一種內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池，包括電池蓋板、電池殼體以及位于電池殼體內(nèi)部的卷芯，卷芯由負(fù)極片、隔膜以及正極片疊放卷繞而成，電池蓋板至卷芯之間還依次緊貼設(shè)置有固定環(huán)、絕緣蓋片以及絕緣墊片，絕緣墊片緊壓卷芯，固定環(huán)焊接于電池殼體內(nèi)壁上；鋰電池還包括第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體以及連接于第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體之間的保險(xiǎn)絲，第一負(fù)極集流體一端位于絕緣墊片上，另一端延伸至電池殼體開(kāi)口處并被電池蓋板緊壓至電池殼體內(nèi)壁上，第二負(fù)極集流體一端位于絕緣墊片上，另一端向電池殼體底部延伸并與負(fù)極片焊接。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的內(nèi)置保護(hù)裝置，提高鋰電池的短路保護(hù)能力，以及抗振能力。
【專利說(shuō)明】—種內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋰電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種在短路情況下，可通過(guò)內(nèi)置保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)的鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]最近幾年，隨著安全事故的頻繁發(fā)生，政府部門不斷加大對(duì)安全生產(chǎn)的監(jiān)督力度。在電池制造領(lǐng)域，尤其針對(duì)應(yīng)用在安全隱患相對(duì)較大領(lǐng)域的電池，如應(yīng)用在燃?xì)?、煤礦等生產(chǎn)設(shè)備上的電池，國(guó)家政策強(qiáng)制要求電池質(zhì)量必須達(dá)到相應(yīng)的防爆認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]目前，本領(lǐng)域技術(shù)人員常采用外置的保護(hù)裝置對(duì)電池進(jìn)行防爆處理。例如，在電池外設(shè)置有保險(xiǎn)絲，保險(xiǎn)絲連接于電極端與極組間，當(dāng)電池在使用過(guò)程中，若出現(xiàn)正、負(fù)極短路的現(xiàn)象，流過(guò)保險(xiǎn)絲的瞬間電流突然增大，使保險(xiǎn)絲立即熔斷，從而有效阻止爆炸、漏液、火災(zāi)等險(xiǎn)情的廣生。
[0004]再例如，在電池外殼上設(shè)置泄壓閥，專利號(hào)為ZL20092020173.3的中國(guó)專利披露了一種鋰離子電池用泄壓閥，該專利文件自稱通過(guò)調(diào)節(jié)閥蓋卡槽和閥體卡槽的軸向相對(duì)位置可改變彈簧的形變量，設(shè)定和控制閥芯開(kāi)啟和關(guān)閉的動(dòng)作壓力，當(dāng)電池內(nèi)部氣壓達(dá)到動(dòng)作壓力時(shí)，閥芯自動(dòng)打開(kāi)，緩解氣壓，避免鋰離子電池的殼體爆裂。
[0005]但是，上述幾種外置保險(xiǎn)裝置的技術(shù)方案均存在不足。首先，在某些特殊應(yīng)用環(huán)境或者測(cè)試場(chǎng)合，不允許電池外接保護(hù)裝置，也不允許電池發(fā)生泄漏，這將限制了外置保護(hù)裝置鋰電池的應(yīng)用范圍；其次，在未組裝外部保險(xiǎn)裝置前，單體電芯存儲(chǔ)、使用的安全性得不到保證；再者，將保險(xiǎn)裝置外置容易使裸露的保護(hù)裝置在搬運(yùn)或存儲(chǔ)的過(guò)程中受損，從而喪失保護(hù)功能。
[0006]專利號(hào)為ZL200420073120.6的中國(guó)專利披露了一種內(nèi)置保險(xiǎn)裝置式的電池，該專利中保險(xiǎn)絲豎直設(shè)置在電池頂蓋與極組之間，保險(xiǎn)裝置呈弧形以豎直方向安裝，電池在經(jīng)受短路時(shí)，保險(xiǎn)絲熔斷切斷電路保護(hù)以電池不出現(xiàn)安全問(wèn)題。
[0007]但是，上述專利披露的內(nèi)置保險(xiǎn)裝置，在電池經(jīng)受高強(qiáng)度的震動(dòng)或機(jī)械沖擊時(shí)，由于極組在電池中未能固定，保險(xiǎn)絲會(huì)受到極組的作用而受力，從而降低保險(xiǎn)絲連接的可靠性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池，提高鋰電池的在短路異常情況發(fā)生時(shí)的保護(hù)能力，以及提高鋰電池在高機(jī)械沖擊環(huán)境中的抗振能力。
[0009]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池，包括電池蓋板、電池殼體以及位于電池殼體內(nèi)部的卷芯，所述卷芯由負(fù)極片、隔膜以及正極片疊放卷繞而成，所述電池蓋板至卷芯之間還依次緊貼設(shè)置有固定環(huán)、絕緣蓋片以及絕緣墊片，所述絕緣墊片緊壓卷芯，所述固定環(huán)焊接于電池殼體內(nèi)壁上；
[0011]所述鋰電池還包括第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體以及連接于第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體之間的保險(xiǎn)絲，所述第一負(fù)極集流體一端位于絕緣墊片上，另一端延伸至電池殼體開(kāi)口處并被電池蓋板緊壓至電池殼體內(nèi)壁上，所述第二負(fù)極集流體一端位于絕緣墊片上，另一端向電池殼體底部延伸并與負(fù)極片焊接。
[0012]上述方案的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括三個(gè):
[0013]首先，發(fā)明人將保護(hù)裝置內(nèi)置，避免外置帶來(lái)的應(yīng)用范圍受限、單體電芯存儲(chǔ)、使用的安全性得不到保證以及保護(hù)裝置在搬運(yùn)或存儲(chǔ)的過(guò)程中受損的不足；
[0014]其次，發(fā)明人通過(guò)增設(shè)固定環(huán)、絕緣蓋片、絕緣墊片，以及將絕緣墊片緊壓卷芯，將固定環(huán)焊接于電池殼體內(nèi)壁上，限制卷芯在垂直方向的位移，從而提高電池的抗振能力；
[0015]再者，發(fā)明人通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(設(shè)置第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體以及連接于第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體之間的保險(xiǎn)絲，以及將第一負(fù)極集流體的一端延伸至電池殼體開(kāi)口處并被電池蓋板緊壓至電池殼體內(nèi)壁上、將第二負(fù)極集流體的一端向電池殼體延伸并與負(fù)極片焊接)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池在短路異常情況發(fā)生時(shí)的保護(hù)。
[0016]作為改進(jìn)技術(shù)方案，為了使第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體易于固定，所述第一負(fù)極集流體折彎成L狀，立于絕緣墊片的上表面，所述第二負(fù)極集流體折彎卡扣在絕緣墊片邊緣，所述第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體以及保險(xiǎn)絲均被絕緣蓋片緊壓固定于絕緣墊片上。
[0017]為了提高固定環(huán)的固定效果，進(jìn)一步提升電池的抗振能力，作為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案，所述固定環(huán)包括一中間設(shè)有通孔的金屬片，以及連接于金屬片周圍的若干個(gè)引腳，所述引腳均勻設(shè)置在金屬片周圍，并依次被焊接于電池殼體內(nèi)壁上。
[0018]作為優(yōu)選連接方式，所述保險(xiǎn)絲分別與第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體焊接。
[0019]作為優(yōu)選材質(zhì)，所述第一負(fù)極集流體和第二負(fù)極集流體為純鎳帶或不銹鋼帶。
[0020]作為優(yōu)選材質(zhì)，所述保險(xiǎn)絲為純鎳絲或鎳鉻合金電阻絲。發(fā)明人做出如此選擇是基于兩種材料各有優(yōu)劣，適用范圍不同。使用純鎳絲時(shí)，電池的輸出電壓和電流均不受影響，通過(guò)選用不同直徑的鎳絲以調(diào)節(jié)電池可經(jīng)受的最大放電電流，當(dāng)超過(guò)最大放電電流時(shí)，鎳絲熔斷，切斷電流輸出，并無(wú)法恢復(fù)；使用規(guī)格合適的鎳鉻合金電阻絲，雖然正常工作中電池的輸入電壓將會(huì)受影響而降低，但在經(jīng)受短路時(shí)，電阻絲發(fā)熱但不熔斷，此時(shí)電阻顯著上升，此時(shí)短路電池相當(dāng)于經(jīng)受恒阻放電，不會(huì)引起安全問(wèn)題，斷開(kāi)短路后，電阻絲溫度降低，電阻恢復(fù)到常規(guī)水平，電池又可以正常工作。
[0021]作為優(yōu)選材質(zhì)，所述金屬片和引腳為不銹鋼材質(zhì)。
[0022]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0023](1)本實(shí)用新型通過(guò)將保護(hù)裝置內(nèi)置避免將保護(hù)裝置外置帶來(lái)的不足；
[0024](2)本實(shí)用新型中保險(xiǎn)裝置平面設(shè)置在極組的上方，降低了保險(xiǎn)裝置的受力，增強(qiáng)了其機(jī)械可靠性；
[0025](3)本實(shí)用新型的鋰電池不僅具有在電池短路情況下的保護(hù)能力，還具有抗振效果;
[0026](4)本實(shí)用新型的保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易推廣實(shí)現(xiàn)；
[0027](5)本實(shí)用新型絕緣蓋片以及絕緣墊片的增設(shè)不僅提高對(duì)保險(xiǎn)絲及卷芯的固定，還具有絕緣功能；
[0028](6)第一負(fù)極集流體和第二負(fù)極集流體的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為對(duì)其固定提供方便；
[0029](7)本實(shí)用新型固定環(huán)的引腳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了固定環(huán)的固定效果，進(jìn)一步提升電池的抗振能力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本實(shí)用新型內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)爆炸圖。
[0031]圖2為本實(shí)用新型固定環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型創(chuàng)造的實(shí)施方式不限于此。
[0033]如圖1所示，一種內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池，包括電池蓋板1、電池殼體2以及位于電池殼體2內(nèi)部的卷芯3，卷芯3由負(fù)極片、隔膜以及正極片疊放卷繞而成。電池蓋板1至卷芯3之間依次緊貼設(shè)置有固定環(huán)4、絕緣蓋片5以及絕緣墊片6，絕緣墊片6緊壓卷芯3，固定環(huán)4焊接于電池殼體2內(nèi)壁上。
[0034]鋰電池還包括第一負(fù)極集流體7、第二負(fù)極集流體8以及連接于第一負(fù)極集流體
7、第二負(fù)極集流體8之間的保險(xiǎn)絲9。第一負(fù)極集流體7折彎成L狀，形成兩個(gè)平面，即水平面71及垂直面72，其中水平面71立于絕緣墊片6的上表面，垂直面72延伸至電池殼體2開(kāi)口處并被電池蓋板1緊壓至電池殼體2內(nèi)壁上；第二負(fù)極集流體8同樣折彎形成兩個(gè)平面，即水平面81和垂直面82，水平面81和垂直面82共同形成的凹槽卡扣在絕緣墊片6邊緣，第二負(fù)極集流體8的垂直面82還向電池殼體2底部延伸并與負(fù)極片焊接；第一負(fù)極集流體的水平面71、第二負(fù)極集流體的水平面81以及保險(xiǎn)絲9均被絕緣蓋片5緊壓固定于絕緣墊片6上。
[0035]具體的，保險(xiǎn)絲9分別與第一負(fù)極集流體7、第二負(fù)極集流體8焊接為一體；第一負(fù)極集流體7和第二負(fù)極集流體8為純鎳帶或不銹鋼帶；保險(xiǎn)絲9為純鎳絲或鎳鉻合金電阻絲。
[0036]如圖2所示，固定環(huán)4包括一金屬片41以及連接于金屬片41周圍的八個(gè)引腳42，金屬片的中間設(shè)有通孔43，引腳42均勻設(shè)置在金屬片41周圍，并依次被焊接于電池殼體2內(nèi)壁上。其中，金屬片41和引腳42為不銹鋼材質(zhì)。
[0037]本實(shí)用新型內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池在具體實(shí)施時(shí)，組裝步驟如下:
[0038]步驟1，電芯卷繞。
[0039]首先，將正極片插入卷針，卷繞一圈；
[0040]其次，將隔膜包裹好的負(fù)極片插入已卷繞一圈的正極卷針中并持續(xù)卷繞，直至完成卷芯制作；
[0041]最后，將卷芯塞入電池殼體，但暫不放至電池殼體底端，使負(fù)極片的一端留在電池殼體外。
[0042]步驟2，對(duì)集流體與保險(xiǎn)絲進(jìn)行裝配。
[0043]首先，將帶狀的第一負(fù)極集流體的一端部與保險(xiǎn)絲的一端點(diǎn)焊連接；[0044]其次，將帶狀第二負(fù)極集流體的一端部與保險(xiǎn)絲的另一端點(diǎn)焊連接；
[0045]然后，將第一負(fù)極集流體和第二負(fù)極集流體折彎成圖1所示形狀，將保險(xiǎn)絲制成彈簧狀，將第二負(fù)極集流體未焊接的另一端與留在電池殼體外的負(fù)極片端部焊接，再在卷芯上端放置絕緣墊片，保險(xiǎn)絲平鋪在絕緣墊片上；
[0046]最后，在保險(xiǎn)絲平面上再放置一絕緣蓋片，將固定環(huán)裝入并壓緊，固定位置后，再將固定環(huán)的引腳點(diǎn)焊在電池殼體的內(nèi)壁上。
[0047]步驟3，將正極集流體點(diǎn)焊在正極柱上，壓蓋、焊接完成電芯組裝。
[0048]步驟4，將組裝完成的電芯進(jìn)行短路測(cè)試后，注入電解液，壓入密封釘并進(jìn)行清洗。
[0049]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池，包括電池蓋板、電池殼體以及位于電池殼體內(nèi)部的卷芯，所述卷芯由負(fù)極片、隔膜以及正極片疊放卷繞而成，其特征在于:所述電池蓋板至卷芯之間還依次緊貼設(shè)置有固定環(huán)、絕緣蓋片以及絕緣墊片，所述絕緣墊片緊壓卷芯，所述固定環(huán)焊接于電池殼體內(nèi)壁上；所述鋰電池還包括第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體以及連接于第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體之間的保險(xiǎn)絲，所述第一負(fù)極集流體一端位于絕緣墊片上，另一端延伸至電池殼體開(kāi)口處并被電池蓋板緊壓至電池殼體內(nèi)壁上，所述第二負(fù)極集流體一端位于絕緣墊片上，另一端向電池殼體底部延伸并與負(fù)極片焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池，其特征在于:所述第一負(fù)極集流體折彎成L狀，立于絕緣墊片的上表面，所述第二負(fù)極集流體折彎卡扣在絕緣墊片邊緣，所述第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體以及保險(xiǎn)絲均被絕緣蓋片緊壓固定于絕緣墊片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池，其特征在于:所述固定環(huán)包括一中間設(shè)有通孔的金屬片，以及連接于金屬片周圍的若干個(gè)引腳，所述引腳均勻設(shè)置在金屬片周圍，并依次被焊接于電池殼體內(nèi)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)置保護(hù)裝置式鋰電池，其特征在于:所述保險(xiǎn)絲分別與第一負(fù)極集流體、第二負(fù)極集流體焊接。
【文檔編號(hào)】H01M2/34GK203536508SQ201320646914
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】曹浪, 袁中直, 劉金成 申請(qǐng)人:惠州億緯鋰能股份有限公司