专利名称：一种高密封性圆柱形锂电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及新能源有关的化学电源技术领域，尤其是用于风能和太阳能的贮能以及动力的高密封性圆柱形锂离子电池。
背景技术：
随着风能，太阳能的快速发展，其产生的电能由于不够稳定，易对电网产生冲击，因此建立相应的蓄能电站势在必行，因此需要可靠性高的大容量锂离子电池用于蓄能电站，以贮存风能，太阳能所产生的电，蓄能电站对电池的要求很高，比如高可靠性以及长使用寿命(10年以上)等，大容量圆柱形锂离子电池具有高能量密度(> 130wh/kg)，制造工艺简单等优点，但在技术上，现有大容量圆柱形电池的密封方式和集流方式缺乏高可靠性，比如电池的正极或负极极柱与壳体的绝缘和密封采用有机材料密封圈(如聚乙烯，聚丙烯，橡胶类等有机材质)，该类密封圈在应力条件下长时间使用存在老化变硬，变脆的可能， 从而失去其密封性，如果在5至10年以上长时间使用时，密封性失去会造成空气中的水和氧气进入电池内，电池会过早地失效。此外，现有大容量圆柱形电池的集流方式均是平面形状的集流板与极耳位端面焊接，例如专利201020280024. 4以及201010243100. 9中所示，实际上极耳位端面由于卷绕过程中的误差，对齐度有偏差造成极耳位端面并非绝对的平面形，由此，平面形状的集流板与极耳位端面的接触时，无法保证极耳位端面中的每一圈极耳均与平面形状的集流板接触到，由此造成电池的大电流放电效果差。
实用新型内容本实用新型为了现有技术每一圈极耳与平面状的集流板接触不好的问题解决的技术问题是提供一种正极极柱与正极端盖一体成型的高密封性圆柱形锂电池。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种高密封性圆柱形锂电池，包括电池壳体、设置在电池壳体内的电芯卷绕体、压盖电芯卷绕体两端的集流板、通过极耳与集流板相连的极柱和电池两极的端盖，所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述端盖包括正极端盖和负极端盖，所述正极极柱与正极端盖采用铝锭一次挤压或铸造方式一体成型。为了延长密封的有效寿命，本实用新型进一步优化，所述负极极柱与负极端盖之间开有孔壁，在该孔壁内设有陶瓷体，负极极柱与负极端盖通过所述陶瓷体绝缘密封，所述陶瓷体为高温氧化物陶瓷。为了能确保集流板与极耳位端面的良好接触和联接，本实用新型进一步优化，所述集流板直径小于或等于电芯卷绕体的直径，集流板相对于电芯卷绕体一面设有一条或两条以上的凸起条，所述凸起条嵌入电芯卷绕体两端的极耳位端面。其中，所述凸起条与电芯卷绕体两端的极耳位焊接固定。其中，所述凸起条为直线形或S形或圆弧形的条带状体。其中，所述凸起条相对于集流板表面的凸起高度为0. Olmm-1. 5mm。[0010]本实用新型的有益效果是，正极极柱与正极端盖成为一体，避免了正极极柱与正极端盖之间的密封问题，无需在正极极柱与正极端盖间采用密封。因此，本实用新型高密封性圆柱形锂电池可完全避开了有机密封圈的机械密封方式。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明。图I是本实用新型高密封性圆柱形锂电池的结构示意图；图2是本实用新型实施例中电芯卷绕体的结构示意图；图3是本实用新型实施例中正极或负极集流板的主视图IA ；图4是本实用新型实施例中正极或负极集流板的侧视图IB ；图5是本实用新型实施例中正极或负极集流板的主视图2A ；图6是本实用新型实施例中正极或负极集流板的侧视图2B ；图7是本实用新型实施例中正极或负极集流板的主视图3A ；图8是本实用新型实施例中正极或负极集流板的侧视图3B ；图9是本实用新型实施例中陶瓷绝缘密封的结构示意图。其中，I:电池壳体；2 :电芯卷绕体；21 :极耳位端面；22 :正极片；23 :负极片；24 :隔月旲；31 :正极集流板；32 :负极集流板；33 :凸起条；41 :正极极耳；42 :负极极耳；51 :正极极柱；52 :负极极柱；53 :陶瓷体；61 :正极端盖；62 :负极端盖。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。如图2所示，极耳位端面21 :是由于正极片22、负极片23及隔膜24卷绕时，负极片23未涂料部分的铜箔或正极片22未涂料的铝箔的边形成的端面，其实等同于电芯卷绕体2圆柱形的顶面和底面。请一并参阅
图1，如图所示，本实用新型高密封性圆柱形锂电池的实施例包括电池壳体I、电芯卷绕体2、正极集流板31、负极集流板32、正极极耳41、负极极耳42、正极极柱51、负极极柱52、正极端盖61和负极端盖62，电池壳体I除陶瓷绝缘密封体外的材质为铝合金或镍。电池壳体I与电池正极端盖61,负极端盖62用激光焊接在一体,正极极柱51材质为铝合金，负极极柱52材质为铜或铜镀镍或纯镍，正极集流板31材质为铝合金，负极集流板32材质为铜或铜镀镍或纯镍，正极集流板31和负极集流板32设有4个孔，以供电解液的流入，正极集流板31与的正极极耳41激光焊接在一起，正极极耳41材质为铝合金，该正极极耳41的另一端与正极端盖61相焊接，由此与正极极柱51导通，负极集流板32与负极极耳42激光焊接在一起，负极极耳42材质为铜或铜镀镍或纯镍，该负极极耳42的另一端与负极极柱52激光焊联接在一起，电池壳体I内的电芯卷绕体2包括涂敷有磷酸铁锂活性材料的正极片、涂敷有石墨活性材料的负极片、材质为聚乙烯或聚丙烯的隔膜以及材质为聚四氟乙烯或聚丙烯或铝的卷绕体中心的芯轴。电池正极柱设有注液口，注液完成后用钢珠对注液口进行密封。本实用新型的正极极柱51与正极端盖61采用铝锭一次挤压或铸造成型方式加工而成，正极极柱51与正极端盖61成为一体，避免了正极极柱51与正极端盖61之间的密封问题，无需在正极极柱51与正极端盖61之间采用密封。因此，本实用新型高密封性圆柱形锂电池可完全避开了有机密封圈的机械密封方式。在本实施例中，如图3至8所示，正极集流板31或负 极集流板32相对于电芯卷绕体2 —面设有一条或两条以上的凸起条33，所述凸起条33可以为直线形或类似S形或圆弧形的条带状体，凸起条33相对于集流板表面的凸起高度为为0. Olmm I. 5mm,凸起的直线形条带状体可为平行排布，或交叉排布，所述集流板直径小于或等于电芯卷绕体2的直径。实际电池制造时，在正极集流板31或负极集流板32表面施加压力，使其表面的凸起条33嵌入到极耳位端面21内，由于铝箔、铜箔厚度很薄(小于0. 03mm)，且柔软，因此很容易使集流板上凸起条33带状体嵌入到极耳位端面21中，并且确保集流板上凸起条33带状体与每一层铜箔或铝箔紧密接触，然后用激光焊机将凸起条33带状体与极耳位端面21的铜箔或招箔焊接在一起，当正极集流板31或负极集流板32上凸起条33带状体嵌入到极耳位端面21中，极耳位端面21相应出现内凹进形状，凹进形状与正极集流板31或负极集流板32上凸起条33带状体的形状相吻合，如果正极集流板31或负极集流板32上凸起条33带状体的形状为直线形平行排布，则极耳位端面21相应出现内凹进形状也为直线形平行排布。通过上述结构，本实用新型高密封性圆柱形锂电池提供的嵌入式的集流板，集流板上凸起条33带状体嵌入到极耳位端面21中，确保集流板上凸起条33带状体与每一层铜箔或铝箔紧密接触，并且由激光焊机实现集流板与极耳位之间有效焊接，从而能有效传导电流以及有效导出电芯内部的热量，尤其可以大电流2C或3C输出。在本实施例中，如图9所示，本实用新型采用高温陶瓷绝缘密封的方法替代现有的有机密封圈的机械密封方式，所述负极极柱52与负极端盖62之间开有孔壁，在该孔壁内设有陶瓷体53，负极极柱52与负极端盖62通过所述陶瓷体53绝缘密封，并且整个电池壳体I的密封避开了有机密封圈的机械密封方式，所述陶瓷体53为高温氧化物陶瓷，高温氧化物陶瓷(如 Al2O3' ZrO, MgO, CaO, B2O3' ThO2' Cr2O3> Si02、Be0、3Al203 2Si02 等)，碳化物陶瓷，硼化物陶瓷，氮化物陶瓷及硅化物陶瓷等。通常具有耐高温，高强度，高硬度，良好的电性能、热性能和化学稳定性。氧化物高温陶瓷大都在氧化气氛，真空等状态烧结，非氧化物高温陶瓷常用热压或特定气氛下(如氩、氮)烧结。本实用新型高密封性圆柱形锂电池采用高温陶瓷绝缘密封的方式延长了密封的有效寿命，高温陶瓷绝缘密封体在应力条件下长时间使用不会老化变硬，变脆，不会失去其密封性，使得电池使用寿命可长及10年以上。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种高密封性圆柱形锂电池，包括电池壳体、设置在电池壳体内的电芯卷绕体、压盖电芯卷绕体两端的集流板、通过极耳与集流板相连的极柱和电池两极的端盖，其特征在于所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述端盖包括正极端盖和负极端盖，所述正极极柱与正极端盖采用铝锭一次挤压或铸造方式一体成型。
2.根据权利要求I所述的高密封性圆柱形锂电池，其特征在于所述负极极柱与负极端盖之间开有孔壁，在该孔壁内设有陶瓷体，负极极柱与负极端盖通过所述陶瓷体绝缘密封，所述陶瓷体为高温氧化物陶瓷。
3.根据权利要求I所述的高密封性圆柱形锂电池，其特征在于所述集流板直径小于或等于电芯卷绕体的直径，集流板相对于电芯卷绕体一面设有一条或两条以上的凸起条，所述凸起条嵌入电芯卷绕体两端的极耳位端面。
4.根据权利要求3所述的高密封性圆柱形锂电池，其特征在于所述凸起条与电芯卷 绕体两端的极耳位焊接固定。
5.根据权利要求4所述的高密封性圆柱形锂电池，其特征在于所述凸起条为直线形或S形或圆弧形的条带状体。
6.根据权利要求5所述的高密封性圆柱形锂电池，其特征在于所述凸起条相对于集流板表面的凸起高度为O. Olmm-1. 5mm。
专利摘要本实用新型公开了一种高密封性圆柱形锂电池，包括电池壳体、设置在电池壳体内的电芯卷绕体、压盖电芯卷绕体两端的集流板、通过极耳与集流板相连的极柱和电池两极的端盖，所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述端盖包括正极端盖和负极端盖，所述正极极柱与正极端盖采用铝锭一次挤压或铸造方式一体成型。本实用新型的有益效果是，正极极柱与正极端盖成为一体，避免了正极极柱与正极端盖之间的密封问题，无需在正极极柱与正极端盖间采用密封。因此，本实用新型高密封性圆柱形锂电池可完全避开了有机密封圈的机械密封方式。
文档编号H01M10/058GK202549969SQ201220116589
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者宋佑, 张潘毅, 张贵萍, 李振, 李春庆, 李锦运, 王琮玮, 胡治懌, 胡白莎, 邓刚, 黄子欣 申请人:长宜电通科技股份有限公司