专利名称：一种带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池。
背景技术：
现有技术中锂离子电池根据外壳材质主要分为三种类型，金属外壳、塑料外壳和铝塑复合膜外壳，塑料外壳虽然能够耐电解液腐蚀，但由于散热差，在大倍率充放电时容易发生变形，壳体密封性差且阻燃性差；而铝塑复合膜外壳制作的电池容易发生腐蚀及胀气， 相对金属外壳而言，密封性较差；金属钢壳材料成本和生产成本较高，密封性优良，目前广泛用于锂离子电池领域，但随着电池使用轻量化及低成本的需求，铝材质的外壳在质量及价格上的竞争优势突显出来，但由于铝金属是两性金属，它会与酸碱反应，导致铝外壳出现腐蚀、胀气等缺陷，从而制约了其在锂离子电池上的应用。在专利公开CN101345^3A中提出一种铝壳锂离子电池，包括壳盖、壳体和容纳于壳体内的正、负极极片，所述壳盖上设有两个电极引出孔，分别连接有正极电极密封结构和负极电极密封结构，所述电极密封结构包括连接片、穿过电池壳盖上铆钉孔设置的铆钉以及位于电池壳盖与铆钉之间的凸形垫圈和套于铆钉上、位于壳盖与连接片之间的凹形垫圈，所述壳盖、壳体均为铝壳；所述正极电极密封结构的凹形垫圈和凸形垫圈中至少一个由导电塑料构成，导电塑料的电阻值为IO2IO4欧姆。该发明实现了用铝壳制作锂离子电池， 并能有效阻止铝壳被电解液腐蚀，而且不会出现打火现象。但是采用该发明制作的电池由于采用导电塑料及其含有填料的复合材料作为密封的凹形垫圈或凸形垫圈，该复合材料在电解液中容易发生溶胀，从而使得电池盖板的密封性降低，电池存在胀气隐患，从而无法实现规模化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不存在胀气隐患、密封性好、耐蚀性优良并改善安全性能的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池。为达到上述目的，本发明提供了一种带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其包括一电池极芯及一电池壳身，将电池极芯置入电池壳身中，电池壳身内注入电解液，并采用铝壳盖板组件密封，其中，所述铝壳盖板组件含有一耐蚀保护装置，该装置由导电金属胶与铝金属粘结制成，将盖板顶盖与盖板上的正极极耳连接片连接在一起。上述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其中，所述的耐蚀保护装置包含 采用导电金属胶粘结的两根铝金属条，其中，铝金属条采用聚丙烯胶带包覆处理； 密封该粘结的铝金属条的铝塑复合膜，该铝塑复合膜耐电解液腐蚀；及
铝塑复合膜密封铝金属条形成的密封腔。上述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其中，所述的耐蚀保护装置的密封腔内充有惰性气体。
上述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其中，所述耐蚀保护装置的制备方法为把带有聚丙烯胶带的两根铝金属条之间采用导电金属胶粘结，然后用耐电解液腐蚀的铝塑复合膜密封，并在密封腔中充入惰性气体。上述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其中，所述的导电金属胶选择导电银胶或导电铝胶。上述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其中，所述耐蚀保护装置通过一耐腐蚀的卡扣卡在盖板顶盖上，避免电池在振动测试中脱落。铝及其合金为两性金属，在大气中铝的外表面覆盖了一层氧化物，这有效的减缓了铝金属的腐蚀速率。但在PH值小于4及大于8的环境中，铝及铝合金容易发生点腐蚀及缝隙腐蚀，造成铝金属的失效。锂离子电池的铝壳壳盖包括正极铝连接片及负极铜、镍或铜镀镍连接片，铝的标准电极电位为-1. 66V，铜的标准电极电位为0. 337V，由于电极电位越负，金属越容易失去电子转化为离子状态进入溶液中，金属越不耐腐蚀，在电解液LiPF6存在条件下，游离态的锂离子可嵌入铝离子结合形成锂铝合金，从而引起铝金属的电化学腐蚀。为了同时满足铝壳锂离子电池安全性及耐腐蚀性的需求，铝壳电池壳盖顶盖与正极金属连接片之间采用耐蚀保护装置连接，这样一方面使铝壳外壳带正电，铝外壳的电极电位提高，铝金属进入稳定的钝化区，避免了铝外壳金属的腐蚀，从而达到阳极保护的作用。另一方面当电池发生针刺、短路及过充等安全隐患时，设置在盖板顶盖上的耐蚀保护装置由于瞬间通过了很大的电流，从而粘结在两铝金属条之间的导电金属胶会直接熔断，从而及时的保证电池外壳处于绝缘状态，由于耐蚀保护装置采用充了惰性气体的铝塑复合膜密封，从而避免了在熔断的瞬间出现打火现象，从而有效的保证了电池的安全性，使铝壳锂离子电池达到耐腐蚀及提高安全性的目的。在一些实施方式中，所述铝壳电池外壳盖板组件还包括极柱、密封垫、盖板顶盖、 防爆阀、极耳连接片和铆钉。在一些实施方式中，所述耐蚀保护装置由导电金属胶与铝金属粘结制成，导电金属胶优选导电银胶或导电铝胶，把带有聚丙烯胶带的两根铝金属条之间采用导电金属胶粘结，然后用耐电解液腐蚀的铝塑复合膜密封。聚丙烯胶带与铝塑复合膜之间热封后能实现全密封，避免耐蚀保护装置被电解液腐蚀，从而提高器件的可靠性。在一些实施方式中，所述耐蚀保护装置优选引出条为铝金属的PTC装置，这是为了避免在电解液存在的条件下出现异种金属的接触腐蚀。本发明通过密封垫形成完全密封、绝缘的电池盖板组件，并通过连接盖板顶盖与盖板顶盖上的正极金属连接片(正极极耳连接片)的耐蚀保护装置，提高电池的耐蚀性，消除电池的气胀隐患，提高电池的安全性能。本发明提供的电池制作、安装简便，安全性好，尤其适用于大型的动力电池。本发明具有以下有益效果
(1) 本发明将铝壳盖板顶盖与正极金属连接片之间采用耐蚀保护装置连接，弥补了现有的铝壳电池存在的腐蚀及气胀的隐患，从而提高了电池壳体的耐蚀性。(2)本发明采用导电金属胶保护装置作为连接条，能够起到保险丝作用，使得铝壳在发生针刺、短路、过充等安全隐患时，铝外壳与正极之间及时断开连接，从而有效的提高了锂离子铝壳电池的安全性能。
图1是本发明实施例1的铝壳锂离子电池外形图2是本发明图1中耐蚀保护装置在壳盖板组件1上的安装图。
具体实施例方式以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。实施例1
如图1及图2所示，为一种带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其包括铝壳盖板组件 1、电池壳身2及容纳于电池壳身2内的电池极芯3，电池壳身内注入电解液，所述盖板组件包括极柱4、密封垫5、盖板顶盖6、防爆阀7、极耳连接片8和铆钉9及耐蚀保护装置10。该盖板顶盖6上设置有若干通孔(图中未示，该通孔的作用是用于铆钉9穿透盖板顶盖6以固定极柱4 ；优选地，盖板顶盖6两侧各设两个通孔)。所述的密封垫也设有与盖板顶盖上的通孔相应数量和尺寸的通孔，将含有通孔的密封垫5置于盖板顶盖6的通孔周围，且该盖板顶盖6内外两侧均设置有密封垫5。进一步地，该密封垫5选用PFA材料(S卩，可溶性聚四氟乙烯)，其具有较佳地耐高温和耐化学腐蚀性特性，还有很好的电性能，其电绝缘性不受温度影响，不容易被电解液溶胀，不会出现胀气问题，可以很好地达到密封效果。所述的极柱4与极耳连接片8分别置于盖板顶盖6的内外两侧，然后采用铆钉9将其铆压到电池的盖板顶盖6上，从而形成紧密、绝缘的电池盖板组件1。盖板组件1上还具有防爆阀7。将盖板顶盖6与正极极耳连接片8之间采用耐蚀保护装置10连接。所述盖板顶盖6及电池壳身2均为铝材质，所述耐蚀保护装置10由导电金属胶与铝金属粘结制成，所述导电金属胶优选导电银胶或导电铝胶，具体地，把包覆有聚丙烯胶带的两根铝金属条之间采用导电金属胶粘结，然后用耐电解液腐蚀的铝塑复合膜密封，并在密封腔中充入惰性气体。优选地，所述耐蚀保护装置10通过一耐腐蚀的卡扣11卡在上盖板顶盖6上，以避免电池在振动测试中脱落。将带有耐蚀保护装置的铝壳盖板组件与电池壳身及电池极芯体组装成电池后，进行高温烘烤，然后注入电解液，电池成化一段时间后进行预充、封口 ；然后分容。将制作的铝壳锂离子电池进行如下测试
(1)安全测试采用Φ 8mm的钢针进行针刺试验，采用2πιΩ的外接内阻短路IOmin进行短路测试，采用恒流稳压源进行IC恒流充电至IOV的过充试验。(2)振动测试用夹具将充满电的电池紧固到振动试验台上，进行线性扫频振动试验①放电电流=II1 (A);②振动方向Ζ轴振动；③振动频率10Hz 50Hz ；④最大加速度；30m/s2 ；⑤扫频循环10次；⑥振动时间lh。(3)高温储存测试在80°C高温箱中储存100%S0C、50%S0C、20%S0C的电池；每周将电池从高温箱中取出，进行两个全充放循环，记录电池的放电容量；将电池再充电至规定的SOC状态(电池荷电状态)，然后在给定的温度条件下储存。当不可恢复容量达到80%的额定容量或两个月的储存时间达到时，终止试验，然后解剖电池观察电池是否发生腐蚀。
上述试验结果表明
(1)电池在针刺、短路及过充试验中均未出现冒烟、燃烧及爆炸现象，电池最高温度均在100°C以下，这表明该电池具有良好的安全性。(2)电池在振动测试时未出现放电电流锐变、电压异常、电池壳变形、电解液溢出等现象。(3)电池经过高温储存后，电池能够正常充放电，通过电池解剖发现电池未出现腐蚀产物AlF3。实施例2
一种带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，包括盖板组件1、电池壳身2及容纳于电池壳身2内的电池极芯3，所述盖板组件1包括耐蚀保护装置10，该耐蚀保护装置10由金属引出条为铝金属的PTC装置，PTC的阻值为20πιΩ至1Ω。然后采用激光焊将其一端焊在盖板组件1的盖板顶盖6上，另一端焊在正极极耳连接片8上。在一些实施方式中，所述金属引出条的厚度为0.05mm-0. 2mm，宽度为Imm-lOmm， 其中优选厚度为0. 1mm，宽度为2mm-6mm，在实际应用过程中根据短路电流的大小来决定金属引出条的厚度、宽度或导线的直径。在一些实施方式中，所述耐蚀保护装置一端焊接在盖板组件的盖板顶盖上，另一端焊接在盖板顶盖的正极金属连接片或铝集流体上。在一些实施方式中，所述电池盖板组件和电池壳身的材质为纯铝、铝镁合金、铝锰合金或铝钛合金等。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，包括一电池极芯(3)及一电池壳身(2)， 将电池极芯(3)置入电池壳身(2)中，电池壳身(2)内注入电解液，并采用铝壳盖板组件(1) 密封，其特征在于，所述铝壳盖板组件(1)含有一耐蚀保护装置(10)，该装置由导电金属胶与铝金属粘结制成，将盖板顶盖(6 )与盖板上的正极极耳连接片(8 )连接在一起。
2.如权利要求1所述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述的耐蚀保护装置(10)包含采用导电金属胶粘结的两根铝金属条，其中，铝金属条采用聚丙烯胶带包覆处理；密封该粘结的铝金属条的铝塑复合膜，该铝塑复合膜耐电解液腐蚀；及铝塑复合膜密封铝金属条形成的密封腔。
3.如权利要求2所述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述的耐蚀保护装置(10)的密封腔内充有惰性气体。
4.如权利要求3所述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述耐蚀保护装置(10)的制备方法为把带有聚丙烯胶带的两根铝金属条之间采用导电金属胶粘结，然后用耐电解液腐蚀的铝塑复合膜密封，并在密封腔中充入惰性气体。
5.如权利要求广4中任意一项所述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述的导电金属胶选择导电银胶或导电铝胶。
6.如权利要求5所述的带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其特征在于，所述耐蚀保护装置(10)通过一耐腐蚀的卡扣(11)卡在盖板顶盖(6)上，避免电池在振动测试中脱落。
全文摘要
本发明公开了一种带有耐蚀保护装置的铝壳锂离子电池，其包括一电池极芯及一电池壳身，将电池极芯置入电池壳身中，电池壳身内注入电解液，并采用铝壳盖板组件密封，其中，该铝壳盖板组件含有一耐蚀保护装置，该装置由导电金属胶与铝金属粘结制成，将盖板顶盖与盖板上的正极极耳连接片连接在一起。本发明提供的电池解决了铝壳电池耐蚀性差的问题，同时消除了胀气隐患，提高了铝壳电池的安全性及密封性，当铝壳电池发生针刺、短路及过充等安全隐患时，铝壳壳体起到自保护功能，适用于安全性及质量比能量要求高的领域。
文档编号H01M10/0525GK102394280SQ20111039752
公开日2012年3月28日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者侯敏, 曹辉, 王东, 赵文鹏, 陈晓宇 申请人:上海航天电源技术有限责任公司