TWI260806B - A method for filling electrolyte solution and sealing of battery - Google Patents

Description

1260806 五、發明說明⑴ " ' 一 ' ---- 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電池封裝方法，特別係關於使用液體電 解液之鐘離子電池密封方法。 【先前技術】 〜 近年來’電腦、通訊電子產品以及消費性電子產品功 t越來越強’而其外形尺寸要求越來越小、質量越來越 幸里 7 故， 古 ^ ^ “ 南谷量、小尺寸之電池產品受到歡迎。特別係鐘 離子電池’其具有容量大、能量密度高、電壓高等特點， 在移動電話、筆記本電腦、數碼相機等產品市場佔有率不 斷上昇。 a千个 .鐘.離子電池係以鋰鈷氧化物（L i Co〇2 )、鋰鎳氧化物 (L 1 N 1 〇2 )或鋰錳氧化物（L i Mn2〇4 )等為正極活性材料， 乂鐘至屬、鐘合金或竣材料等負極活性材料。其電解液可 $用液態有機電解液或固態聚合物電解液，後者又稱為鋰 來合物電池（Lithium p〇iymer Battery)。目前常用者， 為液態電解液。 經離子電池使用之液態電解液係有機非水溶液，如碳 酸乙烯酯（Ethylene Carbonate，EC)、碳酸二乙酯 (Diethyl Carbonate，DEC)之混合物為溶劑，以鋰鹽（如 L i P )為溶質，並添加少量添加劑組成。 鋰離子電池之正極、負極之間需用一層多孔隔離膜隔 開，以使離子通過並隔絕電子。隔離膜材料主要包括聚乙 稀（PE)及聚丙烯（pp)等有機聚合物，形成單層、雙層或多 層結構。上述正極、負極以及隔離膜係置於一金屬罐内，

l26〇8〇6 五、發明說明⑵ 以發生電化 ，将電解液注入金屬罐内，浸泡正極、負極 予反應，實現電能與化學能互相轉換。 上述金屬罐需具有良好密封效果，以防止水 :般而言，金屬罐係由鋁或不鏽鋼製成一端開口之圓柱 1方形，待電池正極、負極及隔離膜封裝於金屬罐後，二 =與該金屬罐密封焊接’以碟保電池具有良好防水防氣 ^月爹見第十一圖，為習知技術之方形鋰離子 結構示意圖。該鐘離+ 勺括一方 '、衣 ^里離子電池包括方形之金屬罐體17，1 :开:：：負極〜電解液㈣未示^-蓋帽^其 二卜靡㈣上端之開口相配合’且與該罐體17焊接為二 體。 、 包括一蓋板12; 一正極端子n設置於蓋板12 上—者之間用第—絕緣片1 3隔開；一鉚釘J 5穿 上正極料"及絕緣片13,以將正極端子 板 去弟一乡巴緣片Η設置於該鉚釘15與蓋板12之間， 絕緣；一正極接頭16係焊接於該鉚釘15之下端， 且=接頭16與電池之正極相連（圖未示）。蓋板12 電解液注液孔2〇用以注入電解液；另-側設有」 ^ ' I22，該被形凹槽22之厚度較蓋板12其他部份之 =正：電池發生不正常現象，例如短路、過充電、過： iU?反接時’電池内部溫度快速上昇，使得有機電 t二或分解，導致電池内部壓力增大至-定極限值 “凹槽2 2裂開’使得内部氣體可以釋放出來，防止電

1260806 五、發明說明（3) 池發生爆炸。惟，該環形凹槽不易控制其厚度，使得電池 可承受之極限壓力難以控制。 中國大陸專利第0 1 2 7 4 6 8 6 . X號揭露一種具有防爆膜之 鋰電池封裝，其係用鋁箔代替習知技術之環形凹槽作為防 爆裝置，因鋁箔之厚度易於控制，故，該設計有利於精確 控制防爆裝置可承受之極限壓力。 美國專利第6，1 1 7，5 8 6號揭露一種鋰離子電池封蓋之 改進方案，其係將習知之防爆結構改良，設置一可變形之 防爆片連接正極與正極端子，當該防爆片被電池内部壓力 擠壓變形或被損壞時，正極與正極端子之間斷開，從而電 池斷硌，確保電子器件不會因電池產生過大電流而遭到損 壞。 當電池封蓋與罐體焊接完成，注入電解液後，需將電 解液注液孔密封處理。習知技術對電解液注液孔一般採用 點焊密封處理，或直接採用小鋼球將注液孔堵塞。惟，採 用小鋼球堵塞之方法難以確保密封性，容易產生電解液洩 漏等問題；而採用點焊或其他焊接時，容易發生焊料等顆 粒物通過注液孔進入電池内，且焊接時容易產生虛焊或假 焊，均可能導致漏氣、漏液等缺陷；另外，因電解液注液 孔較小，焊接強度較差，故，當電池内部壓力上昇時，容 易因注液口焊接處破裂而發生漏液，導致嚴重安全事故。 有鑒於此，提供一種具有優良氣密性及安全性之經離

五、發明說明（4) /克服習知技術因電解液注液孔穷 -Ur接強度較差之缺點，本；C氣密性 ;電解液茂漏之㈣子電池密封内部，亦可避 供-種結構牢固，強度較高安tr;之另1的 电池密封方法。 生良好之鋰離子 為Λ現上述目的，本發明鋰 列步驟： 包池岔封方法包括下 ，供電池罐體以及開設有注液孔之上罢· 提供搶封件，其與一操作桿相連，所、t、— :較上述注液孔大，而操作桿較注液孔小，；:：？件之尺 車父庄液孔長， 呆作桿之長戶 將操作桿由上蓋之内側穿過注液 侧； 甲出上蓋之外 將罐體與上蓋焊接為一體； 由注液孔注入電解液； 將岔封件緊扣上蓋内側密封注液孔； 將操作桿與上蓋焊接為一體； 去除操作桿伸出部份。 =述上蓋形成有電極端子，且該 間絕緣。 ％子與該上茗 所述上蓋形成有防爆裝置，當該罐體 之 上昇 預定極限時’ t亥防爆裝置可破裂釋放壓力内’力 1260806 五、發明說明15) 述密封件可緊扣入該環形凹槽内。 所述環形凹槽内可進一步設置有防水彈性墊圈。 與習知技術相較，本發明利用該密封件緊扣上蓋内側 將注液孔覆蓋封閉，並將注液孔焊接密封，可確保注液孔 密封性良好，且密封件與上蓋緊扣結合，電池内部之壓力 完全由密封件承受，可保護注液孔焊接處免受壓力破壞， 癌保電池安全性。 【實施方式】

下面結合附圖及具體實施方式對本發明作進一步詳細 說明。 請參閱第一圖，本發明鋰離子電池密封方法包括以下 步驟： 步驟1，提供電池罐體及開設有注液孔之上蓋。所述 罐體及上蓋可由金屬製成，如鋁、不鏽鋼。電池正極、負 極、隔離膜可容納於罐體内。 步驟2，提供一密封件，其與一操作桿相連。所述密 封件之尺寸較上述注液孔大，而操作桿較注液孔小，其長 度較注液孔長。

步驟3，將操作桿由上蓋之内側穿過注液孔延伸出上 蓋之外側。 步驟4，將電池罐體與上蓋焊接為一體。一般採用雷 射焊接方法。 步驟5，由注液孔注入電解液。因操作桿較注液孔 小，電解液可由注液孔餘隙注入罐體内。

第10頁 !26〇8〇6 一 --- 步驟6，將密封件緊扣上蓋内側密封注液孔。 步驟7 ’將操作桿與上蓋焊接為一體。 步驟8，去除操作桿伸出部份。 今日日:一併麥閱第二圖至第七圖，下面以具體實施例詳細 σ兄月本發明方法各步驟。 步驟1，如第二圖所示，本實施例以方形鋰離子電池 η例，其包括一罐體80，及與該罐體80密封焊接之蓋板 、 /、中，11亥蓋板11Q之中部形成有一正極端子，且 $正極端子1 06二側開設有注液孔丨丨2及密封安裝有防爆裝 罝 1 0 2 〇 口 所述罐體8 0係呈方形，其内部可以容納電池正極、負 ° 隔離膜及電解液，該罐體8 0具有一方形開口（圖未標 號）。 ” 所述蓋板11 〇具有與該方形開口相配合之尺寸及形 狀’其可於後續步驟中藉由焊接方式密封覆蓋於該開口。 2盖板110與該罐體8 0可由金屬材料製備而成，一般為鋁 ，屬或不鏽鋼。上述蓋板11〇之内表面113環繞注液孔112 可進一步形成有一環狀凹槽114 (請參閱第三圖）。 所述正極端子1 0 6係形成於上述蓋板11 0中部，其係穿 二Μ盖板110連接至罐體80内部之正極（圖未示），且通過 、、、巴緣介質（圖未示）使其與該蓋板〗丨〇絕緣。 所述防爆裝置1 0 2玎採用習知技術之環形CO槽或防爆 〜 '名等’當電池内部之壓力上昇至一預定極限值，其可破 裂、釋放壓力。

1260806 五、發明說明（了） 步驟2，如第三圖所示，提供一密封件丨2 〇，其與一拉 桿1 2 4相連。其中，該密封件丨2 〇具有主體丨2 1，該主體1 2 1 呈半球形或弧面形狀，其邊緣丨2 2呈圓形，且邊緣1 2 2之直 徑較注液孔1 12孔徑大。所述拉桿丨24係從該主體121内表 面延伸而出，其形狀可為圓柱形、方形或其他形狀，其直 徑較注液孔1 1 2之孔徑小，長度較蓋板丨丨〇厚度大。拉桿 124與主體121可由金屬一體鑄成，二者亦可經焊接而成。 饴封件1 2 0之邊緣1 2 2與上述環繞注液孔1 1 2之環形凹槽1 η 才目S己。 步驟3，如第四圖所示，將密封件12〇之拉桿124自芸 ，11〇+孓内表面113 —側穿過注液孔124，使得拉桿124遠^ 路出盍板110上表面，而密封件12〇之主體121與内表面113 之間留有一定間隙。 膺將ΚίιοΓΐΐ110與罐體80密封焊接為一體。焊接時 f將I板110之内表面113朝向罐體8〇内 们寻密封件120之主體121位於罐細内部，而=後了 出蓋板U0外面。焊接可採用雷射焊接干」； 保铪封性良好、不漏液、不進氣。 啼 y 從’主液孔1 1 2注入電解液。拉桿1 2 4直秤較、、主 ° 成：： 刀解失效，故，需待蓋板11 0與罐體8 〇焊接完 成之後，才可注入電解液。 坪接70 ^ 一步驟6，如第五圖所示，利用拉桿124將密封件12〇賢 D盍板110内表面113形成之凹槽114，覆蓋封閉注液孔”

$ 12頁 1260806 五、發明說明（8) 。注入電解液之後，因拉桿124伸出蓋板丨丨。外面，可 施加作用力於拉桿丨2 4，通過該拉桿丨2 4將密封件丨2 〇之 、、彖1 2 2緊取扣入凹槽n 4，從而將注液孔1 1 2 一端封閉。 拉门f驟7，如第六圖所示，將拉桿124與蓋板11〇密封焊 封件120將注液孔112-端密封之後，填充焊料 〇 : =間隙内’然後利用點焊將拉桿1 24與蓋板 ⑴n為—體。因密封件12g之主體i2i封堵注液孔 接心而 可^止焊料通過注液孔11 2漏入電池内。焊 蓋：11〇。’ >成-層焊接層132,從而將密封件12◦緊固於 步驟8，如第七圖所示，去 面之部份。將拉㈣露出蓋板二=二^ 利後續封裝、使用。 衣囟之4伤去除，以 經上述步驟製備得到本發明之鋰離 其中電解液注液孔112 一端被密m構， 著，形成密肖，並用焊接方之主體121覆蓋罩 密封件m之主體121承受電池内 n另外，因 層132免受壓力破壞，提高安全性。力故，可保護焊接 請參閱第八圖，本發明還可於密 置吸水材料136，以吸收罐細内部殘 肚⑶凹處放 材料1 36包括活性唆、链化分子筛 :。上遠吸水 硫酸I弓等脫水劑，其可於注入電 匕術呂、石夕膠、 U4與蓋板11〇之前放置。 灸始封焊接拉桿 1260806 五、發明說明（9) 戸來t閱第n本發明還可進一步於蓋板110形成之 衣/凹9 1 1 4内設置一防水橡膠墊圈1 4 2，當密封件1 2 〇緊 m凹槽114時’因橡膠㈣⑷具有彈性，其被密封件 合力，壓緊，可與密封件1 20之間形成更好密封。 凊芩閱第十圖，本發明亦可採用方形密封件丨5 〇代替 f述半球形或弧形密封件12〇。該方形密封件15〇大體呈具 ^之方形拉桿1 5 4自該密封件1 5 0中部向外延伸，其 具有平直之側壁1 5 2。 ’、 當然，本發，採用之密封件12〇、15〇亦可變換為其他 7 、，不限於本貫施方式所描述，只要其能緊扣蓋板11 〇 之内表面1 1 4亚將注液孔丨丨2 —端覆蓋罩著，形成密封即 可〇 本發明亦可適用於其他形狀之鋰離子電池，如圓柱形 鋰離子電池，只需改變罐體80及蓋板11〇之形狀即可。 综上所^’本發明確已符合發明專利之要件，遂依法 提出專利中4 °惟’以上所述者僅為本發明之較佳實施 例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡孰来 技藝之人士援，本發明之精神所作之等效修飾或變;;，皆 應涵蓋於以下申請專利範圍内。

1260806 圖式簡單說明 第一圖係本發明之鋰離子電池密封方法流程圖。 第二圖係本發明第一實施例採用之鋰離子電池罐體及 蓋板示意圖。 第三圖係本發明第一實施例採用之密封件與蓋板之示 意圖。 第四圖係本發明第一實施例將密封件之拉桿插入注液 孔之示意圖。 第五圖係本發明第一實施例將密封件緊扣罩著注液孔 之示意圖。 第六圖係本發明第一實施例焊接拉桿之示意圖。 第.七圖係本發明第一實施例去除多餘拉桿之示意圖。 第八圖係本發明第二實施例填充吸水材料至密封件之 示意圖。 第九圖係本發明第三實施例於凹槽内設置墊圈之示意 圖。 第十圖係本發明第四實施例採用方形密封件之示意 圖 第十一圖係習知技術鋰離子電池封裝結構之示意圖 主要元件符號說明】

罐體 8 0 防爆孔 102 正極端子 106 蓋板 110 注液子L 112 内表面 113 凹槽 114 密封件 120, 主體 121 邊緣 122 150 第15頁 1260806 圖式簡單說明 拉桿 1 2 4,1 54 焊接層 132 吸水材料 136 塾圈 142 第16頁

Claims (1)

1260806 六、申請專利範圍 1. 一種經離子電池密封方法，其包括： 提供電池罐體以及開設有注液孔之上蓋； 提供一密封件，其與一操作桿相連，所述密封件之 尺寸較上述注液孔大，而操作桿較注液孔小，操作桿 之長度較注液孔長； 將操作桿由上蓋之内側穿過注液孔延伸出上蓋之外 側； 將罐體與上蓋焊接為一體； 由注液孔注入電解液； 將密封件緊扣上蓋内側密封注液孔； ，將操作桿與上蓋焊接為一體； 去除操作桿伸出部份。 2. 如申請專利範圍第1項所述之鋰離子電池密封方法，其 中該上蓋形成有電極端子，且該電極端子與該上蓋之 間絕緣。 3. 如申請專利範圍第1項所述之鋰離子電池密封方法，其 中該上蓋形成有防爆裝置，當該罐體内部壓力上昇到 預定極限時，該防爆裝置可破裂釋放壓力。 4. 如申請專利範圍第1項所述之鋰離子電池密封方法，其 中該罐體係由金屬製成。 5. 如申請專利範圍第4項所述之鋰離子電池密封方法，其 中所述金屬包括銘、不鏽鋼。 6. 如申請專利範圍第1項所述之鋰離子電池密封方法，其 中該上蓋係由金屬製成。

第17頁 1260806 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第6項所述之鋰離子電池密封方法，其 中所述金屬包括鋁、不鏽鋼。 8. 如申請專利範圍第1項所述之鋰離子電池密封方法，其 中該上蓋之内表面環繞該注液孔形成有環形凹槽，所 述密封件之邊緣可緊扣入該環形凹槽内。 9. 如申請專利範圍第8項所述之鋰離子電池密封方法，其 中該環形凹槽内進一步設置有防水彈性墊圈。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之鋰離子電池密封方法，其 中該罐體内部容納有電池正極、負極、隔離膜。 11.如申請專利範圍第1 0項所述之鋰離子電池密封方法， 其中該正極包括鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物或鋰錳氧化 物。 1 2.如申請專利範圍第1 0項所述之鋰離子電池密封方法， 其中該負極包括链金屬、链金屬合金、或石墨碳材 1 3.如申請專利範圍第1 0項所述之經離子電池密封方法， 其中該電解液係非水有機電解液。 1 4.如申請專利範圍第3項所述之鋰離子電池密封方法，其 中該防爆裝置包括鋁箔。

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