CN1627548A - 锂离子电池密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂离子电池密封结构,其可提高电池密封性及安全性,该密封结构包括一金属罐体及一上盖,该上盖与该金属罐体密封焊接为一体。该上盖开设有电解液注液孔,一密封件插入并封堵该电解液注液孔,并与上盖焊接为一体。所述密封件与注液孔可进一步形成螺纹耦合,加强密封性及结合强度。本发明之密封结构可确保注液孔密封性良好,且密封件可承受较大压力,可保护焊接处不被破坏,提高安全性。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种电池封装结构,特别涉及一种使用液体电解液的锂离子电池密封结构。
【背景技术】
近年来,电脑、通信电子产品以及消费性电子产品的功能越来越强,而其外形尺寸要求越来越小、质量越来越轻,所以,高容量、小尺寸的电池产品受到欢迎。特别是锂离子电池,其具有容量大、能量密度高、电压高等特点,在移动电话、笔记本计算机、数码相机等产品的市场占有率不断上升。
锂离子电池是以锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)或锂锰氧化物(LiMn2O4)等为正极活性材料,以锂金属、锂合金或碳材料等为负极活性材料。其电解液可使用液态有机电解液或固态聚合物电解液,后者又称为锂聚合物电池(Lithium Polymer Battery)。目前常用者,为液态电解液。
锂离子电池使用的液态电解液是有机非水溶液,如碳酸乙烯酯(EthyleneCarbonate,EC)、碳酸二乙酯(Diethyl Carbonate,DEC)之混合物为溶剂,以锂盐(如LiPF6)为溶质,并添加少量添加剂组成。
锂离子电池的正极、负极之间需用一层多孔隔离膜隔开,使得离子可以通过并隔绝电子。隔离膜材料主要包括聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)等有机聚合物,形成单层、双层或多层结构。上述正极、负极以及隔离膜是设置在一金属罐内,并将电解液注入金属罐内,浸泡正极、负极,以发生电化学反应,实现电能与化学能互相转换。
上述金属罐需具有良好密封效果,以防止水气进入。一般而言,金属罐是由铝或不锈钢制成一端开口的圆柱形或方形,待电池正极、负极及隔离膜封装在金属罐后,一盖帽与该金属罐密封焊接,以确保电池具有良好防水防气性能。
请参见图7,为现有技术方形锂离子电池封装结构的示意图。该锂离子电池封装结构包括一方形金属罐体17,其内可容纳正极、负极、电解液等(图未示);一盖帽10,其外形与罐体17上端的开口相配合,且与该罐体17焊接为一体。
该盖帽10包括一盖板12;一正极端子11设置于盖板12上,且二者之间用第一绝缘片13隔开;一铆钉15穿透该盖板12、正极端子11及绝缘片13,以将正极端子11紧固于盖板12上;一第二绝缘片14设置于该铆钉15与盖板12之间,以将二者绝缘;一正极接头16焊接于该铆钉15下端,且该正极接头16与电池正极相连(图未示)。盖板12一侧形成有一电解液注液孔20用以注入电解液;另一侧设有一环形凹槽22,该环形凹槽22的厚度比盖板12其它部份的厚度薄,当电池发生不正常现象,例如短路、过充电、过放电或正负极反接时,电池内部温度快速上升,使得有机电解液蒸发或分解,导致电池内部压力增大至一定极限值时,该凹槽22裂开,使得内部气体可以释放出来,防止电池发生爆炸。但是,该环形凹槽的厚度不易控制,使得电池可承受的极限压力难以准确控制。
中国专利第01274686.x号揭露一种具有防爆膜的锂电池封装,其使用铝箔代替习知技术的环形凹槽作为防爆装置,因为铝箔的厚度容易精确控制,所以,该设计有利于精确控制防爆装置所能承受的极限压力。
美国专利第6,117,586号揭露一种锂离子电池封盖的改进方案,其将习知防爆结构改良,设置一可变形的防爆片连接正极与正极端子,当该防爆片被电池内部压力挤压变形或被损坏时,正极与正极端子之间断开连接,从而电池断路,确保电子器件不会因电池产生过大电流而遭到损坏。
当电池封盖与罐体焊接完成,注入电解液后,需将电解液注液口进行密封处理。现有技术对电解液注液孔一般采用点焊密封处理,或直接采用小钢球将注液孔堵塞。但是,采用小钢球堵塞的方法难以确保密封性,容易产生电解液泄漏等问题;而采用点焊或其它焊接时,容易发生焊料等颗粒物通过注液孔进入电池罐体内,影响电解液性能;而且焊接时容易产生虚焊或假焊,均可能导致漏气、漏液等缺陷;另外,因电解液注液孔较小,焊接强度较差,所以,当电池正常使用使得内部压力上升时,容易因焊接强度问题使得注液口破裂而发生漏液,导致严重安全事故。
有鉴于此,提供一种具有优良气密性及安全性的锂离子电池密封结构实为必要。
【发明内容】
为克服现有技术因电解液注液孔密封不良造成气密性较差,以及焊接强度较差等缺点,本发明的目的在于提供一种具有良好气密性,可防止水气进入电池内部,同时可避免电解液泄漏的锂离子电池密封结构,本发明的另一目的在于提供一种结合牢固,结合强度较高,安全性良好的锂离子电池密封结构。
本发明的锂离子电池密封结构,其包括:一金属罐体,其具有一开口;一上盖,其形状与该开口相配,且密封焊接于该开口,该上盖开设有电解液注液孔;及一密封件,其至少一部份插入并封堵该电解液注液孔,并与上盖焊接为一体。
所述上盖形成有电极端子,且该电极端子与该上盖之间绝缘连接。
所述上盖形成有防爆装置,当该罐体内部压力上升到预定极限时,该防爆装置可破裂释放压力。
所述密封件与注液孔可进一步形成螺纹耦合,加强密封性及结合强度。
相对于现有技术,本发明利用所述密封件将注液孔封堵后再与上盖焊接为一体,可确保注液孔密封性良好,且密封件与上盖结合牢固,可承受较大压力,可保护焊接处不被破坏,确保安全性。
【附图说明】
图1是本发明锂离子电池密封结构俯视示意图。
图2是本发明第一实施例所用之螺钉与注液孔的示意图。
图3是本发明第一实施例将螺钉插入注液孔的示意图。
图4是本发明第一实施例填充焊料至焊接点的示意图。
图5是本发明第一实施例将多余拉杆去除后的示意图。
图6是本发明第二实施例将注液孔密封的示意图。
图7是现有技术锂离子电池封装结构的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
请一并参阅图1及图5,本实施方式以方形锂离子电池为例,本发明锂离子电池密封结构包括一罐体80,及与该罐体80密封焊接的盖板110。其中,该盖板110中部形成有一正极端子106,且在正极端子106二侧开设有注液孔112及密封安装有防爆装置102。
所述罐体80呈方形,其内部可以容纳电池正极、负极、隔离膜及电解液,该罐体80具有一方形开口(图未标号)。
所述盖板110具有与该方形开口相配合的尺寸及形状,其可利用焊接方式密封覆盖于所述开口。该盖板110与该罐体80可由金属材料制备而成,一般为铝金属或不锈钢。
所述正极端子106形成于上述盖板110中部,其穿过该盖板110连接至罐体80内部的正极(图未示),且通过绝缘介质(图未示)使其与该盖板110绝缘。
所述防爆装置102可采用现有技术的环形凹槽或防爆铝箔等,当电池内部压力上升至一预定极限值,其可破裂、释放压力。
所述注液孔112为一圆形通孔,当盖板110及罐体80焊接为一体以后,电解液通过该注液孔112注入,然后该注液孔112需密封处理。电解液注液孔112被一螺钉120从罐体80由内向外封入该注液孔112,再经焊接处理形成一焊接层132,使螺钉120与盖板110密封焊接为一体,从而达到注液孔112良好密封效果。
上述注液孔112可形成内螺纹(图未示),而螺钉120具有与之相配合的外螺纹(图未示),如此可通过内外螺纹紧密结合,达到增强密封效果的目的。
请一起参阅图2、图3、图4及图5,本发明锂离子电池密封结构制备方法包括下列步骤:
步骤一,提供一带有拉杆124的螺钉120。其中螺钉120长度与盖板110厚度相当,或比盖板110厚度稍小,螺钉120包括螺杆122、螺钉头121及尾部123,螺杆122直径与注液孔112孔径相当,螺钉头121的直径比注液孔112孔径稍大。拉杆124是从螺钉120的尾部123延伸出来,并与之固定连接,拉杆124的直径比注液孔112的孔径小得多。拉杆124可以焊接或粘结于该螺钉120之尾部123。
步骤二,将螺钉120置于罐体80内,并将拉杆124穿过注液孔124伸出盖板110外面。因拉杆124直径比注液孔112小得多,所以,不会将注液孔112堵塞。
步骤三,将盖板110与罐体80密封焊接为一体。可利用激光焊接将盖板110与罐体80密封焊接为一体,以确保密封性良好、不漏液、不进气。
步骤四,从注液孔112注入电解液。因电解液在高温环境中易分解失效,所以,需待盖板110与罐体80焊接完成之后,才可注入电解液。
步骤五,利用拉杆124将螺钉120封住注液孔112。注入电解液之后,因拉杆124伸出盖板110外面,可施加作用力于拉杆124,通过该拉杆124将螺钉120拉入或旋转进入注液孔112,将注液孔112封闭。
步骤六,将螺钉120与盖板110密封焊接。螺钉120封住注液孔112之后,填充焊料130至注液孔112与螺钉120接触处,然后利用点焊将螺钉120与盖板110密封焊接为一体。因螺钉120封堵住注液孔112,可防止焊料130通过注液孔112漏入电池内。焊接完成之后形成一层焊接层132。
步骤七,去除拉杆124伸出部份。将拉杆124伸出焊接层132之部份去除,以利后续封装、使用。
经上述步骤制备得到本发明锂离子电池密封结构,其中电解液注液孔112被螺钉120封堵,并用焊接方式将螺钉120与盖板110密封焊接为一体,可确保注液孔112具有良好气密性,另外,因螺钉头121直径比注液孔112大,所以,安装完成之后螺钉120不会继续向外移动,可承受较大压力,提高安全性。
另外,如图6所示,本发明第二实施方式还可在螺钉120与盖板110之间进一步设置一橡胶防水垫片140,以增强螺钉120与盖板110之间的防水密封性。
本领域技术人员应当明白,本发明还可将螺钉120变换为其它类似元件,如螺栓、螺柱、铆钉等。
本发明也可适用于其它形状的锂离子电池,如圆柱形锂离子电池,只需改变罐体80及盖板110的形状即可。
Claims (10)
1.一种锂离子电池密封结构,其包括:一罐体,该罐体具有一开口;一上盖,其形状与该开口相配,且密封焊接于该开口,该上盖开设有电解液注液孔;其特征在于,该锂离子电池密封结构进一步包括一密封件,其至少一部份插入并封堵该电解液注液孔,并与所述上盖焊接为一体。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池密封结构,其特征在于所述上盖形成有电极端子,且该电极端子与该上盖之间绝缘连接。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池密封结构,其特征在于该上盖形成有防爆装置,当该罐体内部压力上升到预定极限时,该防爆装置可破裂释放压力。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池密封结构,其特征在于该罐体是由金属制成。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池密封结构,其特征在于所述金属包括铝、不锈钢。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池密封结构,其特征在于该上盖是由金属制成。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池密封结构,其特征在于所述金属包括铝、不锈钢。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池密封结构,其特征在于该密封件具有外螺纹,该注液孔形成有与之相配合的内螺纹。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池密封结构,其特征在于该密封件一端具有一头部,该头部比注液孔大。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池密封结构,其特征在于该密封件包括螺钉,螺栓,螺柱或铆钉。
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