外底部设有防爆压纹31,所述防爆压纹31与承台16的位置为交错布置。
本发明所述防爆压纹31为“+”形或“Y”形,均布在壳体15外底部。本实施例为“Y”形。
所述的盖板包括圆柱形盖体1,盖体1的直径大于等于20㎜,盖体1上设有包括正极内接头3、正极外接头4的正极接线柱2,包括负极内接头6、负极外接头7的负极接线柱5,盖体1上设有贯通盖体1的防爆孔18和补液螺孔19,防爆孔18上设有塞住防爆孔18的防爆塞20,补液螺孔19上设有塞住补液螺孔19的锁紧螺钉21;本实施例盖体1的直径为88㎜。
由图8、图9、图10、图11可知,所述电芯本体10安装在电芯座上,所述的电芯座包括上层卡板13、下层卡板14,上层卡板13、下层卡板14的尺寸大小与外壳壳体15的内径一致,所述上层卡板13上设有与电芯本体10的正极座11大小、形状对应的上层凹槽27和方便负极极耳9走线的开口26,下层卡板14上设有与电芯本体10的负极座12大小、形状对应的下层凹槽29,所述的上层凹槽27、下层凹槽29上分别设有方便电芯本体10的正极极耳8、负极极耳9安装的极耳台阶28;
所述电芯本体10安装在上层卡板13、下层卡板14之间,三者组成一个柱状体放置于壳体15内的承台16上,盖板置于盖板束腰带30上,正极极耳8连接在正极座11与正极内接头3之间,负极极耳9连接在负极座12与负极内接头6之间,通过对壳体15的开口边缘内压将电芯本体10、盖板密封封装于外壳内。
为了使柱形锂离子电池更好的泄压,本发明由盖体1靠电芯本体10一侧至上面,所述防爆孔18的孔径由大至小,为阶梯状布置;为了防止电解液的泄漏,所述的补液螺孔19设有可以放置密封垫22的台阶24。
为使盖体1与正极接线柱2、负极接线柱5结合紧密,本发明所述盖体1与正极接线柱2、负极接线柱5的接触剖面为牙纹形。为了增强柱形锂离子电池的密封性,本发明盖体1边缘设有可以安装密封圈17的密封台阶23,密封圈17与密封台阶23的接触面上至少设有一道环形防滑凸起25。
为与传统锂离子电池通用,本发明所述的正极接线柱2由金属材料铝制成,负极接线柱5由金属材料铜制成。所述的正极外接头4、负极外接头7呈牛角型,通过焊接与外接元件连接;或者所述的正极外接头4、负极外接头7上设有螺孔,通过螺栓与外接元件连接。
为连接方便,当盖体1的直径大于50㎜时,本实施例采用正极外接头4、负极外接头7上设有螺孔。
一种如上所述柱形锂离子电池的生产方法,它包括下列步骤:
⑴电芯本体10制备:将配制好的正、负极浆料按要求均匀涂布在铝或铜箔表层,烤干后卷成极片辊压至要求厚度,正、负极片分条裁剪后通过卷挠机将正、负极片与隔膜卷成芯包,先将正极座11、负极座12和正极极耳8、负极极耳9分别与芯包的正、负极对应焊接,正极极耳8、负极极耳9套上绝缘PVC胶管,再将正极极耳8、负极极耳9的另一端分别与盖板盖体1上正极接线柱2上的正极内接头3、负极接线柱5上的负极内接头6焊接连接;
⑵烘烤:将步骤⑴制备的电芯本体10进行烘烤、脱水处理;
⑶浸泡:经步骤⑵的电芯本体10移入密封箱体的含浸缸内进行电解液浸泡;
⑷组立:先将下层卡板14放入锂离子电池外壳壳体15内的承台16上,将步骤⑶含浸好的电芯本体10下端上的负极座12对准下层凹槽29卡好,再将上层卡板13上的上层凹槽27卡在电芯本体10上端上的正极座11上,然后,将盖板置于外壳壳体15的盖板束腰带30上,并将外壳壳体15开口边缘内压,将盖板锁住;
⑸后处理:将步骤⑷组立后的柱形锂离子电池进行清洗、套管、化成/老化、检测、分容、包装入库。
本发明在步骤⑴中,为与传统锂离子电池通用,所述的正极接线柱2由金属材料铝制成,负极接线柱5由金属材料铜制成;在步骤⑷中,为了使柱形锂离子电池更好的泄压,由盖体1靠电芯本体10一侧至上面,所述防爆孔18的孔径由大至小,为阶梯状布置;为了防止电解液的泄漏,所述的补液螺孔19设有可以放置密封垫22的台阶24;为使盖体1与正极接线柱2、负极接线柱5结合紧密,所述盖体1与正极接线柱2、负极接线柱5的接触剖面为牙纹形;为了增强柱形锂离子电池的密封性,盖体1边缘设有可以安装密封圈17的密封台阶23,密封圈17与密封台阶23的接触面上至少设有一道环形防滑凸起25。
本发明电芯本体10的两端分别设置有正极座11、负极座12,正极座11、负极座12上分别压铆有正极极耳8、负极极耳9,正极极耳8、负极极耳9的另一端分别与盖板盖体1上正极接线柱2上的正极内接头3、负极接线柱5上的负极内接头6焊接连接。为方便加工和安装,本发明所述的上层卡板13、下层卡板14均由2个半圆板组成;首先将下层卡板14的2个半圆板组合放入锂离子电池外壳壳体15内的承台16上,电芯本体10下端上的负极座12对准下层凹槽29卡好,上层卡板13的2个半圆板将电芯本体10上端上的正极座11卡在上层凹槽27内,压铆在负极座12上的负极极耳9通过上层卡板13上的开口26;最后,盖板置于外壳壳体15的盖板束腰带30上并将外壳壳体15开口边缘内压,将盖板及盖板边缘的密封圈17锁住,从而使安装在上层卡板13、下层卡板14之间的电芯本体10三者组成一个与外壳壳体15内径一致的柱状体置于电池外壳内密封,电芯本体10得到紧密固定,防止电芯本体10在外壳壳体15内晃动及常规跌落试验测试损坏,使锂离子电池内部更加稳定,提高了锂离子电池的安全性能。同时,设置在壳体15内底部的承台16,有效增加了电芯本体10的散热空间,提高了散热效果。
锂离子电池在使用过程中,盖体1上设置的防爆孔18及外壳壳体15上的防爆压纹31可有效的防止锂离子电池在发生破损泄漏、过充、高温情况下产生气体不及时释放引起的爆炸;设置的补液螺孔19可放入除湿手套箱内补充电解液,以延长锂离子电池的使用寿命。
实施例2:
当盖体1的直径大于等于35㎜小于等于50㎜时,为连接方便,本发明所述的正极外接头4、负极外接头7呈牛角型,通过焊接与外接元件连接。本实施例盖体的直径为33㎜。
本实施例外壳壳体15的高度为80㎜,直径为35㎜,承台16的高度为2.0㎜,宽度为2.0㎜。
余同实施例1。

Claims (10)

1.一种柱形锂离子电池盖板,它包括圆柱形盖体,盖体上设有包括正极内接头、正极外接头的正极接线柱,包括负极内接头、负极外接头的负极接线柱,其特征是所述盖体的直径大于等于35㎜,盖体上设有贯通盖体的防爆孔和补液螺孔,防爆孔上设有塞住防爆孔的防爆塞,补液螺孔上设有塞住补液螺孔的锁紧螺钉。
2.根据权利要求1所述的柱形锂离子电池盖板,其特征是由盖体靠电芯本体一侧至上面,所述防爆孔的孔径由大至小,为阶梯状布置;所述的补液螺孔设有可以放置密封垫的台阶。
3.根据权利要求1所述的柱形锂离子电池盖板,其特征是所述盖体与正极接线柱、负极接线柱的接触剖面为牙纹形;盖体边缘设有可以安装密封圈的密封台阶,密封圈与密封台阶的接触面上至少设有一道环形防滑凸起。
4.根据权利要求1或2或3所述的柱形锂离子电池盖板,其特征是所述的正极接线柱由金属材料铝制成,负极接线柱由金属材料铜制成;所述的正极外接头、负极外接头呈牛角型,通过焊接与外接元件连接;或者所述的正极外接头、负极外接头上设有螺孔,通过螺栓与外接元件连接。
5.一种柱形锂离子电池,它包括通过盖板密封封装于铝质外壳内的电芯本体,电芯本体的两端分别设有正极座、负极座,其特征是所述外壳包括壳体,壳体为一端封闭,另一端开口的圆筒,壳体的开口端设有盖板束腰带,壳体内底部至少设有2个成条状的承台,承台均布在壳体内底部;
所述的盖板包括圆柱形盖体,盖体的直径大于等于35㎜,盖体上设有包括正极内接头、正极外接头的正极接线柱,包括负极内接头、负极外接头的负极接线柱,盖体上设有贯通盖体的防爆孔和补液螺孔,防爆孔上设有塞住防爆孔的防爆塞,补液螺孔上设有塞住补液螺孔的锁紧螺钉;
所述电芯本体安装在电芯座上,所述的电芯座包括上层卡板、下层卡板,上层卡板、下层卡板的尺寸大小与外壳壳体的内径一致,所述上层卡板上设有与电芯本体的正极座大小、形状对应的上层凹槽和方便负极极耳走线的开口,下层卡板上设有与电芯本体的负极座大小、形状对应的下层凹槽,所述的上层凹槽、下层凹槽上分别设有方便电芯本体的正极极耳、负极极耳安装的极耳台阶;
所述电芯本体安装在上层卡板、下层卡板之间,三者组成一个柱状体放置于壳体内的承台上,盖板置于盖板束腰带上,正极极耳连接在正极座与正极内接头之间,负极极耳连接在负极座与负极内接头之间,通过对壳体的开口边缘内压将电芯本体、盖板密封封装于外壳内。
6.根据权利要求5所述的柱形锂离子电池,其特征是由盖体靠电芯本体一侧至上面,所述防爆孔的孔径由大至小,为阶梯状布置;所述的补液螺孔设有可以放置密封垫的台阶。
7.根据权利要求5所述的柱形锂离子电池,其特征是所述盖体与正极接线柱、负极接线柱的接触剖面为牙纹形;盖体边缘设有可以安装密封圈的密封台阶,密封圈与密封台阶的接触面上至少设有一道环形防滑凸起。
8.根据权利要求5或6或7所述的柱形锂离子电池,其特征是所述的正极接线柱由金属材料铝制成,负极接线柱由金属材料铜制成;所述的正极外接头、负极外接头呈牛角型,通过焊接与外接元件连接;或者所述的正极外接头、负极外接头上设有螺孔,通过螺栓与外接元件连接。
9.一种如权利要求5所述柱形锂离子电池的生产方法,其特征是它包括下列步骤:
⑴电芯本体制备:将配制好的正、负极浆料按要求均匀涂布在铝或铜箔表层,烤干后卷成极片辊压至要求厚度,正、负极片分条裁剪后通过卷挠机将正、负极片与隔膜卷成芯包,先将正极座、负极座和正极极耳、负极极耳分别与芯包的正、负极对应焊接,正极极耳、负极极耳套上绝缘PVC胶管,再将正极极耳、负极极耳的另一端分别与盖板盖体上正极接线柱上的正极内接头、负极接线柱上的负极内接头焊接连接;
⑵烘烤:将步骤⑴制备的电芯本体进行烘烤、脱水处理;
⑶浸泡:经步骤⑵的电芯本体移入密封箱体的含浸缸内进行电解液浸泡;
⑷组立:先将上层卡板放入锂离子电池外壳壳体内的承台上,将步骤⑶含浸好的电芯本体下端上的负极座对准下层凹槽卡好,再将上层卡板上的上层凹槽卡在电芯本体上端上的正极座上,然后,将盖板置于外壳壳体的盖板束腰带上,并将外壳壳体开口边缘内压,将盖板锁住;
⑸后处理:将步骤⑷组立后的柱形锂离子电池进行清洗、套管、化成/老化、检测、分容、包装入库。
10.根据权利要求9所述柱形锂离子电池的生产方法,其特征是在步骤⑴中,所述的正极接线柱由金属材料铝制成,负极接线柱由金属材料铜制成;在步骤⑷中,由盖体靠电芯本体一侧至上面,所述防爆孔的孔径由大至小,为阶梯状布置;所述的补液螺孔设有可以放置密封垫的台阶;所述盖体与正极接线柱、负极接线柱的接触剖面为牙纹形;盖体边缘设有可以安装密封圈的密封台阶,密封圈与密封台阶的接触面上至少设有一道环形防滑凸起。
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