鋰離子電池端蓋、鋰離子電池及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種避免電解質溶液泄漏、大電流放電時發熱的鋰離子電池端蓋、鋰離子電池及其生產方法，其特征是它包括蓋體、尾部位于蓋體內的正、負極導針，正、負極導針的尾部各設有防止導針脫出蓋體的導針座，且導針座為導體，導針座的底部與蓋體底部平齊；鋰離子電池包括鋁殼、包卷有正、負極極片的卷芯，鋁殼的開口處設有包含正、負極導針的端蓋，端蓋經極耳與正、負極極片連接；生產方法包括制端蓋、制卷芯、焊接、入殼、滾槽、二次焊接等步驟；本發明導針整體注塑入蓋體，整體無縫隙；導針座使導針無法脫出，且導針座底部面積大，增大了極耳、極片的焊接面積，牢固不易脫落；也增大了接觸面積，減小阻抗，避免大電流放電時發熱。
【專利說明】鋰離子電池端蓋、鋰離子電池及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電池，具體地說是涉及一種充電電池，特別是涉及鋰離子電池端蓋、鋰離子電池及其生產方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現代高性能電池的代表。鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。
[0003]鋰離子電池由正極、負極和電解質三個部分組成。電解質即電解質溶液，電解質溶液的溶質常采用鋰鹽，如高氯酸鋰(LiClO4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4);由于電池的工作電壓遠高于水的分解電壓，因此鋰離子電池常采用有機溶劑，如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。有機溶劑常常在充電時破壞石墨的結構，導致其剝脫，并在其表面形成固體電解質膜(solid electrolyte interphase, SEI)導致電極鈍化。有機溶劑還帶來易燃、易爆等安全性問題。
[0004]鋰離子電池的生產在裝配工序中，按正極片、隔膜、負極片、隔膜自上而下的順序經卷繞注入電解液、封口、正負極耳焊接等工藝過程，即完成電池的裝配過程，制成成品電池。目前，圓柱形鋰離子電池大部分采用鋼殼，正負極在電池的兩端。這種結構在各種電池組合應用時，需要用鎳帶連接，實現電池的串并聯使用。這種電池結構生產成本高，電池組的串并聯使用不方便，而且不利于維護及維修。
[0005]隨后，為簡化生產工藝，便于實現自動化生產，出現了采用導針式正負極同向引出的鋰離子電池(如申請號為201010197892.0，申請日為2010.06.11，申請公布號為CN101847756A,申請公布日為2010.09.29，發明名稱為“一種圓柱形鋁殼束腰封口正負極同向引出的鋰離子電池”的發明專利)。其采用導針鉚接于電池芯上，穿過膠塞的針孔直接引出。雖使用時進行串并聯連接十分方便，但膠塞與導針之間的接觸面(導針鋁梗處)容易因封口不良造成電池漏液。而由于導針連接部位(導針的針尾壓扁)比較窄，只能通過鉚接方式與電池芯連接，接觸面積小，從而導致電池在大電流放電時容易發熱，電池發熱的最高溫度可達90°C，也會導致膠塞變形而出現裂縫造成電池漏液等致命不良。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種避免電解質溶液泄漏、大電流放電時發熱的鋰離子電池端蓋、鋰離子電池及其生產方法。
[0007]本發明是采用如下技術方案實現其發明目的的，一種鋰離子電池端蓋，它包括蓋體、尾部位于蓋體內的正、負極導針，正、負極導針的尾部各設有防止導針脫出蓋體的導針座，正、負極導針尾部的導針座被整體注塑入蓋體內，且導針座為導體，導針座的底部與蓋體底部平齊，以便于連接電池極片。[0008]本發明所述的蓋體可采用聚碳酸酯(PC)或AS苯乙烯-丙烯腈共聚物或聚乙烯(PE)注塑而成。
[0009]一種鋰離子電池，它包括鋁殼，鋁殼內設有包卷有正、負極極片的卷芯，鋁殼的開口處設有包含正、負極導針的端蓋，端蓋經極耳與正、負極極片連接。
[0010]本發明所述的端蓋包括蓋體，正、負極導針的尾部位于蓋體內，正、負極導針的尾部各設有防止導針脫出蓋體的導針座，正、負極導針尾部的導針座被整體注塑入蓋體內，且導針座為導體，導針座的底部與蓋體底部平齊；所述極耳的一端與正極導針或負極導針的導針座的底部連接，另一端與正極極片或負極極片連接。
[0011]本發明所述的導針、導針座皆采用導電金屬制成，正極采用鋁，負極為鋁或鎳或銅。
[0012]為了固定導針且無縫隙，本發明所述的導針座為圓錐體形或棱錐體形。
[0013]本發明為了防止導針脫出，所述的導針座包括防脫錐頭、設于防脫錐頭下方的連接底座，連接底座的底部與蓋體底部平齊，防脫錐頭為圓錐體形或棱錐體形，連接底座為圓柱體形或棱柱體形；所述的防脫錐頭的底面面積大于連接底座的橫截面面積。
[0014]本發明為了導電且便于連接，所述的極耳為矩形薄片狀，正極極耳為鋁片，負極極耳為鎳片或銅片。
[0015]本發明為了增加緊密性，所述的端蓋上近鋁殼開口邊緣處設有密封圈，端蓋的蓋體為圓凸臺形，所述的密封圈位于蓋體的環形臺階面上；鋁殼近開口處壓有壓槽，壓槽位于端蓋下沿處。
[0016]如上述鋰離子電池的生產方法，其特征是它包括以下步驟:
⑴制端蓋:利用金屬模具整體鑄造出針尾具有導針座的導針，正極導針及導針座采用鋁制成，負極導針及導針座采用鋁或鎳或銅制成，然后將正、負極導針整體注塑入蓋體，使得導針座位于蓋體內且導針座的底部與蓋體底部平齊；
⑵制卷芯:將正、負極片和隔膜釘卷做成卷芯；
⑶焊接:將正、負極極耳的一端分別超聲焊接或冷焊接或刺鉚于正、負極極片上(本實施例采用超聲焊接);
⑷入殼:卷芯真空烘烤后，在嚴格控制濕度的手套箱內裝入鋁殼；
(5)滾槽:對鋁殼近開口處預留端蓋的厚度位置滾壓出壓槽；
(6)二次焊接:將正、負極極耳的另一端分別超聲焊接于正、負極導針的導針座底部，使得極片與端蓋的連接；
⑴注電解液、扣蓋；用精密計量泵逐個電池注入工藝要求的電解液，并抽真空靜置，待電解液吸收完畢，將端蓋扣于招殼內的壓槽位上方；
(8)封口:在端蓋上放置密封圈，利用多頭封口機配合封口模具對鋁殼進行擠壓封口，使鋁殼開口邊緣緊鎖密封圈上。
[0017]由于采用上述技術方案，本發明較好的實現了發明目的，其結構簡單，將導針整體注塑入蓋體，端蓋整體無縫隙；與導針一體的導針座使導針無法脫出蓋體，且導針座的底部面積大，增大了通過極耳與極片連接的焊接面積，使極耳固定牢固，不易脫落；也增大了接觸面積，減小了阻抗，避免大電流放電時發熱，且蓋體采用耐熱材料制成，受熱不形變，有效防止電池漏液。【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明中鋰離子電池端蓋的實施例1的結構示意圖；
圖2是本發明實施例1、實施例5中導針座3的結構放大示意圖；
圖3是本發明實施例2、實施例6中導針座3的結構放大示意圖；
圖4是本發明中鋰離子電池端蓋的實施例3的的結構示意圖；
圖5是本發明實施例3、實施例7中導針座3的結構放大示意圖；
圖6是本發明實施例4、實施例8中導針座3的結構放大示意圖；
圖7是本發明中鋰離子電池的實施例5、實施例6的結構示意圖；
圖8是本發明中鋰離子電池的實施例7、實施例8的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0020]實施例1:
由圖1、圖2可知，一種鋰離子電池端蓋，它包括蓋體1、尾部位于蓋體I內的正、負極導針2，正、負極導針2的尾部各設有防止導針2脫出蓋體I的導針座3，正、負極導針2尾部的導針座3被整體注塑入蓋體I內，且導針座3為導體，導針座3的底部與蓋體I底部平齊，以便于連接電池極片。
[0021]本發明所述的蓋體I可采用聚碳酸酯(PC)或AS苯乙烯-丙烯腈共聚物或聚乙烯(PE)注塑而成(本實施例采用的為苯乙烯-丙烯腈共聚物)。
[0022]本發明所述的導針2、導針座3皆采用導電金屬制成，正極采用鋁，負極為鋁或鎳或銅(本實施例中正極采用的為鋁，負極為鋁)。
[0023]為了固定導針2且無縫隙，本發明所述的導針座3為圓錐體形或棱錐體形(本實施例為圓錐體形)。
[0024]本發明制造時，先利用金屬模具整體鑄造出針尾具有導針座3的導針2，正極的導針2及導針座3采用鋁制成，負極的導針2及導針座3采用鋁或鎳或銅制成(本實施例中正極采用的為鋁，負極為鋁)；然后將正、負極的導針2整體注塑入蓋體1，使得導針座3位于蓋體I內，且導針座3的底部與蓋體I底部平齊。
[0025]實施例2:
由圖1、圖3可知，本實施例中的導針座3為棱錐體形。
[0026]余同實施例1。
[0027]實施例3:
由圖4、圖5可知，本發明為了防止導針2脫出，本實施例中所述的導針座3包括防脫錐頭31、設于防脫錐頭31下方的連接底座32，連接底座32的底部與蓋體I底部平齊，防脫錐頭31為圓錐體形或棱錐體形，連接底座32為圓柱體形或棱柱體形；所述的防脫錐頭31的底面面積大于連接底座32的橫截面面積(本實施例中防脫錐頭31為圓錐體形，連接底座32為圓柱體形)。
[0028]余同實施例1。
[0029]實施例4:由圖4、圖5可知，本實施例中所述的防脫錐頭31為棱錐體形，連接底座32為棱柱體形。
[0030]余同實施例1。
[0031]實施例5:
由圖7、圖2可知，一種鋰離子電池，它包括鋁殼7，鋁殼7內設有包卷有正、負極極片的卷芯8，鋁殼7的開口處設有包含正、負極導針2的端蓋，端蓋經極耳6與正、負極極片連接。
[0032]本發明所述的端蓋包括蓋體1，正、負極導針2的尾部位于蓋體I內，正、負極導針2的尾部各設有防止導針2脫出蓋體I的導針座3，正、負極導針2尾部的導針座3被整體注塑入蓋體I內，且導針座3為導體，導針座3的底部與蓋體I底部平齊；所述極耳6的一端與正極導針2或負極導針2的導針座3的底部連接，另一端與正極極片或負極極片連接。
[0033]本發明所述的導針2、導針座3皆采用導電金屬制成，正極采用鋁，負極為鋁或鎳或銅(本實施例中正極采用的為鋁，負極為鋁)。
[0034]為了固定導針2且無縫隙，本發明所述的導針座3為圓錐體形或棱錐體形(本實施例為圓錐體形)。
[0035]本發明為了導電且便于連接，所述的極耳6為矩形薄片狀，正極極耳6為鋁片，負極極耳6為鎳片或銅片(本實施例中負極的極耳6為鎳片)。
[0036]本發明為了增加緊密性，所述的端蓋上近鋁殼7開口邊緣處設有密封圈4，端蓋的蓋體I為圓凸臺形，所述的密封圈4位于蓋體I的環形臺階面上；鋁殼7近開口處壓有壓槽5，壓槽5位于端蓋下沿處。
[0037]如上述鋰離子電池的生產方法，其特征是它包括以下步驟:
⑴制端蓋:利用金屬模具整體鑄造出針尾具有導針座3的導針2，正極導針2及導針座3采用鋁制成，負極導針2及導針座3采用鋁或鎳或銅制成(本實施例中負極的導針2及導針座3采用鋁)，然后將正、負極導針2整體注塑入蓋體1，使得導針座3位于蓋體I內且導針座3的底部與蓋體I底部平齊；
⑵制卷芯:將正、負極片和隔膜釘卷做成卷芯8 ;
⑶焊接:將正、負極極耳6的一端分別超聲焊接或冷焊接或刺鉚于正、負極極片上(本實施例采用超聲焊接);
⑷入殼:卷芯8真空烘烤后，在嚴格控制濕度的手套箱內裝入鋁殼7 ；
(5)滾槽:對鋁殼7近開口處預留端蓋的厚度位置滾壓出壓槽5；
(6)二次焊接:將正、負極極耳6的另一端分別超聲焊接于正、負極導針2的導針座3底部，使得極片與端蓋的連接；
⑴注電解液、扣蓋；用精密計量泵逐個電池注入工藝要求的電解液，并抽真空靜置，待電解液吸收完畢，將端蓋扣于招殼7內的壓槽5位上方；
(8)封口:在端蓋上放置密封圈4，利用多頭封口機配合封口模具對鋁殼7進行擠壓封口，使鋁殼7開口邊緣緊鎖密封圈4上。
[0038]余同實施例1。
[0039]實施例6:
由圖7、圖3可知，本實施例中的導針座3為棱錐體形。
[0040]余同實施例5。[0041]實施例7:
由圖8、圖5可知，為了防止導針2脫出，本實施例中所述的導針座3包括防脫錐頭、設于防脫錐頭下方的連接底座，連接底座的底部與蓋體I底部平齊，防脫錐頭為圓錐體形或棱錐體形，連接底座為圓柱體形或棱柱體形(本實施例中防脫錐頭31為圓錐體形，連接底座32為圓柱體形)；所述的防脫錐頭的底面面積大于連接底座的橫截面面積。
[0042]余同實施例5。
[0043]實施例8:
由圖8、圖5可知，本實施例中所述的防脫錐頭31為棱錐體形，連接底座32為圓柱體形。
[0044]余同實施例7。
【權利要求】
1.一種鋰離子電池端蓋，其特征是它包括蓋體、尾部位于蓋體內的正、負極導針，正、負極導針的尾部各設有防止導針脫出蓋體的導針座，且導針座為導體，導針座的底部與蓋體底部平齊。
2.一種鋰離子電池，它包括鋁殼，鋁殼內設有包卷有正、負極極片的卷芯，其特征是鋁殼的開口處設有包含正、負極導針的端蓋，端蓋經極耳與正、負極極片連接。
3.根據權利要求2所述的鋰離子電池，其特征是所述的端蓋包括蓋體，正、負極導針的尾部位于蓋體內，正、負極導針的尾部各設有防止導針脫出蓋體的導針座，且導針座為導體，導針座的底部與蓋體底部平齊；所述極耳的一端與正極或負極導針的導針座的底部連接，另一端與正極或負極極片連接。
4.根據權利要求1或3所述的鋰離子電池端蓋，其特征是所述的導針座為圓錐體形或棱錐體形。
5.根據權利要求1所述的鋰離子電池端蓋，其特征是所述的導針座包括防脫錐頭、設于防脫錐頭下方的連接底座，連接底座的底部與蓋體底部平齊，防脫錐頭為圓錐體形或棱錐體形，連接底座為圓柱體形或棱柱體形；所述的防脫錐頭的底面面積大于連接底座的橫截面面積。
6.根據權利要求3所述的鋰離子電池端蓋，其特征是所述的導針座包括防脫錐頭、設于防脫錐頭下方的連接底座，連接底座的底部與蓋體底部平齊，防脫錐頭為圓錐體形或棱錐體形，連接底座為圓柱體形或棱柱體形；所述的防脫錐頭的底面面積大于連接底座的橫截面面積。
7.根據權利要求2或3或6所述的鋰離子電池，其特征是所述的極耳為矩形薄片狀，正極極耳為鋁片，負極極耳為鎳片或銅片。
8.根據權利要求3或6所述的鋰離子電池，其特征是所述的端蓋上近鋁殼開口邊緣處設有密封圈，端蓋的蓋體為圓凸臺形，所述的密封圈位于蓋體的環形臺階面上；鋁殼近開口處壓有壓槽，壓槽位于端蓋下沿處。
9.根據權利要求7所述的鋰離子電池，其特征是所述的端蓋上近鋁殼開口邊緣處設有密封圈，端蓋的蓋體為圓凸臺形，所述的密封圈位于蓋體的環形臺階面上；鋁殼近開口處壓有壓槽，壓槽位于端蓋下沿處。
10.一種鋰離子電池的生產方法，其特征是它包括以下步驟: ⑴制端蓋:利用金屬模具整體鑄造出針尾具有導針座的導針，正極導針及導針座采用鋁制成，負極導針及導針座采用鋁或鎳或銅制成，然后將正、負極導針整體注塑入蓋體，使得導針座位于蓋體內且導針座的底部與蓋體底部平齊； ⑵制卷芯:將正、負極片和隔膜釘卷做成卷芯； ⑶焊接:將正、負極極耳的一端分別超聲焊接或冷焊接或刺鉚于正、負極極片上； ⑷入殼:卷芯真空烘烤后，在嚴格控制濕度的手套箱內裝入鋁殼； (5)滾槽:對鋁殼近開口處預留端蓋的厚度位置滾壓出壓槽； (6)二次焊接:將正、負極極耳的另一端分別超聲焊接于正、負極導針的導針座底部； ⑴注電解液、扣蓋；用精密計量泵逐個電池注入工藝要求的電解液，并抽真空靜置，待電解液吸收完畢，將端蓋扣于招殼內的壓槽位上方； (8)封口:在端蓋上放置密封圈，利用多頭封口機配合封口模具對鋁殼進行擠壓封口，使鋁殼開口邊緣緊鎖 密封圈上。
【文檔編號】H01M10/0525GK103915584SQ201410127944
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】譚軼鴻, 張志杰, 晏東興 申請人:譚軼鴻