專利名稱：鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種大容量、長壽命尤其是要求快速充放電或高倍率放電條件下使用的疊片結(jié)構(gòu)的鋁殼鋰離子二次電池。
背景技術(shù)：
近年來，鋰離子電池作為高功率大電流放電電池，應用越來越廣泛，對電池的各項性能要求也越來越高。目前公知的疊片結(jié)構(gòu)的大容量鋁殼電池芯極耳與蓋板聯(lián)接常用結(jié)構(gòu)有:超聲波焊接結(jié)構(gòu)、螺柱連接結(jié)構(gòu)和激光穿透焊接結(jié)構(gòu)；其中以超聲波焊接結(jié)構(gòu)、螺柱連接結(jié)構(gòu)居多。傳統(tǒng)的超聲波焊接結(jié)構(gòu)的缺點有:焊接極耳層數(shù)通常低于100層，且瞬間產(chǎn)生的高溫容易引起極耳處的隔膜紙收縮，形成安全隱患；超聲波設(shè)備保養(yǎng)困難，其虛焊產(chǎn)品不易被覺察，影響電池的一致性，不利于后續(xù)的電池配組與組裝；容易造成極耳開裂或產(chǎn)生金屬粉塵，影響電池的安全性。傳統(tǒng)的螺柱聯(lián)接結(jié)構(gòu)的缺點有:螺柱的尺寸材質(zhì)受到工藝的限制，受電池殼空間影響，螺柱的直徑受到限制，為了提高扭力，通常采用不銹鋼螺柱，由于其與蓋板連接柱材質(zhì)不同而形成原電池，易現(xiàn)場腐蝕點，影響電池的可靠性；螺柱連接扭力較小，無法克服正、負極片極耳、蓋板連接柱材料表面粗糙度等對接觸電阻的影響，其接觸面電阻不穩(wěn)定，影響電池的一致性，不利于后續(xù)的電池配組與組裝；激光穿透焊接其工藝控制復雜，受到環(huán)境、材料、工藝等諸多因素影響，其焊接極耳層數(shù)通常需控制在10層以下，且焊接效果極不穩(wěn)定。鋰電池由于工作電壓高、能量密度大、無記憶效應、循環(huán)壽命長、無污染等優(yōu)點，已越來越廣泛地應用于消費、動力、儲能及各種用途電池中，逐步取代了傳統(tǒng)的可充電電池成為電池領(lǐng)域的主要產(chǎn)品。隨著市場的拓展，對大容量高功率鋰離子二次電池的需求也越來越大，如后備電源類的移動通訊基站、風光發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)峰電源、車載鋰電池包、寒帶急救搶險備用電源及寒帶電動機車電源等市場均有很大的需求。要求電池單體容量大，功率密度高，一致性好，易于配組，電池包在_20°C +60°C，(I一 10) C放電倍率下，仍能正常工作，其常規(guī)50Ah及以上大容量鋰離子二次電池有難以逾越的缺陷。主要體現(xiàn)在:I)超聲波焊接的電池，不同機臺和時間焊接的電池內(nèi)阻離散度大，不利于電池包的配組；2)螺柱連聯(lián)的電池內(nèi)阻大，通常僅適合于常溫IC以下電流的連續(xù)放電，無法滿足設(shè)備所需的高功率要求；3)螺柱連聯(lián)的電池內(nèi)阻大，例如50Ah鋰離子二次電池IKHz交流阻抗通常在ImQ以上，放電倍率差；4)外殼一般與陰極直接導通，電池成組后，外殼絕緣層破裂，有造成電池組內(nèi)Cell間短路的安全風險。
實用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上缺陷，本實用新型提供一種大電流充放電、壽命長的鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池。本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池，包括電池芯、絕緣支架、鋁殼和蓋板組成，其特征在于:電池芯并列捆扎，外層套有PE袋套，固定于鋁殼內(nèi)，鋁殼和蓋板的連接處設(shè)有絕緣支架；每個電池芯由多組極組構(gòu)成，極組包括四層，依次為正極片，隔膜紙，負極片，膈膜紙；所述正、負極片上端裁切有極耳，每個極耳上沖有用于鉚釘穿過的孔；所述蓋板上設(shè)有正極柱連接片和負極柱連接片；在正極耳的沖孔處，其結(jié)構(gòu)從上至下依次是鋁墊片1、正極耳1、正極柱連接片1、鋁墊片I1、正極柱連接片I1、正極耳I1、鋁墊片III，鉚釘依次穿過上述結(jié)構(gòu)冷壓翻邊鉚接正極耳和正極柱連接片；在負極耳處的結(jié)構(gòu)從上至下依次是銅墊片1、負極耳1、負極柱連接片1、銅墊片I1、負極柱連接片I1、負極耳I1、銅墊片III，鉚釘依次穿過上述結(jié)構(gòu)冷壓翻邊鉚接負極耳和負極柱連接片。上述的鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池中，所述的鉚釘為0 3.8mm的鉚釘；所述的正、負極耳上的孔為0 4.2mm的孔；所述的鋁墊片和銅墊片的厚度為2mm。本實用新型具有在_20°C—60°C的大電流放電和常溫快速充、放電的性能，并且電池芯極耳與蓋板連接片采用冷壓翻邊鉚接，鉚接壓力大。該實用新型消除了因正、負極片極耳、蓋板連接柱材料表面粗糙而對接觸電阻的影響，有效減小電池芯極耳與蓋板連接片的接觸電阻。本實用新型因阻抗小，充、放電產(chǎn)熱少，無明顯溫升，其循環(huán)壽命顯著延長；電池芯套上PE袋后銅殼外殼不帶電，組裝后，能改善電池包的可靠性與安全性。

圖1本實用新型疊片用正極片1、負極片2示意圖。圖2本實用新型極耳預焊、極耳與蓋板連接片冷壓鉚接正面示意圖。圖3本實用新型極耳預焊、極耳與蓋板連接片冷壓鉚接側(cè)面示意圖。圖4本實用新型銅殼鋰離子二次電池示意圖。圖中1、正極片，2、負極片，3、鋁殼蓋板，4、鉚釘，5、墊片(正極為鋁墊片、負極為銅墊片)，6、極耳束焊接位置，7、極柱連接片，8、電池芯極耳，9、PE袋，10、電池芯極組，U、墊片(正極為鋁墊片、負極為銅墊片)，12、極耳束焊點，13、絕緣支架，14、正極片正極耳，15、負極片負極耳。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖1-4詳細說明如下:一種鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池，由2個電池芯、絕緣支架、鋁殼和蓋板組成，2個電池芯并列捆扎，外層套有PE袋套，固定于鋁殼內(nèi)，鋁殼和蓋板的連接處設(shè)有絕緣支架，鋁殼和蓋板采用激光焊封口 ；每個電池芯由多組極組構(gòu)成，極組包括四層，依次為正極片，隔膜紙，負極片，膈膜紙；述正、負極片上端裁切有極耳，每個極耳上沖2個0 4.2mm用于鉚釘穿過的孔；所述蓋板上設(shè)有2個正極柱連接片和2個負極柱連接片；在正極耳的沖孔處，其結(jié)構(gòu)從上至下依次是鋁墊片1、正極耳1、正極柱連接片1、鋁墊片I1、正極柱連接片I1、正極耳I1、鋁墊片III，2個0 3.8mm的鋁鉚釘依次穿過上述結(jié)構(gòu)，采用專用5T氣液增壓缸鉚接設(shè)備冷壓翻邊鉚接正極耳和正極柱連接片；在負極耳處的結(jié)構(gòu)從上至下依次是銅墊片1、負極耳1、負極柱連接片1、銅墊片I1、負極柱連接片I1、負極耳I1、銅墊片III，2個0 3.8mm銅鉚釘依次穿過上述結(jié)構(gòu)，采用專用5T氣液增壓缸鉚接設(shè)備冷壓翻邊鉚接負極耳和負極柱連接片。鋁墊片和銅墊片的厚度為2_。
權(quán)利要求1.一種鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池，包括電池芯、絕緣支架、鋁殼和蓋板組成，其特征在于:電池芯并列捆扎，外層套有PE袋套，固定于鋁殼內(nèi)，鋁殼和蓋板的連接處設(shè)有絕緣支架；每個電池芯由多組極組構(gòu)成，極組包括四層，依次為正極片，隔膜紙，負極片，膈膜紙；所述正、負極片上端裁切有極耳，每個極耳上沖有用于鉚釘穿過的孔；所述蓋板上設(shè)有正極柱連接片和負極柱連接片；在正極耳的沖孔處，其結(jié)構(gòu)從上至下依次是鋁墊片1、正極耳1、正極柱連接片1、鋁墊片I1、正極柱連接片I1、正極耳I1、鋁墊片III，鉚釘依次穿過上述結(jié)構(gòu)冷壓翻邊鉚接正極耳和正極柱連接片；在負極耳處的結(jié)構(gòu)從上至下依次是銅墊片1、負極耳1、負極柱連接片1、銅墊片I1、負極柱連接片I1、負極耳I1、銅墊片III，鉚釘依次穿過上述結(jié)構(gòu)冷壓翻邊鉚接負極耳和負極柱連接片。
2.如權(quán)利要求1所述的鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池，其特征在于:鋁鉚釘和銅鉚釘為C 3.8mm的鉚釘。
3.如權(quán)利要求1所述的鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池，其特征在于:正、負極耳上的孔為0 4.2mm的孔。
4.如權(quán)利要求1所述的鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池，其特征在于:招墊片和銅墊片的厚度為2mm。
專利摘要本實用新型公開了鉚接結(jié)構(gòu)的大容量高功率鋁殼鋰離子二次電池，該實用新型由電池芯、絕緣支架、鋁殼和蓋板組成，電池芯中正、負極片的極耳與蓋板的正、負連接片冷壓翻邊鉚接。本實用新型具有-20℃—60℃的大電流放電和常溫快速充、放電的性能。并且，因阻抗小，本實用新型充、放電產(chǎn)熱少，無明顯溫升，能顯著延長電池的循環(huán)壽命。
文檔編號H01M2/02GK203071157SQ20132008735
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者張守祥, 吳傳勇, 李雷, 商士波, 文一波 申請人:湖南桑頓新能源有限公司