專利名稱：鋰-二硫化鐵電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種鋰-ニ硫化鐵電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，尤其是數(shù)碼相機(jī)、掌上游戲機(jī)、各種電動(dòng)游戲機(jī)的出現(xiàn)，對(duì)電池的需求程度越來越高。傳統(tǒng)的高功率和高容量電池ー堿性電池已經(jīng)難以滿足需要。因此，需要一種能夠持續(xù)進(jìn)行高功率放電的電池。由于鋰電池具有能量密度高、電壓高、工作溫度范圍寬、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，其自放電率低，儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)且儲(chǔ)存壽命好，放電電壓平穩(wěn)，安全性能優(yōu)良，已受到越來越多人的關(guān)注與重視。在鋰電池中，常規(guī)的鋰-ニ硫化鐵電池是以ニ硫化鐵(FeS2)為正極活性物質(zhì)、金屬鋰(Li)為負(fù)極活性物質(zhì)并以有機(jī)電解液為電解液的一次電池。該一次電池的電壓可以達(dá)到I. 5V，因此可以替代現(xiàn)在常用的堿性電池而作為普通消費(fèi)電子設(shè)備的便攜能源進(jìn)行使用。此外，該一次電池還具有比能量大、容量高、工作溫度范圍寬、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，與目 前市場(chǎng)上廣泛使用的堿性一次電池具有互換性，因此其作為新一代的高功率電池，正越來 越受到人們的歡迎，市場(chǎng)前景非常廣闊。在制作鋰-ニ硫化鐵電池的過程中，首先，將FeS2粉末與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等混合后進(jìn)行攪拌制成漿料，并將該漿料涂覆在正極導(dǎo)電基材(集流體)上，然后對(duì)其進(jìn)行烘干、輥壓、分切處理得到正極極片；接著，選擇特定尺寸的金屬鋰或其合金箔帶作為負(fù)極極片；然后，將正極極耳連接到正極極片上以形成正極結(jié)構(gòu)；將負(fù)極極耳連接到負(fù)極極片上以形成負(fù)極結(jié)構(gòu)；接下來，將正極結(jié)構(gòu)、隔膜和負(fù)極結(jié)構(gòu)卷繞在一起形成電芯。接著，將正極極耳與負(fù)極極耳分別連接到正極上蓋體和電池外殼。最后，往裝有電芯的外殼中注入有機(jī)電解液，封ロ、清洗后進(jìn)行一定程度的預(yù)放電，即可得到鋰-ニ硫化鐵電池。現(xiàn)有的圓柱形鋰電池負(fù)極極耳與電池外殼的連接技術(shù)中，廠家通常是采用焊接的方式，較普遍的是用激光焊接方式，將負(fù)極極耳與電池外殼底部?jī)?nèi)側(cè)直接或間接焊接，或者是將負(fù)極極耳與鋼殼側(cè)壁直接焊接。采用激光焊接的方式均存在著以下不足首先，激光焊接エ序復(fù)雜度高，操作成本大。激光焊接的基本原理是將激光束作用于エ件表面，使エ件熔化，形成特定的熔池，將加工エ件焊接在一起。熔池的深度影響著焊接質(zhì)量，深度太淺，容易極耳虛焊導(dǎo)電不良，深度太深，鋼殼容易被焊穿。因此為了控制一定的熔池深度，操作時(shí)對(duì)于極耳和鋼殼的表面狀態(tài)，壓合程度，激光焊接的激光功率，光束焦斑，焊接速度等都要控制，而且激光焊接時(shí)需要使用氦，氬，氮?dú)獾榷栊员Ｗo(hù)氣體，防止鋼殼表面焊點(diǎn)處被氧化發(fā)黑，影響電池外觀。其次，激光焊接不合格品率較高，由于激光焊接操作的復(fù)雜性，制成的成品電池焊接不良的比率較高，主要表現(xiàn)為虛焊，焊穿及位置焊偏等，而且電池焊接強(qiáng)度的檢測(cè)通常是破壞性的檢測(cè)，因此無法對(duì)焊接強(qiáng)度進(jìn)行100%的檢測(cè)，造成很多虛焊的電池往往在使用過程中由于電池振動(dòng)跌落后導(dǎo)致極耳和外殼脫離，電池放不出電，引起消費(fèi)者投訴。再次，由于激光焊接焊點(diǎn)處容易生銹，影響電池外觀。激光焊接都會(huì)在電池鋼殼外壁上留下焊點(diǎn)，焊點(diǎn)處由于鋼殼表面的鍍層被破壞以及材料結(jié)構(gòu)的改變等因素，生產(chǎn)出的電池在潮濕惡劣的條件下貯存后，焊點(diǎn)處容易出現(xiàn)不同程度的生銹，損害了電池的外觀，如果采用防銹油的方式處理，既增大了成本又不環(huán)保。另外，如果對(duì)負(fù)極極耳不加焊接而將電芯直接裝殼，又容易導(dǎo)致接觸不良，或在運(yùn)輸過程或跌落后出現(xiàn)接觸不良，從而影響消費(fèi)者使用。為了解決上述問題，本發(fā)明提出取消激光點(diǎn)焊連接的方式，通過極耳加長(zhǎng)折彎后以焊接片與鋼殼底部機(jī)械接觸來保障電池的導(dǎo)電穩(wěn)定性。此操作エ序復(fù)雜度降低，操作能耗降低，而且可靠性高，提高了合格品率，大大降低了電池的成本。

發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn)一歩詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
本發(fā)明提供一種鋰-ニ硫化鐵電池，包括導(dǎo)電外殼和位于所述外殼之內(nèi)的電芯，所述電芯包括正極端和負(fù)極端，所述電芯的負(fù)極極耳從所述負(fù)極端的表面的非中心位置露出井折彎且沿著與該負(fù)極端表面平行的方向延伸而經(jīng)過該負(fù)極端之表面的中心位置，其中，所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面焊有負(fù)極焊接片，所述負(fù)極焊接片與所述底部的內(nèi)壁電接觸；所述負(fù)極極耳的露出部分和所述負(fù)極端之間設(shè)置有塑料件，以隔離所述負(fù)極端與所述外殼及所述負(fù)極極耳露出部分的接觸。本發(fā)明還提供了制造上述鋰-ニ硫化鐵電池的方法，所述方法包括制造電芯步驟，其中，制造包括所述正極端、所述負(fù)極端和所述負(fù)極極耳的電芯，并令所述負(fù)極極耳在所述負(fù)極端露出；折彎步驟，其中，將所述負(fù)極極耳的露出部分折彎，并令該露出部分沿著與所述負(fù)極端的表面平行的方向延伸而經(jīng)過該負(fù)極端表面的中心位置，裝殼步驟，其中，將制成的電芯裝入導(dǎo)電外売，然后，經(jīng)軋線、注液、封ロ步驟而制成所述鋰-ニ硫化鐵電池；其中，在即將實(shí)施所述折彎步驟之前，將所述負(fù)極焊接片焊接在所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面，或在實(shí)施所述折彎步驟之后且在實(shí)施所述裝殼步驟之前，將所述負(fù)極焊接片焊接在所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面使得在制成的電芯裝入所述外殼后，所述負(fù)極焊接片能夠與所述外殼的底部的內(nèi)壁電接觸，其中，在實(shí)施所述折彎步驟之前或之后或其間，且在實(shí)施所述裝殼步驟之前，在所述負(fù)極極耳和所述負(fù)極端之間設(shè)置塑料件，以隔離所述負(fù)極端與所述外殼及所述負(fù)極極耳露出部分的接觸。根據(jù)本發(fā)明的鋰-ニ硫化鐵電池，可利用負(fù)極極耳材料的弾性使負(fù)極極耳很好地與外殼底部電接觸，并可結(jié)合塑料件起到限位作用，使得電芯裝入外殼后，在鋼殼內(nèi)不易發(fā)生移動(dòng)。同時(shí)，通過負(fù)極極耳經(jīng)由焊接片與電池外殼底部的機(jī)械接觸(非焊接)，加大了負(fù)極極耳與外殼的接觸面積，降低了接觸不良的概率，很好地保障了電池的導(dǎo)電穩(wěn)定性。相對(duì)于將負(fù)極極耳直接或間接焊接在外殼底部的方法，本發(fā)明的方法既可避免焊接方法所帯來的前述缺陷，又可確保電池的導(dǎo)電穩(wěn)定性，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命及避免運(yùn)輸或跌落給電池性能帶來的不利影響。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，圖I是根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方式的鋰-ニ硫化鐵電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方式的鋰-ニ硫化鐵電池負(fù)極端表面的俯視圖(平面圖)。圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的鋰-ニ硫化鐵電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的鋰-ニ硫化鐵電池負(fù)極端表面的俯視圖 (平面圖)。圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的鋰-ニ硫化鐵電池負(fù)極端表面的俯視圖(平面圖)。圖6是是根據(jù)本發(fā)明另ー個(gè)實(shí)施方式的鋰-ニ硫化鐵電池負(fù)極端表面的俯視圖(平面圖)。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需ー個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的ー些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式
，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加ー個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。本發(fā)明提供了一種鋰-ニ硫化鐵電池，該電池包括導(dǎo)電外殼和位于該外殼之內(nèi)的電芯，電芯包括正極端和負(fù)極端。該電池基本結(jié)構(gòu)如中國(guó)專利申請(qǐng)201110030496. 3中所述。參見圖1，該電池可包括正極極片101、負(fù)極極片102、隔膜103、正極極耳104、負(fù)極極耳105 (圖中已加粗)、正極上蓋組合體106、負(fù)極焊接片107以及電池外殼108。正極極耳104設(shè)置在正極極片101的一端以形成正極結(jié)構(gòu)，并與正極上蓋組合體106連接；負(fù)極極耳105連接在負(fù)極極片102的一端以形成負(fù)極結(jié)構(gòu)。正極結(jié)構(gòu)、隔膜103、負(fù)極結(jié)構(gòu)疊加、卷繞形成電芯，并放置于電池外殼108的內(nèi)部。如圖I所示，卷繞后成為圓柱體的電芯包括正極端100和負(fù)極端109。其中，所述負(fù)極極耳105的露出部分面向所述外殼的底部的一面焊有負(fù)極焊接片107，負(fù)極焊接片107與所述底部的內(nèi)壁電接觸。所述負(fù)極極耳105的露出部分和所述負(fù)極端109之間設(shè)置有塑料件111，以隔離所述負(fù)極端109與所述外殼108及所述負(fù)極極耳105露出部分的接觸本發(fā)明中，“電芯的正極端”定義為電芯的正極極耳所在的電芯端部，“電芯的負(fù)極端”定義為電芯的負(fù)極極耳所在的電芯端部。對(duì)于柱形電芯而言，這兩個(gè)端部即指柱體的兩端。當(dāng)電池正極朝上放置吋，對(duì)于負(fù)極端而言，其表面即為電芯的底面。
圖2顯示了該電芯的負(fù)極極耳105所在的負(fù)極端109之表面的平面圖，即負(fù)極端109的表面。其中，負(fù)極極耳105從負(fù)極端109的表面的非中心位置(即圖I中C的位置，圖2中的C’ -C”相當(dāng)于圖I中垂直于紙面上C的直線)露出并沿著與該負(fù)極端109的表面平行的方向(即圖2的紙面方向)延伸而經(jīng)過該負(fù)極端109的表面的中心位置(A-A’與B-B’的交點(diǎn)0)，負(fù)極極耳105面向外殼108的底部的一面焊有負(fù)極焊接片107。需要指出的是，本文所指的“負(fù)極端的表面的中心位置”是指包含該表面之中心的ー個(gè)小區(qū)域，并非僅指該“中心”這ー個(gè)點(diǎn)。以圖2所示的圓柱形電芯的負(fù)極端為例，該“中心位置”是指以該圓柱的垂直軸線與負(fù)極端表面的交點(diǎn)(即“O”點(diǎn))為圓心的一個(gè)圓形區(qū)域，此圓形區(qū)域的半徑優(yōu)選為作為圓形的負(fù)極端表面之半徑的5%以下，更優(yōu)選為3%以下，S卩，越靠近圓心越好?？傊?，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際設(shè)備的精度，及外殼底部的形狀，大致地確定此中心位置的所在區(qū)域。相應(yīng)地，“非中心位置”則指負(fù)極端表面上除該“中心位置”以外的區(qū)域，例如可以是靠近邊緣的位置或其他盡量遠(yuǎn)離上述圓心的位置，如圖I中的C和圖2中所示的直線C’-C”所確定的位置。另外，負(fù)極極耳105的寬度也可以任意設(shè)置，并不限定于特定的寬
度，但優(yōu)選可以是3-6mm，以便于將負(fù)極焊接片107焊接于其上。使負(fù)極極耳105經(jīng)過該負(fù)極端109的表面的中心位置的原因在干，由于需要在該負(fù)極極耳105與外殼底部之間設(shè)置用于兩者之間導(dǎo)電的負(fù)極焊接片107 (參見圖I和圖2)，對(duì)于圓柱形電芯而言，該負(fù)極焊接片應(yīng)盡量設(shè)置于負(fù)極端表面圓心“O”的位置，以便在外殼底部不偏不倚地支撐整個(gè)電芯的重量，但其位置并不嚴(yán)格地限于圓心“ O”。本發(fā)明中，該負(fù)極極耳的材料可以是選自鋁、鋼、銅、鎳或者其合金中的至少ー種。此外，該電池的外殼底部既可像圖I那樣設(shè)置凹陷部110，也可以不設(shè)置此凹陷部。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述外殼的底部在其內(nèi)壁的中央設(shè)置有適于嵌入所述負(fù)極焊接片107的凹陷部110，由此，在電芯裝入外殼后，負(fù)極焊接片107如圖I所示嵌入凹陷部110，并與凹陷部110的底面電接觸。由此可實(shí)現(xiàn)將負(fù)極極耳105的電流平穩(wěn)地導(dǎo)向外殼底部。需要特別指出的是，該負(fù)極焊接片107與底部的內(nèi)壁或(存在凹陷部情況下)凹陷部的底面之間的電接觸并不需要焊接，這樣可以降低因焊接エ序(例如激光焊接)所帯來的エ藝復(fù)雜度，并降低成本，并避免焊接エ藝所造成的虛焊、焊穿及位置焊偏等缺陷，同時(shí)也可以避免焊接點(diǎn)接觸外界空氣后的生銹而造成電池外觀的損壞。本發(fā)明中的“電接觸”均為導(dǎo)電部件按原樣接觸，而不涉及焊接后的接觸。本發(fā)明中利用負(fù)極極耳在折彎后的反弾，以及通過設(shè)置凹陷部的方式來固定僅焊接在負(fù)極極耳上的負(fù)極焊接片，使得可以既避免以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，又可以確保負(fù)極極耳與外殼(電池負(fù)極)之間的電連接的穩(wěn)定性。另外，上述凹陷部110的形狀不受限制，只要能與負(fù)極焊接片107匹配即可。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述凹陷部的邊緣為圓形或多邊形，以便于制造；且其垂直深度小于等于負(fù)極焊接片的高度，以利于負(fù)極焊接片與該凹陷部底面的緊密接觸。作為示例，該凹陷部Iio的深度可以是O. 65-0. 75mm;負(fù)極焊接片107的厚度可以為O. 65^3. 5mm，優(yōu)選為
O.95^1. 5mm0在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，負(fù)極焊接片107為與該凹陷部相匹配的圓形，其直徑可以為4 8mm,更優(yōu)選為5. 5 6. 5mm。另外，該負(fù)極焊接片107與負(fù)極極耳105之間的焊接可采用任何現(xiàn)有的方式，例如激光焊接，電阻焊接等等。
所述塑料件111可由能夠抗電解液腐蝕的塑料材料制成。該塑料件可以至少覆蓋所述負(fù)極端上所述負(fù)極極耳的露出部分在所述負(fù)極端的投影區(qū)域(未圖示)，只要能隔離所述負(fù)極端109與所述外殼108及所述負(fù)極極耳105露出部分的接觸即可；優(yōu)選的是，如圖2和圖4所示，塑料件覆蓋整個(gè)負(fù)極端109的C’ -C”線之左邊的區(qū)域，呈弓形，弓形塑料件的直邊與負(fù)極極耳的折彎處緊密接觸；替代地，優(yōu)選的是，塑料件覆蓋負(fù)極端109表面上除負(fù)極極耳105的露出位置以外的所有區(qū)域(如圖5和圖6所示)，這樣可以實(shí)現(xiàn)最大限度的隔離。如圖I所示，該塑料件(陰影部分)111介于負(fù)極極耳105的露出部分與負(fù)極端109之間，其可由能夠抗電解液腐蝕的塑料材料制成，以抵抗電解液的侵蝕。當(dāng)采用圖I和圖2所示的構(gòu)造時(shí)，可以使電芯與負(fù)極極耳105之間絕緣，避免負(fù)極極耳105接觸電芯中的正極結(jié)構(gòu)，并隔離負(fù)極端109與外殼108的接觸。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，使該塑料件與外殼接觸。當(dāng)如圖2所示由負(fù)極極耳 105與負(fù)極端表面夾持而使該塑料件111與外殼接觸吋，則與負(fù)極極耳105的折彎區(qū)域(垂直部分與水平部分的交界處)緊密接觸的該塑料件111將與負(fù)極極耳105 —起對(duì)電芯起到固定作用，阻止其在外殼內(nèi)的移動(dòng)。因此，更優(yōu)選該塑料件111設(shè)置成與所述外殼108的側(cè)壁上多處接觸，以阻止所述電芯在所述外殼108內(nèi)的移動(dòng)。這種設(shè)置可通過增大塑料件111的外徑(以外殼的內(nèi)徑為上限，以緊密接觸外殼的內(nèi)側(cè)為佳)、在塑料件的邊緣上設(shè)置小尖角等各種常規(guī)方式來實(shí)現(xiàn)。如欲增大塑料件111的外徑，則可以參照?qǐng)D6所示，虛線部分為負(fù)極端109，其被塑料件111遮擋，可設(shè)置塑料件111的半徑大于電芯的半徑但小于外殼108的內(nèi)徑，使得其可與外殼內(nèi)側(cè)緊密接觸。作為示例，對(duì)于內(nèi)徑是13. 3mm的電池外殼，電芯的半徑約為13. 1_，該塑料件可以是半徑為13. 2^13. 3_的塑料近似圓片，該圓片具有可供負(fù)極極耳露出的狹縫。當(dāng)然，在塑料件111的半徑大于電芯的半徑但小于外殼108的內(nèi)徑的情況下，該塑料件也可以僅覆蓋整個(gè)負(fù)極端109的C’ -C”線之左邊的區(qū)域，即如圖2和圖4所示，呈弓形，設(shè)置為使該弓形的直邊與所述負(fù)極極耳的折彎處緊密接觸，其弓形弧與所述外殼的內(nèi)側(cè)緊密接觸。作為弓形塑料件，其制造難度較低，隔離、固定和限位效果較好，因此也是本發(fā)明中優(yōu)選的。作為塑料件111的材料，只要能夠耐電解液腐蝕即可，因此可選用聚丙烯、聚こ烯或聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯組成的組中的至少ー種材料。在另ー優(yōu)選實(shí)施方案中，如圖3、圖4、圖5和圖6所示，負(fù)極極耳105可以從其露出位置經(jīng)由該負(fù)極端之表面的中心位置而一直延伸至所述外殼的側(cè)壁，且前端112被所述電芯與該側(cè)壁夾持。這樣可以使得該負(fù)極極耳105更好地被電芯與側(cè)壁固定位置，從而有利于負(fù)極焊接片107與外殼底部的緊密接觸，提高導(dǎo)電穩(wěn)定性，同時(shí)又能將塑料件111更好地固定于負(fù)極極耳105與負(fù)極端109表面之間。另外，當(dāng)其前端112被側(cè)壁與電芯夾持吋，該前端112可在電池運(yùn)輸及使用過程中起到阻礙電芯相對(duì)于外殼移動(dòng)的作用，S卩，通過增加電芯與外殼之間的摩擦系數(shù)，阻止電芯發(fā)生不期望的移動(dòng)而影響電池內(nèi)部的電連接。因此，其前端的長(zhǎng)度不受限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)成本和實(shí)際情況任意設(shè)置，只要能被如此夾持即可。在另ー優(yōu)選的實(shí)施方案中，該前端112既可以是絕緣的，也可以是導(dǎo)電的。當(dāng)其被絕緣時(shí)，可以通過設(shè)置例如橡膠層等的阻尼絕緣層來増加外殼與電芯之間的摩擦系數(shù)，因此可以具有橡膠阻尼層；當(dāng)其具有導(dǎo)電性時(shí)，其既可對(duì)電芯的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置阻礙(即使效果可能不如阻尼橡膠層)，也可以進(jìn)ー步提高負(fù)極極耳與外殼之間的電連接的穩(wěn)定性，即，増加一個(gè)連接點(diǎn)。由于本發(fā)明的上述電池已經(jīng)在底部設(shè)置了穩(wěn)固的電連接，因此，該前端所形成的連結(jié)點(diǎn)可能不是必要的，相反，阻礙電芯的轉(zhuǎn)動(dòng)可能更為重要，由此，該前端112優(yōu)選具有絕緣的阻尼層，例如橡膠或樹脂層(未示出)。無論出于上述何種目的，該前端的長(zhǎng)度不受限制，但優(yōu)選是5 15mm。作為制造本發(fā)明電池的方法，可采用如下方法，所述方法包括制造電芯步驟，其中，制造包括所述正極端、所述負(fù)極端和所述負(fù)極極耳的電芯，并令所述負(fù)極極耳在所述負(fù)極端的表面的非中心位置露出；折彎步驟，其中，將所述負(fù)極極耳的露出部分折彎，并令該露出部分沿著與所述負(fù)極端的表面平行的方向延伸而經(jīng)過該負(fù)極端之表面的中心位置，裝殼步驟，其中，將制成的電芯裝入導(dǎo)電外売， 然后，經(jīng)軋線、注液、封ロ步驟而制成所述鋰-ニ硫化鐵電池；其中，在制造電芯步驟之后且在所述折彎步驟之前，將所述負(fù)極焊接片焊接在所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面，或在實(shí)施所述折彎步驟之后且在實(shí)施所述裝殼步驟之前，將所述負(fù)極焊接片焊接在所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面使得在制成的電芯裝入所述外殼后，所述負(fù)極焊接片能夠與所述外殼的底部的內(nèi)壁電接觸；其中，在實(shí)施所述折彎步驟之前或之后或其間，且在實(shí)施所述裝殼步驟之前，在所述負(fù)極極耳和所述負(fù)極端之間設(shè)置塑料件，以隔離所述負(fù)極端與所述外殼及所述負(fù)極極耳露出部分的接觸。上述所述折彎步驟可以與所述裝殼步驟依次實(shí)施或同時(shí)實(shí)施，其次序并不受限制。作為同時(shí)實(shí)施的方式，可在將電芯裝入外殼時(shí)，利用外殼底部的支撐，將負(fù)極極耳折彎，并令負(fù)極焊接片與外殼底部電接觸。當(dāng)外殼底部的中心存在凹陷部時(shí)，可通過適當(dāng)設(shè)置焊接的位置，使負(fù)極焊接片恰好落入此凹陷部，從而形成更穩(wěn)固的電接觸。因此，所述裝殼步驟還可包括使所述負(fù)極焊接片嵌入所述凹陷部。設(shè)置上述的塑料件時(shí)，可在實(shí)施所述折彎步驟之前或之后或其間，且在實(shí)施所述裝殼步驟之前，在所述負(fù)極極耳和所述負(fù)極端表面之間設(shè)置塑料件，以隔離所述負(fù)極端與所述外殼及所述負(fù)極極耳露出部分的接觸。例如，令該塑料件至少覆蓋所述負(fù)極端上所述負(fù)極極耳的露出部分在所述負(fù)極端的投影區(qū)域，更優(yōu)選的是，覆蓋整個(gè)負(fù)極端109的C’-C”線之左邊的區(qū)域(如圖2、4所示)，也即，所述塑料件111為弓形，設(shè)置為使該弓形的直邊與所述負(fù)極極耳的折彎處緊密接觸，其弓形弧與所述外殼的內(nèi)側(cè)緊密接觸；或者，更優(yōu)選的是，所述塑料件具有供所述負(fù)極極耳露出的狹縫，井覆蓋負(fù)極端109表面上除負(fù)極極耳105的露出位置以外的所有區(qū)域(如圖5、6所示)。由此，該塑料件可盡可能地隔斷負(fù)極極耳與電芯中的正極結(jié)構(gòu)之間的接觸，并隔絕負(fù)極端與外殼的接觸。如上所述，該塑料件也可設(shè)置為在裝入所述外殼后能夠與所述外殼的側(cè)壁上多處接觸而阻礙所述電芯相對(duì)于所述外殼的轉(zhuǎn)動(dòng)。其方式可以是調(diào)整尺寸(如圖6所示)、増加邊緣的尖角等等。該塑料件的其他可選特征及其相應(yīng)效果如上所述，此處不再贅述。此外，在折彎步驟中，可以使所述負(fù)極極耳從其露出位置經(jīng)由該負(fù)極端表面的中心位置而一直延伸至所述外殼的側(cè)壁，且使前端被所述電芯與該側(cè)壁夾持。如上所述，該前端可以是絕緣的或可導(dǎo)電的，其效果如上所述。此外，該方法中的軋線、注液、封ロ步驟均可采用常規(guī)方式來實(shí)施，在此不作限制。以下將根據(jù)上述方法制作如圖I或圖3所示的鋰-ニ硫化鐵電池，以驗(yàn)證負(fù)極機(jī)械接觸方式的可靠性，并且與采用底部激光焊接的電池エ藝進(jìn)行比較，評(píng)估采用此發(fā)明對(duì)于產(chǎn)品合格品率提高，成本降低方面的貢獻(xiàn)。其中，該電池的ー些重要參數(shù)如下外殼內(nèi)徑13.3mm電芯外徑13.2mm極耳寬度為4mm負(fù)極焊接片厚度為1. Omm 凹陷部深度為0. 70mmC，-C，，離邊緣距離I. Omm塑料件外徑為13. 25mm,除了以上參數(shù)以外，A組樣品側(cè)面如圖I所示，負(fù)極端表面如圖2所示出組樣品側(cè)面如圖3所示，且極耳前端長(zhǎng)度為10mm，可絕緣，具有橡膠阻尼層，即負(fù)極端表面如圖4所示；C組樣品電池側(cè)面如圖3所示,負(fù)極端表面如圖4所示,其負(fù)極極耳前端長(zhǎng)度亦為IOmm,可導(dǎo)電?？煽啃苑矫鏈y(cè)試是參照UN38. 3. 4. 5對(duì)于鋰電池安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，分為三組，第一組主要是將電池在高溫條件下貯存一段時(shí)間后進(jìn)行電池開壓，內(nèi)阻和放電性能測(cè)試，與測(cè)試前進(jìn)行比較以考量負(fù)極機(jī)械接觸方式隨貯存時(shí)間變化的可靠性。第二組主要是對(duì)電池進(jìn)行振動(dòng)和跌落后電池性能測(cè)試，以考量負(fù)極機(jī)械接觸方式經(jīng)過物理振動(dòng)后的可靠性。第三組主要是將電池進(jìn)行熱沖擊測(cè)試，即電池在高低溫的環(huán)境下交替輪放貯存，以考量負(fù)極機(jī)械接觸方式在溫度劇變條件下的可靠性。測(cè)試結(jié)果如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種鋰-ニ硫化鐵電池，包括導(dǎo)電外殼和位于所述外殼之內(nèi)的電芯，所述電芯包括正極端和負(fù)極端，所述電芯的負(fù)極極耳從所述負(fù)極端的表面的非中心位置露出井折彎且沿著與該負(fù)極端表面平行的方向延伸而經(jīng)過該負(fù)極端之表面的中心位置，其中，所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面焊有負(fù)極焊接片，所述負(fù)極焊接片與所述底部的內(nèi)壁電接觸；所述負(fù)極極耳的露出部分和所述負(fù)極端之間設(shè)置有塑料件，以隔離所述負(fù)極端與所述外殼及所述負(fù)極極耳露出部分的接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰-ニ硫化鐵電池，其中，所述外殼的底部在其內(nèi)壁的中央具有適于嵌入所述負(fù)極焊接片的凹陷部，所述負(fù)極焊接片嵌入所述凹陷部，并與所述凹陷部的底面電接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰-ニ硫化鐵電池，其中，所述凹陷部為圓形或多邊形，且深度小于等于所述負(fù)極焊接片的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰-ニ硫化鐵電池，其中，所述負(fù)極極耳從其露出位置經(jīng)由該負(fù)極端之表面的中心位置而一直延伸至所述外殼的側(cè)壁，且前端被所述電芯與該側(cè)壁夾持。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰-ニ硫化鐵電池，其中，所述前端為絕緣的或可導(dǎo)電的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰-ニ硫化鐵電池，其中，所述塑料件由能夠抗電解液腐蝕的塑料材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的鋰-ニ硫化鐵電池，其中，所述塑料件為弓形，該弓形的直邊與所述負(fù)極極耳的折彎處緊密接觸，其弓形弧與所述外殼的內(nèi)側(cè)緊密接觸；或所述塑料件具有供所述負(fù)極極耳露出的狹縫，并覆蓋所述負(fù)極端的表面上除所述負(fù)極極耳的露出位置以外的所有區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰-ニ硫化鐵電池，其中，所述塑料材料選自由聚丙烯、聚こ烯、或聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯組成的組中的至少ー種材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的鋰-ニ硫化鐵電池，其中，所述塑料件設(shè)置成與所述外殼的側(cè)壁上多處接觸，以阻止所述電芯在所述外殼內(nèi)的移動(dòng)。
10.制造權(quán)利要求I所述的鋰-ニ硫化鐵電池的方法，所述方法包括制造電芯步驟，其中，制造包括所述正極端、所述負(fù)極端和所述負(fù)極極耳的電芯，并令所述負(fù)極極耳在所述負(fù)極端的表面的非中心位置露出；折彎步驟，其中，將所述負(fù)極極耳的露出部分折彎，并令該露出部分沿著與所述負(fù)極端的表面平行的方向延伸而經(jīng)過該負(fù)極端表面的中心位置，裝殼步驟，其中，將制成的電芯裝入導(dǎo)電外売，然后，經(jīng)軋線、注液、封ロ步驟而制成所述鋰-ニ硫化鐵電池；其中，在即將實(shí)施所述折彎步驟之前，將所述負(fù)極焊接片焊接在所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面，或在實(shí)施所述折彎步驟之后且在實(shí)施所述裝殼步驟之前，將所述負(fù)極焊接片焊接在所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面使得在制成的電芯裝入所述外殼后，所述負(fù)極焊接片能夠與所述外殼的底部的內(nèi)壁電接觸，其中，在實(shí)施所述折彎步驟之前或之后或其間，且在實(shí)施所述裝殼步驟之前，在所述負(fù)極極耳和所述負(fù)極端之間設(shè)置塑料件，以隔離所述負(fù)極端與所述外殼及所述負(fù)極極耳露出部分的接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述折彎步驟與所述裝殼步驟依次實(shí)施或同時(shí)實(shí)施。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，所述塑料件由能夠抗電解液腐蝕的塑料材料制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述塑料材料選自由聚丙烯、聚こ烯、或聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯組成的組中的至少ー種材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述塑料件為弓形，設(shè)置為使該弓形的直邊與所述負(fù)極極耳的折彎處緊密接觸，其弓形弧與所述外殼的內(nèi)側(cè)緊密接觸；或所述塑料件具有供所述負(fù)極極耳露出的狹縫，并覆蓋所述負(fù)極端的表面上除所述負(fù)極極耳的露出位置以 外的所有區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述塑料件設(shè)置為在裝入所述外殼后能夠與所述外殼的側(cè)壁上多處接觸而阻礙所述電芯相對(duì)于所述外殼的移動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10或14所述的方法，其中，在所述折彎步驟中，使所述負(fù)極極耳從其露出位置經(jīng)由該負(fù)極端表面的中心位置而一直延伸至所述外殼的側(cè)壁，且前端被所述電芯與該側(cè)壁夾持。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述前端為絕緣的或可導(dǎo)電的。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述外殼的底部在其內(nèi)壁的中央具有適于嵌入所述負(fù)極焊接片的凹陷部，所述裝殼步驟還包括使所述負(fù)極焊接片嵌入所述凹陷部。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰-二硫化鐵電池及其制造方法。該電池包括導(dǎo)電外殼和位于外殼之內(nèi)的電芯，電芯包括正極端和負(fù)極端，電芯的負(fù)極極耳從所述負(fù)極端的表面的非中心位置露出并折彎且沿著與該負(fù)極端表面平行的方向延伸而經(jīng)過該負(fù)極端之表面的中心位置，其中，所述負(fù)極極耳的露出部分面向所述外殼的底部的一面焊有負(fù)極焊接片，所述負(fù)極焊接片與所述底部的內(nèi)壁電接觸；所述負(fù)極極耳的露出部分和所述負(fù)極端之間設(shè)置有塑料件，以隔離所述負(fù)極端與所述外殼及所述負(fù)極極耳露出部分的接觸。本發(fā)明的鋰-二硫化鐵電池制作工藝簡(jiǎn)單，提高了電池的合格品率，大大降低了電池的成本。
文檔編號(hào)H01M6/16GK102780013SQ201210295138
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者常海濤, 張清順, 徐小春, 趙洋, 陳娟, 陳美娟 申請(qǐng)人:福建南平南孚電池有限公司