CN202495502U - 一种硬壳锂离子电池 - Google Patents

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朱华
魏建良
郭志君
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Abstract

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其是一种具有高安全性能的硬壳锂离子电池，包括电芯和容纳电芯的金属外壳，所述电芯上焊接有正极极耳和负极极耳，所述电芯和所述金属外壳之间设有表面处理有钝化层的金属保护壳体。相对于现有技术，本实用新型采用表面处理有钝化层的金属保护壳体作为将金属外壳和电芯隔离开来的保护壳体，当电芯因意外情况引起电芯内短路或直接发生内短路时，可以有效的阻止电池金属外壳参与到短路回路中，防止壳体因为电池内短路而被熔穿，有效的保护了电芯金属外壳的持续作用，防止因为电芯金属外壳失效而引起的着火甚至爆炸现象，从而保证了电芯安全。

Description

一种硬壳锂离子电池
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其是一种具有高安全性能的硬壳锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因其具有高能量密度，高电压、低自放电和重量轻等特点，在各个领域中均得到了广泛的应用。近年来，锂离子电池在电动工具、动力汽车等领域中也被逐步推广应用。相比之下，电动工具、动力汽车领域应用的锂离子电池具有单体更大、能量密度更高的特点，因此，无论在设计上、还是应用上都对锂离子电池的安全性能提出了更高的要求。
通常在电动工具、动力汽车等领域应用的锂离子电池采用的是硬壳锂离子电池，硬壳锂离子电池一般包括金属外壳和容纳于金属外壳内的一个卷绕式的电芯或若干个卷绕式的电芯或若干个依次叠加的电芯。实际制作过程中，一般是将制作好的电芯放入金属壳中，然后向金属壳中注入电解液，经过焊接、化成、封口等工序，最后形成硬壳锂离子电池。
为了满足电动汽车的续航要求，其所使用的硬壳电池趋向于采用大容量电池，这种电池在使用过程中，由于运动、碰撞等原因，不可避免会出现内短路现象，当内短路现象发生时，金属外壳有可能参与短路回路，此时，由于大容量电池的特性，某些与金属外壳接触的点瞬间温度可能达到1000℃以上，导致金属外壳被熔穿，使电芯内部可燃物和外界氧气接触，加上电芯本身短路的高温达到电池内部可燃物着火点，引起电芯着火，爆炸等，造成比较严重的安全隐患。
有鉴于此，确有必要提供一种具有高安全性能的硬壳锂离子电池。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有高安全性能的硬壳锂离子电池。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种硬壳锂离子电池，包括电芯和容纳电芯的金属外壳，所述电芯上焊接有正极极耳和负极极耳，所述电芯和所述金属外壳之间设有表面处理有钝化层的金属保护壳体。相对于现有技术，本实用新型采用表面处理有钝化层的金属保护壳体作为将金属外壳和电芯隔离开来的保护壳体，由于金属保护壳体本身具有高机械强度和耐高温性能，而表面处理由钝化层又解决了金属保护壳体存在的不耐腐蚀和电传导问题，使其既耐腐蚀又有电绝缘的特性，当电芯因意外情况引起电芯内短路或直接发生内短路时，可以有效的阻止电池金属外壳参与到短路回路中，防止壳体因为电池内短路而被熔穿，有效的保护了电芯金属外壳的持续作用，防止因为电芯金属外壳失效而引起的着火甚至爆炸现象，从而保证了电芯安全。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，所述金属保护壳体的厚度为0.1～2mm。金属保护壳体的厚度小于0.1mm时，金属保护壳体的机械强度不够，在外界压力的作用下，可能会破损；金属保护壳体的厚度大于2mm时，会使电池过厚，影响电池的能量密度。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，所述钝化层的厚度为0.01～0.2mm。当钝化层的厚度小于0.01mm时，不能很好地起到电绝缘和耐腐蚀的作用；当钝化层的厚度大于0.2mm时，会使电池过厚，影响电池的能量密度。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，在电芯顶端和金属外壳之间设有限位支架，以限制电芯和金属保护壳体的挪动。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，所述金属外壳包括外壳主体和顶盖，所述外壳主体和顶盖焊接连接。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，所述顶盖上设有正极连接柱、负极连接柱、防爆阀和注液孔。液孔用于灌注电解液，防爆阀可以进一步保证电池的安全性能。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，组装时，所述正极连接柱和所述负极连接柱分别与所述正极极耳所述负极极耳焊接连接。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，所述金属保护壳体的开口方向为正极极耳和负极极耳的伸出方向。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，所述金属保护壳体的边缘高出所述电芯顶端的高度为1～5mm。这样可以完全将金属外壳和电芯隔绝开来，避免金属外壳参与内短路回路，防止金属外壳被熔穿，保证电池的安全。
作为本实用新型硬壳锂离子电池的一种改进，所述金属保护壳体靠近金属外壳的一侧处理有钝化层。
附图说明
下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：
图1为本实用新型硬壳锂离子电池结构剖面示意图；
图2为本实用新型的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，详细说明本实用新型提供的硬壳锂离子电池，对本实用新型不构成任何限制。
请参阅图1，本实用新型的硬壳锂离子电池，包括电芯10和容纳电芯10的金属外壳30，电芯10上焊接有正极极耳101和负极极耳102，电芯10和金属外壳30之间设有表面处理有钝化层201的金属保护壳体20，金属保护壳体20的厚度为0.1～2mm，钝化层201的厚度为0.01～0.2mm。金属保护壳体20的双面均有钝化层，也可以只在在金属保护壳体20靠近金属外壳30的一侧处理有钝化层。金属保护壳体可以为金属铜或金属铝，钝化层则为氧化铜或氧化铝。
在电芯顶端103和金属外壳30之间设有限位支架40，以限制电芯10和金属保护壳体20的挪动。限位支架40的尺寸为：在宽度方向上与金属外壳30匹配，在高度方向上，限位支架40的高度与电芯10的高度之和与电芯外壳30内腔高度尺寸匹配。
金属保护壳体20的开口方向为正极极耳101和负极极耳102的伸出方向。金属保护壳体20的边缘高出电芯顶端103的高度为1～5mm，且能够容纳电芯10，同时金属保护壳体20的高度、宽度和长度均小于金属外壳30，最好是金属保护壳体20能够恰好容纳于金属外壳30内。
如图2所示，金属外壳30包括包裹在金属保护壳外的外壳主体301和顶盖302，外壳主体301和顶盖302焊接连接。顶盖302上设有正极连接柱3021、负极连接柱3022、防爆阀3024和注液孔3023。组装时，正极连接柱3021和负极连接柱3022对内分别与正极极耳101和负极极耳102焊接连接，对外用于外部电路电性连接。
本实用新型硬壳锂离子电池组装过程如下：把电芯10的正极极耳101和负极极耳102分别与顶盖302上的极连接柱3021、负极连接柱3022通过超声焊焊接好。然后装入限位支架40，把与顶盖302连接好的电芯10放入金属保护壳体20中，然后再把电芯10和金属保护壳体20一起放入电池外壳主体301中。使顶盖302与电芯金属外壳主体301吻合，利用激光焊接把电芯金属外壳30顶盖部分302和电芯金属外壳主体301焊接在一起。从顶盖302上的注液孔3023注入电解液，然后经过化成，抽真空，使用钢珠密封注液孔3023后形成本实用新型硬壳锂离子电池。
本实用新型所硬壳锂离子电池，由于金属保护壳体20包裹了电芯10，并且金属保护壳体20具有抗腐蚀，耐高温等性能，因此当电芯因意外情况引起电芯内短路或直接发生内短路时能有效的阻止电芯金属外壳参与到短路回路中。从而达到防止电芯着火和爆炸的目的。
需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些等同修改和变更也应当在本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种硬壳锂离子电池，包括电芯(10)和容纳电芯(10)的金属外壳(30)，所述电芯(10)上焊接有正极极耳(101)和负极极耳(102)，其特征在于：所述电芯(10)和所述金属外壳(30)之间设有表面处理有钝化层(201)的金属保护壳体(20)。
2.根据权利要求1所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：所述金属保护壳体(20)的厚度为0.1～2mm。
3.根据权利要求2所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：所述钝化层(201)的厚度为0.01～0.2mm。
4.根据权利要求1所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：在电芯顶端(103)和金属外壳(30)之间设有限位支架(40)。
5.根据权利要求1所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：所述金属外壳(30)包括外壳主体(301)和顶盖(302)，所述外壳主体(301)和顶盖(302)焊接连接。
6.根据权利要求5所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：所述顶盖(302)上设有正极连接柱(3021)、负极连接柱(3022)、防爆阀(3024)和注液孔(3023)。
7.根据权利要求6所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：组装时，所述正极连接柱(3021)和所述负极连接柱(3022)分别与所述正极极耳(101)和所述负极极耳(102)焊接连接。
8.根据权利要求1所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：所述金属保护壳体(20)的开口方向为正极极耳(101)和负极极耳(102)的伸出方向。
9.根据权利要求8所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：所述金属保护壳体(20)的边缘高出所述电芯顶端(103)1～5mm。
10.根据权利要求1所述的硬壳锂离子电池，其特征在于：所述金属保护壳体(20)靠近金属外壳(30)的一侧处理有钝化层(201)。
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