一種電池及其製造方法
2023-10-08 18:49:19
專利名稱：一種電池及其製造方法
技術領域：
本發明涉及軟包裝電池，還涉及軟包裝電池的製造方法。
背景技術：
在鋰離子電池中，除了正負極、電解液及隔膜紙外，作為存儲鋰離子電池各個反應 組分的殼體也是非常重要的部件。作為一個有效部件，殼體除了提供存儲的功能，還會為鋰 離子電池提供電極引出的功能，同時對鋰離子電池的安全提供一定的幫助。目前，電池殼體使用的材料主要有不鏽鋼、鍍鎳鋼材、鋁合金和鋁塑膜等。鋁塑膜 具有質軟特點，故採用鋁塑膜作為殼體的電池又為軟包裝電池，因其在防爆炸方面具有優 越的安全性而備受重視。鋁塑膜又稱鋁塑複合膜，由其製備的軟包裝電池，是經裁切一塊一 定尺寸的鋁塑複合膜、對摺鋁塑複合膜、將鋁塑複合膜的開口邊緣進行高溫複合使電池極 組密封於內部等步驟完成製造的。鋁塑複合膜是一般採用PP與鋁箔經過多層複合製造，其 機械強度較低，在製造、使用過程中較容易被尖銳物質刺穿導致報廢或刮傷導致安全隱患。 為了解決上述容易被刺穿的問題，通常在軟包裝電池加裝金屬或塑料殼體來改善其抗刺穿 性能。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種具有較高機械強度的 軟包裝電池。本發明要解決的另一個技術問題是提供一種上述電池的加工方法。本發明的技術問題是通過以下技術方案加以解決的—種電池，包括殼體和被密封於其內、具有正極引出端和負極引出端的電池單元， 所述殼體包括基板、複合板，所述基板為平板，所述複合板的截面為C型，所述複合板與所 述基板的周緣連接形成封閉腔體，所述電池單元位於所述封閉腔體中。上述複合板包括具有至少一層金屬板的層狀結構複合板，所述基板包括金屬板。上述基板與所述複合板通過熱熔連接。上述複合板具有設置在金屬板上的熱熔層。上述基板與上述複合板通過所述熱熔層熱熔連接。上述熱熔層包括聚丙烯或丙綸。上述正極引出端和所述負極引出端自所述基板、所述複合板的連接處引出。上述正極引出端和負極引出端上設置有熱熔層。上述複合板包括鋁塑複合膜。上述基板包括鋁板、鋼板、鋁箔或銅箔中的任意一種。上述電池是鋰離子電池。一種電池製造方法，包括如下步驟A、製備具有正極引出端、負極引出端的電池單元，裁切一定尺寸的具有薄板結構的基板和具有薄板結構的層狀結構複合板；B、衝壓基板，使得所述基板的截面為C型並形成具有周緣、可容納電池單元的腔 體；C、將電池單元置入腔體，使得正極引出端、負極引出端伸出周緣之外；D、將電池層狀複合板與基板的周緣連接，使得正極引出端與負極引出端固定在基 板周緣與層狀複合板之間、電池單元封裝在腔體內部。上述步驟D還包括在基板與層狀結構複合板連接處形成注液通道、將電解液通過 所述注液通道注入腔體、將注液通道封閉的步驟。上述步驟B還包括衝壓層狀結構複合材料形成第二腔體的步驟；所述步驟D還包 括在基板與層狀複合板連接處形成注液通道和第二注液通道，其中注液通道連通腔體和第 二腔體，第二注液通道連通第二腔體與外界，將電解液通過第二注液通道、第二腔體、注液 通道注入腔體，然後將注液通道第二注液通道封閉的步驟。上述步驟D還包括對電池進行充電，使腔體內的氣體通過注液通道排至第二空 腔，封閉注液通道、並裁切下第二腔體的過程。上述電池製造方法，在所述步驟D中裁切第二腔體之前還包括刺穿第二腔體的步
馬聚o本發明與現有技術相比較的有益效果是(1)通過使用金屬基板作為殼體的一部分，既繼承了軟包裝電池高抗爆炸的安全 性能，同時也提高了殼體的機械強度，電池殼體不容易刺破，大大改善了電池使用及製造 中的機械安全性；對基板進行加工，使其具有容納電池單元的腔體，簡化了加工，節約了成 本；(2)基板相對複合板製造成本極低，可以降低電池的生產成本；(3)預留注液通道的密封方式更與一次完全密封電池單元的方式具有更好的操作 性，大大改善生產效率；(4)採用第二腔體排出腔體廢氣的製造方法能大大降低電池膨脹鼓殼的概率；(5)在第二腔體上穿刺後排廢氣的方式，更有利於廢氣排除。
圖1是本發明具體實施方式
電池結構示意圖；圖2是圖1中C處放大圖；圖3是本發明電池加工方法實施例1步驟101示意圖；圖4是圖3中A處放大圖；圖5是圖3中B處放大圖；圖6是本發明電池加工方法實施例1步驟102示意圖；圖7是本發明電池加工方法實施例1步驟103示意圖。
具體實施例方式一種電池，其一種實施方式，是一種鋰離子電池，如圖1、圖2所示，包括殼體和被 密封於其內、具有正極引出端4和負極引出端(與正極引出端4平行設置，未示出)的電池單元3 ；所述殼體包括基板1、由一層金屬層11和層疊在金屬層11正反面的熱熔層12構成 的層狀結構複合板2 ；正極引出端4和負極引出端其上均設置有熱熔層10 ；基板1的截面為 C型，包括周緣6和具有開口的腔體5，電池單元3設置在腔體5內，電池單元3上的正極弓I 出端4和負極引出端伸出周緣6之外、被夾在層狀結構複合板2與周緣6之間，基板1的周 緣6與層狀結構複合板2熔融連接為一體，正極引出端4和負極引出端亦熔融連接、固定在 周緣6與層狀結構複合板2之間。 優選的方式，基板1採用鋁板、鋼板、鋁箔或銅箔，較優的方式採用鋁片或不鏽鋼， 更優的方式採用A3003或A3005退火0態鋁合金片，厚度可設置在0. 18 0. 35mm之間，最 好選用0. 22 0. 3mm之間，本例採用型號為A3005、厚度為0. 25mm的鋁合金片；層狀結構 複合板2採用兩層PP、中間夾層為鋁箔的層狀複合體，更優的方式採用現行軟包裝電池的 鋁塑複合膜等板材。如表1和表2所示，表1為鋁塑複合膜的穿刺試驗結果，表2為鋁塑複合膜的拉伸 強度測試結果，由此可見鋁塑複合膜的機械強度較低。 表1 表2本例採用鋁片和鋁塑複合膜，連接部採用鋁片與鋁塑複合膜複合的方式，能夠提 高殼體的機械強度，同時也保留了鋁塑複合膜的安全防爆性能。表3為鋁片拉伸強度測試 結果。 表3本發明電池製造方法，其一種實施方式，為鋰離子電池製造方法，包括如下步驟實施例1 步驟101、如圖3、圖4和圖5所示，製備具有正極引出端4、負極引出端(與正極引 出端並行設置，未示出)的電池單元3，裁切一定尺寸的具有薄板結構的型號為A3003的鋁 板作為基板1和具有薄板結構的層狀結構複合板的鋁塑複合膜(也稱鋁塑複合膜)作為層 狀結構複合板2 ；步驟102、如圖6、圖7所示，衝壓基板1形成可容納電池單元3的腔體5和周緣6， 再衝壓層狀結構複合板2，使得形成第二腔體7 ；步驟103、如圖7所示，將電池單元3置入腔體5，使得正極引出端4、負極引出端 伸出周緣6之外；將層狀結構複合板2與基板1的周緣6熱熔連接，使得正極引出端4與負 極引出端固定在層狀結構複合板2與基板1的周緣6之間、電池單元3封裝在腔體5內部， 同時，基板1與層狀結構複合板2連接處形成注液通道8和第二注液通道9，其中注液通道 8連通腔體5和第二腔體7，第二注液通道9將第二腔體7與外界連通；因鋁塑膜中存在PP 材料，PP材料的融化溫度為150°C左右，考慮到機器波動，熱熔複合連接的溫度為90°C，復 合壓力為3MPa;步驟104、電解液通過第二注液通道9、第二腔體7、注液通道8注入腔體5，然後將 第二注液通道9封閉；步驟105、對電池進行充電；步驟106、將第二腔體7刺穿，使腔體5內充電產生的廢氣經注液通道8、第二腔體 7排除；步驟107、最後封閉注液通道7，並將第二腔體7裁切掉製得如圖1所示的電池。本例加工出的電池經過殼體連接剝離強度測試，其測試結果如表4所示。 表 4實施例2 本例與實施例1基本相同，不同之處在於步驟103中的複合溫度為 120°C。加工出的電池經過殼體連接剝離強度測試，其測試結果如表5所示。
表 5實施例3 本例與實施例1基本相同，不同之處在於步驟103中的複合溫度為 140°C。加工出的電池經過殼體連接剝離強度測試，其測試結果如表6所示。 表 6實施例4 本例與實施例1基本相同，不同之處在於步驟103中的複合溫度為 140°C，複合壓力為IMPa，加工出的電池經過殼體連接剝離強度測試，其測試結果如表7所不。 表7實施例5 本例與實施例3基本相同，不同之處在於步驟103中的複合溫度為 120°C，複合壓力為5MPa，加工出的電池經過殼體連接剝離強度測試，其測試結果如表8所不。
表8對比例常規複合的鋁塑複合膜的剝離強度測試結果，如表9所示。 表9通過剝離強度對比測試可以看出，壓力在3MPa下，120°C的熱複合強度較大，在溫 度為120°C時，5MPa的壓力較大，但限於設備的長期使用，優選使用3MPa的壓力，同鋁塑復 合膜的複合強度對比可以看出，採用本發明中的材料複合強度能夠滿足正常生產的需要。對本發明的複合位置進行掃描電子顯微鏡測試(SEM)測試，從複合層處可以看出 其複合較為緊密，鋁片與鋁塑複合膜之間相互滲透，複合效果較好。本發明電池製造方法的另一種實施方式，用於鎳氫電池加工，包括如下步驟實施例6步驟601、製備具有正極引出端4、負極引出端的電池單元，裁切一定尺寸的具有 薄板結構的型號為A3005的鋁板作為基板1和具有薄板結構的鋁塑複合膜(也稱鋁塑膜) 作為層狀結構複合板2 ；步驟602、衝壓基板1，使得形成具有周緣6、可容納電池單元3的腔體5 ；步驟603、將電池單元3置入腔體5，使得正極引出端4、負極引出端伸出周緣6之 外；步驟604、將周緣6與層狀結構複合板2熱熔連接，使得正極引出端4與負極引出 端固定在層狀結構複合板2與周緣6之間、電池單元3密封在腔體5內部，形成完整電池。本例中電池單元3已經被電解液浸漬，故電池單元可一次性完全密封於腔體5內。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的 保護範圍。
權利要求
一種電池，包括殼體和被密封於其內、具有正極引出端和負極引出端的電池單元，所述殼體包括基板、複合板，其特徵是，所述複合板為平板，所述基板的截面為C型，所述複合板與所述基板的周緣連接形成封閉腔體，所述電池單元位於所述封閉腔體中。
2.根據權利要求1所述的電池，其特徵是，所述複合板包括具有至少一層金屬板的層 狀結構複合板，所述基板包括金屬板。
3.根據權利要求2所述的電池，其特徵是，所述基板與所述複合板通過熱熔連接。
4.根據權利要求2至3任意一項所述的電池，其特徵是，所述的複合板包括鋁塑複合膜。
5.根據權利要求2至3任意一項所述的電池，其特徵是，所述基板包括鋁板、鋼板、鋁箔 或銅箔中的任意一種。
6.根據權利要求1至3任意一項所述的電池，其特徵是，所述的電池是鋰離子電池。
7.一種電池製造方法，其特徵在於，包括如下步驟A、製備具有正極引出端、負極引出端的電池單元，裁切一定尺寸的具有薄板結構的基 板和具有薄板結構的層狀結構複合板；B、衝壓基板，使得所述基板的截面為C型並形成具有周緣、可容納電池單元的腔體；C、將電池單元置入腔體，使得正極引出端、負極引出端伸出周緣之外；D、將電池層狀複合板與基板的周緣連接，使得正極引出端與負極引出端固定在基板的 周緣與層狀複合板之間、電池單元封裝在腔體內部。
8.根據權利要求7所述的電池製造方法，其特徵是，所述步驟D還包括在基板與層狀結 構複合板連接處形成注液通道、將電解液通過所述注液通道注入腔體、將注液通道封閉的 步驟。
9.根據權利要求7所述的電池製造方法，其特徵是，所述步驟B還包括衝壓層狀結構復 合材料形成第二腔體的步驟；所述步驟D還包括在基板與層狀複合板連接處形成注液通道 和第二注液通道，其中注液通道連通腔體和第二腔體，第二注液通道連通第二腔體與外界， 將電解液通過第二注液通道、第二腔體、注液通道注入腔體，然後將注液通道第二注液通道 封閉的步驟。
10.根據權利要求9所述的電池製造方法，其特徵是，所述步驟D還包括對電池進行 充電，使腔體內的氣體通過注液通道排至第二腔體，封閉注液通道、並裁切下第二腔體的過禾呈。
全文摘要
本發明公開了一種電池，包括殼體和被密封於其內、具有正極引出端和負極引出端的電池單元，所述殼體包括基板、複合板，所述基板為平板，所述複合板的截面為C型，所述複合板與所述基板的周緣連接形成封閉腔體，所述電池單元位於所述封閉腔體中。本發明還公開了一種電池製造方法。本發明通過使用金屬基板作為殼體的一部分，既繼承了軟包裝電池高抗爆炸的安全性能，同時也提高了殼體的機械強度，電池殼體不容易刺破，大大改善了電池使用及製造中的機械安全性；對基板進行加工，使其具有容納電池單元的腔體，簡化了加工，節約了成本。
文檔編號H01M10/38GK101877421SQ20091010701
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者任燦, 劉銘, 王偉強, 王春光, 陳保同 申請人:深圳市比克電池有限公司