專利名稱：鋰離子電池單體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池，尤其是一種具有高擊穿電壓的鋰離子電池單體。
背景技術(shù)：
隨著鋰離子電池性能的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，新型高能量、高倍率 性能的動(dòng)力電池已廣泛應(yīng)用于汽車、風(fēng)力發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)頻等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對(duì) 鋰離子電池的附加需求也越來(lái)越高，除了需要滿足一般的充放電、高倍率等性能外，還要滿 足不同使用環(huán)境的特殊要求。例如，汽車用電池就需要滿足良好的抗振動(dòng)、耐高溫、長(zhǎng)期使 用等要求，電網(wǎng)用電池就需要正負(fù)極極耳與包裝鋁箔間具有較高的擊穿電壓，以保證使用 在普遍高壓的電網(wǎng)中不出現(xiàn)正負(fù)極極耳與包裝鋁箔的頻繁放電。 為了保證包裝的密封性，目前鋰離子電池的電芯大多使用包裝鋁箔進(jìn)行封裝，包 裝鋁箔主要包括尼龍層、鋁層和熱熔膠層(聚四氟乙烯)。其中，尼龍層可有效阻止空氣尤 其是氧的滲透，維持電芯內(nèi)部的環(huán)境，同時(shí)保證包裝鋁箔具備良好的形變能力；鋁層可以有 效阻止空氣中水分的滲透，維持電芯內(nèi)部的環(huán)境，鋁層具有一定的厚度強(qiáng)度，能夠防止外部 對(duì)電芯的損傷；熱熔膠層是電芯內(nèi)部環(huán)境的最直接的包裝保護(hù)，其不會(huì)被電芯內(nèi)的有機(jī)溶 劑溶解、溶脹，能有效阻止內(nèi)部電解質(zhì)等與鋁層接觸，避免鋁層被腐蝕，熱熔膠層的熱熔性 使包裝鋁箔的封裝易于實(shí)現(xiàn)。 使用上述包裝鋁箔制作電池單體的過(guò)程如下首先，在包裝鋁箔上沖出所需尺寸 形狀的單坑或雙坑，坑的凹入面為熱熔膠層，即進(jìn)行封裝的層面；然后，將陰、陽(yáng)極片、隔離 膜等經(jīng)過(guò)疊片/巻繞等工序制成的裸電芯放入包裝鋁箔的坑內(nèi)，并折疊包裝鋁箔的一側(cè)或 兩側(cè)，使其熱熔膠層蓋住裸電芯的上表面，并與未折疊部分的熱熔膠層相對(duì)；最后，給予尼 龍層一定的熱量并對(duì)其施加一定的壓力，熱量經(jīng)鋁層傳遞給熱熔膠層而將其熔化，所施加 的壓力可使兩層熔化的熱熔膠混熔，一定時(shí)間的相互融合后再冷卻，兩層包裝鋁箔就會(huì)通 過(guò)熱熔膠層黏結(jié)在一起，從而將電芯封裝為電池單體。 請(qǐng)參閱

圖1所示，由于電芯需要與外界有電能的交換，因此其上設(shè)有延伸出包裝 鋁箔外部的導(dǎo)電端子，即陰陽(yáng)極極耳，陰陽(yáng)極極耳的導(dǎo)電部分是具有一定厚度的導(dǎo)電金屬 帶90，如鋁帶、鎳帶或銅帶。為了滿足電芯封裝密封性的要求，需要將導(dǎo)電金屬帶同包裝鋁 箔完全密封，目前普遍采用的辦法是將金屬帶同熱熔密封膠92(聚四氟乙烯)緊密復(fù)合在 一起，制作成正負(fù)極極耳；然后，通過(guò)將正負(fù)極極耳的熱熔密封膠92與包裝鋁箔94的熱熔 膠層熱熔在一起，達(dá)到密封的效果。 但是，當(dāng)電池在電網(wǎng)中使用時(shí)，其正負(fù)極極耳與包裝鋁箔之間會(huì)形成接近電網(wǎng)電 壓的電位差。在高電位差的情況下，根據(jù)尖端放電原理，在包裝鋁箔的切邊邊緣及正負(fù)極極 耳的棱邊尖角位置會(huì)有大量的電荷聚集。當(dāng)達(dá)到一定程度后，形成的高電場(chǎng)就會(huì)完全電離 空氣，使電池正負(fù)極極耳和鋁箔之間的空氣被擊穿，形成放電電流，容易對(duì)電網(wǎng)電路或相關(guān) 設(shè)備造成損壞。[0007] 此外，目前鋰離子單體的封裝還普遍存在漏夜的問(wèn)題，其原因在于封裝時(shí)使用剛性熱封頭(約185°C )壓在包裝鋁箔的尼龍層上面，熱量傳導(dǎo)到熱熔膠層后，包裝鋁箔的熱熔膠和正負(fù)極極耳的熱熔膠都融化，一定壓力下互熔，達(dá)到一定的密封性，但是由于正負(fù)極極耳的導(dǎo)電金屬帶厚度大于包裝鋁箔的厚度，剛性封頭需要留出凹槽放置正負(fù)極極耳；同時(shí)，考慮到定位公差，封頭上的凹槽寬度會(huì)略寬于正負(fù)極極耳的金屬片寬度。當(dāng)放入帶熱熔密封膠的正負(fù)極極耳進(jìn)行封裝時(shí)，金屬帶位置與熱熔密封膠肩部較大的厚度落差，在封頭凹槽超過(guò)正負(fù)極極耳金屬片的位置，就會(huì)形成無(wú)熱熔膠填充的空隙，此空隙會(huì)導(dǎo)致電芯內(nèi)部電解液的滲漏和外部水分的侵入，致使電池內(nèi)部電解液大量消耗，生成大量氣體，界面被破壞，容量大量損失，電池完全失效。 有鑒于此，確有必要提供一種具有高擊穿電壓的鋰離子電池單體。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有高擊穿電壓的鋰離子電池單體。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種鋰離子電池單體，其包括裸電芯、
包裝鋁箔和極耳，裸電芯密封于包裝鋁箔內(nèi)，極耳焊接于裸電芯并伸出包裝鋁箔，極耳包括
金屬帶和包覆于金屬帶外表面的熱熔密封膠，金屬帶的棱邊為倒圓角結(jié)構(gòu)。 作為本實(shí)用新型鋰離子電池單體的一種改進(jìn)，所述包覆有熱熔密封膠部分的極耳
的橫截面為矩形。 作為本實(shí)用新型鋰離子電池單體的一種改進(jìn)，所述極耳的熱熔密封膠的肩部的厚度大于其他部分密封膠的厚度。 作為本實(shí)用新型鋰離子電池單體的一種改進(jìn)，每個(gè)極耳包括兩片直接包覆金屬帶的熱熔密封膠，兩片熱熔密封膠的四個(gè)肩部都經(jīng)過(guò)加厚處理，且四個(gè)肩部的厚度相同。[0014] 作為本實(shí)用新型鋰離子電池單體的一種改進(jìn)，所述熱熔密封膠為"凸"字型。[0015] 作為本實(shí)用新型鋰離子電池單體的一種改進(jìn)，所述"凸"字型熱熔密封膠的高平臺(tái)寬度大于金屬帶寬度。 作為本實(shí)用新型鋰離子電池單體的一種改進(jìn)，所述"凸"字型熱熔密封膠的低平臺(tái)高度高于包裝鋁箔上沿的高度。 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型鋰離子電池單體的極耳金屬帶采用倒圓角結(jié)構(gòu)，在不影響容量發(fā)揮、倍率充放電的前提下，正負(fù)極極耳與包裝鋁箔之間有較高的擊穿電壓，具備良好的抗擊穿能力。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型鋰離子電池單體及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中 圖1為現(xiàn)有技術(shù)鋰離子電池單體的結(jié)構(gòu)示意圖。[0020] 圖2為本實(shí)用新型鋰離子電池單體的極耳剖視示意圖。[0021] 圖3為本實(shí)用新型鋰離子電池單體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)于本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，區(qū)分正極極耳和負(fù)極極耳沒(méi)有特別的意義，因此本說(shuō)明書以極耳代替正極極耳、負(fù)極極耳中的一個(gè)或兩個(gè)，也就是說(shuō)，下文描述的極耳結(jié)構(gòu)既適用于正極極耳，也適用于負(fù)極極耳。 請(qǐng)參閱圖2所示，本實(shí)用新型鋰離子電池單體的極耳包括金屬帶10和包覆于金屬帶IO外表面的兩片熱熔密封膠12。為了避免極耳與包裝鋁箔之間形成尖端放電，金屬帶IO采用了棱邊倒圓角結(jié)構(gòu)，其圓角100的半徑約為0. 1毫米。 此外，為了避免金屬帶10與熱熔密封膠12的肩部120之間存在的厚度落差導(dǎo)致電池單體密封不嚴(yán)密，本實(shí)用新型在熱熔密封膠12的每一肩部120上各添加一片熱熔密封膠14，其厚度大約相當(dāng)于金屬帶10厚度的一半，以能夠?qū)崛勖芊饽z12重疊處的極耳厚度加厚至與金屬帶10處的極耳厚度相同為最佳厚度。也就是說(shuō)，熱熔密封膠12的肩部120加厚后，包覆有熱熔密封膠部分的極耳(包括金屬帶10、熱熔密封膠12、14)的橫截面為矩形。在圖示實(shí)施方式中，每片熱熔密封膠12的厚度約為0. 08毫米。 請(qǐng)參閱圖3，制作鋰離子電池單體時(shí)，首先，在金屬帶IO外表面適當(dāng)位置處復(fù)合上熱熔密封膠12，將額外的熱熔密封膠14通過(guò)熱壓方式與原熱熔密封膠12熔合為一體，熱壓條件為175°C、0. 15MPa、7. OS ;然后，將極耳與裸電芯焊接在一起，并在裸電芯外裹上包裝鋁箔，將極耳的熱熔密封膠12、14的外露部分(外露高度約為2.0毫米)剪成"凸"字型，"凸"字型的高平臺(tái)寬度W1大于金屬帶10的寬度W2，低平臺(tái)的上沿A高于包裝鋁箔30的上沿B ;最后，將包裝鋁箔30與熱熔密封膠12、 14熱熔復(fù)合，并向包裝鋁箔30內(nèi)注入電解液，經(jīng)化成等工序即可制得電池單體。將熱熔密封膠12、14剪成"凸"字型是為了將密封膠不起作用的部分剪掉，以避免密封膠高度增加后，對(duì)剛性封頭的封裝造成不便。[0026] 本實(shí)用新型鋰離子電池單體的金屬帶倒圓角結(jié)構(gòu)使消除了尖端放電的風(fēng)險(xiǎn)，因此電池的擊穿電壓明顯提高。為了測(cè)試按上述方法制得的電池單體的抗高壓能力，分別在3個(gè)位置上對(duì)正負(fù)極極耳與包裝鋁箔間抗高壓能力進(jìn)行了測(cè)試，各測(cè)量位置的擊穿電壓平均值達(dá)到1300V以上，完全能夠滿足電網(wǎng)中1000V的高壓使用環(huán)境。 本實(shí)用新型新增的熱熔密封膠14使極耳與包裝鋁箔30之間實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫隙密封，大大降低了電池單體漏液的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的鋰離子電池單體共140個(gè)進(jìn)行了各項(xiàng)性能測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)一例漏液或鼓氣現(xiàn)象，說(shuō)明此實(shí)用新型確實(shí)有效解決了頂封正負(fù)極極耳的熱熔密封膠肩部漏液?jiǎn)栴}。 綜上所述，本實(shí)用新型鋰離子電池單體，在不影響容量發(fā)揮、倍率充放電的前提下，正負(fù)極極耳與包裝鋁箔之間有較高的擊穿電壓，具備良好的抗擊穿能力和良好的封裝可靠性，具備長(zhǎng)期使用的能力。 根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求一種鋰離子電池單體，其包括裸電芯、包裝鋁箔和極耳，裸電芯密封于包裝鋁箔內(nèi)，極耳焊接于裸電芯并伸出包裝鋁箔，極耳包括金屬帶和包覆于金屬帶外表面的熱熔密封膠，其特征在于所述金屬帶的棱邊為倒圓角結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池單體，其特征在于所述包覆有熱熔密封膠部分 的極耳的橫截面為矩形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池單體，其特征在于所述極耳的熱熔密封膠的肩 部的厚度大于其他部分密封膠的厚度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池單體，其特征在于每個(gè)極耳包括兩片直接包覆 金屬帶的熱熔密封膠，兩片熱熔密封膠的四個(gè)肩部都經(jīng)過(guò)加厚處理，且四個(gè)肩部的厚度相 同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池單體，其特征在于所述熱熔密封 膠為"凸"字型。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池單體，其特征在于所述"凸"字型熱熔密封膠的 高平臺(tái)寬度大于金屬帶寬度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池單體，其特征在于所述"凸"字型熱熔密封膠的 低平臺(tái)高度高于包裝鋁箔上沿的高度。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋰離子電池單體，其包括裸電芯、包裝鋁箔和極耳，裸電芯密封于包裝鋁箔內(nèi)，極耳焊接于裸電芯并伸出包裝鋁箔，極耳包括金屬帶和包覆于金屬帶外表面的熱熔密封膠，金屬帶的棱邊為倒圓角結(jié)構(gòu)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型鋰離子電池單體的極耳金屬帶采用倒圓角結(jié)構(gòu)，在不影響容量發(fā)揮、倍率充放電的前提下，正負(fù)極極耳與包裝鋁箔之間有較高的擊穿電壓，具備良好的抗擊穿能力。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK201528019SQ20092026264
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者夏恒濤, 李偉, 李后勇, 趙豐剛 申請(qǐng)人:東莞新能源電子科技有限公司;東莞新能源科技有限公司