專利名稱：一種方型鋰離子動力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種方型鋰離子動力電池。
背景技術(shù)：
目前，鑒于鋰離子電池與鉛酸、鎘鎳等其他類型的電池相比較具有比容量大、工作 電壓高、充電速度快、工作溫度范圍寬、循環(huán)壽命長、體積小和重量輕等諸多優(yōu)點，已廣泛應(yīng) 用于移動電話、筆記本電腦、電動工具等領(lǐng)域，并且其應(yīng)用范圍越來越廣泛。隨著鋰離子電池使用范圍的擴大，我們習慣上把應(yīng)用于動力電源系統(tǒng)的化學電源 稱為動力電池，如應(yīng)用于電動工具、電動車等領(lǐng)域，動力電池使用條件復雜，同時也要求電 池具有更高的容量性能和功率性能，以及優(yōu)良的安全性能。目前傳統(tǒng)意義上的動力電池較 多的采用鉛酸電池和鎘鎳電池，這兩種電池可以提供較大的輸出電流以適用電動工具和電 動車經(jīng)常需要大功率輸出時的使用要求，但是，對于鋰離子電池，如果想采用鋰離子電池作 為動力電池，必須在目前的基礎(chǔ)上進一步提高電池的功率性能以滿足動力電池的使用要 求。目前動力鋰離子電池被較多的開始應(yīng)用于電動車領(lǐng)域，由于對于電動車輛一次行 使里程的要求，對電池的能量密度和倍率放電性能提出了較高的要求，目前比較普遍的采 用圓型電池和方形兩種基本結(jié)構(gòu)。為了提高電池的大電流性能，圓型電池普遍采用端面激 光焊接以提高電池的電化學性能，并且為了實現(xiàn)較高的單體電池容量，會應(yīng)用很長的極片 卷繞，這種結(jié)構(gòu)的電池制造工藝復雜，過程控制相對較難，容易出現(xiàn)影響電池性能的失效因 素，而方型電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，內(nèi)部集流效果差，離現(xiàn)實的應(yīng)用還有很長的道路。因此，目前迫切需要開發(fā)出一種方型電池，具有較好的內(nèi)部集流效果，可以大大提 高電池的電化學性能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種方型鋰離子動力電池，其內(nèi)部采用多個極組 并聯(lián)的集流結(jié)構(gòu)，電池結(jié)構(gòu)簡單，集流性能優(yōu)良，有利于提高鋰離子動力電池的整體性能， 保證電池的安全性能，進而拓展了電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實 踐意義。為此，本發(fā)明提供了一種方型鋰離子動力電池，包括有電池殼2，所述電池殼2內(nèi) 具有多個縱向分布的極組6，所述極組6的上下兩端分別固定設(shè)置有正極柱41和負極柱 42 ；
所述正極柱41頂部套有一個中空的絕緣密封圈3，所述絕緣密封圈3上面設(shè)置有一個 中空的電池蓋1，所述正極柱41頂部穿透過所述絕緣密封圈3和電池蓋1而突出于電池蓋 1的上表面。其中，所述正極柱41頂部具有凸臺43，所述凸臺43上面套有所述絕緣密封圈3，所述正極柱41的凸臺43穿過所述絕緣密封圈3和電池蓋1而突出于電池蓋1的上表面。其中，所述絕緣密封圈3和電池蓋1之間涂抹有密封膠。其中，所述電池蓋1的四周邊緣與所述電池殼2的頂端采用激光焊接方式相連接。其中，所述電池蓋1、絕緣密封圈3、正極柱41和負極柱42上分別具有一個注液孔 10，并且所述多個注液孔10相對應(yīng)設(shè)置，所述電池蓋1上的注液孔10上焊接有安全閥。其中，所述正極柱41的凸臺43上面具有螺紋，所述正極柱41的凸臺43上螺紋連 接有鎖緊螺母5。其中，所述正極柱41為采用鋁制成的極柱，所述負極柱42為采用銅制成的極柱， 所述負極柱42的表面鍍鎳。其中，所述正極柱41的凸臺43底部固定設(shè)置有多個金屬連接條40，所述負極柱 42的凸臺43頂部設(shè)置有多個金屬連接條40 ；
所述極組6由正極片和負極片卷繞而成，所述正極片和負極片分別位于所述極組6的 上下兩端，所述極組6的正極片與所述正極柱41上凸臺43底部的金屬連接條40相焊接， 所述極組6的負極片與所述負極柱42上凸臺43頂部的金屬連接條40相焊接。其中，所述正極片與所述正極柱41上凸臺43底部的金屬連接條40采用超聲波方 式相焊接，所述負極片與所述負極柱42上凸臺43頂部的金屬連接條40采用超聲波方式相 焊接；
所述正極片為采用鋁箔制成的極片，所述負極片為采用銅箔制成的極片。其中，所述正極片和負極片采用恒定寬度的連續(xù)涂布方式，卷繞時采用雙向預留 空箔的翼式卷繞方式，該卷繞方式具體為卷繞時正極片和負極片的單側(cè)邊緣均為連續(xù)的 金屬箔材質(zhì)不進行涂覆，作為焊接金屬片起到集流體的作用，卷繞時正極片和負極片的金 屬箔上下相對設(shè)置，卷繞后成卷的正極片和負極片分別置于極組的上下兩側(cè)。由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供了一種方型 鋰離子動力電池，其內(nèi)部采用多個極組并聯(lián)的集流結(jié)構(gòu)，電池結(jié)構(gòu)簡單，集流性能優(yōu)良，有 利于提高鋰離子動力電池的整體性能，保證電池的安全性能，進而拓展了電池生產(chǎn)廠家產(chǎn) 品的市場應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實踐意義。


圖1為未裝配有極柱鎖緊螺母的本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池的正面 結(jié)構(gòu)示意圖2為沿圖10所示B-B線的剖視圖3為未裝配有極柱鎖緊螺母的本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池的立體結(jié)構(gòu) 示意圖4為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中電池蓋的立體結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中電池蓋的俯視圖6為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中電池殼的立體結(jié)構(gòu)示意圖7為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中絕緣密封圈的立體結(jié)構(gòu)示意圖8為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中絕緣密封圈的俯視圖9為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中極柱(包括正極柱和負極柱)的立體結(jié)構(gòu)示意圖10為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中極柱的正視圖； 圖11為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中極柱的鎖緊螺母的立體結(jié)構(gòu)示意
圖12為本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池中極柱的鎖緊螺母的俯視圖； 圖中1為電池蓋，2為電池殼，3為絕緣密封圈，4為極柱，5為鎖緊螺母，6為極組，10為 注液孔，40為金屬連接條，41為正極柱，42為負極柱。43為凸臺。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本 發(fā)明作進一步的詳細說明。參見圖1至圖12，本發(fā)明提供了一種方型鋰離子動力電池，可以為車載動力電池 提供的一種優(yōu)良的解決方案，該動力電池包括有長方體形狀的電池殼2，所述電池殼2內(nèi)具 有多個縱向分布的極組6，所述極組6的上下兩端分別固定設(shè)置有正極柱41和負極柱42。參見圖3，所述正極柱41和負極柱42分別具有向外凸起的凸臺43，一并參見圖9 和圖10，所述正極柱41的凸臺43底部固定設(shè)置有多個金屬連接條40，所述正極柱41頂部 具有的凸臺43上面套有一個中空的絕緣密封圈3，所述絕緣密封圈3上面設(shè)置有一個中空 的電池蓋1，所述正極柱41的凸臺43穿透過所述絕緣密封圈3和電池蓋1而向外突出于電 池蓋1的上表面。同樣，所述負極柱42的凸臺43頂部設(shè)置有多個金屬連接條40。在本發(fā)明中，所述絕緣密封圈3和其上面的電池蓋1之間涂抹有密封膠。所述電 池蓋1的四周邊緣與所述電池殼2的頂端固定連接，具體實現(xiàn)上，所述電池蓋1的四周邊緣 與所述電池殼2的頂端采用激光焊接方式相固定連接。參見圖4至圖10，所述電池蓋1、絕緣密封圈3、正極柱41和負極柱42上分別具有 一個注液孔10，并且所述多個注液孔10相對應(yīng)設(shè)置，位于同一在垂直直線上。在本發(fā)明中，為了提高電池的安全性能，所述電池蓋1上的注液孔10上焊接有安 全閥，所述安全閥為金屬膜材質(zhì)的安全閥(具體為泄壓破壞式放氣閥)，因此，安全性能相比 圓柱型電池有了很大的改善。在本發(fā)明中，參見圖3、圖11、圖12所示，所述正極柱41的凸臺43上面具有螺紋， 所述正極柱41的凸臺43上螺紋連接有鎖緊螺母5，通過該鎖緊螺母5可以對正極柱41與 絕緣密封圈3、電池蓋1這三者進行緊固連接。需要說明的是，對于本發(fā)明，所述極組6由正極片和負極片卷繞而成，所述正極片 和負極片分別位于所述極組6的上下兩端，所述正極片和負極片采用恒定寬度的連續(xù)涂布 方式，卷繞時采用雙向預留空箔的翼式卷繞方式，該卷繞方式具體為卷繞時正極片和負極 片的單側(cè)邊緣均為連續(xù)的金屬箔材質(zhì)不進行涂覆，作為焊接金屬片起到集流體的作用，卷 繞時正極片和負極片的金屬箔上下相對設(shè)置，卷繞后成卷的箔材(即正極片和負極片)分別 置于極組的上下兩側(cè)，所述正極片為采用鋁箔制成的極片，所述負極片為采用銅箔制成的 極片。在本發(fā)明中，所述正極柱41為采用鋁制成的極柱，所述負極柱42為采用銅制成的 極柱，所述負極柱42的表面鍍鎳。
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具體實現(xiàn)上，在裝配本發(fā)明的鋰離子動力電池時，所述極組6的正極片與所述正 極柱41上凸臺43底部的金屬連接條40相焊接(具體優(yōu)選為采用超聲波焊接)，所述極組6 的負極片與所述負極柱42上凸臺43頂部的金屬連接條40相焊接(具體優(yōu)選為采用超聲波 方式焊接)，從而實現(xiàn)牢固地將所述極組6的正極片與正極柱41、所述極組6的負極片與負 極柱42固定連接。在本發(fā)明中，所述絕緣密封圈3為采用聚四氟乙烯材質(zhì)制成的密封橡膠圈。下面對本發(fā)明提供的方型鋰離子動力電池的具體裝配過程進行說明。首先需要說明的是，整個電池的裝配過程都要在干燥的環(huán)境下進行。在本發(fā)明中， 極組6具有的正極片和負極片均采用恒定寬度連續(xù)涂布方式，在卷繞時采用雙向預留空箔 的翼式卷繞方式，此時，正極片方向為鋁箔，負極片方向為銅箔。正極柱41采用鋁制材質(zhì)， 負極柱42采用銅制材質(zhì)(表面鍍鎳)，正極柱41和負極柱42結(jié)構(gòu)如圖9和圖10中的極柱 4所示。在裝配電池時，將極組6的正極片和負極片兩端的金屬材質(zhì)箔分別焊接在正極柱 41和負極柱42底部預留的金屬連接條40上，如圖1和圖2所示，將極組6的頂部與正極柱 41相固定連接，將極組6的底端與負極柱42進行連接。然后，再將聚四氟乙烯材質(zhì)的絕緣 密封橡膠圈(即絕緣密封圈3)裝卡在電池蓋1與正極柱41之間，如圖9和圖10中所示，然 后在絕緣密封圈3與電池蓋1之間涂上密封膠，形成密封固定連接。接著采用圖11和圖12所示的鎖緊螺母5對電池的正極柱41、電池蓋1和絕緣密 封圈3進行緊固連接，在電池的整個裝配過程中要注意注液孔位置保持一致，然后將立方 柱形的金屬電池殼2與電池蓋1采用激光焊接方式進行固定連接，在連接好后，將電池的整 體進行干燥處理，在正極方向一端的電池蓋1上預留的注液孔10處進行真空注液，在注液 后，將該注液孔焊接上金屬膜材質(zhì)安全閥，將電池抽真空排氣，在電池靜置吸附電解液后， 再將電池進行開口化成，接著將另一端的注液孔密封，從而整個電池的裝配過程結(jié)束。對于本發(fā)明，其可以克服傳統(tǒng)動力電池中所存在的缺點，徹底的對現(xiàn)有的動力電 池模式進行改變，內(nèi)部采用多極組并聯(lián)的集流結(jié)構(gòu)，單個極組采用翼式雙向空箔卷繞結(jié)構(gòu)， 取消了傳統(tǒng)卷繞結(jié)構(gòu)的極耳設(shè)計，防止由于極耳造成極組內(nèi)部厚度不均勻引起的褶皺和死 區(qū)，卷繞工藝生產(chǎn)效率高，一致性優(yōu)良，該翼式雙向空箔卷繞結(jié)構(gòu)將預留的空箔采用超聲波 焊接連接在兩端的圓形蓋帽結(jié)構(gòu)極柱上，電池整體呈長方型立柱型，電池結(jié)構(gòu)簡單，集流性 能優(yōu)良，提供了一種先進的動力電源系統(tǒng)用鋰離子電池解決方案。此外，本發(fā)明的極柱采用大型圓柱型設(shè)計，圓形的設(shè)計方式有利于與電池蓋的密 封，這種設(shè)計方案減少了內(nèi)部連接電阻，提高了極柱的呈熱能力，防止了大電流放電時極柱 溫度過高的情況出現(xiàn)，且成組時可以在端面上進行焊接，連接可靠、空間利用率高；并且所 述電池的電池殼2為立方柱型結(jié)構(gòu)，因此電池組成組時可以實現(xiàn)較大的空間利用率。本發(fā)明內(nèi)部采用多個極組并聯(lián)、雙向引出的集流結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上實現(xiàn)了電流 密度的一致性設(shè)計，達到了較好的集流效果。超大型圓柱蓋帽式極柱設(shè)計減少了連接內(nèi)阻， 提高了極柱的承熱和散熱能力，防止了在大電流持續(xù)放電時出現(xiàn)極柱過熱情況，在一側(cè)電 池蓋上加裝注液孔和安全一體化的安全控制閥，相比于圓形的動力電池的安全性能有了很 大的改善。由于整體電芯呈立方柱型設(shè)計，在成組應(yīng)用時能實現(xiàn)較大的空間利用率，可以提 高電池組的體積比能量。
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綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種方型鋰離子動力電池，其內(nèi)部采 用多個極組并聯(lián)的集流結(jié)構(gòu)，電池結(jié)構(gòu)簡單，集流性能優(yōu)良，有利于提高鋰離子動力電池的 整體性能，保證電池的安全性能，進而拓展了電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景，具有重大 的生產(chǎn)實踐意義。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種方型鋰離子動力電池，其特征在于，包括有電池殼(2)，所述電池殼(2)內(nèi)具有多個縱向分布的極組(6)，所述極組(6)的上下兩端分別固定設(shè)置有正極柱(41)和負極柱(42)；所述正極柱(41)頂部套有一個中空的絕緣密封圈(3)，所述絕緣密封圈(3)上面設(shè)置有一個中空的電池蓋(1)，所述正極柱(41)頂部穿透過所述絕緣密封圈(3)和電池蓋(1)而突出于電池蓋(1)的上表面。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述正極柱(41)頂部具有凸臺(43)，所述凸臺(43)上面套有所述絕緣密封圈(3)，所述正極柱(41)的凸臺(43)穿過所述 絕緣密封圈(3 )和電池蓋(1)而突出于電池蓋(1)的上表面。
3.如權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述絕緣密封圈(3)和電池蓋 (1)之間涂抹有密封膠。
4.如權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述電池蓋(1)的四周邊緣與所 述電池殼(2)的頂端采用激光焊接方式相連接。
5.如權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述電池蓋(1)、絕緣密封圈 (3)、正極柱(41)和負極柱(42)上分別具有一個注液孔(10)，并且所述多個注液孔(10)相 對應(yīng)設(shè)置，所述電池蓋(1)上的注液孔(10 )上焊接有安全閥。
6.如權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述正極柱(41)的凸臺(43)上 面具有螺紋，所述正極柱(41)的凸臺(43)上螺紋連接有鎖緊螺母(5)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述正極柱(41) 為采用鋁制成的極柱，所述負極柱(42)為采用銅制成的極柱，所述負極柱(42)的表面鍍
8.如權(quán)利要求7所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述正極柱(41)的凸臺(43)底 部固定設(shè)置有多個金屬連接條(40)，所述負極柱(42)的凸臺(43)頂部設(shè)置有多個金屬連 接條(40);所述極組(6)由正極片和負極片卷繞而成，所述正極片和負極片分別位于所述極組 (6)的上下兩端，所述極組(6)的正極片與所述正極柱(41)上凸臺(43)底部的金屬連接條 (40)相焊接，所述極組(6)的負極片與所述負極柱(42)上凸臺(43)頂部的金屬連接條(40) 相焊接。
9.如權(quán)利要求8所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述正極片與所述正極柱(41) 上凸臺(43)底部的金屬連接條(40)采用超聲波方式相焊接，所述負極片與所述負極柱 (42)上凸臺(43)頂部的金屬連接條(40)采用超聲波方式相焊接；所述正極片為采用鋁箔制成的極片，所述負極片為采用銅箔制成的極片。
10.如權(quán)利要求8所述的鋰離子動力電池，其特征在于，所述正極片和負極片采用恒定 寬度的連續(xù)涂布方式，卷繞時采用雙向預留空箔的翼式卷繞方式，該卷繞方式具體為卷繞 時正極片和負極片的單側(cè)邊緣均為連續(xù)的金屬箔材質(zhì)不進行涂覆，作為焊接金屬片起到集 流體的作用，卷繞時正極片和負極片的金屬箔上下相對設(shè)置，卷繞后成卷的正極片和負極 片分別置于極組的上下兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種方型鋰離子動力電池，包括有電池殼(2)，所述電池殼(2)內(nèi)具有多個縱向分布的極組(6)，所述極組(6)的上下兩端分別固定設(shè)置有正極柱(41)和負極柱(42)；所述正極柱(41)頂部套有一個中空的絕緣密封圈(3)，所述絕緣密封圈(3)上面設(shè)置有一個中空的電池蓋(1)，所述正極柱(41)頂部穿透過所述絕緣密封圈(3)和電池蓋(1)而突出于電池蓋(1)的上表面。本發(fā)明公開的一種方型鋰離子動力電池，其內(nèi)部采用多個極組并聯(lián)的集流結(jié)構(gòu)，電池結(jié)構(gòu)簡單，集流性能優(yōu)良，有利于提高鋰離子動力電池的整體性能，保證電池的安全性能，拓展了電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實踐意義。
文檔編號H01M2/08GK101916882SQ20101028422
公開日2010年12月15日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者劉鳳龍, 呂小梅, 張娜, 李敬, 紀小坤, 邱揚 申請人:天津力神電池股份有限公司