專利名稱：一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池。
背景技術(shù)：
鋰離子蓄電池與其它傳統(tǒng)種類的蓄電池(鎳氫電池，隔鎳電池，鉛酸電池)相比， 具有比能量高，重量輕，循環(huán)壽命長等優(yōu)點，目前在很多領(lǐng)域都得到廣泛的應用。小型的用 電器如手機，筆記本和MP4等，大型的有汽車和電動自行車等都已經(jīng)或正在使用鋰離子蓄 電池作為其動力電源。為了更好的配合這些用電器的使用，在電池的結(jié)構(gòu)和外形上主要有 以下幾種扣式鋼殼電池、圓柱型鋼殼電池、方形鋁殼電池、鋁塑膜軟包裝電池等。
近年來，小型用電器發(fā)展迅猛，特別是超小型電器，如藍牙耳機、助聽器等，其蓄電 池的結(jié)構(gòu)和外形主要采用的是鋁塑膜軟包裝和扣式鋼殼電池。如圖l所示為鋁塑膜軟包裝 蓄電池，其軟包裝的外殼03僅是一層薄的鋁塑膜，其體積比能量比較高，但由于其特有的 電極引出方式的限制，即其電極引出于包裝外殼的外部，因此在電極附近的空間無法得到 有效的利用。特別是體積小于1立方厘米的電池，其引出電極Ol及密封結(jié)構(gòu)02所占空間 比例就顯得非常高，因此限制了電池的有效體積能量密度。針對一些小型或超小型用電器 無法提供滿意的電源供應。 如圖2所示為傳統(tǒng)的扣式鋼殼結(jié)構(gòu)蓄電池，該蓄電池采用的是雙壁翻邊蓋結(jié)構(gòu)， 雙壁翻邊蓋04必然占據(jù)更多的內(nèi)部空間，因而導致其內(nèi)部的有效空間較小，而且其電池形 狀大多像硬幣一樣大而扁平，其內(nèi)部的巻繞電芯05只能夠在與外殼端面平行的方向放置， 由于平放的電芯外形是方的，這樣在電池內(nèi)部就留下很多剩余空間，因此該蓄電池的內(nèi)部 空間的利用率較低，能量密度較低。 綜上所述，現(xiàn)有的鋰離子蓄電池存在內(nèi)部空間利用率、能量密度低的技術(shù)缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空間利用率高、能 量密度高的單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括金屬材質(zhì)的殼體和蓋體，所述殼體與所 述蓋體均為單壁結(jié)構(gòu)并以扣接的方式相配合，所述殼體與所述蓋體之間設置有膠圈，所述 殼體與所述蓋體扣接形成的空間內(nèi)設置有立式電芯，所述立式電芯包括正極片、隔膜、負極 片，所述正極片、隔膜和負極片相貼合并巻繞，所述正極片、隔膜、負極片的巻繞軸與所述殼 體端面相垂直。 當取所述殼體為正極時，則所述立式電芯按正極片在內(nèi)，負極片在外，所述隔膜在 所述正極片與負極片之間的排序貼合并巻繞，所述正極片與所述殼體相連，所述負極片與 所述蓋體相連。 所述殼體的內(nèi)底部設置有金屬層I，所述立式電芯的正極片與所述金屬層I連接。
當取所述殼體為負極時，則所述立式電芯按負極片在內(nèi)，正極片在外，所述隔膜在
3所述負極片與正極片之間的排序貼合并巻繞，所述負極片與所述殼體相連，所述正極片與 所述蓋體相連。 所述蓋體的內(nèi)表面設置有金屬層II，所述立式電芯的正極片與所述金屬層II連接。
所述殼體的材料為炭鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼、鋁鋼復合帶、鋁鎳復合帶、銅、鎳、錫中的 一種或多種的混合物，所述殼體厚度為0. 05 0. 3毫米。 所述蓋體的材料為炭鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼、鋁鋼復合帶、鋁鎳復合帶、銅、鎳、錫中的 一種或多種的混合物，所述蓋體厚度為0. 05 0. 3毫米。 所述膠圈的材料為聚丙稀、聚酰胺、ABS、聚乙烯、玻璃纖維、聚氯乙稀中的一種或 幾種的混合物，所述膠圈厚度為0. 05 0. 3毫米。 所述正極片的材料為鈷酸鋰或錳酸鋰或氧化鎳鋰或磷酸鐵鋰或鎳鈷錳酸鋰或鎳 鈷鋁酸鋰，所述負極片材料為石墨或?qū)щ娞己凇?所述金屬層I或所述金屬層II的材料為鋁、鋁合金、不銹鋼、金、銀、鉬、鈦中的一 種或多種的混合物。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中，所述殼體與所述蓋體均為單壁結(jié)構(gòu)并以扣接的 方式相配合，因此，殼體及蓋體所占據(jù)的空間較小，留下更大的內(nèi)部空間用于充填鋰離子蓄 電池的活性材料；所述殼體與所述蓋體之間設置有膠圈，該膠圈涵蓋了殼體與蓋體扣接所 重合的部位，因而可有效達到密封的目的，具有優(yōu)良密封效果的前提下，使得殼體、蓋可盡 量取薄，以爭取更大的內(nèi)部空間；所述立式電芯的正極片、隔膜和負極片相貼合并巻繞，所 述正極片、隔膜、負極片的巻繞軸與所述殼體端面及所述蓋體的端面相垂直，使所述立式電 芯呈立起的圓柱狀，將立式電芯設置于殼體與蓋體內(nèi)部時，可使蓄電池的內(nèi)部空間得到更 有效的利用，提高了空間利用率并加大了蓄電池的能量密度。 傳統(tǒng)扣式電池其正極引出多采用與殼體或蓋體的不銹鋼直接焊接的方法，由于電 解液在充電過程中會對殼體或蓋體產(chǎn)生腐蝕作用，部分殼體或蓋體材料會溶解在電解液中 而導致電池的提前失效，本發(fā)明中，若取所述殼體為正極時，則在所述殼體的內(nèi)底部設置有 金屬層I，所述立式電芯的正極片與所述金屬層I連接；若取所述蓋體為正極時，則在所述 蓋體的內(nèi)表面設置有金屬層II，所述立式電芯的正極片與所述金屬層II連接，由此，避免 了正極片直接與殼體或蓋體連接，可有效延長蓄電池的使用壽命。
圖1是現(xiàn)有的鋁塑膜軟包裝蓄電池結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有的扣式鋼殼結(jié)構(gòu)蓄電池結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖4是本發(fā)明圖1的A處放大示意圖； 圖5是本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖6是本發(fā)明圖5的A處放大示意圖； 圖7是本發(fā)明所述立式電芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一
如圖3、圖4、圖7所示，本發(fā)明包括殼體1和蓋體2，所述殼體1的主要功能是包 覆蓄電池的周邊起到封閉電池及形成蓄電池的底面，保護內(nèi)部的電極材料和電極引出的作 用，當所述殼體1與不同電極集流體相連時，表現(xiàn)出不同的極性，所述殼體1材料為炭鋼、鍍 鎳鋼、不銹鋼、鋁鋼復合帶、鋁鎳復合帶、銅、鎳、錫中的一種或多種的混合物，其中最常用的 是不銹鋼，本實施例以不銹鋼作為所述殼體1的材料；所述殼體1的厚度為0. 05-0. 3毫米， 在保證強度要求的前提下，為提供更大的內(nèi)部空間，殼體1的厚度最好為0. 10-0. 15毫米， 本實施例中，所述殼體1的厚度取值為0. 15毫米。所述蓋體2的主要功能是構(gòu)成蓄電池的 另外一個底面及對蓄電池的密封作用，所述蓋體2為單壁結(jié)構(gòu)，與圖2所示的現(xiàn)有扣式結(jié)構(gòu) 蓄電池的雙壁蓋04相比，所述蓋體2在直徑上所占的空間更小，則內(nèi)部的空間更大，所述蓋 體2材料為炭鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼、鋁鋼復合帶、鋁鎳復合帶、銅、鎳、錫中的一種或多種的混 合物，本實施例中，所述蓋體2采用不銹鋼，所述蓋體2的厚度為0. 05-0. 3毫米，在保證強 度要求的前提下，為提供更大的內(nèi)部空間，蓋的厚度最好為O. 10-0. 15毫米，本實施例中， 所述蓋體2的厚度取值0. 15毫米。所述殼體1與所述蓋體2均為單壁結(jié)構(gòu)并以扣接的方 式相配合，所述殼體1與所述蓋體2之間設置有膠圈3，所述膠圈3的主要作用是實現(xiàn)蓄電 池的密封并防止所述殼體1與所述蓋體2之間短路，所述膠圈3的材料為聚丙稀、聚酰胺、 ABS、聚乙烯、玻璃纖維、聚氯乙稀中的一種或幾種的混合物，本實施例中，所述膠圈3采用 聚乙烯材料，所述膠圈3的厚度可以是0. 05-0.5毫米，為提供更大的內(nèi)部空間，膠圈的厚度 最好為0. 05-0. 15毫米，本實施例中，所述膠圈3厚度為0. 15毫米。所述殼體1與所述蓋 體2扣接形成的空間內(nèi)設置有立式電芯4，所述立式電芯4包括正極片41、隔膜42、負極片 41，所述正極片41通常采用在鋁箔上涂有含鋰化合物的活性材料，如鈷酸鋰或錳酸鋰或氧 化鎳鋰或磷酸鐵鋰或鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰，本實施例采用錳酸鋰，將所述正極片41經(jīng) 加工成為有集流體的帶狀物，其厚度可以是O. 05-2毫米；所述負極片43通常采用在銅箔上 涂有石墨的活性材料，經(jīng)加工成有集流體的帶狀物，其厚度可以是0. 05-2毫米；所述隔膜 42是含微孔的高分子復合材料薄膜，其材料可以是聚丙稀、聚乙烯、聚氯乙稀等高分子聚合 物的一種或幾種混合，所述隔膜42的厚度可以是O. 005-0. 1毫米，所述隔膜42裁成長條 型，所述隔膜42的寬度大于所述正極片41、負極片43的寬度。所述正極片41、隔膜42和 負極片41相貼合并巻繞，所述正極片41、隔膜42、負極片41的巻繞軸與所述殼體1的端面 及所述蓋體2的端面相垂直， 本實施例中，取所述殼體1為電池正極，所述蓋體2作為電池負極，因此，所述立式 電芯4按正極片41在內(nèi)，負極片43在外，所述隔膜42在所述正極片41與負極片43之間 的排序貼合并巻繞，所述正極片41與所述殼體1相連，所述負極片41與所述蓋體2相連。
考慮到所述正極片41在充電過程中，作為集流體部分的不銹鋼會在電解液表面 發(fā)生氧化反應，因此，在所述殼體1的內(nèi)底部通過電鍍或復合或焊接等方法設置一層致密 的金屬層111，所述金屬層I11材料為鋁、鋁合金、不銹鋼、金、銀、鉬、鈦中的一種或多種的 混合物，優(yōu)先選用鋁材料，使電解液不會與不銹鋼材質(zhì)的所述殼體1直接接觸，正極集流體 直接與鋁質(zhì)的所述金屬層111相連，最后通過的不銹鋼材質(zhì)的所述殼體1引出。
實施例二 如圖5、圖6、圖7所示，本實施例與實施例一的區(qū)別之處在于本實施中，取所述蓋 體2為電池正極，所述殼體1作為電池負極，則所述立式電芯4按負極片43在內(nèi)，正極片41
5在外，所述隔膜42在負極片43與正極片41之間的排序貼合并巻繞，所述負極片41與所述 殼體1相連，所述正極片41與所述蓋體2相連。 本實施例中，在所述蓋體2的內(nèi)表面通過電鍍或復合或焊接等方法沒置一層致密 的金屬層1112，所述金屬層II 12材料為鋁、鋁合金、不銹鋼、金、銀、鉬、鈦中的一種或多種 的混合物，優(yōu)先選用鋁材料，使電解液不會與不銹鋼材質(zhì)的所述蓋體2直接接觸，正極集流 體直接與鋁質(zhì)的所述金屬層II 12相連，最后通過的不銹鋼材質(zhì)的所述蓋體2引出。
本發(fā)明可廣泛應用于蓄電池領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，包括金屬材質(zhì)的殼體(1)和蓋體(2)，其特征在于所述殼體(1)與所述蓋體(2)均為單壁結(jié)構(gòu)并以扣接的方式相配合，所述殼體(1)與所述蓋體(2)之間設置有膠圈(3)，所述殼體(1)與所述蓋體(2)扣接形成的空間內(nèi)設置有立式電芯(4)，所述立式電芯(4)包括正極片(41)、隔膜(42)、負極片(41)，所述正極片(41)、隔膜(42)和負極片(41)相貼合并卷繞，所述正極片(41)、隔膜(42)、負極片(41)的卷繞軸與所述殼體(1)端面及所述蓋體(2)的端面相垂直。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述立式電 芯(4)按正極片(41)在內(nèi)，負極片(43)在外，所述隔膜(42)在所述正極片(41)與負極片 (43)之間的排序貼合并巻繞，所述正極片(41)與所述殼體(1)相連，所述負極片(41)與所 述蓋體(2)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述殼體(1) 的內(nèi)底部設置有金屬層I(11)，所述立式電芯(4)的正極片(41)與所述金屬層I(ll)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述立式電 芯(4)按負極片(43)在內(nèi)，正極片(41)在外，所述隔膜(42)在所述負極片(43)與正極片 (41)之間的排序貼合并巻繞，所述負極片(41)與所述殼體(1)相連，所述正極片(41)與所 述蓋體(2)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述蓋體(2) 的內(nèi)表面設置有金屬層11(12)，所述立式電芯(4)的正極片(41)與所述金屬層11(12)連 接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述殼 體(1)的材料為炭鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼、鋁鋼復合帶、鋁鎳復合帶、銅、鎳、錫中的一種或多種 的混合物，所述殼體(1)厚度為0. 05 0. 3毫米。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述蓋 體(2)的材料為炭鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼、鋁鋼復合帶、鋁鎳復合帶、銅、鎳、錫中的一種或多種 的混合物，所述蓋體(2)厚度為0. 05 0. 3毫米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述膠 圈(3)的材料為聚丙稀、聚酰胺、ABS、聚乙烯、玻璃纖維、聚氯乙稀中的一種或幾種的混合 物，所述膠圈(3)厚度為0. 05 0. 3毫米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述正 極片(41)的材料為鉆酸鋰或錳酸鋰或氧化鎳鋰或磷酸鐵鋰或鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰， 所述負極片(41)材料為石墨或?qū)щ娞己凇?br>
10. 根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，其特征在于所述金 屬層I(ll)或所述金屬層11(12)的材料為鋁、鋁合金、不銹鋼、金、銀、鉬、鈦中的一種或多 種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池，旨在提供一種空間利用率高、能量密度高的單壁結(jié)構(gòu)扣式鋰離子蓄電池。本發(fā)明包括殼體(1)和蓋體(2)，所述殼體(1)與蓋體(2)均為單壁結(jié)構(gòu)并以扣接的方式相配合，所述殼體(1)與蓋體(2)之間設置有膠圈(3)，所述殼體(1)與蓋體(2)扣接形成的空間內(nèi)設置有立式電芯(4)，所述立式電芯(4)包括正極片(41)、隔膜(42)、負極片(41)，所述正極片(41)、隔膜(42)和負極片(41)相貼合并卷繞，正極片(41)、隔膜(42)、負極片(41)的卷繞軸與所述殼體(1)端面及蓋體(2)的端面相垂直。本發(fā)明可廣泛應用于蓄電池領(lǐng)域。
文檔編號H01M2/20GK101728574SQ20091021361
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者孫法炯, 王昉 申請人:王昉;孫法炯