CN109301310B - 一种可拆卸圆柱锂离子电池及其封装方法 - Google Patents

一种可拆卸圆柱锂离子电池及其封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可拆卸圆柱锂离子电池及其封装方法，所述可拆卸圆柱锂离子电池包括保护板、镍片、胶壳、开口青稞纸、圆柱电芯、高温胶纸、钢帽和PVC套管；所述保护板中包括温度系数热敏电阻和/或压力形变电阻。所述封装方法中包含在PVC套管中注入导热硅胶，能够降低封装过程中外界压力及使用过程中外界温度对锂离子电池寿命的影响，提高了电池的安全性能；将可拆卸锂离子电池做成像7号干电池一样的外形，极大方便客户日常携带与更换。

Description

一种可拆卸圆柱锂离子电池及其封装方法
技术领域
本发明涉及圆柱锂离子电池领域，尤其涉及一种可拆卸圆柱锂离子电池及其封装方法。
背景技术
圆柱锂电池具有高体积比能、使用寿命长、无记忆效应的优点，因此被广泛应用在笔记本电脑、电动工具、电动自行车等领域。目前市场上销售的圆柱锂电池主要由以下几部分组成：由正极活性物质和正极集流体组成的正极极片，由负极活性物质和负极集流体组成的负极极片，组装在正负极片之间的隔离膜，隔离膜和正负极片一起卷绕成圆柱状圆柱电芯，用于装载电解液和圆柱电芯的圆柱壳体，将圆柱电芯和顶部、底部和其他导电物质阻隔开来的上下绝缘片，密封于电池头部的盖帽。
锂离子电池的电解液为有机溶剂，内部阻抗大；由于钴酸锂价格高，成本比较高；对锂电池的过充电和过放电要采用特殊的保护电路。锂电池在使用过程中，放电电流不能过大，电流过大会导致电池内部发热，使电池电极脱离，从而使电池材料失效，对电池造成永久性伤害；不能过放电，过放电会使集流体铜放生溶解，使电池受到损坏，因此单体锂电池的放电终止电压不得低于2.5V。由以上分析可知，过充和过放都会对锂电池和用电设备造成损伤，为了避免这种情况，要对锂电池进行电路保护也是很有必要的。
目前市面上便携式蓝牙音箱使用的二次圆柱锂离子电池一般都是内置带板带线的电池，客户在使用时有许多不方便的情形(如电池寿命到了需要专业人员和工具才能更换电池，外出电池电量用完后不能方便充电)，因此，一种像可拆卸手机电池一样方便用户携带和自行更换的圆柱二次充电电池亟待设计使用。现有专利CN205670835U公开了一种可拆卸电池蓝牙音箱，包括外壳、喇叭、电路板、底座，其特征在于，所述的外壳下方设有底座，底座上设有电池槽，电池槽上设有电池盖，本实用新型的有益效果在于在喇叭下方设有振动膜，这样可以有效的提高音箱的播放音质，同时电池为可拆卸方式，这样方便用户更换电池。现有专利CN203233152U提出了一种带温度保护的锂电池保护电路及其封装芯片，该电路包括采样电路；逻辑控制电路；过充电、过放电、过流和短路保护电路；充电检测电路；并且还包括温度保护电路；该温度保护电路包括负温度系数热敏电阻RT、温度检测比较器TD1；所述负温度系数热敏电阻RT连接温度检测比较器“+”输入端，温度检测比较器TD1将其与来自温度检测比较器“-”输入端的基准数值进行比较，温度检测比较器输出端连接逻辑控制电路；后者输出控制信号控制锂电池的工作或充放电状态。
而在电池封装过程中电池受到的压力以及在电池使用过程中受到环境中温度等的影响，同样会大大降低锂离子电池的使用寿命。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可拆卸圆柱形锂离子电池及其封装方法，能够降低封装过程中外界压力及使用过程中外界温度对锂离子电池寿命的影响。具体技术方案如下：
一种可拆卸圆柱锂离子电池的封装方法，包含如下步骤：
(1)在保护板上点焊连接镍片，保护板的正面设置电路结构，包含正负极，保护板的背面镀金形成镀金面且与保护板负极电导通；
(2)将保护板上的镍片分别穿过胶壳两侧的侧边孔，保护板的正面朝向胶壳底面方向装入胶壳内，保护板的镀金面位于胶壳敞开口的下方或者与胶壳敞开口平齐；
(3)在装入保护板后的胶壳背面粘贴双面备胶开口青稞纸，开口青稞纸的一侧设有开口；
(4)在圆柱电芯侧面粘贴一条高温胶纸进行绝缘，并在圆柱电芯正极加贴环形青稞纸，高温胶纸两端多出3mm贴在圆柱电芯的两端；
(5)保护板的正负极镍片与圆柱电芯的正负极点焊：折叠镍片将保护板平贴于圆柱电芯负极，镍片对准高温胶纸点焊负极，另一端镍片点焊圆柱电芯的正极，形成电池；
(6)电池正极点焊钢帽；
(7)电池正极加贴环形PVC；
(8)电池套PVC套管；
(9)电池套管吹膜，吹膜后电池表面无褶皱；制得最终的可拆卸圆柱锂离子电池。
具体地，步骤(1)保护板中所述电路结构中串联接入压力形变电阻，当圆柱电芯受热膨胀发生形变时，使得保护板中的压力形变电阻受到压力后阻值增大，回路中电流减小，能够起到保护电池及设备的作用。
具体地，步骤(1)保护板中所述电路结构中串联接入温度系数热敏电阻，当锂离子电池工作环境温度达到一定数值时，保护板中的温度系数热敏电阻阻值增大，回路中电流减小，能够起到保护电池及设备的作用。
优选地，所述步骤(3)中开口青稞纸的开口与镍片负极连接片的穿出位置对应。
优选地，在步骤(4)所述圆柱电芯中心位置设置棒状形式的低熔点、高导热系数的金属；所述低熔点、高导热系数的金属优选为锡、锌、锌锡合金或铅锡合金。
优选地，步骤(7)中所述环形PVC为黑色环形PVC。
优选地，所述步骤(8)中的套管两端各多出2mm，有助于最终将套管可靠平整的包裹；所述圆柱电芯为18650圆柱电芯。
具体地，所述步骤(8)中还包括在PVC套管中注入导热硅胶，可以同于传导圆柱电芯中产生的热量。
所述步骤(9)制得的电池尺寸与7号电池尺寸相同，即高度为44.0mm，直径为10.0mm。
所述步骤(9)制得的电池将钢帽作为正极，将保护板的镀金面作为负极。
本发明还公开了一种可拆卸圆柱锂离子电池，其采用任一上述的封装方法制得。
本发明具有以下有益效果：
一、低熔点、高导热系数的金属单质或合金可以快速吸收并传递热量，减少电池的热量聚集，降低热失控风险，从而提高了电池的安全性能。
二、圆柱卷绕式电池在使用过程中的一种老化失效形式是卷绕极片发生翘曲，而在圆柱电芯中心设置金属结构可以有效的抑制圆柱电芯的形变。
三、将电池保护板安装于圆柱电芯负极，保护板元器件背面整面镀金，作为电池的负极。在圆柱电芯正极加装钢帽，将可充电锂离子电池做成像7号干电池一样的外形，极大方便客户日常携带与更换。
四、保护板中的电路结构中串联接入压力形变电阻或是温度系数热敏电阻，当锂离子电池发生形变或是锂离子电池工作环境温度达到一定数值时，压力形变电阻或是温度系数热敏电阻阻值增大，能够起到保护电池及设备的作用。
五、将电池套入PVC套管后，在PVC套管内注入导热硅胶，可以使得圆柱电芯在工作过程中产生的多余热量通过导热硅胶传递到电池外壳。
附图说明
图1为本发明的保护板正面示意图；
图2为本发明的保护板背面示意图；
图3为本发明的胶壳正面示意图；
图4为本发明的胶壳背面示意图；
图5为本发明的胶壳环形PVC示意图；
图6为本发明的开口青稞纸的示意图；
图7为本发明的环形青稞纸的示意图；
图8为本发明的钢帽的示意图。
附图中标记说明：1-保护板，2-保护板镀金面，3-胶壳，4-侧边孔，5-环形PVC，6-开口青稞纸，7-开口，8-环形青稞纸，9-钢帽
具体实施例
实施例1
一种可拆卸圆柱锂离子电池的封装方法，包含如下步骤：
(1)在保护板上点焊连接镍片，保护板的正面设置电路结构，包含正负极，所述电路结构中串联接入压力形变电阻，保护板的背面镀金形成镀金面且与保护板负极电导通；
(2)将保护板上的镍片分别穿过胶壳两侧的侧边孔，保护板的正面朝向胶壳底面方向装入胶壳内，保护板的镀金面位于胶壳敞开口的下方或者与胶壳敞开口平齐；
(3)在装入保护板后的胶壳背面粘贴双面备胶开口青稞纸，开口青稞纸的一侧设有开口；
(4)在18650圆柱电芯侧面粘贴一条高温胶纸进行绝缘，并在该圆柱电芯正极加贴环形青稞纸；高温胶纸两端多出3mm贴在圆柱电芯的两端；所述圆柱电芯中心位置设置棒状形式的锌锡合金；
(5)保护板的正负极镍片与18650圆柱电芯的正负极点焊：折叠镍片将保护板平贴于该圆柱电芯负极，镍片对准高温胶纸点焊负极，另一端镍片点焊该圆柱电芯的正极，形成电池；
(6)电池正极点焊钢帽；
(7)电池正极加贴黑色环形PVC；
(8)电池套PVC套管，所述PVC套管两端各多出2mm；
(9)电池套管吹膜，吹膜后电池表面无褶皱；最终制得尺寸与7号电池尺寸相同的可拆卸圆柱锂离子电池。
优选地，所述步骤(9)制得的电池将钢帽作为电池的正极，将保护板的镀金面作为负极。
优选地，所述开口青稞纸的开口与镍片负极连接片的穿出位置对应。
本实施例还公开了一种可拆卸圆柱锂离子电池，其采用上述的封装方法制得。
实施例2
与实施例1相比，该实施例的区别在于，步骤(1)保护板中所述电路结构中串联接入温度系数热敏电阻；在步骤(4)所述圆柱电芯中心位置设置棒状形式的铅锡合金。
实施例3
与实施例1和实施例2相比，该实施例的区别在于，所述步骤(8)中还包括在PVC套管中注入导热硅胶。

Claims (6)

1.一种可拆卸圆柱锂离子电池的封装方法，包含如下步骤：
(1)在保护板上点焊连接镍片，保护板的正面设置电路结构，包含正负极，保护板的背面镀金形成镀金面且与保护板负极电导通；
(2)将保护板上的镍片分别穿过胶壳两侧的侧边孔，保护板的正面朝向胶壳底面方向装入胶壳内，保护板的镀金面位于胶壳敞开口的下方或者与胶壳敞开口平齐；
(3)在装入保护板后的胶壳背面粘贴双面备胶开口青稞纸，开口青稞纸的一侧设有开口；
(4)在圆柱电芯侧面粘贴一条高温胶纸进行绝缘，并在圆柱电芯正极加贴环形青稞纸，所述高温胶纸两端多出3mm贴在圆柱电芯的两端；
(5)保护板的正负极镍片与圆柱电芯的正负极点焊：折叠镍片将保护板平贴于圆柱电芯负极，镍片对准高温胶纸点焊负极，另一端镍片点焊圆柱电芯的正极，形成电池；
(6)电池正极点焊钢帽；
(7)电池正极加贴环形PVC；
(8)电池套PVC套管；
(9)电池套管吹膜，吹膜后电池表面无褶皱，制得最终的可拆卸圆柱锂离子电池；
步骤(1)保护板中所述电路结构中串联接入压力形变电阻和温度系数热敏电阻；
在步骤(4)所述圆柱电芯中心位置设置棒状形式的低熔点、高导热系数的金属；
所述步骤(9)制得的电池尺寸与7号电池尺寸相同，将钢帽作为电池的正极，将保护板的镀金面作为电池的负极。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸圆柱锂离子电池的封装方法，其特征在于，所述低熔点、高导热系数的金属为锡、锌、锌锡合金或铅锡合金。
3.根据权利要求1所述的一种可拆卸圆柱锂离子电池的封装方法，其特征在于，所述步骤(8)中还包括在PVC套管中注入导热硅胶。
4.根据权利要求1所述的一种可拆卸圆柱锂离子电池的封装方法，其特征在于，所述步骤(8)中的套管两端多出2mm；所述圆柱电芯为18650圆柱电芯。
5.根据权利要求1所述的一种可拆卸圆柱锂离子电池的封装方法，其特征在于，所述步骤(3)中开口青稞纸的开口与镍片负极连接片的穿出位置对应。
6.根据权利要求1-5任一项所述的可拆卸圆柱锂离子电池的封装方法制得的可拆卸圆柱锂离子电池，包括保护板、镍片、胶壳、开口青稞纸、圆柱电芯、高温胶纸、钢帽和PVC套管，其特征在于，所述保护板中包括温度系数热敏电阻和压力形变电阻。
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