一種高密封性圓柱形鋰電池的製作方法
2023-05-14 09:54:06
專利名稱：一種高密封性圓柱形鋰電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及新能源有關的化學電源技術領域，尤其是用於風能和太陽能的貯能以及動力的高密封性圓柱形鋰離子電池。
背景技術：
隨著風能，太陽能的快速發展，其產生的電能由於不夠穩定，易對電網產生衝擊，因此建立相應的蓄能電站勢在必行，因此需要可靠性高的大容量鋰離子電池用於蓄能電站，以貯存風能，太陽能所產生的電，蓄能電站對電池的要求很高，比如高可靠性以及長使用壽命(10年以上)等，大容量圓柱形鋰離子電池具有高能量密度(> 130wh/kg)，製造工藝簡單等優點，但在技術上，現有大容量圓柱形電池的密封方式和集流方式缺乏高可靠性，比如電池的正極或負極極柱與殼體的絕緣和密封採用有機材料密封圈(如聚乙烯，聚丙烯，橡膠類等有機材質)，該類密封圈在應力條件下長時間使用存在老化變硬，變脆的可能， 從而失去其密封性，如果在5至10年以上長時間使用時，密封性失去會造成空氣中的水和氧氣進入電池內，電池會過早地失效。此外，現有大容量圓柱形電池的集流方式均是平面形狀的集流板與極耳位端面焊接，例如專利201020280024. 4以及201010243100. 9中所示，實際上極耳位端面由於卷繞過程中的誤差，對齊度有偏差造成極耳位端面並非絕對的平面形，由此，平面形狀的集流板與極耳位端面的接觸時，無法保證極耳位端面中的每一圈極耳均與平面形狀的集流板接觸到，由此造成電池的大電流放電效果差。
實用新型內容本實用新型為了現有技術每一圈極耳與平面狀的集流板接觸不好的問題解決的技術問題是提供一種正極極柱與正極端蓋一體成型的高密封性圓柱形鋰電池。為了解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是提供一種高密封性圓柱形鋰電池，包括電池殼體、設置在電池殼體內的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱和負極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負極端蓋，所述正極極柱與正極端蓋採用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。為了延長密封的有效壽命，本實用新型進一步優化，所述負極極柱與負極端蓋之間開有孔壁，在該孔壁內設有陶瓷體，負極極柱與負極端蓋通過所述陶瓷體絕緣密封，所述陶瓷體為高溫氧化物陶瓷。為了能確保集流板與極耳位端面的良好接觸和聯接，本實用新型進一步優化，所述集流板直徑小於或等於電芯卷繞體的直徑，集流板相對於電芯卷繞體一面設有一條或兩條以上的凸起條，所述凸起條嵌入電芯卷繞體兩端的極耳位端面。其中，所述凸起條與電芯卷繞體兩端的極耳位焊接固定。其中，所述凸起條為直線形或S形或圓弧形的條帶狀體。其中，所述凸起條相對於集流板表面的凸起高度為0. Olmm-1. 5mm。[0010]本實用新型的有益效果是，正極極柱與正極端蓋成為一體，避免了正極極柱與正極端蓋之間的密封問題，無需在正極極柱與正極端蓋間採用密封。因此，本實用新型高密封性圓柱形鋰電池可完全避開了有機密封圈的機械密封方式。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明。圖I是本實用新型高密封性圓柱形鋰電池的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例中電芯卷繞體的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例中正極或負極集流板的主視圖IA ；圖4是本實用新型實施例中正極或負極集流板的側視圖IB ；圖5是本實用新型實施例中正極或負極集流板的主視圖2A ；圖6是本實用新型實施例中正極或負極集流板的側視圖2B ；圖7是本實用新型實施例中正極或負極集流板的主視圖3A ；圖8是本實用新型實施例中正極或負極集流板的側視圖3B ；圖9是本實用新型實施例中陶瓷絕緣密封的結構示意圖。其中，I:電池殼體；2 :電芯卷繞體；21 :極耳位端面；22 :正極片；23 :負極片；24 :隔月旲；31 :正極集流板；32 :負極集流板；33 :凸起條；41 :正極極耳；42 :負極極耳；51 :正極極柱；52 :負極極柱；53 :陶瓷體；61 :正極端蓋；62 :負極端蓋。
具體實施方式
為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。如圖2所示，極耳位端面21 :是由於正極片22、負極片23及隔膜24卷繞時，負極片23未塗料部分的銅箔或正極片22未塗料的鋁箔的邊形成的端面，其實等同於電芯卷繞體2圓柱形的頂面和底面。請一併參閱
圖1，如圖所示，本實用新型高密封性圓柱形鋰電池的實施例包括電池殼體I、電芯卷繞體2、正極集流板31、負極集流板32、正極極耳41、負極極耳42、正極極柱51、負極極柱52、正極端蓋61和負極端蓋62，電池殼體I除陶瓷絕緣密封體外的材質為鋁合金或鎳。電池殼體I與電池正極端蓋61,負極端蓋62用雷射焊接在一體,正極極柱51材質為鋁合金，負極極柱52材質為銅或銅鍍鎳或純鎳，正極集流板31材質為鋁合金，負極集流板32材質為銅或銅鍍鎳或純鎳，正極集流板31和負極集流板32設有4個孔，以供電解液的流入，正極集流板31與的正極極耳41雷射焊接在一起，正極極耳41材質為鋁合金，該正極極耳41的另一端與正極端蓋61相焊接，由此與正極極柱51導通，負極集流板32與負極極耳42雷射焊接在一起，負極極耳42材質為銅或銅鍍鎳或純鎳，該負極極耳42的另一端與負極極柱52雷射焊聯接在一起，電池殼體I內的電芯卷繞體2包括塗敷有磷酸鐵鋰活性材料的正極片、塗敷有石墨活性材料的負極片、材質為聚乙烯或聚丙烯的隔膜以及材質為聚四氟乙烯或聚丙烯或鋁的卷繞體中心的芯軸。電池正極柱設有注液口，注液完成後用鋼珠對注液口進行密封。本實用新型的正極極柱51與正極端蓋61採用鋁錠一次擠壓或鑄造成型方式加工而成，正極極柱51與正極端蓋61成為一體，避免了正極極柱51與正極端蓋61之間的密封問題，無需在正極極柱51與正極端蓋61之間採用密封。因此，本實用新型高密封性圓柱形鋰電池可完全避開了有機密封圈的機械密封方式。在本實施例中，如圖3至8所示，正極集流板31或負 極集流板32相對於電芯卷繞體2 —面設有一條或兩條以上的凸起條33，所述凸起條33可以為直線形或類似S形或圓弧形的條帶狀體，凸起條33相對於集流板表面的凸起高度為為0. Olmm I. 5mm,凸起的直線形條帶狀體可為平行排布，或交叉排布，所述集流板直徑小於或等於電芯卷繞體2的直徑。實際電池製造時，在正極集流板31或負極集流板32表面施加壓力，使其表面的凸起條33嵌入到極耳位端面21內，由於鋁箔、銅箔厚度很薄(小於0. 03mm)，且柔軟，因此很容易使集流板上凸起條33帶狀體嵌入到極耳位端面21中，並且確保集流板上凸起條33帶狀體與每一層銅箔或鋁箔緊密接觸，然後用雷射焊機將凸起條33帶狀體與極耳位端面21的銅箔或招箔焊接在一起，當正極集流板31或負極集流板32上凸起條33帶狀體嵌入到極耳位端面21中，極耳位端面21相應出現內凹進形狀，凹進形狀與正極集流板31或負極集流板32上凸起條33帶狀體的形狀相吻合，如果正極集流板31或負極集流板32上凸起條33帶狀體的形狀為直線形平行排布，則極耳位端面21相應出現內凹進形狀也為直線形平行排布。通過上述結構，本實用新型高密封性圓柱形鋰電池提供的嵌入式的集流板，集流板上凸起條33帶狀體嵌入到極耳位端面21中，確保集流板上凸起條33帶狀體與每一層銅箔或鋁箔緊密接觸，並且由雷射焊機實現集流板與極耳位之間有效焊接，從而能有效傳導電流以及有效導出電芯內部的熱量，尤其可以大電流2C或3C輸出。在本實施例中，如圖9所示，本實用新型採用高溫陶瓷絕緣密封的方法替代現有的有機密封圈的機械密封方式，所述負極極柱52與負極端蓋62之間開有孔壁，在該孔壁內設有陶瓷體53，負極極柱52與負極端蓋62通過所述陶瓷體53絕緣密封，並且整個電池殼體I的密封避開了有機密封圈的機械密封方式，所述陶瓷體53為高溫氧化物陶瓷，高溫氧化物陶瓷(如 Al2O3' ZrO, MgO, CaO, B2O3' ThO2' Cr2O3> Si02、Be0、3Al203 2Si02 等)，碳化物陶瓷，硼化物陶瓷，氮化物陶瓷及矽化物陶瓷等。通常具有耐高溫，高強度，高硬度，良好的電性能、熱性能和化學穩定性。氧化物高溫陶瓷大都在氧化氣氛，真空等狀態燒結，非氧化物高溫陶瓷常用熱壓或特定氣氛下(如氬、氮)燒結。本實用新型高密封性圓柱形鋰電池採用高溫陶瓷絕緣密封的方式延長了密封的有效壽命，高溫陶瓷絕緣密封體在應力條件下長時間使用不會老化變硬，變脆，不會失去其密封性，使得電池使用壽命可長及10年以上。以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
權利要求1.一種高密封性圓柱形鋰電池，包括電池殼體、設置在電池殼體內的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，其特徵在於所述極柱包括正極極柱和負極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負極端蓋，所述正極極柱與正極端蓋採用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。
2.根據權利要求I所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特徵在於所述負極極柱與負極端蓋之間開有孔壁，在該孔壁內設有陶瓷體，負極極柱與負極端蓋通過所述陶瓷體絕緣密封，所述陶瓷體為高溫氧化物陶瓷。
3.根據權利要求I所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特徵在於所述集流板直徑小於或等於電芯卷繞體的直徑，集流板相對於電芯卷繞體一面設有一條或兩條以上的凸起條，所述凸起條嵌入電芯卷繞體兩端的極耳位端面。
4.根據權利要求3所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特徵在於所述凸起條與電芯卷 繞體兩端的極耳位焊接固定。
5.根據權利要求4所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特徵在於所述凸起條為直線形或S形或圓弧形的條帶狀體。
6.根據權利要求5所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特徵在於所述凸起條相對於集流板表面的凸起高度為O. Olmm-1. 5mm。
專利摘要本實用新型公開了一種高密封性圓柱形鋰電池，包括電池殼體、設置在電池殼體內的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，所述極柱包括正極極柱和負極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負極端蓋，所述正極極柱與正極端蓋採用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。本實用新型的有益效果是，正極極柱與正極端蓋成為一體，避免了正極極柱與正極端蓋之間的密封問題，無需在正極極柱與正極端蓋間採用密封。因此，本實用新型高密封性圓柱形鋰電池可完全避開了有機密封圈的機械密封方式。
文檔編號H01M10/058GK202549969SQ201220116589
公開日2012年11月21日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者宋佑, 張潘毅, 張貴萍, 李振, 李春慶, 李錦運, 王琮瑋, 胡治懌, 胡白莎, 鄧剛, 黃子欣 申請人:長宜電通科技股份有限公司