TWI303895B - Method for filling electrolyte solution and sealing a lithium ion battery - Google Patents

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TWI303895B TW092135534A TW92135534A TWI303895B TW I303895 B TWI303895 B TW I303895B TW 092135534 A TW092135534 A TW 092135534A TW 92135534 A TW92135534 A TW 92135534A TW I303895 B TWI303895 B TW I303895B
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Chuan De Huang
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Description

1303895 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於鋰離子電池封裝方法,特別係關於使用 液體電解液之電池密封方法。 【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 能越來越強,而其外形尺寸越來越小、質量越來越輕,故, 高容量、小尺寸之電池產品受到歡迎。特別係鋰離子電池, 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。 鋰離子電池係以鋰鈷氧化物(LiCo02 )、鋰鎳氧化物 (LiNi02)或鋰錳氧化物(LiMn204)等為正極活性材料, 以鋰金屬、鋰合金或碳材料等負極活性材料。其電解液可 使用液態有機電解液或固態聚合物電解液,後者又稱為鋰 聚合物電池(Lithium Polymer Battery)。目前常用者,為液 態電解液。 鋰離子電池使用之液態電解液係以有機非水溶液,如 碳酸乙烯醋(Ethylene Carbonate,EC)、石炭酸二乙酯(Diethyl Carbonate, DEC)之混合物為溶劑,以鋰鹽(如LiPF6)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 烯(PE)及聚丙烯(PP)等有機聚合物,形成單層、雙層或多 1303895 、°構上述正極、負極以及隔離膜俜置於 並將電解社人金制内,浸泡正極金屬罐内’ 學反應,將電能與化學能互相轉換。、w發生電化 =金胸需具有良好密封效果,Μ止水氣進入。 般而㊁,金屬罐係由鋁或不鏽鋼製成_ 或方形,待雷吔下托 4 口之圓柱形 蓋帽與該;極及隔離膜封裝於金屬罐後,-性能。、屬&、料接,以確保電池具有良好防水防氣 參見第八圖,為習知技術之方形鐘 構不意圖。該輯子電池包括— 封= 了奋、、、内正極、負極、電解液等(圖未示);一蓋 形與罐體17上端之人 /、卜 體。. &之開口相配合,且與該罐體17焊接為一 该蓋帽10包括一芸化3 〇 _ 12 , _ ^ 皿板12, 一正極端子11設置於蓋板 唁&’ 一之間用第—絕緣片13隔開;一鉚釘15穿透 =反」2、正極端子u及絕緣片13,以將正極端子" 本古於盖板12上;-第二絕緣片14設置於 宴 板12之間,以將-去π从 m 山、一者、、、巴緣,一正極接頭16係悍接於該鉚 二5之下端’且該正極接頭16與電池之正極相連(圖未 不)。蓋板12-侧形成有—電解液注液孔2()用以注入電解 液;另一側設有—環形凹槽22,該環形凹槽22之厚度較 盒板12其他部份之厚度薄,當電池發生不正f現象,例如 短路:過充電、過放電或正負極反接時’電池内部溫度快 速上昇,使得有機電解液蒸發或分解,導致電池内部壓力 1303895 :定極限值時,該凹槽22裂開’使得内部氣體可以 其厚产,…:爆炸。惟’錢形凹槽不易控制 又使仔私池可承受之極限壓力難以控制。 之叙I國大陸專㈣Gl274686.x號揭露—種具有防爆膜 I池封裝,其係用在呂羯代替習知技術之環形作為 =爆裝置’因㈣之厚度易於控制,故,該設 確控制防爆裝置之承受極限。 利於精 美國專利第6,117,586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-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 擠壓變形或被損壞時,正極與正極端子之間斷開,從而兩 一斷路4保私子為件不會因電池產生過大電流而遭到損 刀、、田包池封盍與罐體悍接完成,注入電解液後,需將電 解,,孔密封處理。f知技術對電解液注液孔—般採用 焊山封處理,或直接採用小鋼球將注液孔堵塞。惟,採 丄鋼球堵基之方法難以確保密封性,容易產生電解液茂 漏等問題;而採用點焊或其他焊接時,容易發生焊料等顆 ,物通過注液孔進人電池内,且焊接時容易產生虛焊或値 焊^均可能導致漏氣、漏㈣缺陷;另外,@電解液注液 孔車乂]知接強度較差,故,當電池内部壓力上昇時,容 易因焊接口破裂而發生漏液,導致嚴重安全事故。 有馨於此&供一種具有優良氣密性及安全性之鐘離 子電池密封方法實為必要。 1303895 【發明内容】 為克服❻技術因電解液注液孔密封不良造成氣穷性 乂 ,以及烊接強度較差之缺點,本發明之 山 -種具有良好氣密性,可防止水氣進入電池内邻, 免電解液$漏之n離子電池密封方法 c 在於提供-種結財固,強純高,n另-目的 電池密封方法。 良好之經離子 本發明鋰離子電池密封方法,其包括: 提供一罐體及—上蓋,該上蓋形成有注液孔; 提供-密封件,其—端與—操作桿相連; 、,將該密封件置於罐體内,使所述操作桿穿過該 亚使该操作桿-部份伸出該上蓋外面; 人1 將所述上蓋與罐體密封焊接為一體; 通過所述注液孔向罐體内注入電解液; 利用操作桿將密封件由罐體内部向外拉入注液孔; 將所述密封件及上蓋密封料為—體; 去除操作桿。 兵甲, 堺迷岔封件具有一主體部及一頭部,該主體部 兵所述m形狀大小相符,所述頭部較注液孔稍大。穷 封件與上蓋可形成螺紋結合。所述上蓋還可形成防爆裝; 以及正極端子。 齋衣置 γt知技術相車乂 ’本發明利用該密封件將注液孔封 後,經焊接過程’可確保注液孔密封性良好,且密封件與 上盍結合牢固’可承受較大壓力,可保護焊接處不被破壞, 1303895 確保安全性。 【實施方式】 下面結合附圖及里 說明。 /、貝&方式對本發明作進一步詳細 。月參閱第一圖,本& 步驟: x月鐘料電池密封方法包括下列 步驟1,提供一罐體及一 _ 所述罐體俜鋰H + + & 里,该上盍形成有注液孔。 鋁金屬或不鏽鋼成 、又為形或圓柱形,為 膜‘A ^正極、貞極及隔離 - 與罐體同為金屬製成,其盥該罐體之開 口相配,上蓋除形成 /…、3%耻之開 極端子,防爆裝置。 叙遮形成有正 步驟2 ’提供一密封件,一 、十、玄4+处山 牛"、一鳊與一操作桿相連。所 述始、封件由一主體部及一 ^ ^尸吓 所述注、、存?丨, 、σ、、且成,該主體部係用以插入 / ’夜孔’其形狀大小愈兮、、拿、、右2丨4斤人 亥,主液孔相符合,長度與該注 === ;該密封件之頭部較注液孔大,其 斤述操作桿係與密封件主體部一端相連,操作 ^有孔小’可穿過該注液孔,並與注液孔之間 遠有一疋間隙以利後續步驟注入電解液。 較注液孔小 步驟4 用雷射焊接 步驟5 步驟3,將所述操作桿穿過該注液孔。因操作桿直徑 故,操作桿不會將注液孔堵死。 將所述上蓋與罐體密封焊接為一體。一般採 使得上蓋與罐體成為一體。
通過所述注液孔向罐體内M II 1303895 解液遇高溫易分舷,# ^ 可注入,以確保電解液性Γ寺上蓋與罐料接完成之後方 注液桿將密封件插入注液孔。藉咖 内,將注液孔封卞堵。干’知加作用力將密封件插入注液孔 邱二=密封件與上蓋密封焊接為-體。-般利用 坏將㈣件與上蓋密封焊接為-體。 步驟8’去除操作桿。將突出注液孔之操作桿去掉, 以利於後續封裝及使用。 卞作样去掉 圖,:::參:第二圖、第三圖、第四圖、第五圖及第六 =為此進—步詳細說明本發明,下面以方形鐘離 為例說明本發明各步驟。 罐體=弟二圖,本實施方式步驟卜先提供—方形之 她 歧11G ’其中,該蓋板11G之中部形成有一正 :1G6 ’且於正極端子⑽二側開設有注液孔m及密封 文裝有防爆裝置1〇2。 所述罐體80係呈方形,其内部可以容納電池正極、負 極及隔離膜’電解液將於後續步驟注人該罐體⑽。該罐體 80具有一方形開口(圖未標示)。 所述蓋板110具有與該方形開口相配合之尺寸及形 狀丄其可於後續步驟巾藉由料方^密封覆蓋於該開口。 該蓋板110與該罐體80可由金屬材料製備而成,一般為鋁金 屬或不讀鋼。 .....一 所述正極端子106係形成於上述蓋板11〇中部,其係穿 12 1303895 過該蓋板110連接至罐體80内部之正極(圖未示),且通、尚的 緣介質(圖未示)使其與該蓋板i丨〇絕緣。 所述防爆裝置102可採用習知技術之環形凹槽或 銘笛等’當電池内部之壓力上昇至—預定極限值,破 裂、釋放壓力。 /、j皮 所述注液孔112係一圓形通孔,用以注入電解液。
請爹閱第三圖,本實施方式步驟2,提供—密封件,^ 一端與一操作桿相連。所述密封件為螺釘12〇, ^作桿為击 桿124。其中螺釘120之長度與蓋板110之厚度相當,或較! 板no之厚度稍小,螺釘120包括螺桿122、螺釘頭ΐ2ι及= 部123。螺桿122之直徑與注液孔112孔徑相當,其可形成夕i 螺紋’注液孔可形成相應_紋,二者可於後續步驟令开 成螺紋結合;螺釘頭121之直徑較注液孔112孔徑稱大;拉 桿124係從螺釘12〇之尾部123延伸出來,並與之固定連接, 拉桿124之餘心、於㈣孔112之倾。彳缚12何以焊接 或粘結於該螺釘120之尾部123。
步驟3,將操作桿,即拉桿124穿過該注液孔ιΐ2。將螺 釘120置於罐體80内,將拉桿124穿過注液孔124伸出蓋板 110外面。因拉桿124直徑遠小於注液孔112,故,不會將注 液孔112堵塞。 步驟4,將蓋板110與罐體8〇密封焊接為一體。可利用 雷射焊接將蓋板110與罐體8〇密封焊接為一體,以確保密封 性良好、不漏液、不進氣。 步驟5,從注液孔112注入電解液。因電解液於高溫環 13 1303895 竟中易分解失效,故,需待蓋板1 ίο與罐體80焊接完成之 後’才可注入電解液。 步驟6 ’如第四圖所示,利用拉桿124將螺釘n〇封住注 液孔112。注入電解液之後,因拉桿124伸出蓋板ιι〇外面, 故可鉍加作用力於拉桿124,通過該拉桿124將螺釘120拉 入或旋轉進入注液孔112,將注液孔112封閉。 、步驟7,如第五圖所示,將螺釘120與蓋板11〇密封焊接 為一體。螺釘120封住注液孔112之後,填充焊料13〇至注液 孔112與螺釘120接觸處,然後利用點焊將螺針〗2〇與蓋板 U〇岔封焊接為一體。因螺釘120封堵住注液孔112,故,可 防止焊料130通過注液孔112漏入電池内。焊接完成之後形 成一層焊接層132〇 ^步驟8如第六圖所示,去除拉桿124伸出,部份。將拉 才于124伸出焊接層丨32之部份去除,以利後續封裝、使用。 經上述步驟製備得到本發明之鋰離子電密封結構,其 中電解液注液孔112被螺釘12G封堵,並料接方式將螺針 =〇與盍板11〇密封焊接為一體,可確保注液孔之良好氣 密性;另外,螺釘120與注液孔112可形成螺紋結合,加上 螺針頭⑵直錄注液孔112大,故,安裝完成之後螺钉12〇 不會繼續向外移動,可承受較大壓力,提高安全性。 另外,如第七圖所示,本發明第二實施方式還可於螺 釘120與蓋板11〇之間進—步設置—橡膠防水墊片刚,以增 強螺釘120與蓋板11〇間之密封性。 曰 本領域技術人員應當明白,本發明亦可將螺釘12〇變換 14 1303895 為其他類似元件,如螺栓、螺柱、鉚釘等。 本發明亦可適用於其他形狀之鋰離子電池, ^ ㈣子電池,只需改變罐體8()及蓋板11G之形狀即;圓柱形 综上所述,本發明確已符合發明專利之要 ::利申請。惟’以上所述者僅為本發明之較佳實施二 b以此限制本案之中請專利範圍。舉凡熟悉本荦技蓺 = 月之精神所作之等效修飾或變化,皆應i 風於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 ^-圖係本發明之㈣子電池密封方法流程圖。 ^圖係本發明之_子電池密封結構示意圖。 意圖弟三圖係本發明第—實施例所用之騎與注液孔之示 圖。第四圖係本發明第—實施例將螺釘插入注液孔之示意 圖 第五圖係本發明第一實施例填充焊料 至*焊接點之示意 圖 第六圖係本發明第—實施例將多餘拉桿去除後 之不意 $圖ir、本I明第二實施例將注液孔密封之示意圖。 【主!知技術轉子電池封裝結構之示意圖。 L主要7G件符號說明】 罐 80 蓋板 15 110 1303895 防爆孔 102 注液孔 112 螺釘頭 121 螺釘尾部 123 焊料 130 墊片 140 正極端子 106 螺釘 120 螺桿 122 拉桿 124 焊接層 132
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Claims (1)

  1. --- .. 〜.,Ί 修(叉)正本i 十、申清專利範圍 1· -誠料電池密封方法,其包 提供一罐體及一上罢,兮t 一 / ^ v 提供-密封件,二端IT成有注液孔; /、、與一操作桿相連; 將該密封件置於罐_ Μ 使該操作桿至少=吏所述操作桿穿過該注液孔」 计主夕邛份伸出該上蓋外面; 將所述上蓋與罐體密封焊接為一體; 通過所述注液孔向罐體内注人電解液,· 利用操,桿將密封件由罐體内部向外拉入注液孔; 將所述密封件及上蓋密料接為-體; 去除操作桿。 2. 如申請專利範圍第】項所述之鐘離子電池密封方法,盆 2封件具有一與該注液孔形狀大小相主及 頭部’所述操作桿與該主體部-端連接。體錢一 3. 如申請專利範圍第2項所述之鐘離子電 =:封件之頭部較所述注液孔大,所述操 4·如申請專利範圍第2項所述之轉子電池密 :::封件之主體部具有外螺紋’該注液 座 配合之内螺紋,二者形成螺紋接合。 有一之相 5. 如申明專利範圍第4項所述之鋰離子電池宓 該密封件為螺釘。 *、方法,其中 6. 如申請專利範圍第5項所述之鋰離子電池宓 該螺針之長度等於或猶小於所述注液孔長^。方法,其中 17 1303895 申明專利乾圍第1項所述 密封件包括螋k 鋰離子電池密封方法,其中 千0括螺栓、螺柱、鉚釘。 ^ 8·如申請專利範圍第〗項所述之 該上蓋形成有電極端子,且=4 方法,其中 緣。 °亥电極柒子與該上蓋之間絕 9 圍第1項所述之轉子電池密封方法,其中 "7成有防爆裝置,當該罐體内部壓力上昇到^ 極限% ’该防爆裝置可破裂釋放壓力。、疋 10·二申:專利範圍第9項所述之鐘離子 中該防爆裝置包括鋁箔。 ,、 n.如申=專利範圍第!項所述之鐘離子電池密封方法,其 中忒罐體係由金屬製成。 如中請專利範圍第u項所述之鐘離子電池密封方法,其 中所述金屬包括鋁、不鏽鋼。 13·如巾料利範圍第丨項料之鋰離子電池密封方法,其 中該上蓋係由金屬製成。 ' 如申請專利範圍第13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。 15·如申請專利範圍第1項所述之鋰離子電池密封方法,其 中所述罐體内容納有正極、負極及隔離膜。 16 ·如申明專利範圍弟15項所述之鐘離子電池密封方法,其 中遠正極包括鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物或鋰錳氧化物。 17 ·如申睛專利範圍第15項所述之鋰離子電池密封方法,其 中該負極包括鋰金屬、鋰金屬合金、或石墨碳材料。 18 1303895 1 8.如申請專利範圍第1項所述之链離子電池密封方法, 其中該電解液係非水有機電解液。
    19 1303895 七、指定代表圖: (一) 本案指定代表圖為:第一圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: 八、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的 化學式:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI504043B (zh) * 2013-07-22 2015-10-11 Simplo Technology Co Ltd 電池模組的封裝結構
US9882231B2 (en) 2013-08-30 2018-01-30 Lg Chem, Ltd. Sealing tool for pouch type secondary battery

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