專利名稱：一種高密封性圓柱形鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及新能源有關(guān)的化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是用于風(fēng)能和太陽(yáng)能的貯能以及動(dòng)力的高密封性圓柱形鋰離子電池。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)能，太陽(yáng)能的快速發(fā)展，其產(chǎn)生的電能由于不夠穩(wěn)定，易對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，因此建立相應(yīng)的蓄能電站勢(shì)在必行，因此需要可靠性高的大容量鋰離子電池用于蓄能電站，以貯存風(fēng)能，太陽(yáng)能所產(chǎn)生的電，蓄能電站對(duì)電池的要求很高，比如高可靠性以及長(zhǎng)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)，制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但在技術(shù)上，現(xiàn)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(fù)極極柱與殼體的絕緣和密封采用有機(jī)材料密封圈(如聚乙烯，聚丙烯，橡膠類等有機(jī)材質(zhì))，該類密封圈在應(yīng)力條件下長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，密封性失去會(huì)造成空氣中的水和氧氣進(jìn)入電池內(nèi)，電池會(huì)過(guò)早地失效。此外，現(xiàn)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(shí)際上極耳位端面由于卷繞過(guò)程中的誤差，對(duì)齊度有偏差造成極耳位端面并非絕對(duì)的平面形，由此，平面形狀的集流板與極耳位端面的接觸時(shí)，無(wú)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(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了現(xiàn)有技術(shù)每一圈極耳與平面狀的集流板接觸不好的問(wèn)題解決的技術(shù)問(wèn)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(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種高密封性圓柱形鋰電池，包括電池殼體、設(shè)置在電池殼體內(nèi)的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過(guò)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(fù)極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負(fù)極端蓋，所述正極極柱與正極端蓋采用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。為了延長(zhǎng)密封的有效壽命，本實(shí)用新型進(jìn)一步優(yōu)化，所述負(fù)極極柱與負(fù)極端蓋之間開(kāi)有孔壁，在該孔壁內(nèi)設(shè)有陶瓷體，負(fù)極極柱與負(fù)極端蓋通過(guò)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(lián)接，本實(shí)用新型進(jìn)一步優(yōu)化，所述集流板直徑小于或等于電芯卷繞體的直徑，集流板相對(duì)于電芯卷繞體一面設(shè)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(duì)于集流板表面的凸起高度為0. Olmm-1. 5mm。[0010]本實(shí)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(wèn)題，無(wú)需在正極極柱與正極端蓋間采用密封。因此，本實(shí)用新型高密封性圓柱形鋰電池可完全避開(kāi)了有機(jī)密封圈的機(jī)械密封方式。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖I是本實(shí)用新型高密封性圓柱形鋰電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中電芯卷繞體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中正極或負(fù)極集流板的主視圖IA ；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中正極或負(fù)極集流板的側(cè)視圖IB ；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中正極或負(fù)極集流板的主視圖2A ；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中正極或負(fù)極集流板的側(cè)視圖2B ；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例中正極或負(fù)極集流板的主視圖3A ；圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例中正極或負(fù)極集流板的側(cè)視圖3B ；圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例中陶瓷絕緣密封的結(jié)構(gòu)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(fù)極片；24 :隔月旲；31 :正極集流板；32 :負(fù)極集流板；33 :凸起條；41 :正極極耳；42 :負(fù)極極耳；51 :正極極柱；52 :負(fù)極極柱；53 :陶瓷體；61 :正極端蓋；62 :負(fù)極端蓋。
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。如圖2所示，極耳位端面21 :是由于正極片22、負(fù)極片23及隔膜24卷繞時(shí)，負(fù)極片23未涂料部分的銅箔或正極片22未涂料的鋁箔的邊形成的端面，其實(shí)等同于電芯卷繞體2圓柱形的頂面和底面。請(qǐng)一并參閱

圖1，如圖所示，本實(shí)用新型高密封性圓柱形鋰電池的實(shí)施例包括電池殼體I、電芯卷繞體2、正極集流板31、負(fù)極集流板32、正極極耳41、負(fù)極極耳42、正極極柱51、負(fù)極極柱52、正極端蓋61和負(fù)極端蓋62，電池殼體I除陶瓷絕緣密封體外的材質(zhì)為鋁合金或鎳。電池殼體I與電池正極端蓋61,負(fù)極端蓋62用激光焊接在一體,正極極柱51材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極極柱52材質(zhì)為銅或銅鍍鎳或純鎳，正極集流板31材質(zhì)為鋁合金，負(fù)極集流板32材質(zhì)為銅或銅鍍鎳或純鎳，正極集流板31和負(fù)極集流板32設(shè)有4個(gè)孔，以供電解液的流入，正極集流板31與的正極極耳41激光焊接在一起，正極極耳41材質(zhì)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(dǎo)通，負(fù)極集流板32與負(fù)極極耳42激光焊接在一起，負(fù)極極耳42材質(zhì)為銅或銅鍍鎳或純鎳，該負(fù)極極耳42的另一端與負(fù)極極柱52激光焊聯(lián)接在一起，電池殼體I內(nèi)的電芯卷繞體2包括涂敷有磷酸鐵鋰活性材料的正極片、涂敷有石墨活性材料的負(fù)極片、材質(zhì)為聚乙烯或聚丙烯的隔膜以及材質(zhì)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(shè)有注液口，注液完成后用鋼珠對(duì)注液口進(jìn)行密封。本實(shí)用新型的正極極柱51與正極端蓋61采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(wèn)題，無(wú)需在正極極柱51與正極端蓋61之間采用密封。因此，本實(shí)用新型高密封性圓柱形鋰電池可完全避開(kāi)了有機(jī)密封圈的機(jī)械密封方式。在本實(shí)施例中，如圖3至8所示，正極集流板31或負(fù) 極集流板32相對(duì)于電芯卷繞體2 —面設(shè)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(duì)于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，所述集流板直徑小于或等于電芯卷繞體2的直徑。實(shí)際電池制造時(shí)，在正極集流板31或負(fù)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(nèi)，由于鋁箔、銅箔厚度很薄(小于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，并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，然后用激光焊機(jī)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(dāng)正極集流板31或負(fù)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(yīng)出現(xiàn)內(nèi)凹進(jìn)形狀，凹進(jìn)形狀與正極集流板31或負(fù)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(fù)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(yīng)出現(xiàn)內(nèi)凹進(jìn)形狀也為直線形平行排布。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)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，并且由激光焊機(jī)實(shí)現(xiàn)集流板與極耳位之間有效焊接，從而能有效傳導(dǎo)電流以及有效導(dǎo)出電芯內(nèi)部的熱量，尤其可以大電流2C或3C輸出。在本實(shí)施例中，如圖9所示，本實(shí)用新型采用高溫陶瓷絕緣密封的方法替代現(xiàn)有的有機(jī)密封圈的機(jī)械密封方式，所述負(fù)極極柱52與負(fù)極端蓋62之間開(kāi)有孔壁，在該孔壁內(nèi)設(shè)有陶瓷體53，負(fù)極極柱52與負(fù)極端蓋62通過(guò)所述陶瓷體53絕緣密封，并且整個(gè)電池殼體I的密封避開(kāi)了有機(jī)密封圈的機(jī)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，氮化物陶瓷及硅化物陶瓷等。通常具有耐高溫，高強(qiáng)度，高硬度，良好的電性能、熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性。氧化物高溫陶瓷大都在氧化氣氛，真空等狀態(tài)燒結(jié)，非氧化物高溫陶瓷常用熱壓或特定氣氛下(如氬、氮)燒結(jié)。本實(shí)用新型高密封性圓柱形鋰電池采用高溫陶瓷絕緣密封的方式延長(zhǎng)了密封的有效壽命，高溫陶瓷絕緣密封體在應(yīng)力條件下長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)老化變硬，變脆，不會(huì)失去其密封性，使得電池使用壽命可長(zhǎng)及10年以上。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高密封性圓柱形鋰電池，包括電池殼體、設(shè)置在電池殼體內(nèi)的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過(guò)極耳與集流板相連的極柱和電池兩極的端蓋，其特征在于所述極柱包括正極極柱和負(fù)極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負(fù)極端蓋，所述正極極柱與正極端蓋采用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特征在于所述負(fù)極極柱與負(fù)極端蓋之間開(kāi)有孔壁，在該孔壁內(nèi)設(shè)有陶瓷體，負(fù)極極柱與負(fù)極端蓋通過(guò)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(jù)權(quán)利要求I所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特征在于所述集流板直徑小于或等于電芯卷繞體的直徑，集流板相對(duì)于電芯卷繞體一面設(shè)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(jù)權(quán)利要求3所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特征在于所述凸起條與電芯卷 繞體兩端的極耳位焊接固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特征在于所述凸起條為直線形或S形或圓弧形的條帶狀體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高密封性圓柱形鋰電池，其特征在于所述凸起條相對(duì)于集流板表面的凸起高度為O. Olmm-1. 5mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高密封性圓柱形鋰電池，包括電池殼體、設(shè)置在電池殼體內(nèi)的電芯卷繞體、壓蓋電芯卷繞體兩端的集流板、通過(guò)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(fù)極極柱，所述端蓋包括正極端蓋和負(fù)極端蓋，所述正極極柱與正極端蓋采用鋁錠一次擠壓或鑄造方式一體成型。本實(shí)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(wèn)題，無(wú)需在正極極柱與正極端蓋間采用密封。因此，本實(shí)用新型高密封性圓柱形鋰電池可完全避開(kāi)了有機(jī)密封圈的機(jī)械密封方式。
文檔編號(hào)H01M10/058GK202549969SQ201220116589
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者宋佑, 張潘毅, 張貴萍, 李振, 李春慶, 李錦運(yùn), 王琮瑋, 胡治懌, 胡白莎, 鄧剛, 黃子欣 申請(qǐng)人:長(zhǎng)宜電通科技股份有限公司