專利名稱：一種鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子二次電池。
背景技術(shù)：
作為綠色能源的鋰離子二次電池，在近十多年得到了迅猛的發(fā)展，隨著性能的提高，成本的降低，愈來愈顯示出極強的生命力，鋰離子電池相對于Ni-MH、Ni-Cd及鉛酸電池具有更高的工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、記憶效應(yīng)小、自放電率低、輕捷方便、綠色環(huán)保等優(yōu)點，作為便攜式電源在手機、筆記本、數(shù)碼電子產(chǎn)品等小型電源驅(qū)動設(shè)備方面得到廣泛應(yīng)用，并在未來高比能、高功率的儲能電池市場顯示出明顯競爭優(yōu)勢。但由于安全性、密封性問題，鋰離子二次電池的應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。為了提高鋰離子二次電池的安全性能，現(xiàn)有的鋰離子二次電池的電池蓋帽組件一般都帶有CID (Current Interrupt Device)，如圖2所示。目前主流使用的CID是通過電池內(nèi)部氣壓過高來實施斷電保護，防爆片32'破裂后，電池內(nèi)部氣體通過孔板37'和上帽 31'向外界排泄。但鋰離子二次電池由于自身材料特性，在出現(xiàn)異常情況下，前期電池內(nèi)壓較低，不易及時啟動，導(dǎo)致異常進一步加劇，電池安全性無法保障。上帽31'和防爆片32' 之間可密封壓縮PTC (正溫度系數(shù)熱敏電阻)保護器33'。通過PTC保護器對溫度的敏感來及時反饋電池內(nèi)部異常情況。但是PTC保護器因受到密封圈34'壓縮，其受熱膨脹空間受到了很大限制，導(dǎo)致PTC啟動遲緩滯后，反應(yīng)不靈敏，電池存在安全隱患；同時，PTC保護器根據(jù)電池內(nèi)部溫度變化而產(chǎn)生的變形會影響電池密封性能，容易導(dǎo)致電池漏液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的鋰離子二次電池的安全性能和密封性能較差的技術(shù)問題。本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，包括外殼、用于絕緣密封外殼的蓋帽組件以及位于外殼和蓋帽組件所圍成空腔內(nèi)的電芯和電解液；電芯上引出有第一極耳和第二極耳，其中第一極耳與外殼電連接，第二極耳與蓋帽組件電連接；
所述蓋帽組件包括電連接組件和電連接組件外側(cè)的密封圈；電連接組件包括依次電連接的PTC保護器、防爆片和上帽；PTC保護器位于第二極耳與防爆片之間，下表面與第二極耳電連接；防爆片中心下凹與PTC保護器上表面中心電連接，其外周沿上翻包裹上帽；PTC 保護器上表面周沿設(shè)置絕緣墊圈，用于使防爆片下表面周沿與PTC保護器上表面周沿絕緣；PTC保護器上具有排氣孔。本發(fā)明提供的鋰離子二次電池，蓋帽組件中PTC保護器位于第二極耳與防爆片之間，電池內(nèi)部溫度直接傳遞給PTC保護器，提高PTC保護器的靈敏度，PTC保護器內(nèi)阻急劇上升，并斷電截留，提高了電池的安全性能；另外，PTC保護器位于第二極耳與防爆片之間， 存在足夠的熱膨脹空間，PTC保護器熱變形時不會導(dǎo)致電池變形，因此不會降低電池的密封性能；PTC保護器上具有排氣孔，電池內(nèi)部氣體通過PTC保護器、和上帽向外界排泄，因此本發(fā)明的鋰離子二次電池中不需再設(shè)置孔板，電池結(jié)構(gòu)簡化，內(nèi)部空間得到有效利用。


圖1是本發(fā)明提供的鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的鋰離子二次電池的蓋帽組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1中蓋帽組件3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3中PTC保護器33的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的俯視圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，如圖1所示，包括外殼2、用于絕緣密封外殼的蓋帽組件3以及位于外殼和蓋帽組件所圍成空腔內(nèi)的電芯1和電解液；電芯1上引出有第一極耳和第二極耳，其中第一極耳與外殼2電連接，第二極耳與蓋帽組件3電連接。本發(fā)明中，對于第一極耳、第二極耳的正、負極性沒有特殊限定，即對外殼2與正極電連接或外殼2與負極電連接沒有特殊限定。例如可以第一極耳為正極，第二極耳為負極；也可第一極耳為負極，第二極耳為正極。通常情況下，第一極耳為負極，第二極耳為正極；即外殼2與負極電連接，蓋帽組件3與正極電連接?，F(xiàn)有技術(shù)的鋰離子二次電池中，蓋帽組件的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括依次電連接的孔板37'、防爆片32'、PTC保護器33'和上帽31'。其中，PTC保護器33'緊緊貼合于上帽31'與防爆片32'之間，且受到密封圈34'的壓縮，PTC保護器33'受熱膨脹空間受到很大限制，導(dǎo)致PTC保護器啟動滯后，反應(yīng)不靈敏，電池存在安全隱患。電池內(nèi)部氣壓過高，防爆片32'破裂，氣體通過孔板37'、上帽31'排出電池外部。本發(fā)明的鋰離子二次電池中，所述蓋帽組件的結(jié)構(gòu)如圖3所示，所述蓋帽組件3包括電連接組件和電連接組件外側(cè)的密封圈34。電連接組件包括依次電連接的PTC保護器 33、防爆片32和上帽31。PTC保護器33位于第二極耳與防爆片32之間，下表面與第二極耳電連接。防爆片32中心下凹與PTC保護器33上表面的中心部位電連接，其外周沿上翻包裹上帽31 ；PTC保護器33上表面周沿設(shè)置絕緣墊圈35，用于使防爆片32下表面周沿與 PTC保護器33上表面周沿絕緣。PTC保護器33上具有排氣孔334。密封圈34 —方面用于填充外殼2與蓋帽組件3之間的空隙，防止電池漏液 ’另一方面，用于絕緣外殼2和蓋帽組件3，防止電池短接。優(yōu)選情況下，如圖3所示，密封圈34上還設(shè)有臺階341，用于固定PTC保護器33和防止極耳扭曲。絕緣墊圈35位于PTC保護器33上表面周沿與防爆片32下表面周沿之間，用于使防爆片32下表面周沿與PTC保護器33上表面周沿絕緣。電池正常工作時，PTC保護器33 僅通過其上表面中心部位與防爆片32的下表面中心下凹部位電連接導(dǎo)通；電池內(nèi)部氣壓過大時，防爆片32斷裂，而PTC保護器33上表面周沿與防爆片32下表面周沿設(shè)置有絕緣墊圈35，因此PTC保護器33與防爆片32斷開，從而使電池內(nèi)部斷開，異常不會進一步加劇， 能有效提高電池的安全性能。絕緣墊圈35采用本領(lǐng)域常用的高溫氟塑料墊圈，優(yōu)選采用全氟烷氧基樹脂(PFA)，可防止電池高溫時墊圈軟化、融化導(dǎo)致蓋帽組件斷電失效。如圖4所示，PTC保護器33包括PTC本體331和分別位于PTC本體上、下表面的金屬片333、332。下表面的金屬片332與第二極耳電連接，上表面的金屬片333與防爆片 32的下表面中心下凹部位電連接；PTC保護器33上具有排氣孔334。PTC本體331中心位置具有圓形孔，上表面的金屬片333、下表面的金屬片332與該圓形孔形成空腔335。PTC本體為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的對溫度敏感的高分子材料，例如可以為57容量％高密度聚乙烯、3容量％乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和40容量％的導(dǎo)電粒子在190°C下混煉而成。然后用厚度為35 μ m的金屬箔夾持混煉物，用熱壓機在190°C、5kg/cm2、60秒的條件下成型、切割排氣孔即可得到PTC保護器。其中，金屬箔可采用鎳箔或鋁箔。如圖3所示，PTC保護器33上具有排氣孔334。PTC保護器33位于防爆片32下面，且PTC保護器上具有排氣孔334，因此能取代現(xiàn)有電池中的孔板。防爆片32破裂后，電池內(nèi)部氣體通過PTC保護器33上的排氣孔334、上帽31上的氣孔311向外界排泄。PTC保護器33上的排氣孔334優(yōu)選為扇形且均勻分布于PTC保護器33上。如圖4所示，排氣孔 334均勻分布于空腔335周圍。更優(yōu)選情況下，排氣孔334的個數(shù)為6。本發(fā)明中，扇形排氣孔的設(shè)置，能保證PTC保護器33的強度，增加排氣孔334的有效排氣面積。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的蓋帽組件還包括與PTC保護器并聯(lián)連接的保險絲。保險絲的材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的高導(dǎo)電率低熔點合金薄片，內(nèi)阻極低。而PTC保護器中的PTC本體內(nèi)阻遠大于保險絲，因此電池正常工作時，保險絲將PTC保護器短接，電流主要通過保險絲導(dǎo)通，極耳和極芯溫度直接傳遞給保險絲和PTC保護器。電池內(nèi)部出現(xiàn)異常，通過保險絲的電流或溫度超過設(shè)定值時，保險絲立刻熔斷，電流瞬間加載至PTC保護器上，同時保險絲的溫度直接傳遞給PTC保護器，PTC本體的內(nèi)阻隨溫度的增加急劇上升至無窮大，從而斷電截流，提高電池的安全性能。如圖4所示，保險絲36位于空腔 335內(nèi)，一端與下表面的金屬片332電連接，另一端與上表面的金屬片333電連接。本發(fā)明中，蓋帽組件中電連接組件之間的電連接均為面與面的接觸，因此本發(fā)明中，優(yōu)選采用電子束或高頻焊熔接，從而可提高蓋帽組件之間的結(jié)合力，有效降低蓋帽組件的內(nèi)阻；另外，采用電子束或高頻焊的電連接方式，在高頻震動、跌落、翻滾測試時能有效防止蓋帽組件遭受外力破壞導(dǎo)致內(nèi)阻漂移。本發(fā)明中，PTC保護器33位于外殼2內(nèi)，PTC保護器33的形狀與外殼2的底面形狀匹配。例如，圖3所示的鋰離子二次電池為圓柱形電池，外殼2為圓柱形，外殼底面為圓形，則PTC保護器33為圓片狀，如圖5所示。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，防爆片32上具有圓形刻痕321，如圖3所示。電池內(nèi)部氣壓過大時，防爆片32從刻痕321處斷裂，防爆電池內(nèi)部高壓氣體迅速排泄，避免排氣不及時導(dǎo)致電池爆炸?？毯?21直徑過大時，防爆片32破裂脫落后會阻塞PTC保護器33 上的部分排氣孔，影響電池的排氣速度，電池仍然存在安全隱患。本發(fā)明中，優(yōu)選情況下下， 刻痕321的直徑小于上帽的內(nèi)徑，防爆片32破裂后完全打開，不會阻擋電池內(nèi)部氣體的排泄。本發(fā)明的鋰離子二次電池中，電芯即所謂正極片、隔膜、負極片經(jīng)卷繞或者若干多次重復(fù)疊置而形成的提供電能的組件。電芯中正極片上引出正極極耳，負極片上引出負極極耳，正極極耳、負極極耳再通過焊接的方式分別與外殼、蓋帽組件電連接。至于正極片、 負極片、隔膜的制造方法，及其他電芯制造工藝等均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，因此不再贅述。
本發(fā)明的鋰離子二次電池的裝配可按如下步驟進行隔膜卷繞正極片和負極片形成電芯，將電芯插入外殼內(nèi)腔，正極片、負極片分別引出有極耳，通過引片分別與外殼、蓋帽組件連接；再注入電解液浸漬電芯，隨后，將蓋帽組件與裝有電芯的外殼進行密封，即可本發(fā)明的鋰離子二次電池。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子二次電池，包括外殼、用于絕緣密封外殼的蓋帽組件以及位于外殼和蓋帽組件所圍成空腔內(nèi)的電芯和電解液；電芯上引出有第一極耳和第二極耳，其中第一極耳與外殼電連接，第二極耳與蓋帽組件電連接；其特征在于，所述蓋帽組件包括電連接組件和電連接組件外側(cè)的密封圈；電連接組件包括依次電連接的PTC保護器、防爆片和上帽；PTC保護器位于第二極耳與防爆片之間，下表面與第二極耳電連接；防爆片中心下凹與PTC保護器上表面中心電連接，其外周沿上翻包裹上帽；PTC保護器上表面周沿設(shè)置絕緣墊圈，用于使防爆片下表面周沿與PTC保護器上表面周沿絕緣；PTC保護器上具有排氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，PTC保護器包括PTC本體和分別位于PTC本體上、下表面的金屬片；其中，下表面的金屬片與第二極耳電連接，上表面的金屬片與防爆片電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子二次電池，其特征在于，PTC本體中心位置具有圓形孔，上表面的金屬片、下表面的金屬片與該圓形孔形成空腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子二次電池，其特征在于，蓋帽組件還包括與PTC保護器并聯(lián)連接的保險絲；保險絲位于空腔內(nèi)，一端與空腔下表面的金屬片電連接，另一端與空腔上表面的金屬片電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，PTC保護器上的排氣孔為扇形且均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子二次電池，其特征在于，排氣孔的個數(shù)為6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，蓋帽組件內(nèi)的電連接采用電子束或高頻焊熔接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，鋰離子二次電池為圓柱形電池，PTC保護器位于外殼內(nèi)，PTC保護器為圓片狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子二次電池，其特征在于，防爆片上具有圓形刻痕，刻痕直徑小于上帽的內(nèi)徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，密封圈上具有臺階，用于固定PTC保護器和防止極耳扭曲。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，包括外殼、用于絕緣密封外殼的蓋帽組件以及位于外殼和蓋帽組件所圍成空腔內(nèi)的電芯和電解液；電芯上引出有第一極耳和第二極耳，第一極耳與外殼電連接，第二極耳與蓋帽組件電連接；蓋帽組件包括電連接組件和電連接組件外側(cè)的密封圈；電連接組件包括依次電連接的PTC保護器、防爆片和上帽；PTC保護器位于第二極耳與防爆片之間，下表面與第二極耳電連接，上表面中心部位與防爆片中心下凹部位電連接，上表面周沿設(shè)置絕緣墊圈使與防爆片周沿部位絕緣；PTC保護器上具有排氣孔。本發(fā)明的鋰離子二次電池，具有較高的安全性能和密封性能，且電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化，電池內(nèi)部空間得到有效利用。
文檔編號H01M10/0525GK102544397SQ20101057946
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者吳強 申請人:比亞迪股份有限公司