專利名稱：安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池技術(shù)，特別是安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池。
背景技術(shù)：
鋰電池具有以下優(yōu)點
(1) 電壓高，單體電池的工作電壓高達3.6 3.9V，是Ni-Cd、 Ni-MH電池的3 倍；
(2) 比能量大；
(3) 循環(huán)壽命長；
(4) 安全性能好，無公害，無記憶效應；
(5) 自放電小，室溫下充滿電的鋰離子電池儲存l個月后的自放電率為10%左 右；
(6) 可快速充放電；
(7) 工作溫度范圍高，工作溫度為-25。C 45。C，隨著電解質(zhì)和正極的改進， 有望能擴寬到-40。C 70。C;
在我國大力發(fā)展清潔能源的政策鼓勵下，作為風能、太陽能光伏電池配套利用 的鋰電池具有十分廣闊的應用需求。
鋰離子電池也存在著一定的缺點，如
(1) 電池成本較高；
(2) 需要復雜的技術(shù)保護措施，否則影響使用壽命，其主要原因之一是，過充 電使電解液分解，產(chǎn)生蒸汽，形成內(nèi)部壓力過高，是電池爆炸的主要原因，有的 導致漏液造成電池報廢，為了克服電池爆炸危險采用了軟封裝材料，通過軟封裝 替代金屬硬封裝，即使電池內(nèi)部形成蒸汽高壓，軟封裝不會象金屬硬封裝那樣應 力集中釋放導致爆炸，而是，當達到一定壓力時，軟材質(zhì)即在某一封口處發(fā)生破 裂，破裂后迅速泄壓，避免爆炸的危險，但是軟包裝又出現(xiàn)了另外一個問題，艮P， 軟包裝材料是有機高分子薄膜材料作為封裝材料，通常由聚酰胺類聚合物薄膜， 中間層鋁薄，聚丙烯薄膜多層結(jié)構(gòu)組成，其密封結(jié)構(gòu)是聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜 在受熱時溶解融合成密封層，但是，電池電芯的密封導電電極引出段通常都是純 銅或其它金屬導電材料，聚丙烯薄膜與密封導電電極金屬結(jié)合處往往出現(xiàn)因電池 充電放電發(fā)熱引起熱脹冷縮的應力變化破壞，因反復交變熱脹冷縮的應力變化引起該密封結(jié)構(gòu)失效，造成電池損壞，是軟封裝鋰電池最突出的缺陷，也是現(xiàn)有鋰 電池使用壽命短而造成使用成本高的主要原因。
為了克服電池的密封導電電極引出處的密封缺陷，有的電池采用了專門粘接技 術(shù)，實踐中，對材質(zhì)不同的金屬與非金屬之間的粘接一直是密封技術(shù)的難題，因 為鋰電池以醚類和酯類作為電解質(zhì)載體溶劑，密封材料聚丙烯薄膜與銅箔電極 接觸進行粘接密封，粘接密封處不僅需要保證密封同時還需要耐受醚類和酯類溶 劑。
現(xiàn)有的技術(shù)，鋰電池的導電引出電極通常采用銅箔材料，銅箔和聚丙烯屬于難 粘材料，聚丙烯表面極性低，必須進行表面改性處理，使其表面的分子鏈上導人 極性基團，提高材料的表面能和粗糙度，消除其表面的弱界面層，以提高難粘材 料的粘附性能和粘接強度。另一方面，銅箔表面的污物必須清除，需要再輔以表 面處理，有利于提高銅箔的耐腐蝕性和附著力，從而能更好地與聚丙烯薄膜進行 粘接。銅箔和聚丙烯的粘接劑必須與銅箔和聚丙烯薄膜有很好的粘接外，還要有 耐醚、酯類溶劑性能，對環(huán)境污染小的特點。銅箔的表面通過粗砂打磨，細砂磨 打磨，然后用丙酮清潔，再用60'C恒溫的7VaO//，《2526>8溶液的氧化處理，然 后，在室溫條件下用《C/^溶液的鈍化，膠粘劑用環(huán)氧樹脂、尼龍6、甲醛二異 氰酸酯混合配方粘接。
上述工藝雖然較好的密封性能，但是，由于粘接的兩種材質(zhì)本身的物理化學特 性差異，其溫度交變的耐老化特性，在鋰電池整體結(jié)構(gòu)中仍然屬于危險的薄弱環(huán) 節(jié)，大量的早期失效的鋰電池仍然是兩種材質(zhì)粘接處泄漏，導致鋰離子吸潮失效， 因此，改進封裝結(jié)構(gòu)是改良鋰電池壽命的重要途徑，尤其是電芯導電銅箔電極現(xiàn) 有的封裝工藝采用了許多污染環(huán)境的化學物質(zhì)，在大量生產(chǎn)中，其環(huán)境影響不可 忽視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對現(xiàn)有鋰電池密封導電電極密封處密封失效的問題提供一種安 全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池技術(shù)方案，并且，針對大量生產(chǎn)中環(huán)境影響的工藝 提供一種清潔工藝技術(shù)方案。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，將現(xiàn)有的粘接密封導電電極改進為壓緊密封，通過 機械結(jié)構(gòu)將鋰電池的封裝材料與密封導電電極接觸處的密封壓力達到高于鋰電 池軟封裝容器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽壓的壓強，此時，鋰電池的封裝材料聚酰胺類聚合物薄膜，中間層鋁薄，聚丙烯薄膜多層結(jié)構(gòu)在受到雙向剛性材料的機械擠壓相當于 一個密封圈，即使鋰電池軟封裝容器內(nèi)產(chǎn)生一定的蒸汽壓也無法穿透機械擠壓壓 緊的密封圈，雙向剛性材料采用導電材料銅或鋼材質(zhì)，也可以采用其它導電金屬 材料制造，如鋁、鎳制造，通過改進鋰電池導電輸出電極的密封方式，通過軟包 封裝復合鋁膜由鋼質(zhì)箍圈的內(nèi)徑與導電銅管的外徑在受到鉚釘鉚入產(chǎn)生內(nèi)擴張 漲緊密封，可以克服密封導電電極與鋰電池的封裝材料聚丙烯薄膜在高低溫交變 條件下密封失效，即使在電池的充放電化學過程生成一定蒸汽壓，也會由于提高 了鋰電池的整體耐壓性能，達到在較小的內(nèi)壓不會泄漏，從而提高鋰電池的整體 使用壽命。 積極意義
安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池技術(shù)方案，有效提高了鋰電池使用壽命起到降 低使用成本的作用，有利我國風力電力事業(yè)和太陽能光伏電池的發(fā)展，有利我國 推進替代石油動力汽車的電動交通事業(yè)，為節(jié)能減排起到積極作用，安全型封裝 結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池技術(shù)方案，采用非化學方法的技術(shù)在大生產(chǎn)中應用，能減少 污染環(huán)境物質(zhì)的使用，對環(huán)境保護具有積極意義。


圖1是本發(fā)明安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池外型平面示圖2是圖1的A—A剖視圖3是是現(xiàn)有軟包封裝鋰電池外型平面示圖4是圖3的B—B剖視圖5是安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池的密封導電電極封裝結(jié)構(gòu)示圖； 圖6是現(xiàn)有軟包鋰電池軟包封裝導電銅片封裝結(jié)構(gòu)詳圖； 圖7是軟包封裝復合鋁膜4層結(jié)構(gòu)示圖8是軟包封裝復合鋁膜3層結(jié)構(gòu)示圖1中，密封導電電極l、軟包封裝復合鋁膜2;
圖2中，密封導電電極l、軟包封裝復合鋁膜2、電池芯3; 圖3中，導電銅片la、軟包封裝復合鋁膜2; 圖4中，導電銅片la、軟包封裝復合鋁膜2、密封膠3a; 圖5中，外接導電銅片l一l、壓緊鉚釘1一2、鋼質(zhì)箍圈1一3、軟包封裝復合 鋁膜2、卡緊帽i一5、壓緊鉚釘1~6、內(nèi)接外接導電銅片1一7、電銅管1一8;圖6中，導電銅片la、密封膠3a、軟包封裝復合鋁膜2;
圖7中，聚丙烯層2al1、聚酰胺類聚合物層2a22、中間鋁層2a22、聚酰胺類 聚合物層2a23;圖8中，聚丙烯層2al、聚酰胺類聚合物層2a3、中間鋁層2a2; 具體實施例
參照圖l，圖2，圖5，安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池的密封導電電極1固 定在一端的軟包封裝復合鋁膜2上，內(nèi)接外接導電銅片l一7分別連接電池芯3 的正負極，內(nèi)接外接導電銅片l一7由壓緊鉚釘1~6與導電銅管l一8壓緊連接， 導電銅管l一8的另一端由壓緊鉚釘l一2壓緊連接外接導電銅片l一l，導電銅 管1—8的外徑管壁由鋼質(zhì)箍圈l一3箍緊，軟包封裝復合鋁膜2被壓緊固定在導 電銅管l一8的外徑管壁由鋼質(zhì)箍圈l一3的內(nèi)徑管壁間，當壓緊鉚釘1^2，壓 緊鉚釘1—6從導電銅管1_8的內(nèi)徑漲壓壓入管內(nèi)時，軟包封裝復合鋁膜2被漲 緊在導電銅管1—8的外徑與鋼質(zhì)箍圈l一3的內(nèi)徑間，起到密封圈的作用，為了 進一步增大密封面，在鋼質(zhì)箍圈l一3端頭套緊一個卡套帽l一5，軟包封裝復合 鋁膜2被卡套帽l一5與鋼質(zhì)箍圈l一3端頭套緊壓緊，起到密封圈作用。
依照圖5，外接導電銅片l一l、壓緊鉚釘1^2、鋼質(zhì)箍圈1—3、軟包封裝復 合鋁膜2、卡緊帽1一5、壓緊鉚釘1~6、內(nèi)接外接導電銅片1一7、電銅管1—8 組成密封導電電極l。
參照圖2，電池芯3，是由鋰離子電池由下述元件組成負電極(陽極)，在放 電時發(fā)生氧化；正電極(陰極)，放電時發(fā)生還原；電解液，為離子運動提供輸 運介質(zhì)；隔膜，為電極間提供電子隔離；液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池所 用的正負極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，電池的工作原理也基本一致。 一般正 極使用LiCo02,負極使用各種碳材料如石墨，同時使用鋁、銅做集流體。
正極可用的材料有鈷酸鋰(LiCo02)、鎳酸鋰(LiNi02)、錳酸鋰(LiMn204) 等；
負極可用的材料有人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等；
隔膜聚乙烯、聚丙稀等組成的單層或者多層的微多孔薄膜；
電解液碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基
乙基碳酸酯等組成的一元、二元或者三元的混合物。 參照圖6，導電銅片la與軟包封裝復合鋁膜2之間的銅材質(zhì)與聚丙乙烯材質(zhì)
的密封采用密封膠3a，密封膠3a與導電銅片la脫膠密封失效的問題，軟包封裝復合鋁膜2與密封膠3 a脫膠密封失效的問題被克服。
權(quán)利要求
1、一種安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池由密封導電電極1、軟包封裝復合鋁膜2、電池芯3組成，其特征是，軟包封裝復合鋁膜2在鋼質(zhì)箍圈1-3的內(nèi)徑，導電銅管1-8的外徑間漲緊密封。
2、 按權(quán)利要求1所述的安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池，其特征是，內(nèi)徑導 電銅管l一8中心有鉚進的壓緊鉚釘l一2，壓緊鉚釘1—6。
3、 按權(quán)利要求1所述的安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池，其特征是，軟包封 裝復合鋁膜2—面是鋼質(zhì)箍圈l一3的一端，另一面是卡套帽l一5相互壓緊密封。
全文摘要
一種安全型封裝結(jié)構(gòu)的長壽命鋰電池由軟包封裝復合鋁膜、電池芯、外接導電銅片、壓緊鉚釘、鋼質(zhì)箍圈、軟包封裝復合鋁膜、卡緊帽、壓緊鉚釘、外接導電銅片、導電銅管組成的密封導電電極組成整體結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的導電銅片與聚丙烯材質(zhì)的密封所采用密封膠密封相比，具有耐壓更高，耐溫度交變老化，密封包材聚丙烯材質(zhì)與導電銅片粘接處脫膠導致密封失效的問題被克服，軟包封裝復合鋁膜通過機械壓緊構(gòu)成的容器狀密封包裝，即使在電池的充放電化學過程生成一定蒸汽壓，也會由于提高了鋰電池的整體包裝耐壓性能達到在較小的內(nèi)壓不會泄漏的效果，從而提高鋰電池的整體使用壽命。
文檔編號H01M2/06GK101673849SQ20081016574
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者梁 鄧 申請人:梁 鄧