专利名称：安全型封装结构的长寿命锂电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂电池技术，特别是安全型封装结构的长寿命锂电池。
背景技术：
锂电池具有以下优点
(1) 电压高，单体电池的工作电压高达3.6 3.9V，是Ni-Cd、 Ni-MH电池的3 倍；
(2) 比能量大；
(3) 循环寿命长；
(4) 安全性能好，无公害，无记忆效应；
(5) 自放电小，室温下充满电的锂离子电池储存l个月后的自放电率为10%左 右；
(6) 可快速充放电；
(7) 工作温度范围高，工作温度为-25。C 45。C，随着电解质和正极的改进， 有望能扩宽到-40。C 70。C;
在我国大力发展清洁能源的政策鼓励下，作为风能、太阳能光伏电池配套利用 的锂电池具有十分广阔的应用需求。
锂离子电池也存在着一定的缺点，如
(1) 电池成本较高；
(2) 需要复杂的技术保护措施，否则影响使用寿命，其主要原因之一是，过充 电使电解液分解，产生蒸汽，形成内部压力过高，是电池爆炸的主要原因，有的 导致漏液造成电池报废，为了克服电池爆炸危险采用了软封装材料，通过软封装 替代金属硬封装，即使电池内部形成蒸汽高压，软封装不会象金属硬封装那样应 力集中释放导致爆炸，而是，当达到一定压力时，软材质即在某一封口处发生破 裂，破裂后迅速泄压，避免爆炸的危险，但是软包装又出现了另外一个问题，艮P， 软包装材料是有机高分子薄膜材料作为封装材料，通常由聚酰胺类聚合物薄膜， 中间层铝薄，聚丙烯薄膜多层结构组成，其密封结构是聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜 在受热时溶解融合成密封层，但是，电池电芯的密封导电电极引出段通常都是纯 铜或其它金属导电材料，聚丙烯薄膜与密封导电电极金属结合处往往出现因电池 充电放电发热引起热胀冷縮的应力变化破坏，因反复交变热胀冷縮的应力变化引起该密封结构失效，造成电池损坏，是软封装锂电池最突出的缺陷，也是现有锂 电池使用寿命短而造成使用成本高的主要原因。
为了克服电池的密封导电电极引出处的密封缺陷，有的电池采用了专门粘接技 术，实践中，对材质不同的金属与非金属之间的粘接一直是密封技术的难题，因 为锂电池以醚类和酯类作为电解质载体溶剂，密封材料聚丙烯薄膜与铜箔电极 接触进行粘接密封，粘接密封处不仅需要保证密封同时还需要耐受醚类和酯类溶 剂。
现有的技术，锂电池的导电引出电极通常采用铜箔材料，铜箔和聚丙烯属于难 粘材料，聚丙烯表面极性低，必须进行表面改性处理，使其表面的分子链上导人 极性基团，提高材料的表面能和粗糙度，消除其表面的弱界面层，以提高难粘材 料的粘附性能和粘接强度。另一方面，铜箔表面的污物必须清除，需要再辅以表 面处理，有利于提高铜箔的耐腐蚀性和附着力，从而能更好地与聚丙烯薄膜进行 粘接。铜箔和聚丙烯的粘接剂必须与铜箔和聚丙烯薄膜有很好的粘接外，还要有 耐醚、酯类溶剂性能，对环境污染小的特点。铜箔的表面通过粗砂打磨，细砂磨 打磨，然后用丙酮清洁，再用60'C恒温的7VaO//，《2526>8溶液的氧化处理，然 后，在室温条件下用《C/^溶液的钝化，胶粘剂用环氧树脂、尼龙6、甲醛二异 氰酸酯混合配方粘接。
上述工艺虽然较好的密封性能，但是，由于粘接的两种材质本身的物理化学特 性差异，其温度交变的耐老化特性，在锂电池整体结构中仍然属于危险的薄弱环 节，大量的早期失效的锂电池仍然是两种材质粘接处泄漏，导致锂离子吸潮失效， 因此，改进封装结构是改良锂电池寿命的重要途径，尤其是电芯导电铜箔电极现 有的封装工艺采用了许多污染环境的化学物质，在大量生产中，其环境影响不可 忽视。
发明内容
本发明就是针对现有锂电池密封导电电极密封处密封失效的问题提供一种安 全型封装结构的长寿命锂电池技术方案，并且，针对大量生产中环境影响的工艺 提供一种清洁工艺技术方案。
实现本发明的技术方案是，将现有的粘接密封导电电极改进为压紧密封，通过 机械结构将锂电池的封装材料与密封导电电极接触处的密封压力达到高于锂电 池软封装容器内产生的蒸汽压的压强，此时，锂电池的封装材料聚酰胺类聚合物薄膜，中间层铝薄，聚丙烯薄膜多层结构在受到双向刚性材料的机械挤压相当于 一个密封圈，即使锂电池软封装容器内产生一定的蒸汽压也无法穿透机械挤压压 紧的密封圈，双向刚性材料采用导电材料铜或钢材质，也可以采用其它导电金属 材料制造，如铝、镍制造，通过改进锂电池导电输出电极的密封方式，通过软包 封装复合铝膜由钢质箍圈的内径与导电铜管的外径在受到铆钉铆入产生内扩张 涨紧密封，可以克服密封导电电极与锂电池的封装材料聚丙烯薄膜在高低温交变 条件下密封失效，即使在电池的充放电化学过程生成一定蒸汽压，也会由于提高 了锂电池的整体耐压性能，达到在较小的内压不会泄漏，从而提高锂电池的整体 使用寿命。 积极意义
安全型封装结构的长寿命锂电池技术方案，有效提高了锂电池使用寿命起到降 低使用成本的作用，有利我国风力电力事业和太阳能光伏电池的发展，有利我国 推进替代石油动力汽车的电动交通事业，为节能减排起到积极作用，安全型封装 结构的长寿命锂电池技术方案，采用非化学方法的技术在大生产中应用，能减少 污染环境物质的使用，对环境保护具有积极意义。
图1是本发明安全型封装结构的长寿命锂电池外型平面示图2是图1的A—A剖视图3是是现有软包封装锂电池外型平面示图4是图3的B—B剖视图5是安全型封装结构的长寿命锂电池的密封导电电极封装结构示图； 图6是现有软包锂电池软包封装导电铜片封装结构详图； 图7是软包封装复合铝膜4层结构示图8是软包封装复合铝膜3层结构示图1中，密封导电电极l、软包封装复合铝膜2;
图2中，密封导电电极l、软包封装复合铝膜2、电池芯3; 图3中，导电铜片la、软包封装复合铝膜2; 图4中，导电铜片la、软包封装复合铝膜2、密封胶3a; 图5中，外接导电铜片l一l、压紧铆钉1一2、钢质箍圈1一3、软包封装复合 铝膜2、卡紧帽i一5、压紧铆钉1~6、内接外接导电铜片1一7、电铜管1一8;图6中，导电铜片la、密封胶3a、软包封装复合铝膜2;
图7中，聚丙烯层2al1、聚酰胺类聚合物层2a22、中间铝层2a22、聚酰胺类 聚合物层2a23;图8中，聚丙烯层2al、聚酰胺类聚合物层2a3、中间铝层2a2; 具体实施例
参照图l，图2，图5，安全型封装结构的长寿命锂电池的密封导电电极1固 定在一端的软包封装复合铝膜2上，内接外接导电铜片l一7分别连接电池芯3 的正负极，内接外接导电铜片l一7由压紧铆钉1~6与导电铜管l一8压紧连接， 导电铜管l一8的另一端由压紧铆钉l一2压紧连接外接导电铜片l一l，导电铜 管1—8的外径管壁由钢质箍圈l一3箍紧，软包封装复合铝膜2被压紧固定在导 电铜管l一8的外径管壁由钢质箍圈l一3的内径管壁间，当压紧铆钉1^2，压 紧铆钉1—6从导电铜管1_8的内径涨压压入管内时，软包封装复合铝膜2被涨 紧在导电铜管1—8的外径与钢质箍圈l一3的内径间，起到密封圈的作用，为了 进一步增大密封面，在钢质箍圈l一3端头套紧一个卡套帽l一5，软包封装复合 铝膜2被卡套帽l一5与钢质箍圈l一3端头套紧压紧，起到密封圈作用。
依照图5，外接导电铜片l一l、压紧铆钉1^2、钢质箍圈1—3、软包封装复 合铝膜2、卡紧帽1一5、压紧铆钉1~6、内接外接导电铜片1一7、电铜管1—8 组成密封导电电极l。
参照图2，电池芯3，是由锂离子电池由下述元件组成负电极(阳极)，在放 电时发生氧化；正电极(阴极)，放电时发生还原；电解液，为离子运动提供输 运介质；隔膜，为电极间提供电子隔离；液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所 用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。 一般正 极使用LiCo02,负极使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。
正极可用的材料有钴酸锂(LiCo02)、镍酸锂(LiNi02)、锰酸锂(LiMn204) 等；
负极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、聚丙稀等组成的单层或者多层的微多孔薄膜；
电解液碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基
乙基碳酸酯等组成的一元、二元或者三元的混合物。 参照图6，导电铜片la与软包封装复合铝膜2之间的铜材质与聚丙乙烯材质
的密封采用密封胶3a，密封胶3a与导电铜片la脱胶密封失效的问题，软包封装复合铝膜2与密封胶3 a脱胶密封失效的问题被克服。
权利要求
1、一种安全型封装结构的长寿命锂电池由密封导电电极1、软包封装复合铝膜2、电池芯3组成，其特征是，软包封装复合铝膜2在钢质箍圈1-3的内径，导电铜管1-8的外径间涨紧密封。
2、 按权利要求1所述的安全型封装结构的长寿命锂电池，其特征是，内径导 电铜管l一8中心有铆进的压紧铆钉l一2，压紧铆钉1—6。
3、 按权利要求1所述的安全型封装结构的长寿命锂电池，其特征是，软包封 装复合铝膜2—面是钢质箍圈l一3的一端，另一面是卡套帽l一5相互压紧密封。
全文摘要
一种安全型封装结构的长寿命锂电池由软包封装复合铝膜、电池芯、外接导电铜片、压紧铆钉、钢质箍圈、软包封装复合铝膜、卡紧帽、压紧铆钉、外接导电铜片、导电铜管组成的密封导电电极组成整体结构，与现有的导电铜片与聚丙烯材质的密封所采用密封胶密封相比，具有耐压更高，耐温度交变老化，密封包材聚丙烯材质与导电铜片粘接处脱胶导致密封失效的问题被克服，软包封装复合铝膜通过机械压紧构成的容器状密封包装，即使在电池的充放电化学过程生成一定蒸汽压，也会由于提高了锂电池的整体包装耐压性能达到在较小的内压不会泄漏的效果，从而提高锂电池的整体使用寿命。
文档编号H01M2/06GK101673849SQ20081016574
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者梁 邓 申请人:梁 邓