專利名稱：一種金屬外殼鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，特別是一種金屬外殼鋰離子電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有單體鋰離子電池有鋁塑復(fù)合膜外殼結(jié)構(gòu)、鋼殼結(jié)構(gòu)、鋁殼結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)都存在一定缺陷，鋼殼結(jié)構(gòu)、鋁殼結(jié)構(gòu)采用豎井式結(jié)構(gòu)，正、負(fù)極極片制成的電芯裝入時(shí)從井口插入，插入時(shí)需要一種滾動(dòng)導(dǎo)論擠壓插入，這種擠壓插入方式容易造成多層極片位置錯(cuò)位，還容易損壞正負(fù)極隔離的隔膜，為了克服這一問(wèn)題，采用鋁塑復(fù)合膜外殼結(jié)構(gòu)將正、負(fù)極極片制成的電芯裝入時(shí)無(wú)需采用滾動(dòng)導(dǎo)論擠壓插入，而是將鋁塑復(fù)合膜制成敞口托盤形式，正、負(fù)極極片制成的電芯從敞口平放即可裝入，避免了極片位置錯(cuò)位，避免了損壞正負(fù)極隔離的隔膜但是，也存在一定的問(wèn)題，如，正、負(fù)極極片制成的電芯導(dǎo)電金屬導(dǎo)電連接片需要通過(guò)一種有機(jī)材料粘合封接，這種有機(jī)粘合劑與金屬導(dǎo)電連接片封接是通過(guò)熱熔封接層粘 合方式完成，熱熔溫度、熱熔保持時(shí)間對(duì)封接質(zhì)量影響十分明顯，無(wú)論是溫度過(guò)高，還是過(guò)低、無(wú)論是熱熔保留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，還是熱熔保留太短，都容易造成封接層泄漏，這種鋁塑復(fù)合膜外殼結(jié)構(gòu)的鋰離子電池在生產(chǎn)工藝過(guò)程中，電芯的導(dǎo)電金屬導(dǎo)電連接片粘合封接工藝環(huán)節(jié)造成了大量的不合格品，是鋰離子電池成本高的一個(gè)重要因素，鋁塑復(fù)合膜外殼結(jié)構(gòu)鋰離子電池存在另一個(gè)突出問(wèn)題是，有機(jī)粘合劑與金屬導(dǎo)電連接片粘結(jié)處為氣密密封目的封接層，由于鋁塑復(fù)合膜是柔性材料，對(duì)封接層沒(méi)有外加約束的保護(hù)作用，有機(jī)粘合劑與金屬導(dǎo)電連接片熱脹冷縮系數(shù)差異顯著，極其容易在冷熱交替的環(huán)境下脫膠，金屬導(dǎo)電連接片封接處封接層一旦脫膠整個(gè)單體電池就報(bào)廢了，鋁塑復(fù)合膜外殼結(jié)構(gòu)鋰離子電池由于鋁塑復(fù)合膜外殼導(dǎo)熱不良，對(duì)單體鋰離子電池散熱存在一定的性能影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，針對(duì)鋁塑復(fù)合膜外殼結(jié)構(gòu)鋰離子電池，有機(jī)粘合劑與金屬導(dǎo)電連接片采用熱熔粘結(jié)，工藝參數(shù)難于控制問(wèn)題，鋁塑復(fù)合膜為柔性材料，有機(jī)粘合劑與金屬導(dǎo)電連接片封接層屬于沒(méi)有約束的結(jié)構(gòu)，由于有機(jī)粘合劑與金屬導(dǎo)電連接片熱脹冷縮系數(shù)顯著差異，極其容易在冷熱交替的環(huán)境下脫膠，金屬導(dǎo)電連接片封接處一旦脫膠，整個(gè)單體電池就失效了，鋁塑復(fù)合膜外殼結(jié)構(gòu)鋰離子電池，因鋁塑復(fù)合膜外殼導(dǎo)熱不良還會(huì)引起散熱障礙等問(wèn)題，提出一種金屬外殼替代鋁塑復(fù)合膜外殼的金屬外殼鋰離子電池，金屬外殼的一端焊接端頭蓋板，端頭蓋板安裝鉚釘導(dǎo)電觸頭和安全爆破片，鉚釘導(dǎo)電觸頭在金屬外殼的內(nèi)側(cè)鉚接金屬導(dǎo)電連接片，金屬導(dǎo)電連接片與鋰離子電芯連接，金屬外殼的另三條邊，采用電阻焊、電子束焊、激光焊、氬弧焊的一種焊接，使之達(dá)到密封要求，金屬外殼將鋰離子電芯密封在其容器內(nèi)。簡(jiǎn)化金屬外殼鋰離子電池結(jié)構(gòu)技術(shù)方案是，取消了端頭蓋板，金屬導(dǎo)電連接片與金屬外殼之間采用陶瓷封接方法或樹(shù)脂封接方法直接將金屬導(dǎo)電連接片從金屬外殼內(nèi)引出，金屬導(dǎo)電連接片在金屬外殼內(nèi)側(cè)一端與電芯連接，在金屬外殼外側(cè)一端與充放電設(shè)備連接，陶瓷封接或樹(shù)脂封接形成的封接層，由金屬外殼剛性材料約束，與現(xiàn)有的鋁塑復(fù)合膜柔性材料為外層結(jié)構(gòu)，有機(jī)粘合劑與金屬導(dǎo)電連接片封接層屬于沒(méi)有約束的結(jié)構(gòu)相比，金屬外殼的剛性外層將封接層固定后，其封接層的可靠性得到改善。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案金屬外殼四邊的一端與端頭蓋板焊接，另三條邊焊接密封，端頭蓋板安裝兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭，兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭與端頭蓋板之間由高分子材料絕緣層隔離絕緣，兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭在金屬外殼內(nèi)的一側(cè)，壓緊固定金屬導(dǎo)電連接片，金屬導(dǎo)電連接片與鋰離子電芯連接，兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭在金屬外殼外側(cè)，由壓板壓緊高分子材料絕緣層，兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭鉚壓時(shí)，壓板被兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭壓緊，壓板壓緊高分子材料絕緣層密封，使金屬外殼的內(nèi)、外兩側(cè)之間具有氣密性隔離，為了防止鋰離子電池在異常情況下金屬外殼內(nèi)產(chǎn)生高壓，安全爆破片安裝在端頭蓋板上，位于兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭之間位置，當(dāng)金屬外殼內(nèi)產(chǎn)生高壓時(shí)，安全爆破片自動(dòng)爆裂泄壓。 有些小容量的鋰離子電池可以通過(guò)簡(jiǎn)化技術(shù)方案，使金屬外殼結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單且降 低成本，簡(jiǎn)化金屬外殼鋰離子電池結(jié)構(gòu)技術(shù)方案是，取消了端頭蓋板，金屬導(dǎo)電連接片與金屬外殼之間采用高溫?zé)Y(jié)封接方法或常溫粘合劑粘合方法直接將金屬導(dǎo)電連接片從金屬外殼內(nèi)引出，高溫?zé)Y(jié)封接方法的封接層材料采用Al2O3陶瓷，常溫粘合劑粘合方法封接層采用環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚氨酯膠、丙烯酸樹(shù)脂膠、雙馬來(lái)酰亞胺膠、聚酰亞胺膠、氰基丙烯酸酯膠其中的一種。金屬導(dǎo)電連接片在金屬外殼內(nèi)的一端與電芯連接，金屬導(dǎo)電連接片在金屬外殼外側(cè)一端與充放電設(shè)備連接，為了安全要求，在金屬外殼殼體上直接安裝安全爆破片。本發(fā)明的積極意義本發(fā)明采用金屬外殼替代鋁塑復(fù)合膜外殼可以改善鋰離子電池散熱效果提高安全性，改進(jìn)熱熔粘結(jié)金屬導(dǎo)電連接片可以改善金屬導(dǎo)電連接片與有機(jī)粘合劑粘接處脫膠現(xiàn)象，提高可靠性，金屬導(dǎo)電連接片與金屬外殼之間連接密封采用陶瓷高溫?zé)Y(jié)封接，或常溫粘合劑常溫粘合金屬導(dǎo)電連接片可以改善封接層的工藝性性，從而提高了鋰離子電池的制
造質(zhì)量。


圖I是金屬外殼結(jié)構(gòu)的鋰離子電池主視圖；圖I中，金屬外殼I、焊縫邊1-1、端頭蓋板2、端頭蓋板與金屬外殼焊縫1-2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、安全爆破片4 ;圖2是圖I的左視圖；圖2中，金屬外殼I、焊縫邊1-1、端頭蓋板2、端頭蓋板與金屬外殼焊縫1-2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、圖3是圖2的A——A剖視圖；圖3中，金屬外殼I、焊縫邊1-1、端頭蓋板2、端頭蓋板與金屬外殼焊縫1-2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、安全爆破片4、電芯5、金屬導(dǎo)電連接片6、高分子絕緣層7 ；圖4是圖I的B——B剖視圖；圖4中金屬外殼I、端頭蓋板2、端頭蓋板與金屬外殼焊縫1-2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、安全爆破片4、電芯5、金屬導(dǎo)電連接片6 ；圖5是圖I的D——D剖視圖；圖5中，金屬外殼I、焊縫邊1-1、端頭蓋板2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、金屬導(dǎo)電連接片6 ；圖6是圖3的C——C剖視圖；圖6中，端頭蓋板2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、金屬導(dǎo)電連接片6、高分子絕緣層7、壓板8 ;圖7是圖6的左視圖；圖7中，端頭蓋板2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、金屬導(dǎo)電連接片6、高分子絕緣層7、壓板8 ;圖8是圖4中金屬外殼I展開(kāi)示意圖； 圖8中，金屬外殼I、端頭蓋板2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、電芯5、金屬導(dǎo)電連接片6 ；圖9是安全閥替4a代安全爆破片4結(jié)構(gòu)示意圖；圖9中，金屬外殼I、焊縫邊1-1、端頭蓋板2、端頭蓋板與金屬外殼焊縫1-2、鉚釘導(dǎo)電觸頭3、安全閥4a ；圖10是安全閥4a結(jié)構(gòu)示意圖；圖10中，閥座4al、螺紋閥塞4a2、柱式彈簧4a3、密封塞4a4、閥座泄壓孔4a5、螺紋閥塞泄壓孔4a6 ;圖11是金屬導(dǎo)電連接片6陶瓷封接結(jié)構(gòu)的金屬外殼結(jié)構(gòu)的鋰離子電池示意圖；圖11中，焊縫邊1-1、安全爆破片4、金屬導(dǎo)電連接片6 ；圖12是圖11的左視圖；圖12中，焊縫邊1-1、安全爆破片4、金屬導(dǎo)電連接片6 ；圖13是圖11的E——E剖視圖；圖13中，金屬外殼I、封接層2a、安全爆破片4、電芯5、金屬導(dǎo)電連接片6 ；圖14是圖12的F——F剖視圖；圖14中，金屬外殼I、封接層2a、安全爆破片4、電芯5、金屬導(dǎo)電連接片6 ；圖15是圖8的俯視圖；圖15中，金屬外殼I、電芯5 ;
具體實(shí)施例參照?qǐng)D1，金屬外殼I與端頭蓋板2之間連接是端頭蓋板與金屬外殼焊縫1-2密封，金屬外殼I的其余三條邊由焊接邊縫1-1密封，端頭蓋板2安裝兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭3，兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭3之間安裝安全爆破片4 ；參照?qǐng)D2，金屬外殼I垂直中線是焊接邊縫1-1 ；參照?qǐng)D3，圖4，圖5，端頭蓋板2安裝兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭3，參照?qǐng)D6、圖7，鉚釘導(dǎo)電觸頭3與端頭蓋板2連接處安裝高分子絕緣層7，高分子絕緣層7由壓板8和金屬導(dǎo)電連接片6相夾，鉚釘導(dǎo)電觸頭3鉚壓時(shí)即被壓緊固定，達(dá)到氣密性和鉚釘導(dǎo)電觸頭3與端頭蓋板2之間絕緣，金屬導(dǎo)電連接片6與電芯5連接，使電芯5由兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭3導(dǎo)通，為了防止在特殊情況下金屬外殼I內(nèi)產(chǎn)生高壓，在端頭蓋板2的兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭3之間處安裝安全爆破片4，一旦金屬外殼I內(nèi)形成高壓，安全爆破片4即爆裂泄壓，安全爆破片4采用合金材料制造；參照?qǐng)D7，為了便利安裝電芯5，金屬外殼I展開(kāi)，端頭蓋板2安裝在金屬外殼I的中間位置，電芯5連接的金屬導(dǎo)電連接片6連接鉚釘導(dǎo)電觸頭3安裝于端頭蓋板2，電芯5安裝之后，即可將展開(kāi)的金屬外殼I折彎，折彎后參照?qǐng)DI圖2焊接金屬外殼I各邊，使金屬外殼I達(dá)到密封，焊接方法可以采用電阻焊、激光焊、電子束焊接或氬弧焊接，金屬外殼I采用不銹鋼材料、鋁合金材料、或鋁材制造。為了適應(yīng)更多的鋰離子電池材料特性，和更寬泛的適用場(chǎng)所，安全結(jié)構(gòu)的安全爆破片4可以采用安全閥4a結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D9，端頭蓋板2的兩只鉚釘導(dǎo)電觸頭3之間處安裝安全閥4a，參照?qǐng)D10，閥座4al內(nèi)安裝螺紋閥塞4a2、螺紋閥塞4a2壓緊柱式彈簧4a3、柱式彈簧4a3壓緊密封塞4a4、密封塞4a4壓緊閥座泄壓孔4a5起到氣密性作用，保證電池內(nèi)的電解液氣體不會(huì)外泄，同時(shí)也保證金屬外殼I外氣體不 會(huì)進(jìn)入金屬外殼I內(nèi)，保證鋰離子電池質(zhì)量性能。在特殊情況下，當(dāng)金屬外殼I內(nèi)產(chǎn)生高壓時(shí)，密封塞4a4被高壓壓強(qiáng)作用，柱式彈簧4a3被壓縮，密封塞4a4即可通過(guò)閥座泄壓孔4a5、螺紋閥塞泄壓孔4a6泄壓，起到安全保護(hù)作用。參照?qǐng)D13、圖14，金屬導(dǎo)電連接片6與金屬外殼I連接處可以采用封接層2a封接固定，封接層2a起到金屬導(dǎo)電連接片6與金屬外殼I固定作用，還起到絕緣密封作用，封接層2a可以采用環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚氨酯膠、丙烯酸樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺膠、聚酰亞胺膠、氰基丙烯酸酯膠其中的一種，與現(xiàn)有的鋁塑復(fù)合膜熱熔封接相比，使用陶瓷封接層不僅耐高溫，穩(wěn)定性好，而且使用壽命長(zhǎng)，使用粘合劑封接層無(wú)需采用熱熔工藝，避免了因熱熔工藝的不確定性。電芯5，是由正極材料鎳鈷錳酸鋰(LiNia5COa2Mna3O2)錳酸鋰(LiMn2O4)磷酸鐵鋰(LiFePO4),負(fù)極是鈦酸鋰(Li4Ti5O12)、石墨、碳負(fù)極材料以及銅箔、鋁箔材料和隔膜材料制造。
權(quán)利要求
1.一種金屬外殼鋰離子電池，主要由金屬外殼(I)與端頭蓋板(2)焊接、鉚釘導(dǎo)電觸頭(3)、安全爆破片(4)安裝于端頭蓋板(2)，鉚釘導(dǎo)電觸頭(3)壓緊連接的金屬導(dǎo)電連接片(6)連接電芯(5)組成，其特征是金屬外殼(I)由端頭蓋板與金屬外殼焊縫(1-2)、焊縫邊(1-1)密封。
2.一種金屬外殼鋰離子電池，主要由金屬導(dǎo)電連接片(6)連接電芯(5)、金屬導(dǎo)電連接片(6)由封接層(2a)與金屬外殼⑴固定組成，其特征是封接層(2a)置于金屬導(dǎo)電連接片(6)與金屬外殼⑴之間。
3.按權(quán)利要求2所述的金屬外殼鋰離子電池，其特征是所述的封接層(2a)取陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂膠、酚醛樹(shù)脂膠、聚氨酯膠、丙烯酸樹(shù)脂膠、雙馬來(lái)酰亞胺膠、聚酰亞胺膠、氰基丙烯酸酯膠的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬外殼鋰離子電池，金屬外殼、端頭蓋板、鉚釘導(dǎo)電觸頭、安全爆破片、電芯、金屬導(dǎo)電連接片、高分子絕緣層、壓板組成，金屬外殼一端與端頭蓋板焊接，另三條邊為焊縫邊焊接密封，采用金屬外殼替代鋁塑復(fù)合膜外殼可以改善鋰離子電池散熱效果提高安全性，可以克服金屬導(dǎo)電連接片與有機(jī)粘合劑粘接處脫膠，金屬導(dǎo)電連接片與金屬外殼之間密封封接層，采用陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠類同時(shí)由于金屬外殼的剛性約束保護(hù)，提高了封結(jié)層的可靠性，從而提高了鋰離子電池的耐用性。
文檔編號(hào)H01M2/08GK102820434SQ20111016577
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月11日
發(fā)明者鄧梁 申請(qǐng)人:趙寬, 鄧梁