專利名稱：一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及柱形鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特指一種制作工序簡(jiǎn)單， 并且可有效確保電池安全性與穩(wěn)定性的柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備如攝像機(jī)，筆記本電腦，移動(dòng)
DVD及數(shù)碼相機(jī)等得到了越來越廣泛的應(yīng)用，從而形成了對(duì)高能電 池的大量需求，柱形鋰離子電池由于高的能量密度得到了廣泛的應(yīng) 用。鋰離子電池內(nèi)由于有對(duì)水分活性很高的鋰/碳化合物，所以需要 與外界有良好的密封，業(yè)內(nèi)為了解決電池密封問題， 一般要把電池密 封圈加膠封口 。但是由于鋰離子電池在使用不當(dāng)時(shí)會(huì)因電解液分解產(chǎn) 生氣體，使電池內(nèi)壓過大而有爆炸的危險(xiǎn)，所以鋰離子電池需要有在 內(nèi)壓過大時(shí)斷電保護(hù)和防護(hù)裝置。目前常用的安全防護(hù)裝置是采用一 種防護(hù)蓋帽。例如本申請(qǐng)人于2006年曾申請(qǐng)的一項(xiàng)鋰離子電池防護(hù) 蓋帽實(shí)用新型專利(專利申請(qǐng)?zhí)枮?00620001193.3)。見圖l,該實(shí) 用新型包括防爆閥51、斷電保護(hù)裝置52、正溫度系數(shù)(PTC)環(huán) 片53、頂蓋54以及密封體55。防爆閥51具有環(huán)狀刻痕。頂蓋54、 環(huán)片53、防爆閥51和斷電保護(hù)裝置52安裝在密封體55內(nèi)，得到組 合防護(hù)蓋帽5，把注好電解液的電池芯56的正極極耳與防護(hù)蓋帽5 內(nèi)的斷電保護(hù)裝置52激光焊接在一起，焊接好蓋帽5的電池芯56再
經(jīng)過機(jī)械鉚合封口后即形成裝配好電池。使用時(shí)，如果電池芯56外 部短路或充放電電流超過正溫度系數(shù)環(huán)片53的工作電流時(shí)，正溫度 系數(shù)環(huán)片53通過溫度升高，電阻增大來減小電流，以保護(hù)電池芯； 當(dāng)電池芯56因失效而導(dǎo)致內(nèi)部氣體壓力增大到設(shè)定的保護(hù)壓力時(shí)， 防爆閥51將由刻痕處向上翻轉(zhuǎn)，即整個(gè)凸起部將向上翻轉(zhuǎn)，此時(shí)斷 電保護(hù)裝置52與焊接部分脫落，導(dǎo)致極耳與防爆閥51之間形成斷路， 這樣電池芯56處于斷路失效狀態(tài)不能進(jìn)行充放電，從而避免電池芯 56失效時(shí)還在繼續(xù)使用。如果出現(xiàn)的電池芯內(nèi)部氣壓在斷路后還繼 續(xù)上升，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，防爆閥51爆開而泄壓，避免電池發(fā)生爆 炸事故。
另外，電池的防護(hù)蓋帽與容置電池芯的罐體之間多采用如下結(jié) 構(gòu)，在罐體上滾壓形成一個(gè)凹槽，通過該凹槽將整個(gè)罐體分隔成上下 兩個(gè)空間，其中下部空間用于放置電池芯，而上部空間用于定位安裝 防護(hù)蓋帽。最后再通過封裝設(shè)備將防護(hù)蓋帽鉚接固定在罐體上部。
目前幾乎所有的圓柱形鋰電池都采用上述滾壓槽的方式安裝防 護(hù)蓋帽，如見美國專利號(hào)為US 6207320的專利說明書，其公開了一 種二次鋰電池的蓋帽結(jié)構(gòu)。該專利中同樣采用在罐體上滾槽的方式來 安裝防護(hù)蓋帽。而采用這種方式明顯存在的不足就是由于存在滾槽、 鉚接等多個(gè)金屬加工工序，令產(chǎn)品的生產(chǎn)工序復(fù)雜，生產(chǎn)效率難以提 升。
另一個(gè)方面，在制作這種柱形鋰離子電池時(shí)，需要對(duì)封裝好的電 池進(jìn)行化成。在進(jìn)行化成處理時(shí)，電池芯將產(chǎn)生一定氣體，這些氣體
存在于殼體內(nèi)無法排出將會(huì)對(duì)電池安全性、穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。但要將
殼體內(nèi)的氣體排出是十分困難的，這是因?yàn)榇藭r(shí)殼體已經(jīng)密封，除非
破壞殼體或者電池芯內(nèi)部氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，沖破防爆閥而泄壓，否
則氣體難以排出。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就在于針對(duì)目前產(chǎn)品所存在的 不足，提供一種無須在電池的罐體上滾槽，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝的柱形鋰 離子電池結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題就是提供一種具有較高 安全性和穩(wěn)定性的柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)。采用該結(jié)構(gòu)的柱形鋰電池可 方便的排出電池化成后其內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體，有效的確保電池的安全 性和穩(wěn)定性。
為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方 案該電池包括罐體、密封安裝于罐體上端開口的防護(hù)蓋帽以及位于 罐體內(nèi)的電池芯，所述的防護(hù)蓋帽包括位于頂面的頂蓋、位于頂蓋下 面的防爆閥、 一與罐體焊接的金屬環(huán)以及用于固定頂蓋、防爆閥和金 屬環(huán)的絕緣體，金屬環(huán)位于絕緣體的外圍，其邊緣與罐體上端開口悍 接，以將防護(hù)蓋帽固定連接在罐體上。
上述的絕緣體通過注塑成型方式將頂蓋、防爆闊和金屬環(huán)固定為 一個(gè)整體。
上述位于金屬環(huán)下端面的絕緣體下部的外徑小于金屬環(huán)的外徑， 即絕緣體下部外緣與金屬環(huán)形成與罐體上端開口配合的階梯面。
所述防爆閥被絕緣體包覆的外緣形成一彎折包夾部，頂蓋的外緣 被上述的彎折包夾部夾持。
所述金屬環(huán)被絕緣體包覆的內(nèi)緣成型有一彎折部。
為增強(qiáng)電池的安全性能，于所述的防爆閥下面連接有斷電保護(hù)裝 置。在頂蓋和防爆閥之間還設(shè)置有正溫度系數(shù)環(huán)片。
本實(shí)用新型將防護(hù)蓋帽中的頂蓋、防爆閥、斷電保護(hù)裝置通過注 塑成型的絕緣體固定形成一個(gè)不可分割的整體，而整個(gè)蓋帽再通過一 體固定在絕緣體上的金屬環(huán)焊接在罐體上端開口處。采用上述技術(shù)方 案后，無須在罐體上滾槽以安裝防護(hù)蓋帽，直接采用激光焊接的方式 將二者固定焊接即可，整個(gè)生產(chǎn)工藝非常簡(jiǎn)單。同時(shí)整個(gè)防護(hù)蓋帽通 過絕緣體固定成為一個(gè)整體，整個(gè)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，確保不會(huì)出現(xiàn)短路
情況o
為解決本實(shí)用新型第二個(gè)技術(shù)問題，本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案
基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下的技術(shù)改進(jìn)所述的罐體包括無底主體以及焊接在 主體底面端口的底盤，底盤采用不銹鋼制作，且其略厚于無底主體， 組裝時(shí)底盤與無底主體之間可采用激光焊接方式固定，底盤上設(shè)置有 用于排出電池化成后所產(chǎn)生氣體的排氣孔，該排氣孔在用于排出電池 化成所產(chǎn)生氣體之前采用 一塑膠膜貼于排氣孔內(nèi)側(cè)進(jìn)行密封。
另外，罐體還設(shè)有一與上述排氣孔配合使用的孔塞，該孔塞可采 用一個(gè)鋼珠。
本實(shí)用新型采用該該進(jìn)技術(shù)方案后，鋰電池在化成處理后，可刺 破貼于排氣孔內(nèi)側(cè)的塑膠膜，并通過上述排氣孔將電池內(nèi)氣體抽出，
然后將作為孔塞的鋼珠壓入排氣孔內(nèi)以將電池密封。如此就可以確保 電池的安全性和穩(wěn)定性。其制造方法簡(jiǎn)單，便于批量生產(chǎn)。同時(shí)，本 實(shí)用新型罐體釆用無底主體與底盤焊接形成，其釆用不銹鋼材料，以 便于開設(shè)排氣孔，且采用不銹鋼材料無須進(jìn)行電鍍處理，可直接進(jìn)行 焊接作業(yè)。


圖1是現(xiàn)有一款柱形鋰離子電池產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型防護(hù)蓋帽的立體圖； 圖4是本實(shí)用新型防護(hù)蓋帽另一視角的立體圖； 圖5是本實(shí)用新型防護(hù)蓋帽的立體分解圖； 圖6是圖2的局部放大圖。 具體實(shí)施例
見圖2、 3、 4、 5，本實(shí)用新型包括罐體l、安裝于罐體l上端 開口的防護(hù)蓋帽2以及位于罐體l內(nèi)的電池芯3。
防護(hù)蓋帽2包括頂蓋21、防爆閥22、斷電保護(hù)裝置23以及金 屬環(huán)24。其中采用金屬材料制作的頂蓋21位于最上方，防爆閥22 位于頂蓋21的下面，在防爆閥22下面連接有斷電保護(hù)裝置23。防 爆閥22中間向下成型有一凸起部，于凸起部外圍成型有環(huán)狀的刻痕 220。斷電保護(hù)裝置23焊接在防爆閥22的凸起部，電池芯3的正極 極耳31與斷電保護(hù)裝置23焊接。
頂蓋21、防爆閥22以及金屬環(huán)24通過注塑成型的絕緣體20
固定為一個(gè)整體，制作時(shí)，將頂蓋21、防爆閥22以及金屬環(huán)24放 置在注塑模具的型腔內(nèi)，然后向內(nèi)注入塑膠原料，成型為絕緣體20， 該絕緣體20在成型的同時(shí)也將頂蓋21、防爆閥22以及金屬環(huán)24固 定成為一個(gè)不可分割的整體。
金屬環(huán)24的外徑與罐體1上端開口的孔徑相同。該金屬環(huán)24用 于與罐體l焊接，其位于絕緣體20的外圍，其邊緣與罐體l上端開 口焊，以接將防護(hù)蓋帽2固定連接在罐體1上。位于金屬環(huán)24下端 面的絕緣體下部201的外徑略小于金屬環(huán)24的外徑，即絕緣體下部 201外緣與金屬環(huán)24形成與罐體1上端開口配合階梯面。通常情況 下絕緣體下部201外半徑與金屬環(huán)24外半徑之間的差值與罐體1的 壁厚相當(dāng)。在安裝時(shí)，絕緣體下部201正好可以落入罐體1內(nèi)，同時(shí) 金屬環(huán)24正好封蓋在罐體1上端開口處，此時(shí)通過激光焊接將兩者 焊接在一起就完成了對(duì)電池防護(hù)蓋帽2的封裝，整個(gè)作業(yè)過程十分簡(jiǎn) 單。
為了確保頂蓋21、防爆閥22以及金屬環(huán)24與絕緣體20之間的 穩(wěn)固連接，在防爆閥22被絕緣體20包覆的外緣形成一彎折包夾部 221，頂蓋21的外緣被上述的彎折包夾部221夾持。所述金屬環(huán)24 被絕緣體20包覆的內(nèi)緣成型有一彎折部241。采用上述結(jié)構(gòu)可令絕 緣體20與頂蓋21、防爆閥22以及金屬環(huán)24之間結(jié)合的更加穩(wěn)固， 難以分離、脫落。
見圖2、 6，罐體1包括筒狀的無底主體11以及焊接在主體11 底面端口的底盤12。底盤12采用不銹鋼制作，且其略厚于無底主體11，底盤12與主體11之間采用激光焊接固定在一起。底盤12上設(shè) 置有排氣孔4。在制造時(shí)，該排氣孔4為一個(gè)開設(shè)在底盤12上的未 貫通的孔，即排氣孔4需要在外物作用下將其捅破從而形成通 L。通 常，該排氣孔4在用于排出電池化成所產(chǎn)生氣體之前采用一塑膠膜貼 于排氣孔內(nèi)側(cè)進(jìn)行密封。主體11及底盤12采用不銹鋼材料制作，這 樣便于加工排氣孔4以及將孔塞41安裝在排氣孔4內(nèi)。另外，采用
不銹鋼材料無須進(jìn)行電鍍處理。
安裝本實(shí)用新型時(shí)，首先，將電池芯3的負(fù)極極耳焊接在底盤 12上，然后將電池芯3放入罐體1內(nèi)，同時(shí)將底盤12安裝在主體11 底部端口，并將兩者焊接在一起。接著，按照前面所述制作防護(hù)蓋帽 2，將電池芯3正極極耳31與防護(hù)蓋帽2內(nèi)的斷電保護(hù)裝置23焊接 在一起，與電池芯3焊接好的防護(hù)蓋帽2安裝在罐體1上端口，經(jīng)過 焊接封口后將防護(hù)蓋帽2與罐體1的主體11結(jié)合。最后注入電解液。 注入電解液后用塑膠膜對(duì)整個(gè)電池進(jìn)行封裝，接下來依次對(duì)電池進(jìn)行 化成處理。此時(shí)由于排氣孔4未被貫穿，罐體l是呈密閉狀態(tài)的。化 成處理后，需要排出電池內(nèi)氣體，用外物捅破排氣孔4，讓罐體l內(nèi) 部空間與外部連通，將電池在化成過程中的氣體排出，接著將一個(gè)孔 塞41壓入排氣孔4并將其焊接在排氣孔4處，此時(shí)形成裝配好的電 池。
孔塞41可選擇一個(gè)鋼珠，將鋼珠用力壓入排氣孔4內(nèi)，然后通 過焊接方式將鋼珠固定在排氣孔4內(nèi)，以將排氣孔4封堵上。這樣排 氣孔4就不會(huì)對(duì)電池的后續(xù)使用產(chǎn)生不利影響。使用時(shí)，如果電池芯3因失效而導(dǎo)致內(nèi)部氣體壓力增大到設(shè)定的 保護(hù)壓力時(shí)，例如電池芯3內(nèi)部氣壓快速升高。本實(shí)用新型可通過防 護(hù)蓋帽2保證電池安全，即氣壓當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，防護(hù)蓋帽2內(nèi)的防 爆閥22爆開而泄壓，避免電池發(fā)生爆炸事故。
為了進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的安全性，防護(hù)蓋帽2中在位于頂蓋 21和防爆閥22之間可設(shè)置一個(gè)正溫度系數(shù)環(huán)片。該正溫度系數(shù)環(huán)片 同樣被固封起來，與絕緣體20形成一個(gè)整體。使用時(shí)，如果電池芯 3外部短路或充放電電流超過正溫度系數(shù)環(huán)片的工作電流時(shí)，正溫度 系數(shù)環(huán)片通過溫度升高，電阻增大來減小電流，以保護(hù)電池芯。
當(dāng)然，以上所述僅僅為本實(shí)用新型的實(shí)例而己，并非來限制本實(shí) 用新型的實(shí)施范圍，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所述的構(gòu)造、特征 及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括于本申請(qǐng)專利的保護(hù)范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，包括罐體(1)、密封安裝于罐體(1)上端開口的防護(hù)蓋帽(2)以及位于罐體(1)內(nèi)的電池芯(3)，其特征在于所述的防護(hù)蓋帽(2)包括位于頂面的頂蓋(21)、位于頂蓋(21)下面的防爆閥(22)、一與罐體(1)焊接的金屬環(huán)(24)以及用于固定頂蓋(21)、防爆閥(22)和金屬環(huán)(24)的絕緣體(20)，金屬環(huán)(24)位于絕緣體(20)的外圍，其邊緣與罐體(1)上端開口焊接，以將防護(hù)蓋帽(2)固定連接在罐體(1)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述的絕緣體(20)通過注塑成型方式將頂蓋(21)、防爆閥(22)和金屬環(huán)(24)固定為一個(gè)整體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征 在于位于金屬環(huán)(24)下端面的絕緣體下部(201)的外徑小于金 屬環(huán)(24)的外徑，即絕緣體下部(201)外緣與金屬環(huán)(24)形成 與罐體(1)上端開口配合的階梯面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述防爆閥(22)被絕緣體(20)包覆的外緣形成一彎折包夾部(221)，頂蓋(21)的外緣被上述的彎折包夾部(221)夾持。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述金屬環(huán)(24)被絕緣體(20)包覆的內(nèi)緣成型有一彎折部(241)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征 在于于所述的防爆閥(22)下面連接有斷電保護(hù)裝置(23)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的防護(hù)蓋帽(2)還包括一位于頂蓋(21)和防爆閥(22) 之間的正溫度系數(shù)環(huán)片。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一條所述的一種柱形鋰離子電池結(jié) 構(gòu)，其特征在于所述的罐體(1)由無底主體(11)以及焊接在主 體(11)底面端口的底盤(12)構(gòu)成，并且底盤(12)上設(shè)置有用于 排出電池化成后所產(chǎn)生氣體的排氣孔(4)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在 于于所述排氣孔(4)處設(shè)置有一個(gè)將其封堵的孔塞(41)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的孔塞(41)為一個(gè)鋼珠，該鋼珠焊接于排氣孔(4)內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及柱形鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特指一種制作工序簡(jiǎn)單，并且可有效確保電池安全性與穩(wěn)定性的柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)。該電池的防護(hù)蓋帽通過絕緣體以注塑成型方式將頂蓋、防爆閥和金屬環(huán)固定為一個(gè)整體，且金屬環(huán)位于絕緣體的外圍，其邊緣與罐體上端開口焊接，以將防護(hù)蓋帽固定連接在罐體上。采用該技術(shù)方案后，無須在罐體上滾槽以安裝防護(hù)蓋帽，可直接采用激光焊接的方式將二者固定焊接即可，整個(gè)生產(chǎn)工藝非常簡(jiǎn)單。同時(shí)整個(gè)防護(hù)蓋帽通過絕緣體固定成為一個(gè)整體，整個(gè)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，不會(huì)出現(xiàn)短路情況。另外，本實(shí)用新型在罐體的底部增加了排氣結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步確保電池的安全性和穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01M10/38GK201069809SQ20072005180
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者付小虎, 青 楊 申請(qǐng)人:東莞新能源電子科技有限公司