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

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。