CN110034326A - 一种无极耳的锂电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无极耳的锂电池，涉及电池领域，主要为了解决传统的锂电池采用焊接实现电连接所带来的问题；该锂电池包括外壳和由至少一个正极片、一个负极片和一个多孔绝缘膜构成的电极组件，所述外壳包括顶部开口的主壳体和机械密封于主壳体顶部开口的连接壳体；所述连接壳体包括至少一个金属件和一个绝缘件；所述正极片和负极片均包括有料区和无料区，其中无料区的边缘超出多孔绝缘膜的边缘；所述正极片和负极片的无料区分别与主壳体和金属件机械接触。本发明采用机械接触的方式实现正、负极与外壳的点连接，无需进行焊接工序，摒弃了传统锂电池使用极耳所带来的弊端，具有较高的实用价值。

Description

一种无极耳的锂电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及电池领域，具体是一种无极耳的锂电池及其制备方法。

背景技术

众所周知，锂离子电池是一种可以反复充放电的化学电源。正极的活性材料一般为含锂的金属化合物，比如钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂或者是几种金属元素的复合化合物。负极的活性材料一般为石墨化的碳，硅碳合金或者是硅锂合金等等。充电时，锂离子从正极脱离，嵌入负极；放电时过程相反。所以锂离子电池又俗称“摇椅电池”。

锂离子电池的结构包含几个必不可少的部件。正极(或组)，负极(或组)，多孔隔离膜，电解液，外壳密封组件等，如附图6C所示。其中正、负极的制造流程一般如下。粉末状活性物质和导电剂、粘接剂及其它添加剂经高速搅拌分散成均匀的浆料后被涂覆或嵌入到导电基材如金属箔材或网状金属的两面，烘干后经压辊压实，再分切成任意长宽的长方形极片。一般极片头尾部或中间的部分区域两面没有活性物质，在这些空白区域焊接一条或几条金属箔材，在电池行业内俗称“极耳”。如附图6A所示。两电极的“极耳”分别与电池的金属壳体或顶部金属部件通过焊接相连。正极的导电基材一般为铝或其合金材料，负极的导电基材一般为铜或其合金。“极耳”一般为铝、镍、铜等金属材料。正极和负极以及多孔塑料薄膜制成的隔离体通过卷绕或平叠的方式组成电极组件。附图6B示意了一种典型的通过卷绕形成的电极组件。电极组件置于金属拉伸形成的罐状壳体中，其中一个电极“极耳”与壳体焊接相连，另一个电极的“极耳”与电池的顶部金属部件焊接相连，顶部金属部件预先放置在一塑料环状部件中，该部件的内径和外径分别与顶部金属外侧和壳体内侧紧密配合。向壳体内部注入锂盐的有机溶液后，通过机械模具和冲压装置对外壳顶部进行压缩，达到电池密封的目的。

明显的，上述常规锂离子电池的结构和制造技术存在一些不足。第一，极片的导流以及电极与外壳金属部件都是通过有限面积的箔材完成，而且三者之间的连接都是通过焊接的方式连接，无论什么样的已知焊接方式，如众所周知的电阻焊、超声波焊、电阻焊等等，其焊接部位和焊接点的面积更为有限。这样的结构会导致电极活性物质发挥的不充分，而且电能输出和输入的损耗较大，尤其是输出输入电流比较大的场合，如快速充电或快速放电的情况。第二，上述焊接过程不可避免会在焊接部位产生金属突起甚至金属毛刺，使得电池在装配过程中或电池使用过程中的电极之间以及电极和外壳之间产生电子短路，造成电池在安全和功能上的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无极耳的锂电池及其制备方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无极耳的锂电池，包括外壳和由至少一个正极片、一个负极片和一个多孔绝缘膜构成的电极组件，所述外壳包括顶部开口的主壳体和机械密封于主壳体顶部开口的连接壳体；所述连接壳体包括至少一个金属件和一个绝缘件；所述正极片和负极片均包括有料区和无料区，其中无料区的边缘超出多孔绝缘膜的边缘；所述正极片和负极片的无料区分别与主壳体和金属件机械接触。

在一种可选方案中：所述电极组件和主壳体之间还设置有隔离件。

在一种可选方案中：所述主壳体呈圆柱形或者方形。

在一种可选方案中：所述电极组件为螺旋状绕组或者平叠结构。

在一种可选方案中：所述金属件由铝片冲压而成。

在一种可选方案中：所述主壳体与无料区的接触面上一体成型有若干个随机分布的凸起。

在一种可选方案中：所述凸起呈点状或者条纹状。

所述无极耳的锂电池的制备方法，包括以下步骤：

1)准备金属箔材，将活性物质涂覆在金属箔材的两侧除边缘以外的其他区域，从而形成有料区和无料区，然后经碾压成型和裁制成电极片；

2)准备多孔绝缘膜，与电极片通过卷绕或者堆叠的方式形成电极组件；

3)制备圆柱形或者方形的外壳体，将电极组件置于外壳体中；

4)准备隔离件，贴合放入外壳体中，使隔离件的边缘部位覆盖电极组件的上端边缘；

5)向外壳体中注入电解液；

6)制备由金属件和绝缘件构成的连接壳体，将连接壳体机械密封于主壳体的开口侧，同时使得正极片和负极片的无料区分别与主壳体和金属件机械接触。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明采用机械接触的方式实现正、负极与外壳的点连接，无需进行焊接工序，摒弃了传统锂电池使用极耳所带来的弊端，具有较高的实用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2A至2B为本发明中电极片的结构示意图。

图3为本发明中连接壳体的结构示意图。

图4A至4B为本发明中电机组件的结构示意图。

图5A至5C为本发明中制备过程的示意图。

图6A至6C为现有锂电池的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例会结合附图对本发明进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。

实施例1

一种无极耳的锂电池，包括外壳和由至少一个正极片、一个负极片和一个多孔绝缘膜构成的电极组件，所述外壳包括顶部开口的主壳体和机械密封于主壳体顶部开口的连接壳体；所述连接壳体包括至少一个金属件和一个绝缘件；所述正极片和负极片均包括有料区和无料区，其中无料区的边缘超出多孔绝缘膜的边缘；所述正极片和负极片的无料区分别与主壳体和金属件机械接触；

所述主壳体呈圆柱形或者方形。

为方便理解，下面将结合图示对上述方案进行具体描述：

如图1所示，标注100标识整个电池，所述外壳包括主壳体101和由上盖107、下盖108和橡胶圈106构成的连接壳体，其中下盖108即为上述金属件，橡胶圈106即为上述绝缘件，在该附图中主壳体101呈圆柱形；

所述电极组件109包括正、负极片(图中未做引线标注)、多孔绝缘膜104，正极片的一端具有正极空白箔材102，负极片的一端具有负极空白箔材103，其中正极空白箔材102和负极空白箔材103即为上述无料区，正极空白箔材102和负极空白箔材103的边缘均超出多孔绝缘膜104；所述正极空白箔材102的上端与下盖108机械接触，负极空白箔材103的下端与主壳体101机械接触，这样无需进行焊接即能够实现正、负极片与外壳的电连接。

下面将结合图示对正、负极片的具体结构进行描述：

如图2A和2B所示，正、负极片的主体均为金属箔材，其中标注202和203示意电极的活性物质占据的区域，标注201和204示意出电极的空白箔材区域。

下面将结合图示对连接壳体的具体结构进行描述：

如图3所示，其中标注301为塑料绝缘圈，对应图1中的标注106；标注302为镀镍金属冲压而成的上盖，对应图1中的标注107；标注303为铝片冲压而成的下盖，对应图1中的标注108。

下面将结合图示对电极组件的具体结构进行描述：

如图4所示，标注401为电极隔离体，以卷绕的形式提供，最外圈覆盖的是多孔塑料膜；标注402是负极空白箔材区域，其端面超出塑料膜的下部；标注403是正极极空白箔材区域，其端面超出塑料膜的上部；标注404为电极隔离体组件的的空心腔体，是由电极和隔离膜卷绕时所用卷芯抽出后形成的。

进一步的，所述电极组件109和主壳体之间还设置有隔离件；

如图1所示，本实施例中，所述隔离件为塑料圈105，能够起到电极组件109的上部正极空白箔材端面与主壳体101之间的绝缘作用。

进一步的，所述主壳体与无料区的接触面上一体成型有若干个随机分布的凸起；所述凸起呈点状或者条纹状。

为方便与现有技术进行对照，下面将对现有的锂电池结构进行简单的描述，具体如图6A至图6C所示。

图6A示意的是常规技术锂离子电池的电极平面图。601表示的区域是正反面都涂覆或填充了活性物质的区域；604表示的区域是正反面都没有涂覆或填充了活性物质的空白金属箔材区域；602是条状金属带，作为电极的导流材料；603所示的区域表示条状金属602与电极的空白箔材焊接的区域。

图6B示意的是常规技术锂离子电池的电极隔离体组件的斜视图。605和608分别是负极和正极的引流金属带；606是电极隔离体组件的主体，最外圈为多孔塑料膜；607为空心腔体，是由电极和隔离膜卷绕时所用卷芯抽出后形成的。

图6C示意的是常规技术锂离子电池的典型横截面。616所示的区域为电池正极与电池顶部金属部件的焊接部位，以此来实现电池的外部导流；617所示的区域为电池负极与电池金属壳体底部的焊接部位，以此来实现电池的外部导流。

实施例2

一种无极耳的锂电池的制备方法，包括以下步骤：

1)准备金属箔材，将活性物质涂覆在金属箔材的两侧除边缘以外的其他区域，从而形成有料区和无料区，然后经碾压成型和裁制成电极片；

2)准备多孔绝缘膜，与电极片通过卷绕或者堆叠的方式形成电极组件；

3)制备圆柱形或者方形的外壳体，将电极组件置于外壳体中；

4)准备隔离件，贴合放入外壳体中，使隔离件的边缘部位覆盖电极组件的上端边缘；

5)向外壳体中注入电解液；

6)制备由金属件和绝缘件构成的连接壳体，将连接壳体机械密封于主壳体的开口侧，同时使得正极片和负极片的无料区分别与主壳体和金属件机械接触。

下面将结合附图5A至5C对上述步骤的进行直观描述：

图5A中509所示区域为主壳体501经机械压缩形成的弧形凹槽，将电极隔离体组件和塑料绝缘圈限制在凹槽底部区域，将构成连接壳体的506,507,508置于壳体501上部，被限制在凹槽的上部区域。

图5B中510所示区域为通过已知的机械方法将外壳上部区域和部件506一起向内弯曲后再向下施压一定压力，使部件506产生一定的压缩量，保证了电池内部的液体和气体与外界的隔离，达到密封效果。

图5C中511所示为通过由上而下的轴向压力使电池弧形凹槽产生压缩，凹槽上部电池顶部部件整体向下平移，顶部部件511与正极上部外露空白箔材区域512紧密接触，并产生一定压力，保证了电池正极的电子引流。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无极耳的锂电池，包括外壳和由至少一个正极片、一个负极片和一个多孔绝缘膜构成的电极组件，所述外壳包括顶部开口的主壳体和机械密封于主壳体顶部开口的连接壳体；其特征在于，所述连接壳体包括至少一个金属件和一个绝缘件；所述正极片和负极片均包括有料区和无料区，其中无料区的边缘超出多孔绝缘膜的边缘；所述正极片和负极片的无料区分别与主壳体和金属件机械接触。

2.根据权利要求1所述的无极耳的锂电池，其特征在于，所述电极组件和主壳体之间还设置有隔离件。

3.根据权利要求1所述的无极耳的锂电池，其特征在于，所述主壳体呈圆柱形或者方形。

4.根据权利要求1所述的无极耳的锂电池，其特征在于，所述电极组件为螺旋状绕组或者平叠结构。

5.根据权利要求1所述的无极耳的锂电池，其特征在于，所述金属件由铝片,不锈钢或其它金属箔材冲压而成。

6.根据权利要求1所述的无极耳的锂电池，其特征在于，所述主壳体与无料区的接触面上一体成型有若干个随机分布的凸起。

7.根据权利要求1所述的无极耳的锂电池，其特征在于，所述凸起呈点状或者条纹状。

8.如权利要求1-7任一所述的无极耳的锂电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)准备金属箔材，将活性物质涂覆在金属箔材的两侧除边缘以外的其他区域，从而形成有料区和无料区，然后经碾压成型和裁制成电极片；

2)准备多孔绝缘膜，与电极片通过卷绕或者堆叠的方式形成电极组件；

3)制备圆柱形或者方形的外壳体，将电极组件置于外壳体中；

4)准备隔离件，贴合放入外壳体中，使隔离件的边缘部位覆盖电极组件的上端边缘；

5)向外壳体中注入电解液；

6)制备由金属件和绝缘件构成的连接壳体，将连接壳体机械密封于主壳体的开口侧，同时使得正极片和负极片的无料区分别与主壳体和金属件机械接触。