CN114665197B - 一种锂离子圆柱电池及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子圆柱电池及其生产工艺，包括钢壳和盖帽，所述钢壳为圆柱状，一端开口且滚槽，用于和盖帽压接；所述钢壳内填装有负极材料，且负极材料中间嵌有圆柱状杯身均匀分布细微小孔的正极料杯，用于填装正极材料。本发明本发明工艺生产锂离子圆柱电池，没有传统的配料、涂布、辊压、分切、制片及卷绕、和一体机工序；能够节省大量设备购置成本，生产工序只有混料，材料料填充、滚槽、封口、清洗、化成、分容工序，有效缩短制程时间，可以将目前的锂电池生产周期缩短50%以上。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子圆柱电池及其生产工艺。
背景技术
锂电池具有体积小、容量大、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优点，目前被广泛应用于商用车、专用车、电动自行车、储能系统、医疗器械等。但现有的锂离子电池生产工序都是配料、涂布、辊压、分切、制片及卷绕等很多工序，需要购置很多设备，且生产周期长，导致生产成本高。
发明内容
为了解决上述现有锂离子圆柱电池生产周期长，所需设备多导致生产成本高的问题，本发明提供了一种锂离子圆柱电池及其生产工艺，
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂离子圆柱电池，包括钢壳和盖帽，所述钢壳为圆柱状，一端开口且滚槽，用于和盖帽压接；所述钢壳内填装有负极材料，且负极材料中间嵌有圆柱状杯身均匀分布细微小孔的正极料杯，用于填装正极材料；所述正极料杯一端开口，且开口处沿周向均布有若干个正极柱；所述正极料杯外侧套接有材质为微孔PP/PE的隔离杯，所述隔离杯一端开口，且开口端高出正极料杯，可以有效将正负极材料隔离；所述正极料杯内的正极材料顶部放置有圆形隔离垫，所述钢壳内的负极材料顶部放置有被隔离杯贯穿的环形隔离垫，所述环形隔离垫顶部放置有被正极柱贯穿的带孔隔离垫；所述盖帽顶部设有顶盖，内部从上至下依次设有防爆阀、隔离圈和连接孔板，且外部被密封圈包裹；所述连接孔板与防爆阀之间在激光焊点处采用激光焊接；所述连接孔板上沿周向设有若干个对应正极柱的插孔，且相邻的插孔之间设有泄压孔；所述带孔隔离垫上设置有与连接孔板一一对应的插孔和泄压孔。
优选的，所述钢壳采用内层镀铜外层镀镍工艺制成，镀层厚度为6-8μm，内壁镀铜可以作为负极活性材料的集流体。
优选的，所述正极料杯采用铝材制成，铝材的厚度为0.25-0.35mm。
优选的，所述隔离杯的厚度为0.1-0.3mm，且开口端高出正极料杯0.5-1mm，隔离杯的孔隙率为45-65%，使得锂离子可以通过而电子无法通过，相当于常规锂离子电池的隔膜。
优选的，所述正极柱的数量为3个，呈120°均匀分布于正极料杯开口端，且正极柱的形状为弧形。
优选的，所述圆形隔离垫、环形隔离垫和带孔隔离垫均采用PP绝缘材料。
上述锂离子圆柱电池的生产工艺，包括以下步骤：
S1、首先制作正负极材料，采用将活性材料和导电剂干混的方式制成，且可在配方中加入微量可溶于电解液的粘结剂；正负极材料干混均匀后用加入电解液在专用搅拌釜中搅拌至半干状态混合均匀；
S2、使用专用设备将制作好的类似固体形半软的负极材料压入钢壳内，再将制作好的类似固体形半软的正极材料压入正极料杯内，并将圆形隔离垫放置在正极材料的顶部，将正极材料密封；
S3、将正极料杯套入浸泡了电解液的隔离杯内，再将隔离杯连同正极料杯一起压入钢壳的负极材料内，使得隔离杯和负极材料充分紧密接触，并将环形隔离垫放置在负极材料顶部，将负极材料密封；
S4、将带孔隔离垫放置在环形隔离垫顶部，进一步提高密封性，加完隔离垫的半成品电池立即进行钢壳滚槽，滚槽完成后压入盖帽，使正极柱与连接孔板上的插孔插接，保证正极柱与连接孔板接触良好并扣紧；
S5、盖帽装配完成后，半成品电池立即进行机械封口，封口后进行清洗、活化、化成、分容等后工序，后工序与现有的锂离子电池生产工艺相同。
进一步的，上述步骤中的混料、填充、滚槽和封口工序均在干燥房中完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明工艺生产锂离子圆柱电池，没有传统的配料、涂布、辊压、分切、制片及卷绕、和一体机工序；能够节省大量设备购置成本，生产工序只有混料，材料料填充、滚槽、封口、清洗、化成、分容工序，有效缩短制程时间，可以将目前的锂电池生产周期缩短50%以上，且生产的锂离子圆柱电池能够满足储能产品、3C电子消费品、灯具照明、医疗器械、户外应急电源等领域。该电池正常工作放电电流在1C以内，最大不超过2C,使用该工艺生产的18650锂离子圆柱电池（纯三元材料1500mAh）,0.5C充电1C放电循环500次容量保持在83%,电池各项安全测试符合GB/T18287-2013、IEC62133-2017、UL1642等相关标准。
附图说明
图1为本发明实施例剖视结构示意图；
图2为本发明实施例正极料杯剖视结构示意图；
图3为本发明实施例正极料杯俯视结构示意图；
图4为本发明实施例盖帽剖视结构示意图；
图5为本发明实施例盖帽仰视结构示意图。
图中：1、钢壳，2、盖帽，21、密封圈，22、顶盖，23、防爆阀，24、连接孔板，241、插孔，242、泄压孔，243、激光焊点，25、隔离圈，3、正极料杯，4、隔离杯，5、正极柱，6、圆形隔离垫，7、环形隔离垫，8、带孔隔离垫。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1至5所示，本发明实施例包括钢壳1和盖帽2，钢壳1采用内层镀铜外层镀镍工艺制成，镀层厚度为7μm，钢壳1为圆柱状，一端开口且滚槽，用于和盖帽2压接；钢壳1内填装有负极材料，且负极材料中间嵌有圆柱状杯身均匀分布细微小孔的正极料杯3，用于填装正极材料；正极料杯3采用铝材制成，铝材的厚度为0.3mm，正极料杯3一端开口，且开口处沿周向均布有3个正极柱5，正极柱5呈120°均匀分布于正极料杯3开口端，且正极柱5的形状为弧形；正极料杯3外侧套接有材质为微孔PP/PE的隔离杯4，隔离杯4的厚度为0.3mm，隔离杯4的孔隙率为45-65%，使得锂离子可以通过而电子无法通过，相当于常规锂离子电池的隔膜，隔离杯4一端开口，且开口端比正极料杯3高出0.7mm，可以有效将正负极材料隔离；正极料杯3内的正极材料顶部放置有圆形隔离垫6，钢壳1内的负极材料顶部放置有被隔离杯3贯穿的环形隔离垫7，环形隔离垫7顶部放置有被正极柱5贯穿的带孔隔离垫8；盖帽2顶部设有顶盖22，内部从上至下依次设有防爆阀23、隔离圈25和连接孔板24，且外部被密封圈21包裹；连接孔板24与防爆阀23之间在激光焊点243处采用激光焊接；连接孔板24上沿周向设有若干个对应正极柱5的插孔241，且相邻的插孔241之间设有泄压孔242；带孔隔离垫8上设置有与连接孔板24一一对应的插孔241和泄压孔242。
在生产该锂离子圆柱电池时，首先制作正负极材料，采用将活性材料和导电剂干混的方式制成，且可在配方中加入微量可溶于电解液的粘结剂；正负极材料干混均匀后用加入电解液在专用搅拌釜中搅拌至半干状态混合均匀；使用专用设备将制作好的类似固体形半软的负极材料压入钢壳1内，再将制作好的类似固体形半软的正极材料压入正极料杯3内，并将圆形隔离垫6放置在正极材料的顶部，将正极材料密封；将正极料杯3套入浸泡了电解液的隔离杯4内，再将隔离杯4连同正极料杯3一起压入钢壳1的负极材料内，使得隔离杯4和负极材料充分紧密接触，并将环形隔离垫7放置在负极材料顶部，将负极材料密封；将带孔隔离垫8放置在环形隔离垫7顶部，进一步提高密封性，加完隔离垫的半成品电池立即进行钢壳1滚槽，滚槽完成后压入盖帽1，使正极柱5与连接孔板24上的插孔241插接，保证正极柱5与连接孔板24接触良好并扣紧；盖帽2装配完成后，半成品电池立即进行机械封口，封口后进行清洗、活化、化成、分容等后工序，后工序与现有的锂离子电池生产工艺相同。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种锂离子圆柱电池，其特征在于：包括钢壳和盖帽，所述钢壳为圆柱状，一端开口且滚槽，用于和盖帽压接；所述钢壳内填装有负极材料，且负极材料中间嵌有圆柱状杯身均匀分布细微小孔的正极料杯，用于填装正极材料；所述正极料杯一端开口，且开口处沿周向均布有若干个正极柱；所述正极料杯外侧套接有材质为微孔PP/PE的隔离杯，所述隔离杯一端开口，且开口端高出正极料杯，有效将正负极材料隔离；所述正极料杯内的正极材料顶部放置有圆形隔离垫，所述钢壳内的负极材料顶部放置有被隔离杯贯穿的环形隔离垫，所述环形隔离垫顶部放置有被正极柱贯穿的带孔隔离垫；所述盖帽顶部设有顶盖，内部从上至下依次设有防爆阀、隔离圈和连接孔板，且外部被密封圈包裹；所述连接孔板与防爆阀之间在激光焊点处采用激光焊接；所述连接孔板上沿周向设有若干个对应正极柱的插孔，且相邻的插孔之间设有泄压孔；所述带孔隔离垫上设置有与连接孔板一一对应的插孔和泄压孔；
所述钢壳采用内层镀铜外层镀镍工艺制成，镀层的厚度为6-8μm，内壁镀铜作为负极活性材料的集流体；
所述正极料杯采用铝材制成，铝材的厚度为0.25-0.35mm；
所述隔离杯的厚度为0.1-0.3mm，且开口端高出正极料杯0.5-1mm，隔离杯的孔隙率为45-65%，使得锂离子通过而电子无法通过。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述正极柱的数量为3个，呈120°均匀分布于正极料杯开口端，且正极柱的形状为弧形。
3.根据权利要求1或2所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述圆形隔离垫、环形隔离垫和带孔隔离垫均采用PP绝缘材料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子圆柱电池的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先制作正负极材料，采用将活性材料和导电剂干混的方式制成，且在配方中加入微量可溶于电解液的粘结剂；正负极材料干混均匀后加入电解液在搅拌釜中搅拌至半干状态混合均匀；
S2、使用设备将制作好的负极材料压入钢壳内，再将制作好的正极材料压入正极料杯内，并将圆形隔离垫放置在正极材料的顶部，将正极材料密封；
S3、将正极料杯套入浸泡了电解液的隔离杯内，再将隔离杯连同正极料杯一起压入钢壳的负极材料内，使得隔离杯和负极材料充分紧密接触，并将环形隔离垫放置在负极材料顶部，将负极材料密封；
S4、将带孔隔离垫放置在环形隔离垫顶部，进一步提高密封性，加完隔离垫的半成品电池立即进行钢壳滚槽，滚槽完成后压入盖帽，使正极柱与连接孔板上的插孔插接，保证正极柱与连接孔板接触良好并扣紧；
S5、盖帽装配完成后，半成品电池立即进行机械封口，封口后进行清洗、活化、化成及分容工序。
5.根据权利要求4所述的锂离子圆柱电池的生产工艺，其特征在于：S1-S5步骤中的混料、填充、滚槽和封口工序均在干燥房中完成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 336000 No.10, Industrial Avenue, electromechanical industrial base, Yuanzhou District, Yichun City, Jiangxi Province Applicant after: Jiangxi Jiuding Power New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 336000 No.10, Industrial Avenue, electromechanical industrial base, Yuanzhou District, Yichun City, Jiangxi Province Applicant before: JIANGXI JIUDING POWER NEW ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant |