CN102856514B - 一种盖板组件和含有该盖板组件的锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盖板组件，所述盖板组件包括封接盖板及与所述封接盖板绝缘的电极结构，所述电极结构包括陶瓷密封件和电极端子，封接盖板用于密封电池外壳；封接盖板上具有至少一个第一通孔，所述第一通孔内设有电极结构；电极端子穿过第一通孔引出电池内部电流，电极端子与封接盖板之间夹持陶瓷密封件绝缘密封。本发明还提供了含有该盖板组件的锂离子电池。本发明提供的盖板组件，对锂离子电池具有良好的密封性和密封强度，大大提高电池的安全性，延长了电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，尤其涉及一种盖板组件和含有该盖板组件的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于具有无污染、低成本、容量高、循环寿命长等优点，成为现代交通工具用的理想动力源。锂离子电池是将正极片、隔膜、负极片卷绕或叠置成极芯后，将极芯放入电池壳体和盖板形成的空腔内，内部注入电解液经封口化成等步骤后得到。因此，锂离子电池中盖板对电池壳体的密封性非常重要，盖板组件的密封性是否良好涉及到电池的安全性、密封性、耐老化性、绝缘性。
目前，锂离子电池的密封主要采用塑胶件密封和绝缘，但是塑胶件在经过电池电解液长时间浸泡下，其致密性和耐老化性大大降低，导致塑胶件老化、密封失效电池内部漏液。另外，塑胶件为可燃材料，使得电池存在安全隐患，其使用寿命也难以保证。
发明内容
本发明解决了现有技术中的锂离子电池采用塑胶件作为盖板组件对电池进行密封导致电池存在安全隐患、使用寿命难以保证的技术问题。
本发明提供了一种盖板组件，所述盖板组件包括封接盖板及与所述封接盖板绝缘的电极结构，所述电极结构包括陶瓷密封件和电极端子，封接盖板用于密封电池外壳；封接盖板上具有至少一个第一通孔，所述第一通孔内设有电极结构；电极端子穿过第一通孔引出电池内部电流，电极端子与封接盖板间夹持陶瓷密封件绝缘密封。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括电池外壳、盖板组件及位于电池外壳和盖板组件所围成空腔内的电芯和电解液；电芯上引出有第一极耳和第二极耳；所述盖板组件为本发明提供的盖板组件。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括两端开口的外壳、分别密封外壳两端开口的盖板组件以及位于外壳和盖板所围成空腔内的电芯和电解液，电芯的两端分别引出有第一极耳和第二极耳；所述盖板组件为本发明提供的盖板组件，第一极耳、第二极耳分别与两端的电极端子电连接。
本发明提供的盖板组件，通过采用陶瓷密封件作为绝缘材料，使得本发明提供的锂离子电池的绝缘性和耐电解液腐蚀性明显增强，且本发明的盖板组件为不可燃的密封盖板，大大提高了电池的安全性。同时该盖板组件对电池的密封强度大大增加，可有效避免电池漏液或者电解液收到污染，因此可有效延长锂离子电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的盖板组件的结构示意图。
图2是本发明实施例二提供的盖板组件的结构示意图。
图3是本发明提供的锂离子电池的一种结构示意图。
图4是本发明提供的锂离子电池的另一种结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种盖板组件，以下结合具体实施例对本发明的盖板组件作进一步说明。
实施例一
如图1所示，所述盖板组件包括封接盖板3及与所述封接盖板3绝缘的电极结构5，所述电极结构5包括陶瓷密封件2和电极端子1，封接盖板3用于密封电池外壳。
封接盖板3上具有第一通孔，第一通孔可以为一个或多个；第一通孔内设有电极结构5。图3中，封接盖板3上第一通孔的个数为一个，相应的电极结构的个数也为一个。图4中，封接盖板3上第一通孔的个数为两个，相应的电极结构的个数也为两个。
电极端子1穿过第一通孔引出电池内部电流，电极端子1与封接盖板3之间夹持陶瓷密封件绝缘密封。
所述陶瓷密封件2包括一体结构的外径不同的两段，其中外径较小的一段（记为第一段）21穿设于封接盖板3的第一通孔内，外径较大的一段（记为第二段）22卡接于封接盖板3上。因此，封接盖板3的第一通孔的孔径需与第一段21的外径匹配，并小于第二段22的外径，从而保证既能穿设第一段21，又能使第二段22卡接在封接盖板3上，从而使封接盖板3与陶瓷密封件2之间具有良好的密封性。所述陶瓷密封件可直接采用现有技术中常见的各种绝缘陶瓷，例如可以为Al2O3系陶瓷。
陶瓷密封件2上设有第二通孔，电极端子1穿设于所述第二通孔中。
所述电极端子1包括一体结构的极柱11和极帽12。其中，极柱11穿设于陶瓷密封件2的第二通孔内。极帽12位于极柱的一端，卡接于陶瓷密封件2上。因此，陶瓷密封件2的第二通孔的孔径需与极柱11的外径匹配，并小于极帽12的外径，从而保证既能穿设极柱11，又能使极帽12卡接于陶瓷密封件2上，从而使陶瓷密封件2与电极端子1之间具有良好的密封性。本发明中，所述电极端子1用于与电芯上的极耳连接，可以与正极极耳连接，也可与负极极耳连接。若电极端子用于与正极极耳连接，则所述电极端子为纯铝或铝合金。若电极端子用于与负极极耳连接 ，则所述电极端子为纯铜或铜合金。本发明中，所述电极端子1的极柱11与极帽12可以通过一体成型得到，也可以通过分别制得极柱11、极帽12后再采用焊接或冷镦使形成一体结构的电极端子。
所述封接盖板3用于装配于电池外壳的端部，对电池外壳进行密封。为防止封接盖板3在与电池外壳或陶瓷密封件2固定连接过程中产生的机械应力无法及时分散导致密封强度降低或密封效果降低，本发明中，优选情况下，所述封接盖板3上还设有缓冲结构31。缓冲结构31与封接盖板3为一体结构，其位于封接盖板3上靠近第一通孔处，从而在封接盖板3与陶瓷密封件2固定连接过程中能及时将机械应力进行缓冲并减弱，且能够增强封接盖板3的弯曲强度，保证本发明的盖板组件的良好密封性。所述缓冲结构31可以为拱形或凹形的台阶，例如图1、2中所示缓冲结构为拱形台阶。
所述封接盖板可采用现有技术中常见的各种盖板材料，例如可以为纯铝或铝合金。所述封接盖板的形状与电池的形状匹配，例如可以为圆形、方形或圆角方形，本发明中没有特殊限定。
本发明中，封接盖板3与陶瓷密封件2之间、以及陶瓷密封件2与电极端子1之间均固定连接。优选情况下，封接盖板3与陶瓷密封件2之间设有第一金属焊接层（附图中未示出），陶瓷密封件2与电极端子1之间设有第二金属焊接层（附图中未示出）。所述第一金属焊接层通过对陶瓷密封件2进行金属化后再与封接盖板3之间通过钎焊焊接形成。第二金属焊接层通过先对陶瓷密封件2进行金属化后再与电极端子1之间通过钎焊焊接形成。
所述钎焊焊接为本领域技术人员常用的焊接工艺，本发明中不再赘述。通过钎焊焊接，能将使焊接节点处与待焊基材形成一体结构，即封接盖板3与陶瓷密封件2之间以及陶瓷密封件2与电极端子1之间焊成一体结构，一方面保证其密封强度，另一方面降低材料的界面差异，从而降低盖板组件的内阻，降低电池发热量。
作为本领域技术人员的公知常识，由于陶瓷密封件2为绝缘体，因此在焊接之前需对陶瓷密封件2的待焊接部位进行金属化。所述金属化可采用现有技术中常见的陶瓷表面金属化工艺，例如可对陶瓷表面进行锰钼金属化。优选情况下，陶瓷金属化完成还可继续进行镀镍、锌、铝等不影响焊接的元素，以增强焊接部位及待焊基材的机械强度。
本实施例的盖板组件的制备方法包括：对陶瓷密封件2的待焊接部位进行金属化后，然后将其***封接盖板3的第一通孔中，然后将电极端子1***陶瓷密封件2的第二通孔中，然后采用钎焊焊接对第一通孔、第二通孔处进行焊接。或者，先将已金属化的陶瓷密封件2***封接盖板3的第一通孔中后，对第一通孔处进行钎焊焊接，使陶瓷密封件2与封接盖板固定连接，然后将电极端子1***陶瓷密封件2的第二通孔中后，对第二通孔处进行钎焊焊接。也可先将电极端子1***已金属化的陶瓷密封件2的第二通孔中后，对第二通孔处进行钎焊焊接；然后陶瓷密封件2与电极端子1的整体***封接盖板3上，使陶瓷密封件2的第一段21***封接盖板3的第一通孔中，然后对第一通孔处进行钎焊焊接。
实施例二
作为本发明的一种优选实施方式，所述盖板组件中还可设有过渡金属环片4。如图2所示，封接盖板3与陶瓷密封件2的第二段22之间可设有过渡金属环片4。陶瓷密封件2的与极帽12之间也可设有过渡金属环片4。所述过渡金属环片用于缓冲或减小钎焊时产生的机械应力。
所述过渡金属环片可采用常见的各种易与铜或铜合金、铝或铝合金进行焊接的金属材料，例如可以采用可伐合金或不锈钢。过渡金属环片4的最大外径可与陶瓷密封件2的第二段22的外径相同，也可不同，本发明没有特殊限定。
更优选情况下，过渡金属环片表面也可进行镀镍、锌、铝等不影响焊接的元素，以增强焊接部位及待焊基材的机械强度。
本发明还提供了含有所述盖板组件的锂离子电池。
所述锂离子电池，包括电池外壳、盖板组件及位于电池外壳和盖板组件所围成空腔内的电芯和电解液；电芯上引出有第一极耳和第二极耳；其特征在于，所述盖板组件为本发明提供的盖板组件。
如图3所示，所述锂离子电池的盖板组件的封接盖板3上设有两个第一通孔，两个第一通孔内均设有电极结构5。两个电极结构5分别与第一极耳、第二极耳电连接导通。
所述电芯即通过正极片、隔膜、负极片经卷绕或者若干多次重复叠置而形成的提供电能的组件。电芯中正极片上引出正极耳，负极片上引出负极耳，正极耳和负极耳再通过焊接等方式连接到盖板封接盖板和电极端子上。至于正极片、负极片、隔膜的制造方法，及其它电芯制造工艺等均为本领域技术人员所公知，因此不再赘述。
本发明中，所述锂离子电池的外壳也可为两端开口的电池外壳。具体地，所述锂离子电池，包括两端开口的外壳、分别密封外壳两端开口的盖板组件以及位于外壳和盖板所围成空腔内的电芯和电解液，电芯的两端分别引出有第一极耳和第二极耳；其特征在于，所述盖板组件为本发明提供的盖板组件，第一极耳、第二极耳分别与两端的电极端子电连接。
锂离子电池两端的盖板组件的结构完全相同，第一极耳、第二极耳分别与两端的盖板组件上的电极端子电连接导通，如图4所示，此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盖板组件，其特征在于，所述盖板组件包括封接盖板及与所述封接盖板绝缘的电极结构，所述电极结构由陶瓷密封件和电极端子组成，封接盖板用于密封电池外壳；
封接盖板上具有至少一个第一通孔，所述第一通孔内设有电极结构；
电极端子穿过第一通孔引出电池内部电流，电极端子与封接盖板之间夹持陶瓷密封件绝缘密封；所述陶瓷密封件包括一体结构的外径不同的两段，其中外径较小的一段穿设于封接盖板的第一通孔内；
陶瓷密封件上设有第二通孔，电极端子穿设于所述第二通孔中；电极端子包括一体结构的极柱和极帽，极帽位于极柱的一端，极柱穿设于陶瓷密封件的第二通孔内，极帽卡接于陶瓷密封件上。
2.根据权利要求1所述的盖板组件，其特征在于，封接盖板与陶瓷密封件的外径较大的一段之间还设有过渡金属环片。
3.根据权利要求1所述的盖板组件，其特征在于，陶瓷密封件与极帽之间还设有过渡金属环片。
4.根据权利要求2或3所述的盖板组件，其特征在于，过渡金属环片为可伐合金或不锈钢。
5.根据权利要求1所述的盖板组件，其特征在于，所述封接盖板上靠近第一通孔处还设有缓冲结构，所述缓冲结构为拱形或凹形台阶。
6.根据权利要求1所述的盖板组件，其特征在于，封接盖板为纯铝或铝合金，陶瓷密封件为Al2O3系陶瓷，电极端子为纯铝或铝合金、纯铜或铜合金。
7.根据权利要求1所述的盖板组件，其特征在于，封接盖板与陶瓷密封件之间设有第一金属焊接层，所述第一金属焊接层通过对陶瓷密封件进行金属化后再与封接盖板之间通过钎焊焊接形成；
陶瓷密封件与电极端子之间设有第二金属焊接层，所述第二金属焊接层通过对陶瓷密封件进行金属化后再与电极端子之间通过钎焊焊接形成。
8.根据权利要求1所述的盖板组件，其特征在于，封接盖板上的第一通孔的个数为两个。
9.一种锂离子电池，包括电池外壳、盖板组件及位于电池外壳和盖板组件所围成空腔内的电芯和电解液；电芯上引出有第一极耳和第二极耳；其特征在于，所述盖板组件为权利要求1-8任一项所述的盖板组件。
10.一种锂离子电池，包括两端开口的外壳、分别密封外壳两端开口的盖板组件以及位于外壳和盖板所围成空腔内的电芯和电解液，电芯的两端分别引出有第一极耳和第二极耳；其特征在于，所述盖板组件为权利要求1-8任一项所述的盖板组件，第一极耳、第二极耳分别与两端的电极端子电连接。
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