專利名稱：復合塑料及用其制造的鋰離子電池和電池組及其組裝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池封裝技術領域，尤其涉及一種用于鋰離子電池制造的復合塑料及用其制造的鋰離子電池和電池組及其組裝方法。
背景技術：
鋰離子電池的封裝殼體是鋰離子電池的重要組成部分，目前廣泛采用的鋰離子電池結構殼體封裝主要有三種類型其一，采用鋼質外殼封裝構成的外殼負極鋰離子電池，其二，采用鋁質外殼封裝構成的外殼正極鋰離子電池，其三，采用鋁塑復合材料封裝構成的隱性外殼正極鋰離子電池。在將鋰離子電池串聯(lián)構成電池組時，由于各層級的鋰離子電池殼體間存在電位差，在采用上述非絕緣型殼體的鋰離子電池串聯(lián)成組時，極易產生串聯(lián)層級間的鋰離子電池殼體短路，并且在構成高電壓電池組時，鋰離子電池外殼帶電存在操作觸電風險，因此必須對鋰離子電池外殼進行絕緣處理，滿足電池組的安裝結構、散熱、電氣絕緣的技術條件和組裝過程的制工程技術安全等方面要求。目前普遍采取在鋰離子電池的金屬外殼上包覆絕緣薄膜方式處理，此方法雖然可在一定程度上改善成組的電氣絕緣性能和組裝時的安全性，但由于絕緣包覆材料厚度較薄且與鋰離子電池的金屬外殼間存在氣隙，因而存在系統(tǒng)導熱效率較低、絕緣強度較低且易破損、不易形成完全包覆等問題，致使鋰離子電池組的散熱效果較差、絕緣及散熱結構復雜、能量/體積比低、電氣絕緣可靠性低、制工程技術安全性低、產品及制工程成本高。采用塑料材料構成鋰離子電池外殼，可解決電池組串聯(lián)層級間的殼體絕緣問題， 可解決高壓型電池組制工程技術安全問題，可簡化電池間絕緣及散熱結構并減小電池組體積。但由于鋰離子電池電解液存在腐蝕性、充放電時存在集流熱效應、電池封裝需要氣密閉等技術條件，因而采用一般的工程塑料，不能滿足鋰離子電池殼體對耐電解液腐蝕性、導熱性等方面的技術要求。而現有耐鋰離子電池電解液腐蝕的塑料存在導熱性差、機械強度較低、脫模后易產生變形等問題。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一目的在于提供一種用于鋰離子電池制造的高導熱率復合塑料。本發(fā)明的又一目的在于提供用該復合塑料制造的鋰離子電池，采用扁形卷繞鋰離子電芯。本發(fā)明的再一目的在于提供用該復合塑料制造的采用扁形卷繞鋰離子電芯的鋰離子電池的組裝方法。本發(fā)明的又一目的在于提供用該復合塑料制造的鋰離子電池組。本發(fā)明的再一目的在于提供用該復合塑料制造的鋰離子電池，采用圓柱卷繞鋰離子電芯。本發(fā)明的又一目的在于提供用該復合塑料制造的采用圓柱卷繞鋰離子電芯的鋰離子電池的組裝方法。為實現上述目的，本發(fā)明提供一種復合塑料，其主要包括按質量百分比計的下列成分復合塑料基體30% 98%，按該復合塑料基體的質量百分比計包括聚丙烯0 100%、聚乙烯0 100%及聚偏氟乙烯0 100% ；復合補強填料 50%，按該復合補強填料的質量百分比計包括無機纖維0 100 %、有機纖維0 90%、石棉0 50%及滑石粉0 50% ；復合導熱填料 50%，按該復合導熱填料的質量百分比計包括氮化鋁0 100%、氧化鋁0 100%、氮化硼0 100%、氮化硅0 100%、碳化硅0 100%及氧化鉍0 100%。本發(fā)明還提供一種用如前所述的復合塑料制造的鋰離子電池，包括由數個扁形卷繞鋰離子電芯組成的并聯(lián)體、上外殼體、下外殼體、外殼體上蓋、正極電極柱、負極電極柱、注液孔熔塞、正極鉚焊電極片及負極鉚焊電極片，該上外殼體、下外殼體及外殼體上蓋由所述復合塑料制成，該正極電極柱和負極電極柱下端嵌入外殼體上蓋并分別與正極鉚焊電極片和負極鉚焊電極片固定連接，該正極鉚焊電極片及負極鉚焊電極片還分別固定連接至鋰離子電芯正極極耳和鋰離子電芯負極極耳，該上外殼體、下外殼體及外殼體上蓋相互固定連接并封裝所述并聯(lián)體于其中，該注液孔熔塞固定至外殼體上蓋上的電解液注液孔中。本發(fā)明還提供一種如前所述的鋰離子電池的組裝方法，包括步驟一，將正極鉚焊電極片和負極鉚焊電極片分別安裝在嵌入外殼體上蓋的正極電極柱和負極電極柱上，并采用壓旋鉚工藝將正極電極柱與正極鉚焊電極片、負極電極柱與負極鉚焊電極片分別壓合鉚接；步驟二，將采用與鋰離子電芯正極極耳同材質的正極鉚焊電極片和鋰離子電芯正極極耳通過電阻焊焊接，將采用與鋰離子電芯負極極耳同材質的負極鉚焊電極片和鋰離子電芯負極極耳通過電阻焊焊接，并將焊接完成的電極用折彎工裝折為S型；步驟三，采用超聲波焊接或熱板焊接工藝，將上外殼體和下外殼體焊接為一體；步驟四，采用超聲波焊接或熱板焊接工藝，將上外殼體和下外殼體的焊接體與外殼體上蓋焊接為一體，通過電解液注液孔完成抽負壓、灌注電解液、化成、檢驗工序后，采用超聲波焊接或熱風焊接工藝，將注液孔熔塞與外殼體上蓋焊接為一體。本發(fā)明還提供一種用如前所述的鋰離子電池制造的鋰離子電池組，包括數個所述鋰離子電池、電池組上蓋、控制及顯示裝置、控制管理系統(tǒng)、安裝支架、兩中間殼體、兩散熱片及電池組底蓋，所述兩中間殼體及兩散熱片作為方框的四壁在邊緣互相連接圍成上下開口四面封閉的方框，該兩散熱片位置相對，該電池組底蓋封裝于該方框的底部開口，該安裝支架固定于該方框中間，所述數個鋰離子電池疊成兩排分別在該方框內安裝于安裝支架兩側，該控制管理系統(tǒng)在方框的頂部開口與所述數個鋰離子電池的電極連接，該電池組上蓋封裝于方框的頂部開口，該控制及顯示裝置設于該電池組上蓋表面上。本發(fā)明又提供了一種用如前所述的復合塑料制造的鋰離子電池，包括圓柱形的鋰離子電芯、外殼體、正極端蓋、負極端蓋、正極電極、負極電極、注液孔熔塞，該外殼體、正極端蓋、負極端蓋由所述復合塑料制成，該鋰離子電芯插入外殼體中，該正極電極嵌入正極端蓋與鋰離子電芯的正電極固定連接，該負極電極嵌入負極端蓋與鋰離子電芯的負電極固定連接，該正極端蓋、負極端蓋分別封裝外殼體的兩端，該注液孔熔塞固定至正極端蓋上的注液孔中。本發(fā)明還提供了如前所述的具有圓柱形的鋰離子電芯的鋰離子電池的組裝方法， 包括步驟一，將鋰離子電芯插入外殼體；步驟二，將嵌入正極端蓋的正極電極與鋰離子電芯的正電極通過電阻焊焊接，將嵌入負極端蓋的負極電極與鋰離子電芯的負電極通過電阻焊焊接；步驟三，將與正極電極焊接后的鋰離子電芯的正電極折為U型，并將正極端蓋與外殼體采用超聲波焊接或熱板焊接工藝焊接為一體；步驟四，將與負極電極焊接后的鋰離子電芯的負電極折為U型，并將負極端蓋與外殼體采用超聲波焊接或熱板焊接工藝焊接為一體；步驟五，通過電解液注液孔完成抽負壓、灌注電解液、化成、檢驗工序后，采用超聲波焊接或熱風焊接工藝將注液孔熔塞與正極端蓋焊接為一體。綜上所述，本發(fā)明采用一種耐鋰離子電池電解液腐蝕的塑料或在其中添加一種或多種塑料共混改性后構成復合塑料基體，在復合塑料基體中添加強度改性填料和導熱改性填料，對復合塑料基體的導熱性、機械強度、脫模尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性等技術性能進行改性構成高導熱率復合塑料，本發(fā)明還采用該復合塑料制造鋰離子電池的絕緣封裝殼體及相應的鋰離子電池和鋰離子電池組。本發(fā)明的用于鋰離子電池制造的復合塑料及用其制造的鋰離子電池和電池組及其組裝方法具有如下有益效果。本發(fā)明的復合塑料充分滿足了鋰離子電池封裝殼體對導熱性、機械強度、尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性、絕緣強度、可靠性及壽命等技術條件的高要求。采用本發(fā)明的高導熱率復合塑料，通過結構設計、工藝設計、注塑成型、成型加工等過程，制得的鋰離子電池封裝殼體，解決了鋰離子電池封裝殼體及相關部件的高效率導熱問題、絕緣強度問題、機械強度問題、耐電解液腐蝕性問題。使用本發(fā)明的高導熱復合塑料制成的封裝殼體進行封裝的鋰離子電池，以及進而利用該鋰離子電池構成的鋰離子電池組，可解決電池組的熱傳導效率及散熱問題、解決電池組的單體鋰離子電池間絕緣問題。在成組時可將鋰離子電池直接安裝在高導熱率的金屬結構中，提高系統(tǒng)熱傳導及散熱效率、簡化電池組散熱及電氣絕緣結構、提高電池組能量/ 體積比。并且在高壓型電池組的組裝過程可減少絕緣工藝裝備和大幅降低組裝生產的制工程技術安全風險，降低生產成本提高生產效率。


下面結合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細描述，將使本發(fā)明的技術方案及其他有益效果顯而易見。附圖中，圖1為本發(fā)明的復合塑料一較佳實施例的制備流程圖；圖2A為采用本發(fā)明的復合塑料制造的鋰離子電池的第一較佳實施例的外部結構示意圖；圖2B為該第一較佳實施例的鋰離子電池的爆炸結構示意圖；圖3A至圖3F為該第一較佳實施例的鋰離子電池的組裝過程示意圖；圖4A為采用本發(fā)明的復合塑料制造的鋰離子電池組一較佳實施例的外部結構示意圖，該鋰離子電池組采用本發(fā)明第一較佳實施例的鋰離子電池構成；圖4B為圖4A所示鋰離子電池組的爆炸結構示意圖；圖5A為采用本發(fā)明的復合塑料制造的鋰離子電池的第二較佳實施例的外部結構示意圖；圖5B為該第二較佳實施例的鋰離子電池的爆炸結構示意圖；圖6A至圖6E為該第二較佳實施例的鋰離子電池的組裝過程示意圖。
具體實施例方式參見圖1，其為本發(fā)明一基于聚丙烯構成復合塑料基體的較佳實施例的制備流程圖。步驟一將聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、增容劑，按下表配比共混，經共煉和擠出造粒等工序，得到基于聚丙烯構成的復合塑料基體。此步驟得到的復合塑料基體，具有較高的介電常數、較高的韌性、較高的熔融粘接性和較低的成本，可直接用于注塑制造鋰離子電池殼體的注液孔熔膠塞等部件。
權利要求
1.一種復合塑料，其特征在于，包括按質量百分比計的下列成分復合塑料基體30 % 98 %，按該復合塑料基體的質量百分比計包括聚丙烯0 100 %、 聚乙烯0 100%及聚偏氟乙烯0 100% ；復合補強填料 50%，按該復合補強填料的質量百分比計包括無機纖維0 100%、有機纖維0 90%、石棉0 50%及滑石粉0 50% ；復合導熱填料 50%，按該復合導熱填料的質量百分比計包括氮化鋁0 100%、 氧化鋁0 100%、氮化硼0 100%、氮化硅0 100%、碳化硅0 100%及氧化鉍0 100%。
2.一種用如權利要求1所述的復合塑料制造的鋰離子電池，其特征在于，包括由數個扁形卷繞鋰離子電芯組成的并聯(lián)體、上外殼體、下外殼體、外殼體上蓋、正極電極柱、負極電極柱、注液孔熔塞、正極鉚焊電極片及負極鉚焊電極片，該上外殼體、下外殼體及外殼體上蓋由所述復合塑料制成，該正極電極柱和負極電極柱下端嵌入外殼體上蓋并分別與正極鉚焊電極片和負極鉚焊電極片固定連接，該正極鉚焊電極片及負極鉚焊電極片還分別固定連接至鋰離子電芯正極極耳和鋰離子電芯負極極耳，該上外殼體、下外殼體及外殼體上蓋相互固定連接并封裝所述并聯(lián)體于其中，該注液孔熔塞固定至外殼體上蓋上的電解液注液孔中。
3.—種如權利要求2所述的鋰離子電池的組裝方法，其特征在于，包括步驟一，將正極鉚焊電極片和負極鉚焊電極片分別安裝在嵌入外殼體上蓋的正極電極柱和負極電極柱上，并采用壓旋鉚工藝將正極電極柱與正極鉚焊電極片、負極電極柱與負極鉚焊電極片分別壓合鉚接；步驟二，將采用與鋰離子電芯正極極耳同材質的正極鉚焊電極片和鋰離子電芯正極極耳通過電阻焊焊接，將采用與鋰離子電芯負極極耳同材質的負極鉚焊電極片和鋰離子電芯負極極耳通過電阻焊焊接，并將焊接完成的電極用折彎工裝折為S型；步驟三，采用超聲波焊接或熱板焊接工藝，將上外殼體和下外殼體焊接為一體；步驟四，采用超聲波焊接或熱板焊接工藝，將上外殼體和下外殼體的焊接體與外殼體上蓋焊接為一體，通過電解液注液孔完成抽負壓、灌注電解液、化成、檢驗工序后，采用超聲波焊接或熱風焊接工藝，將注液孔熔塞與外殼體上蓋焊接為一體。
4.一種用如權利要求2所述的鋰離子電池制造的鋰離子電池組，其特征在于，包括數個所述鋰離子電池、電池組上蓋、控制及顯示裝置、控制管理系統(tǒng)、安裝支架、兩中間殼體、 兩散熱片及電池組底蓋，所述兩中間殼體及兩散熱片作為方框的四壁在邊緣互相連接圍成上下開口四面封閉的方框，該兩散熱片位置相對，該電池組底蓋封裝于該方框的底部開口， 該安裝支架固定于該方框中間，所述數個鋰離子電池疊成兩排分別在該方框內安裝于安裝支架兩側，該控制管理系統(tǒng)在方框的頂部開口與所述數個鋰離子電池的電極連接，該電池組上蓋封裝于方框的頂部開口，該控制及顯示裝置設于該電池組上蓋表面上。
5.一種用如權利要求1所述的復合塑料制造的鋰離子電池，其特征在于，包括圓柱形的鋰離子電芯、外殼體、正極端蓋、負極端蓋、正極電極、負極電極、注液孔熔塞，該外殼體、 正極端蓋、負極端蓋由所述復合塑料制成，該鋰離子電芯插入外殼體中，該正極電極嵌入正極端蓋與鋰離子電芯的正電極固定連接，該負極電極嵌入負極端蓋與鋰離子電芯的負電極固定連接，該正極端蓋、負極端蓋分別封裝外殼體的兩端，該注液孔熔塞固定至正極端蓋上的注液孔中。
6. 一種如權利要求5所述的鋰離子電池的組裝方法，其特征在于，包括 步驟一，將鋰離子電芯插入外殼體；步驟二，將嵌入正極端蓋的正極電極與鋰離子電芯的正電極通過電阻焊焊接，將嵌入負極端蓋的負極電極與鋰離子電芯的負電極通過電阻焊焊接；步驟三，將與正極電極焊接后的鋰離子電芯的正電極折為U型，并將正極端蓋與外殼體采用超聲波焊接或熱板焊接工藝焊接為一體；步驟四，將與負極電極焊接后的鋰離子電芯的負電極折為U型，并將負極端蓋與外殼體采用超聲波焊接或熱板焊接工藝焊接為一體；步驟五，通過電解液注液孔完成抽負壓、灌注電解液、化成、檢驗工序后，采用超聲波焊接或熱風焊接工藝將注液孔熔塞與正極端蓋焊接為一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于鋰離子電池制造的復合塑料及用其制造的鋰離子電池和電池組及其組裝方法。本發(fā)明的復合塑料包括按質量百分比計的下列成分復合塑料基體30％～98％，按該復合塑料基體的質量百分比計包括聚丙烯0～100％、聚乙烯0～100％及聚偏氟乙烯0～100％；復合補強填料1％～50％；復合導熱填料1％～50％。本發(fā)明還提供了用該復合塑料制造的鋰離子電池和電池組及其組裝方法。本發(fā)明的復合塑料及用其制造的鋰離子電池和電池組及其組裝方法，充分滿足了鋰離子電池封裝殼體對導熱性、機械強度、尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性、絕緣強度、可靠性及壽命等技術條件的高要求。
文檔編號C08K3/22GK102558654SQ20111045994
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者李松, 李鶴 申請人:李松, 李鶴