一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法
【專利摘要】本發明公開一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，包括提供卷繞體，將所述卷繞體的主體設置于鋼殼上的卷繞體安裝空間中，對所述卷繞體安裝空間進行注液后采用蓋帽與所述鋼殼扣合并密封。該方法簡化了生產工序，提高生產效率、降低生產成本，電池工藝設計上只需一次密封成型，不需要在注液后對電池組裝做二次密封工序，有利于提高電池的密封性。
【專利說明】
一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法。
【背景技術】
[0002]隨著穿戴產品的興起，用電產品的多樣化、小型化越加明顯。由于用電產品的空間限制，其所使用的電池需要具有體積小、電量大的特性，通常情況下產品的小型化會提高對制造工藝水平和產品設計水平的要求，當產品小型化到一定程度時，對工藝制造水平的要求將出現一個陡增，產品設計理念出現大的變化，甚至會出現截然相反的改變。
[0003]由于對設備續航能力的要求越來越高，這就要求制造商在保證產品性能的前提下，盡可能的提高電池產品的內部實際利用空間進而提高能量密度。目前市場上作為穿戴產品電源的主要有軟包和鋼殼兩種結構，其中軟包圓柱電池結構如圖1所示，其正極極耳V與負極極耳2'向相反的兩個方向延伸，該結構占據了過多的有效利用空間，使其內部實際利用空間受到了較大浪費，同時軟包電池由于封裝特性和鋁塑膜沖坑深度限制，使其產品在圓柱電池微型化和能量密度方面無法和鋼殼封裝鋰離子電池相比，鋼殼電池產品具有更加規整、美觀的形狀，使用過程中受到更多青睞。
[0004]由于工藝制造水平和設計理念的落后，傳統結構的二次鋰離子可充電電池一直無法實現工業化生產，甚至是實驗樣品也無法制作，其主要原因在于小型化二次鋰離子電池卷繞體卷繞層緊密，正負極極片受力大，在成品的使用過程中卷繞體不斷收縮、膨脹，致使正負極極片不斷被拉扯，體積越小的二次鋰離子電池極片寬度也越小，導致其可承受的拉力也過小，極片受力最為脆弱的極耳點焊處的空白箔材附近區域非常容易發生斷裂現象。
[0005]另外，現有技術中需要在電池殼體上設置注液孔，加工過程需要先封裝，后經過注液孔注液，之后再對注液孔進行密封，導致工藝復雜，二次密封造成電池厚度增加。
【發明內容】
[0006]本發明的一個目的在于:提供一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其在反復充電的過程中可以避免極片受力過大造成撕裂，在減小電池體積的同時保證其充電性能，提尚使用壽命。
[0007]本發明的另一個目的在于:提供一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其工藝簡單，無需二次封裝，密封性能好。
[0008]本發明的再一個目的在于，提供一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，采用該方法生產的電池厚度更小。
[0009]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0010]提供一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，包括提供卷繞體，將所述卷繞體的主體設置于鋼殼上的卷繞體安裝空間中，對所述卷繞體安裝空間進行注液后采用蓋帽與所述鋼殼扣合并密封。
[0011]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，具體包括以下步驟:
[0012]步驟S1、制作卷繞體，提供正極極片以及負極極片，在所述正極極片靠近卷繞中心的位置向第一方向引出正極極耳，在所述負極極片靠近卷繞中心的位置向第二方向引出負極極耳，在所述正極極片與所述負極極片疊合的情況下所述第一方向與所述第二方向相反，將所述正極極片與所述負極極片卷繞為一體，之后折疊負極極耳使其與所述正極極耳延伸方向相同；
[0013]步驟S2、制作蓋帽，將正極極柱、正極鋼環、負極鋼環組裝成形成所述蓋帽；
[0014]步驟S3、卷繞體與蓋帽進行組裝，將所述正極極耳遠離所述卷繞體的一端與所述蓋帽進行電連接；
[0015]步驟S4、卷繞體安裝，將所述卷繞體安裝在所述鋼殼中，所述蓋帽與所述鋼殼不扣合；
[0016]步驟S5、注液，于所述蓋帽與所述鋼殼之間的空隙處向所述卷繞體安裝空間中充注電解液；
[0017]步驟S6、密封，注液完成后將所述蓋帽與所述鋼殼進行扣合并密封。
[0018]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，所述步驟S2制作蓋帽包括:提供具有環狀凸臺的鋁制正極極柱，于所述環狀凸起的一側依次套設負極鋼環以及正極鋼環，在所述負極鋼環與所述正極極柱以及正極鋼環相接觸的位置設置密封膠后進行鉚壓成型。
[0019]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，所述步驟S3卷繞體與蓋帽進行組裝包括:將正極極耳置于環狀凸臺遠離所述負極鋼環的一側，并通過極耳固定環壓合在所述環狀凸臺上，所述極耳固定環與所述正極極柱鉚接。
[0020]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，所述密封為激光焊接密封，于所述激光焊接密封前還具有步驟壓蓋，于所述激光焊接密封之后還依次包括步驟老化、化成、分容及檢驗，從而得到電池成品。
[0021]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，所述步驟SI制作卷繞體具體為:在所述正極極片一端部預留正極耳點焊位置的正極空白點焊區，其余位置涂覆正極活性材料形成正極涂膜區，在所述負極極片一端部預留負極耳點焊位置的負極空白點焊區，其余位置涂覆負極活性材料形成負極涂膜區，或在負極極片的尾部形成單面膜的負極涂膜區；在所述正極空白點焊區點焊鋁極耳作為正極極耳，在所述負極空白點焊區點焊鎳極耳作為負極極耳，所述鋁極耳與所述鎳極耳朝向相反。
[0022]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，在點焊正極極耳的位置以及點焊負極極耳的位置粘貼膠紙。
[0023]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，將用于隔離所述正極極片以及負極極片的隔膜先進行卷繞，再將負極極片點焊有負極極耳的端部卷入隔膜中，之后將正極極片點焊有正極極耳的端部卷入隔膜中，保證所述正極極耳與所述負極極耳方向相反且正極極片與負極極片被隔膜隔離，將正極極片、隔膜以及負極極片相互卷繞，得到正極極耳與負極極耳引出方向相反的卷繞體。
[0024]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，將負極極耳沿卷繞體的徑向進行第一次翻折，使其延伸至卷繞體的周部，并于周部位置對其進行第二次翻折，使其延伸方向與所述負極極耳相同。
[0025]作為所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法的一種優選的技術方案，所述密封之前還包括步驟壓蓋，將所述蓋帽與所述鋼殼進行壓合，在壓合過程中將所述負極極耳端部延伸至所述鋼殼外部，以使密封過程中，所述負極極耳與所述鋼殼以及所述蓋帽熔融為一體。
[0026]本發明的有益效果為:采用極耳由靠近中心位置引出的卷繞體，充放電過程中卷繞體的變形對極片的拉扯作用力小，因此正極極片與負極極片均不易斷裂，能夠提高可充電電池的充放電次數，延長使用壽命;該結構的硬殼鋰離子電池取消了注液孔的涉及，使封裝過程由傳統的兩次變為一次，簡化了生產工序，提高生產效率、降低生產成本，電池工藝設計上只需一次密封成型，不需要在注液后對電池組裝做二次密封工序，有利于提高電池的密封性，采用該方法生產的電池體積更小。
【附圖說明】
[0027]下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0028]圖1為現有技術中軟包圓柱電池結構示意圖。
[0029]圖2為實施例所述可充電硬殼鋰離子電池結構示意圖。
[0030]圖3為實施例所述卷繞體結構示意圖。
[0031 ]圖4為實施例所述可充電硬殼鋰離子電池的加工方法流程圖。
[0032]圖1中:
[0033]V、正極極耳;負極極耳；
[0034]圖2至3中:
[0035]1、鋼殼;2、負極極片;3、正極極片;4、隔膜;5、負極極耳;6、負極鋼環;7、蓋帽;8、正極極柱;9、正極鋼環；1、絕緣墊片；11、正極極耳;12、密封膠。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0037]如圖2?4所示，于本實施例中，本發明所述的一種可充電硬殼鋰離子電池，包括正極組件以及負極組件，所述正極組件與所述負極組件相互絕緣，兩者之間形成卷繞體安裝空間，所述卷繞體安裝空間中設置有電解液及卷繞體，所述卷繞體從靠近其中心的位置分別引出正極極耳11以及負極極耳5，所述正極極耳11與所述正極組件電連接，所述負極極耳5與所述負極組件電連接。所述的靠近卷繞體中心的位置為卷繞過程中位于卷繞起始端的位置，卷繞體的卷繞以此為卷繞中心，采用極耳由靠近中心位置引出的卷繞體，即正極極片3以及負極極片2最容易撕裂的部位設置在卷繞體的靠近中心位置，該位置充放電過程中卷繞體的變形最小，因此對正極極片3以及負極極片2的拉扯作用力小，反復充電過程中的膨脹和收縮不易扯壞正極極片3以及負極極片2，能夠提高可充電電池的充放電次數，延長使用壽命。
[0038]具體的，在本實施例中，所述正極組件包括電連接的正極鋼環9以及正極極柱8，所述正極鋼環9套設在所述正極極柱8外部，所述正極極耳11與所述正極極柱8電連接。所述負極組件包括具有開口部的鋼殼I以及設置在所述開口部的負極鋼環6，所述鋼殼I與所述負極鋼環6電連接，所述負極極耳5連接于所述鋼殼I與所述負極鋼環6之間。
[0039]正極組件即形成可充電硬殼鋰離子電池的正極端，負極組件形成可充電硬殼鋰離子電池的負極端。
[0040]如圖3所示，所述卷繞體包括正極極片3以及負極極片2，所述正極極片3與所述負極極片2由隔膜4隔開并卷繞，所述正極極片3上靠近卷繞中心的位置連接有正極極耳11，所述負極極片2上靠近卷繞中心的位置連接負極極耳5，所述正極極耳11與所述負極極耳5沿所述正極極片3以及所述負極極片2的寬度方向引出，且所述正極極耳11與所述負極極耳5的引出方向相反。
[0041]進一步的，所述卷繞體具有垂直于其卷繞軸線并朝向所述正極組件的第一端面以及與所述第一端面相對的第二端面，所述正極極耳11由所述卷繞體的所述第一端面引出，所述負極極耳5由所述卷繞體的所述第二端面引出，并沿所述第二端面延伸至所述卷繞體的周部。
[0042]所述正極極耳11具有與所述正極極片3連接的正極耳第一連接段、沿所述第一端面向所述卷繞體的周部延伸的正極耳延伸段、以及用于連接所述正極組件的正極耳第二連接段；
[0043]所述負極極耳5具有與所述負極連接片連接的負極耳第一連接段、沿所述第二端面向所述卷繞體的周部延伸的負極耳延伸段、以及用于連接所述負極組件的負極耳第二連接段。
[0044]在本實施例中，所述正極極片3具有涂覆有正極活性材料的正極涂膜區以及正極空白點焊區，所述正極空白點焊區位于所述正極極片3靠近卷繞體中心的端部，所述正極極片3除所述正極空白點焊區之外的其余部分均為正極涂膜區；
[0045]所述負極極片2具有涂覆有負極活性材料的負極涂膜區以及負極空白點焊區，所述負極空白點焊區位于所述負極極片2靠近卷繞體中心的端部，所述負極極片2除所述負極空白點焊區之外的其余部分均為負極涂膜區。
[0046]在其它實施例中，還可以在在負極極片2的尾部形成單面膜的負極涂膜區。
[0047]所述正極耳第一連接段與所述正極極片3在所述正極空白點焊區焊接連接，所述負極耳第一連接段與所述負極極片2在所述負極空白點焊區焊接連接。所述正極空白點焊區粘貼有第一膠紙，所述正極耳第一連接段設置于所述正極空白點焊區與所述第一膠紙之間；所述負極空白點焊區粘貼有第二膠紙，所述負極耳第一連接段設置于所述負極空白點焊區與所述第二膠紙之間。
[0048]所述負極耳第二連接段由所述第二端面向所述第一端面方向彎折，使所述正極耳第二連接段與所述負極耳第二連接段延伸方向相同。所述負極極耳5沿所述卷繞體的厚度方向上的延伸長度大于所述所述卷繞體的厚度。所述正極耳第二連接段遠離所述正極耳延伸段的一端設置有環狀連接部。
[0049]正極極耳11通過環狀連接部與正極極柱8連接，能夠保證連接的可靠性，負極極耳5翻折至第一端面以上，在連接負極極耳5與負極組件的過程中無需在鋼殼I底部進行連接操作，可先將卷繞體安裝進入鋼殼I中，之后由延伸出來的負極耳第二連接段與負極組件連接。
[0050]于本實施例中，所述正極極耳11為鋁極耳、所述負極極耳5為鎳極耳。
[0051]本實施例所述的卷繞體結構，正極極片3以及負極極片2除預留的對應極耳空白點焊區外其余均為涂膜區或在負極極片2的尾部形成單面膜的負極涂膜區，與傳統結構相比相同體積以及長度的極片，本實施例的結構涂膜區更大，其相應的容量、能量密度更高。
[0052]優選的，本實施例所述的可充電硬殼鋰離子電池，還包括設置在所述卷繞體的所述第一端面以及所述第二端面處的絕緣墊片10。
[0053]所述負極鋼環6套設在所述正極極柱8上，其與所述正極極柱8以及所述正極鋼環9之間設置有密封膠12。所述正極極柱8上還套設有極耳固定環，所述正極極耳11通過所述正極耳固定環以及所述正極極柱8擠壓而實現與所述正極組件的電連接。
[0054]作為一種優選的技術方案，所述正極極柱8上設置有環狀凸臺，所述正極極耳11與所述負極鋼環6分別位于所述環狀凸臺兩側，所述正極鋼環9設置在所述負極鋼環6遠離所述環狀凸臺的一側。
[0055]本實施例中所述正極鋼環9為不銹鋼正極鋼環，負極鋼環6為不銹鋼正極鋼環，且負極鋼環6表面鍍有鎳層。
[0056]下面介紹可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其用于加工如上所述的可充電硬殼鋰離子電池，包括提供卷繞體，將所述卷繞體的主體設置于鋼殼I上的卷繞體安裝空間中，對所述卷繞體安裝空間進行注液后采用蓋帽7與所述鋼殼I扣合并密封。
[0057]具體的，本實施例所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，如圖4所示，具體包括以下步驟:
[0058]步驟S1、制作卷繞體，提供正極極片3以及負極極片2，在所述正極極片3靠近卷繞中心的位置向第一方向引出正極極耳11，在所述負極極片2靠近卷繞中心的位置向第二方向引出負極極耳5，在所述正極極片3與所述負極極片2疊合的情況下所述第一方向與所述第二方向相反，將正極極片3與負極極片2卷繞為一體，之后折疊負極極耳5使其與所述正極極耳11延伸方向相同；
[0059]在所述正極極片3—端部預留正極耳點焊位置的正極空白點焊區，其余位置涂覆正極活性材料形成正極涂膜區，在所述負極極片2—端部預留負極耳點焊位置的負極空白點焊區，其余位置涂覆負極活性材料形成負極涂膜區；在所述正極空白點焊區點焊鋁極耳作為正極極耳11，在所述負極空白點焊區點焊鎳極耳作為負極極耳5，所述鋁極耳與所述鎳極耳朝向相反。
[0060]優選的，在其它實施例中，還可以在在負極極片2的尾部形成單面膜的負極涂膜區。
[0061]在正極極耳11以及負極極耳5點焊完成后，在點焊正極極耳11的位置以及點焊負極極耳5的位置粘貼膠紙。卷繞體卷繞的具體過程為:將用于隔離所述正極極片3以及負極極片2的隔膜4先進行卷繞，再將負極極片2點焊有負極極耳5的端部卷入隔膜4中，之后將正極極片3點焊有正極極耳11的端部卷入隔膜4中，保證所述正極極耳11與所述負極極耳5方向相反且正極極片3與負極極片2被隔膜4隔離，將正極極片3、隔膜4以及負極極片2相互卷繞，得到正極極耳11與負極極耳5引出方向相反的卷繞體。
[0062]將負極極耳5沿卷繞體的徑向進行第一次翻折，使其延伸至卷繞體的周部，并于周部位置對其進行第二次翻折，使其延伸方向與所述正極極耳11相同。
[0063]步驟S2、制作蓋帽7，將正極極柱8、正極鋼環9、負極鋼環6組裝成形成蓋帽7;
[0064]具體的，制作蓋帽7包括:提供具有環狀凸臺的鋁制正極極柱8，于所述環狀凸起的一側依次套設負極鋼環6以及正極鋼環9，在所述負極鋼環6與所述正極極柱8以及正極鋼環9相接觸的位置設置密封膠12，之后進行鉚壓成型。
[0065]步驟S3、卷繞體與蓋帽7進行組裝，將正極極耳11遠離卷繞體的一端與蓋帽7進行電連接；
[0066]卷繞體與蓋帽7進行組裝具體為:將正極極耳11置于環狀凸臺遠離所述負極鋼環6的一側，并通過極耳固定環壓合在所述環狀凸臺上，所述極耳固定環與所述正極極柱8鉚接。
[0067]步驟S4、卷繞體安裝，將卷繞體安裝在鋼殼I中，所述蓋帽7與所述鋼殼I不扣合；
[0068]步驟S41、烘烤，對完成卷繞體安裝的半成品進行高溫烘烤；
[0069]步驟S5、注液，于所述蓋帽7與所述鋼殼I之間的空隙處向所述卷繞體安裝空間中充注電解液；
[0070]注液完成后進行壓蓋，將所述蓋帽7與所述鋼殼I進行壓合，在壓合過程中將所述負極極耳5端部延伸至所述鋼殼I外部，以使密封過程中，所述負極極耳5與所述鋼殼I以及所述蓋帽7熔融為一體。
[0071]步驟S6、密封，注液完成后將所述蓋帽7與所述鋼殼I進行密封。于本實施例中所述密封為激光焊接密封，于所述激光焊接密封前還具有步驟壓蓋，于所述激光焊接密封之后還依次包括步驟老化、化成、分容及檢驗，從而得到電池成品。
[0072]需要指出的是本實施例所述的可充電硬殼鋰離子電池優選用于微型電池領域，但是其應用領域并不局限于微型電池，任何采用該結構的電池均屬于本申請的保護范圍。
[0073]于本文的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”僅用于在描述上加以區分，不具有特殊含義。
[0074]需要聲明的是，上述【具體實施方式】僅僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理，在本發明所公開的技術范圍內，任何熟悉本技術領域的技術人員所容易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，包括提供卷繞體，將所述卷繞體的主體設置于鋼殼上的卷繞體安裝空間中，對所述卷繞體安裝空間進行注液后采用蓋帽與所述鋼殼扣合并密封。2.根據權利要求1所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟S1、制作卷繞體，提供正極極片以及負極極片，在所述正極極片靠近卷繞中心的位置向第一方向引出正極極耳，在所述負極極片靠近卷繞中心的位置向第二方向引出負極極耳，在所述正極極片與所述負極極片疊合的情況下所述第一方向與所述第二方向相反，將所述正極極片與所述負極極片卷繞為一體，之后折疊負極極耳使其與所述正極極耳延伸方向相同； 步驟S2、制作蓋帽，將正極極柱、正極鋼環、負極鋼環組裝成形成所述蓋帽； 步驟S3、卷繞體與蓋帽進行組裝，將所述正極極耳遠離所述卷繞體的一端與所述蓋帽進行電連接； 步驟S4、卷繞體安裝，將所述卷繞體安裝在所述鋼殼中，所述蓋帽與所述鋼殼不扣合； 步驟S5、注液，于所述蓋帽與所述鋼殼之間的空隙處向所述卷繞體安裝空間中充注電解液； 步驟S6、密封，注液完成后將所述蓋帽與所述鋼殼進行扣合并密封。3.根據權利要求2所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，所述步驟S2制作蓋帽包括:提供具有環狀凸臺的鋁制正極極柱，于所述環狀凸起的一側依次套設負極鋼環以及正極鋼環，在所述負極鋼環與所述正極極柱以及正極鋼環相接觸的位置設置密封膠后進行鉚壓成型。4.根據權利要求2所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，所述步驟S3卷繞體與蓋帽進行組裝包括:將正極極耳置于環狀凸臺遠離所述負極鋼環的一側，并通過極耳固定環壓合在所述環狀凸臺上，所述極耳固定環與所述正極極柱鉚接。5.根據權利要求2所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，所述密封為激光焊接密封，于所述激光焊接密封前還具有步驟壓蓋，于所述激光焊接密封之后還依次包括步驟老化、化成、分容及檢驗，從而得到電池成品。6.根據權利要求1所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，所述步驟SI制作卷繞體具體為:在所述正極極片一端部預留正極耳點焊位置的正極空白點焊區，其余位置涂覆正極活性材料形成正極涂膜區，在所述負極極片一端部預留負極耳點焊位置的負極空白點焊區，其余位置涂覆負極活性材料形成負極涂膜區，或在負極極片的尾部形成單面膜的負極涂膜區；在所述正極空白點焊區點焊鋁極耳作為正極極耳，在所述負極空白點焊區點焊鎳極耳作為負極極耳，所述鋁極耳與所述鎳極耳朝向相反。7.根據權利要求6所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，在點焊正極極耳的位置以及點焊負極極耳的位置粘貼膠紙。8.根據權利要求7所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，將用于隔離所述正極極片以及負極極片的隔膜先進行卷繞，再將負極極片點焊有負極極耳的端部卷入隔膜中，之后將正極極片點焊有正極極耳的端部卷入隔膜中，保證所述正極極耳與所述負極極耳方向相反且正極極片與負極極片被隔膜隔離，將正極極片、隔膜以及負極極片相互卷繞，得到正極極耳與負極極耳引出方向相反的卷繞體。9.根據權利要求8所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，將負極極耳沿卷繞體的徑向進行第一次翻折，使其延伸至卷繞體的周部，并于周部位置對其進行第二次翻折，使其延伸方向與所述負極極耳相同。10.根據權利要求2所述的可充電硬殼鋰離子電池的加工方法，其特征在于，所述密封之前還包括步驟壓蓋，將所述蓋帽與所述鋼殼進行壓合，在壓合過程中將所述負極極耳端部延伸至所述鋼殼外部，以使密封過程中，所述負極極耳與所述鋼殼以及所述蓋帽熔融為一體。
【文檔編號】H01M10/058GK105932337SQ201610402933
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】劉金成, 葛輝明, 李木堅, 呂正中
【申請人】惠州億緯鋰能股份有限公司