CN102569872B - 一种锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池及其制造方法，其中锂离子电池包括密封的外壳，外壳内设置有电芯，外壳外表面上设置有连接电芯的正极耳和负极耳，外壳内还设置有导气管，外壳上设置有被密封的孔；导气管一端开口设置在外壳内，导气管另一端开口连通至孔，且孔密封处所能承受压力小于外壳上其他密封部位。在电池外壳内部气体产生较大压力时，导气管开口的密封处可以先于外壳上其它部位打开，使气体通过导气管排出，提高了锂离子电池的安全性。另外，导气管在锂离子电池制造过程中还可代替传统方案中的气囊来完成抽真空的过程，省去了气囊所浪费的铝塑膜，降低了锂离子电池生产成本。

Description

一种锂离子电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种锂离子电池及其制造方法。

背景技术

随着锂离子电池在移动电话、笔记本电脑及其它数码产品方面的广泛应用，人们对锂离子电池的性能的要求也是越来越高，不但希望锂离子电池具有优秀的电化学性能、低廉的价格，同时还要求锂离子电池具备可靠的安全性能。

现有锂离子电池的外壳分为金属外壳和塑料外壳，金属外壳有钢壳和铝壳等，非金属外壳有塑料壳和铝塑膜包装等。在锂离子电池非金属包装材料中，采用铝塑膜的软包装锂离子电池相比塑料外壳具有能量密度高、对复杂电芯结构适应性强等特点。相比较而言，非金属外壳制备的锂离子电池具有相对可靠的安全性能，例如采用铝塑膜的软包装锂离子电池。但是，即使是采用较为安全的软包装锂离子电池，其在比较苛刻的条件下，例如极高温或极低温，或者在滥用的情况下，仍然存在很大的安全隐患。

例如，在动力车辆上面使用或者在运输过程中，锂离子电池容易受到振荡甚至跌落。在这种情况下，锂离子电池的电芯极易发生窜动，致使电池正负极发生形变或者极耳变形，造成电池外壳内部短路，随之产生大量的热量，导致锂离子电池里面的一些电解液、绝缘层材料局部产生气化，如果热量产生的过快，那么气化的过程则很快，使得锂离子电池里面的气压增大，气压增大到一定程度后，电池外壳强度承受不了后，就会崩裂。采用铝塑膜的软包装锂离子电池外壳内部成真空状态，在电池外壳内部压力超过铝塑膜或者热封部位的承受极限时，铝塑膜会发生破裂。

另外，现有技术中生产锂离子电池时，一般是通过气囊来完成注入电解液及抽真空的过程。申请号为CN200710075751.X的发明专利公开了一种软包装锂离子电池的制造方法，其中公开了：在铝塑膜中央区域冲压处电芯凹槽，并在电芯凹槽的短边侧冲压处气囊，在气囊内注入电解液、抽真空，再沿电芯凹槽底边裁切气囊，封焊底边。这样会浪费大量铝塑膜，增加锂离子电池的制作成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种安全性能高、且节省成本的锂离子电池。

本发明的另一目的在于，提供一种锂离子电池制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种锂离子电池，包括密封的外壳，所述外壳内设置有电芯，所述外壳外表面上设置有连接所述电芯的正极耳和负极耳，其中，所述外壳内还设置有导气管，所述外壳上设置有被密封的孔；所述导气管一端开口设置在所述外壳内，所述导气管另一端开口连通至所述孔，且所述孔密封处所能承受压力小于所述外壳上其他密封部位。

本发明所述的锂离子电池，其中，所述正极耳和所述负极耳设置在所述外壳上同一端，所述导气管设置在所述外壳内远离所述正极耳和所述负极耳的一端。

本发明所述的锂离子电池，其中，所述正极耳和所述负极耳设置在所述外壳上相对的两端，所述导气管沿所述外壳内侧壁设置，且所述孔设置在所述外壳侧壁中部。

本发明所述的锂离子电池，其中，所述导气管为聚丙烯塑料管，所述外壳为铝塑膜制成的外壳。

本发明所述的锂离子电池，其中，所述导气管直径为0.1～5mm，长度为10～40mm。

本发明还提供了一种锂离子电池制造方法，其中，包括以下步骤：

将制作好的电芯放入铝塑膜外壳已经冲压好的电芯凹槽中，并将电芯的正极耳和负极耳放置于铝塑膜外壳的边缘位置；

将导气管放置于铝塑膜外壳内，导气管一端开口设置在铝塑膜外壳的电芯凹槽内，另一端开口设置在铝塑膜外壳外；

将铝塑膜外壳折起对接，封焊铝塑膜外壳一侧，再封焊铝塑膜外壳上与折痕相对的顶部；

从所述铝塑膜外壳未封焊的另一侧向铝塑膜外壳内注入电解液后静置；

封焊铝塑膜外壳另一侧，并留出孔便于所述导气管穿过；

在导气管位于铝塑膜外壳外的一端开口处接单向导气阀，通过导气管对铝塑膜外壳抽真空并给电池预充电；

沿着铝塑膜外壳侧壁剪去导气管位于铝塑膜外壳外的部分，并将所述导气管的剪切处开口在所述孔处进行密封。

本发明所述的锂离子电池制造方法，其中，在封焊铝塑膜外壳一侧以及封焊铝塑膜外壳另一侧时，加热温度为150°～250°，加热时间为1～10秒；

在封焊铝塑膜外壳上与折痕相对的顶部时，加热温度为170°～250°，加热时间为1～10秒；

在对所述导气管的剪切处开口进行密封时，加热温度为180°～250°，加热时间为1～6秒。

本发明所述的锂离子电池制造方法，其中，在封焊铝塑膜外壳一侧以及封焊铝塑膜外壳另一侧时，加热温度为180°～200°，加热时间为3～5秒；

在封焊铝塑膜外壳上与折痕相对的顶部时，加热温度为190°～250°，加热时间为1～5秒；

在对所述导气管的剪切处开口进行密封时，加热温度为190°～250°，加热时间为1～3秒。

本发明所述的锂离子电池制造方法，其中，所述电芯的正极耳和负极耳放置于所述铝塑膜外壳同一侧边缘，所述导气管设置在所述铝塑膜外壳内远离所述正极耳和负极耳的一端。

本发明所述的锂离子电池制造方法，其中，所述导气管为直径0.1～5mm、长度10～40mm的聚丙烯塑料管。

本发明的有益效果在于：通过在锂离子电池内设置导气管，且导气管与外壳上孔连通的开口密封处所能承受的压力小于所述外壳上其他密封部位，在电池外壳内部气体产生较大压力时，导气管开口的密封处可以先于外壳上其它部位打开，使气体通过导气管排出，提高了锂离子电池的安全性。另外，导气管在锂离子电池制造过程中还可代替传统方案中的气囊来完成抽真空的过程，省去了气囊所浪费的铝塑膜，降低了锂离子电池生产成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明较佳实施例的锂离子电池结构示意图；

图2是本发明较佳实施例的导气管结构示意图；

图3是本发明较佳实施例的锂离子电池导气管剪切密封前结构示意图。

具体实施方式

本发明较佳实施例的锂离子电池结构如图1所示，同时参阅图2，其包括密封的外壳20，外壳20内设置有电芯，外壳20外表面上设置有连接电芯的正极耳31和负极耳32。在外壳20内还设置有导气管10，在外壳20上设置有被密封的孔25。导气管10一端开口设置在外壳20内，导气管10另一端开口连通至外壳20上的孔25，孔25的直径与导气管10直径相适配，且孔25的密封处所能承受压力小于外壳20上其他密封部位。这样在电池外壳20内部气体产生较大压力时，导气管10开口的密封处可以先于外壳20上其它部位打开，使气体通过导气管10排出，提高了锂离子电池的安全性。

上述实施例中，连接电芯的正极耳31和负极耳32可以设置在外壳20的同一端，也可以分别设置在外壳20上相对的两端。其中较为常见的是将电芯的正极耳31和负极耳32设置在外壳20的同一端。

当连接电芯的正极耳31和负极耳32设置在外壳20上同一端时，优选地，导气管10设置在外壳20内相对正极耳31和负极耳32的另一端。由于锂离子在充放电的过程当中，会出现类似于微观上的短路的情况。在短路时会产生大量的热量，导致锂离子电池里面的电解液、绝缘层材料局部产生气化。如果热量产生的过快，那么气化的过程过快，其中锂离子电池里面的气压就会增大，气压增大到一定程度，会沿着正极耳31和负极耳32由近及远的传播，将导气管10设置在外壳20内相对正极耳31和负极耳32的另一端，气流可以顺着导气管10导出，气压压迫孔25的密封处并使该密封口打开，可以更加便于气体排出，保护电池。

当正极耳31和负极耳32设置在外壳20上相对的两端时，优选地，导气管10沿外壳20内侧壁设置，且外壳20上的孔25设置在外壳20侧壁中部。可以理解，导气管10也可以设置在外壳20内其他位置，只要能起到减压排气的作用即可。

在本发明的另一实施例中，还提供了一种锂离子电池制造方法，所制造的锂离子电池各部分结构可参阅附图1和附图3，该方法包括以下步骤：

1)、将制作好的电芯放入铝塑膜外壳20已经冲压好的电芯凹槽中，并将电芯的正极耳31和负极耳32放置于铝塑膜外壳20的边缘位置；

2)、将导气管10放置于铝塑膜外壳20内，导气管10一端开口设置在铝塑膜外壳20的电芯凹槽内，导气管10的另一端开口设置在铝塑膜外壳20外；

3)、将铝塑膜外壳20折起对接，其中有折痕一侧为底部21，相对折痕一侧为顶部23，其余为两侧部22、24，封焊铝塑膜外壳20的一侧22，再封焊铝塑膜外壳20上与折痕相对的顶部23；

4)、从铝塑膜外壳20未封焊的另一侧24向铝塑膜外壳20内注入电解液，然后静置；

5)、封焊铝塑膜外壳20另一侧24，并留出孔25便于导气管10穿过；

6)、在导气管10位于铝塑膜外壳20外的一端开口处接单向导气阀11，通过导气管10对铝塑膜外壳20内抽真空，并给电池进行预充电；导气管10剪切前的结构及单向导气阀11的结构可参阅附图3；

7)、沿着铝塑膜外壳20侧壁剪去导气管位于铝塑膜外壳20外的部分，将导气管10的剪切处开口在孔25处进行密封，即将孔25密封住；导气管10剪切后及孔25密封后结构如图1所示。

采用上述步骤所制造出的锂离子电池，由于导气管10开口的密封是在最后完成，该开口处的密封面与由铝塑膜外壳20所形成的外壳20上其他部位的密封之间具有接痕，且该开口处的密封面相对其他部位来说是较小的一块，其所能承受的压力较小。因此，在电池外壳20内部气体产生较大压力时，导气管10开口的密封处可以先于外壳20上其它部位打开，使气体通过导气管10排出，防止铝塑膜外壳20整体崩裂，提高了锂离子电池的安全性。

优选地，在封焊铝塑膜外壳20一侧22以及封焊铝塑膜外壳20另一侧24时，加热温度为150°～250°，加热时间为1～10秒；在封焊铝塑膜外壳20上与折痕相对的顶部23时，加热温度为170°～250°，加热时间为1～10秒；在对导气管10的剪切处开口进行密封时，加热温度为180°～250°，加热时间为1～6秒。

更加优选地，在封焊铝塑膜外壳20一侧22以及封焊铝塑膜外壳20另一侧24时，加热温度为180°～200°，加热时间为3～5秒；在封焊铝塑膜外壳20上与折痕相对的顶部23时，加热温度为190°～250°，加热时间为1～5秒；在对导气管10的剪切处开口进行密封时，加热温度为190°～250°，加热时间为1～3秒。

在具体的实施例中，在封焊铝塑膜外壳20一侧22、封焊铝塑膜外壳20另一侧24以及封焊铝塑膜外壳20上与折痕相对的顶部23时，所采用的加热温度和加热时间只需满足上述范围均可。但是在同一锂离子电池的制造过程中，对导气管10的剪切处开口进行密封时，加热温度优选高于封焊铝塑膜外壳20一侧22、封焊铝塑膜外壳20另一侧24时，加热时间可以根据具体的加热温度来选择。

例如，在封焊铝塑膜外壳20一侧和另一侧均采用185°加热温度，加热时间为3秒时，对导气管10的剪切处开口进行密封可采用190°加热温度，加热时间为1.5秒。这样可以进一步保证导气管10开口的密封处所能承受压力小于外壳上其他密封部位，使得在电池外壳20内部气体产生较大压力时，导气管10开口的密封处可以先于外壳上其它部位打开，使气体通过导气管10排出，防止铝塑膜外壳20整体崩裂，提高了锂离子电池的安全性。

优选地，上述实施例的锂离子电池制造方法中，电芯的正极耳31和负极耳32放置于铝塑膜外壳同一侧边缘，导气管10设置在铝塑膜外壳20内远离正极耳31和负极耳32的一端，即附图1中所示的外壳20底部21。这样电池内所产生的气流可以顺着导气管10将孔25密封处打开，更加便于气体排出，保护电池，具体原理已在前面实施例中阐述，在此不再赘述。

上述各实施例中，导气管10直径如果太大，会使得在抽真空的过程中，外部的气体和水分容易进入到电池外壳20内部。优选地，如图2所示，导气管10直径为0.1～5mm，优选为2～3mm。导气管10的直径可以根据所制备的电池实际尺寸在上述范围内选择。导气管10长度优选为10～40mm，具体尺寸也可根据所制备的电池实际尺寸在上述范围内选择。

上述各实施例中，优选地，在采用铝塑膜制备电池外壳20时，导气管优选采用聚丙烯塑料管(PP管)，这样便于在最终封口时与铝塑膜外壳20的热封层融合而密封。可以理解，所采用的导气管10还可以是除PP管以外的其它与铝塑膜热融性较好的高分子材料所制成的管。

本发明的有益效果在于：通过在锂离子电池内设置导气管10，且导气管10与外壳20上孔25连通的开口密封处所能承受的压力小于外壳20上其他密封部位，在电池外壳20内部气体产生较大压力时，导气管10开口的密封处可以先于外壳20上其它部位打开，使气体通过导气管10排出，提高了锂离子电池的安全性。

另外，导气管10在锂离子电池制造过程中还可代替传统方案中的气囊来完成抽真空的过程，简化了软包装锂离子电池的注入电解液工艺，省去了气囊所浪费的铝塑膜，降低了锂离子电池生产成本。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，需要指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种锂离子电池，包括密封的外壳，所述外壳内设置有电芯，所述外壳外表面上设置有连接所述电芯的正极耳和负极耳，其特征在于，所述外壳内还设置有导气管，所述外壳上设置有被密封的孔；所述导气管一端开口设置在所述外壳内，所述导气管另一端开口连通至所述孔，所述孔的直径与所述导气管直径相适配，且所述孔密封处所能承受压力小于所述外壳上其他密封部位，所述导气管为直径为0.1～5mm、长度为10～40mm的聚丙烯塑料管；

所述正极耳和所述负极耳设置在所述外壳上同一端，所述导气管设置在所述外壳内相对所述正极耳和所述负极耳的另一端；或者所述正极耳和所述负极耳分别设置在所述外壳上相对的两端，所述导气管沿所述外壳内侧壁设置，且所述孔设置在所述外壳侧壁中部。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述外壳为铝塑膜制成的外壳。

3.一种锂离子电池制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将制作好的电芯放入铝塑膜外壳已经冲压好的电芯凹槽中，并将电芯的正极耳和负极耳放置于铝塑膜外壳的边缘位置；

S2、将导气管放置于铝塑膜外壳内，导气管一端开口设置在铝塑膜外壳的电芯凹槽内，另一端开口设置在铝塑膜外壳外；

S3、将铝塑膜外壳折起对接，封焊铝塑膜外壳一侧，再封焊铝塑膜外壳上与折痕相对的顶部；

S4、从所述铝塑膜外壳未封焊的另一侧向铝塑膜外壳内注入电解液后静置；

S5、封焊铝塑膜外壳另一侧，并留出孔便于所述导气管穿过；

S6、在导气管位于铝塑膜外壳外的一端开口处接单向导气阀，通过导气管对铝塑膜外壳抽真空并给电池预充电；

S7、沿着铝塑膜外壳侧壁剪去导气管位于铝塑膜外壳外的部分，并将所述导气管的剪切处开口在所述孔处进行密封，且加热温度高于所述步骤S3中封焊铝塑膜外壳一侧、所述步骤S5中封焊铝塑膜外壳另一侧；

其中，在封焊铝塑膜外壳一侧以及封焊铝塑膜外壳另一侧时，加热温度为150°～250°，加热时间为1～10秒；

在封焊铝塑膜外壳上与折痕相对的顶部时，加热温度为170°～250°，加热时间为1～10秒；

在对所述导气管的剪切处开口进行密封时，加热温度为180°～250°，加热时间为1～6秒。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池制造方法，其特征在于，在封焊铝塑膜外壳一侧以及封焊铝塑膜外壳另一侧时，加热温度为180°～200°，加热时间为3～5秒；

在封焊铝塑膜外壳上与折痕相对的顶部时，加热温度为190°～250°，加热时间为1～5秒；

在对所述导气管的剪切处开口进行密封时，加热温度为190°～250°，加热时间为1～3秒。

5.根据权利要求3所述的锂离子电池制造方法，其特征在于，所述电芯的正极耳和负极耳放置于所述铝塑膜外壳同一侧边缘，所述导气管设置在所述铝塑膜外壳内相对所述正极耳和负极耳的另一端。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池制造方法，其特征在于，所述导气管为直径0.1～5mm、长度10～40mm的聚丙烯塑料管。

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