可拆卸聚合物锂离子电池及其组装方法
【专利摘要】本发明公开了一种可拆卸聚合物锂离子电池，包括至少两个并联的聚合物锂离子电芯，以及固定连接并构成电芯容纳腔的上不锈钢片、下不锈钢片、顶壳和底壳，所述的上不锈钢片和下不锈钢片两侧和底部分别向内弯折地形成有侧连接边和插齿，所述的底壳上设置有与所述的插齿对应的插槽，所述的上不锈钢片和下不锈钢片的顶部分别与顶壳注塑连接，上不锈钢片和下不锈钢片的两侧的侧连接边的搭接部位焊接连接。本发明提供了一种封装精密、容量密度最大化且成本较低的电芯封装结构，将两个或者两个以上的聚合物电芯叠放并联焊接后再与保护板焊接，电池外壳封装结构采用塑胶外壳与金属外壳相结合的封装结构，节省封装尺寸，使电池封装结构更紧凑化。
【专利说明】可拆卸聚合物锂离子电池及其组装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池【技术领域】，特别是涉及一种可拆卸聚合物锂离子电池及其组装方法。
【背景技术】
[0002]聚合物锂离子电池，由于具有更高的安全性，更高的质量能量密度，已越来越受到业界和客户的青睐。目前，聚合物锂离子电池越来越多地被用于多种便携式移动设备领域。对于一些手持式或便携式移动设备(如移动WIFI发射器)，由于不像手机要求超薄化，为了设备尺寸的小型化及设备续航时间的最大化即电池容量的最大化，可使用长宽尺寸有限制而厚度尺寸较大的电池。为了方便用户更换电池，此类电池往往设计为可拆卸电池，由于电池厚度尺寸大，单只聚合物锂离子电芯无法满足要求，往往需要至少两只电芯叠加。
[0003]图1所示为现有技术的两并可拆卸聚合物锂离子电池的结构示意图。如图1所示，现有技术中通过此类电池的封装结构为上塑胶外壳100、下塑胶外壳200通过卡扣扣合或超声波焊接构成容纳腔，这样操作封装占用空间尺寸较大，无法达到电池的容量密度最大化。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种新型可拆卸聚合物锂离子电池封装结构及其组装方法。
[0005]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0006]一种可拆卸聚合物锂离子电池，包括至少两个并联的聚合物锂离子电芯，以及固定连接并构成电芯容纳腔的上不锈钢片、下不锈钢片、顶壳和底壳，所述的上不锈钢片和下不锈钢片两侧和底部分别向内弯折地形成有侧连接边和插齿，所述的底壳上设置有与所述的插齿对应的插槽，所述的上不锈钢片和下不锈钢片的顶部分别与顶壳注塑连接，上不锈钢片和下不锈钢片的两侧的侧连接边的搭接部位焊接连接。
[0007]一种可拆卸聚合物锂离子电池的组装方法，其特征在于，包括以下步骤
[0008]I)在聚合物锂离子电芯的头部贴头部绝缘胶带，在后部的电芯的凹槽内填充泡棉以辅助支撑极耳；
[0009]2)将前后平行叠放的聚合物电芯之间的通过双面胶带粘接固定，同时将后部的电芯的正负极耳分别与前部电芯的正负极耳连接；
[0010]3)在最前部的聚合物电芯的正负极耳前端分别与保护板上的镍片焊接；
[0011]4)极耳位置贴极耳绝缘胶带，在并联后的电芯侧部贴侧边绝缘胶带；
[0012]5)将保护板与顶壳通过卡扣结构预连接；
[0013]6)将前侧的聚合物电芯的正面贴双面胶带并与上不锈钢片粘接，同时将上不锈钢片与顶壳的台阶搭接，
[0014]7)将上不锈钢片的插齿插入塑胶底壳的插槽中，同时上不锈钢片与底壳的台阶搭接在一起；
[0015]8)将后部的聚合物电芯的背面贴双面胶带并与下不锈钢片粘结，将下不锈钢片的插齿插入底壳的插槽中，将下不锈钢片与顶壳和底壳的台阶分别搭接在一起，下不锈钢片的侧连接边与上不锈钢片的侧连接边搭接在一起；
[0016]9)将搭接的侧连接边焊接；采用激光焊工艺，每侧有若干均布的焊点；
[0017]10)通过上不锈钢片的上浇口和下浇口对电芯容纳腔内注塑热熔胶，形成对电池的填充、粘接及对保护板的支撑作用。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0019]本发明提供了一种封装精密、结构可靠、容量密度最大化且成本较低的电芯封装结构，将两个或者两个以上的聚合物电芯叠放并联焊接后再与保护板焊接，焊接后的电芯装配外壳，外壳由塑胶顶壳、塑胶底壳、上不锈钢片、下不锈钢片组成，电池的头部和尾部分别使用塑胶顶壳和塑胶底壳，电池的主体部位扣合不锈钢片，在上、下不锈钢片的侧边搭接部位使用激光焊焊接，电池的头部和尾部开浇口进行注塑达到对电池的结构可靠性保证，从而制造成可拆卸成品电池。对于应用厚度较大的可拆卸电池的场合，使用上述封装结构，使电池结构紧凑，达到电池的容量密度最大化及结构可靠性的有力保证，且成本较低。电池外壳封装结构采用塑胶外壳与金属外壳相结合的封装结构，节省封装尺寸，使电池封装结构更紧凑化。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1所示为传统两并可拆卸聚合物锂离子电池的结构示意图；
[0021]图2所示为本发明的可拆卸聚合物锂离子电池的结构示意图；
[0022]图3所示为两电芯叠放及与保护板焊接示意图；
[0023]图4所示为图3中A部分的局部放大图；
[0024]图5所示为保护板与顶壳内卡扣装配示意图；
[0025]图6所示为保护板与顶壳外卡扣装配示意图；
[0026]图7所示为电池外壳结构装配示意图；
[0027]图8所示为电池钢片侧边激光焊示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]如图2-8所示，本发明的可拆卸聚合物锂离子电池包括两个并联的前聚合物锂离子电芯5和后聚合物锂离子电芯7，以及固定连接并构成电芯容纳腔的0.1mm厚的上不锈钢片1、0.1mm厚的下不锈钢片8、塑料顶壳13和塑料底壳6，所述的上不锈钢片和下不锈钢片包括片状本体，所述的本体两侧和底部分别向内弯折地形成有用以实现上、下不锈钢片侧部固定连接的侧连接边104、801和用以实现上、下不锈钢片底部与底壳6固定连接的插齿101、802，所述的底壳为板状结构且其上设置有与所述的插齿对应的插槽602，所述的上不锈钢片和下不锈钢片的顶部分别与板状的顶壳注塑连接，上不锈钢片和下不锈钢片的两侧的侧连接边的搭接部位焊接连接。其中，所述的聚合物锂离子电芯之间，以及聚合物锂离子电芯与所述的上不锈钢片或下不锈钢片的片体部分分别通过双面胶3固定连接。所述的顶壳的下表面以及底壳的上表面分别形成有与所述的上不锈钢片和下不锈钢片的厚度对应的台阶1303、601，利用台阶实现上、下不锈钢片的定位，同时保证整体的美观性。由于电池的整体结构要求底壳为塑料材质,钢片的插齿插入底壳对应的插槽中，在低压注塑后可达到非常可靠的结构连接，完全满足电池跌落等性能。
[0030]本发明提供了一种封装精密、结构可靠、容量密度最大化且成本较低的电芯封装结构，将两个或者两个以上的聚合物电芯叠放并联焊接后再与保护板焊接，焊接后的电芯装配外壳，外壳由塑胶顶壳、塑胶底壳、上不锈钢片、下不锈钢片组成，电池的头部和尾部分别使用塑胶顶壳和塑胶底壳，电池的主体部位扣合不锈钢片，在上、下不锈钢片的侧边搭接部位使用激光焊焊接，电池的头部和尾部开浇口进行注塑达到对电池的结构可靠性保证，从而制造成可拆卸成品电池。对于应用厚度较大的可拆卸电池的场合，使用上述封装结构，使电池结构紧凑，达到电池的容量密度最大化及结构可靠性的有力保证，且成本较低。电池外壳封装结构采用塑胶外壳与金属外壳相结合的封装结构，节省封装尺寸，使电池封装结构更紧凑化。
[0031]具体地说，在所述的顶壳中部设置有与之卡扣卡接并注塑连接的保护板12，所述的保护板包括基板和与所述的基板固定连接的镍带，所述的镍带分别与对应的聚合物锂离子电池的极耳焊接连接。即为实现电芯极耳与外部电极的连接，在所述的锂离子电池中，后部的电芯的正负极耳701分别与前部电芯的正负极耳并联焊接连接；前部的聚合物锂离子电芯的极耳501与保护板上的镍片1201焊接，所述的保护板的镍片及电芯的极耳折弯，并且保护板的基板1202外端与设置在顶壳的卡扣卡接，同时，在后部的聚合物锂离子电芯的极耳和芯体之间的凹槽中设置有泡棉条11以定位支撑极耳。
[0032]保护板上的镍带与电芯的极耳焊接，焊接后极耳及镍带进行折弯，以保证电池的结构紧凑性和最终尺寸。保护板的基板与顶壳可采用内卡扣连接，也可使用外卡扣连接，使用时可根据情况选用内卡扣或外卡扣的其中一种，具体来说，如图5所示，内卡扣1301、1302设置在顶壳的中部开口内侧，利用内卡扣将保护板基板定位支撑。如图6所示，外卡扣是指在顶壳侧边的设置卡槽1303，同时在保护板的基板的周边设置与所述的卡槽1303对应的凸边1203以装配形成卡扣，通过内卡扣或外卡扣达到对保护板的预连接和支撑，在低压注塑后达到足够的连接和支撑效果。
[0033]泡棉在背面电芯的凹槽中，凹槽是聚合物锂离子电芯特有的结构，是聚合物电芯的头部封边部分，泡棉的作用有两个:(I)填充作用，减少注塑的热熔胶量；(2)起到支撑作用，便于背面电芯的极耳折弯，电芯并联焊接前需将背面电芯极耳弯折与前部电芯极耳搭接
[0034]下面将通过具体步骤对本发明做进一步说明
[0035]本发明的可拆卸聚合物锂离子电池的组装方法，包括以下步骤:
[0036]I)在电芯的头部贴头部绝缘胶带10，在后部的电芯的凹槽内填充泡棉条11以辅助支撑极耳；
[0037]2)将前后平行叠放的聚合物电芯之间的通过双面胶3带粘接固定，同时将后部的电芯的正负极耳分别与前部电芯的正负极耳并联焊接连接；
[0038]3)在最前部的聚合物电芯的正负极耳前端分别与保护板上的对应镍片焊接，焊接形式不限，可使用激光焊、电阻焊或锡焊等；
[0039]4)极耳位置贴极耳绝缘胶带9以对聚合物电芯绝缘保护的作用，在并联后的电芯侧部贴侧边绝缘胶带4以防止壳短路，同时在钢片侧边激光焊时对电芯起到保护作用；
[0040]5)通过顶壳的卡扣预先支撑保护板；
[0041]6)将前侧的聚合物电芯的正面贴双面胶带并与上不锈钢片粘接，同时上不锈钢片与顶壳的台阶搭接；
[0042]7)将塑胶底壳的插槽插入上不锈钢片的插齿中，同时上不锈钢片与底壳的台阶搭接在一起；
[0043]8)将后部的聚合物电芯的背面贴双面胶带并与下不锈钢片粘结，将下不锈钢片的插齿插入底壳的插槽中，将下不锈钢片与顶壳和底壳的台阶分别搭接在一起，下不锈钢片的侧连接边与上不锈钢片的侧连接边搭接在一起；
[0044]9)将搭接的侧连接边激光焊焊接，每侧均布焊接若干组焊点，能有效限制钢片侧边的反弹，保证尺寸和外观，如图8所示，焊点三个为一组且均匀间隔分布。
[0045]10)通过上不锈钢片的上浇口 103和下浇口 102对电芯容纳腔内注塑热熔胶2，形成对电池的填充、粘接及对保护板的支撑作用。所述上不锈钢片的头部和尾部的中间或两侧开浇口，上浇口大小约为2mm*2mm，下浇口大小约为通过上、下浇口对电池注塑，将保护板的基板与顶壳进一步注塑连接，来保证电池的结构可靠性。
[0046]最后，包裹标签15及粘贴水贴纸14,最终形成成品电池。
[0047]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种可拆卸聚合物锂离子电池，其特征在于，包括至少两个并联的聚合物锂离子电芯，以及固定连接并构成电芯容纳腔的上不锈钢片、下不锈钢片、顶壳和底壳，所述的上不锈钢片和下不锈钢片两侧和底部分别向内弯折地形成有侧连接边和插齿，所述的底壳上设置有与所述的插齿对应的插槽，所述的上不锈钢片和下不锈钢片的顶部分别与顶壳注塑连接，上不锈钢片和下不锈钢片的两侧的侧连接边的搭接部位焊接连接。
2.如权利要求1所述的可拆卸聚合物锂离子电池，其特征在于，所述的聚合物锂离子电芯之间，以及聚合物锂离子电芯与所述的上不锈钢片或下不锈钢片的片体部分分别通过双面胶固定连接。
3.如权利要求1所述的可拆卸聚合物锂离子电池，其特征在于，在所述的顶壳中部设置有与之卡扣卡接并注塑连接的保护板，所述的保护板包括基板和与所述的基板固定连接的镍带，所述的镍带分别与对应的聚合物锂离子电池的极耳焊接连接。
4.如权利要求1所述的可拆卸聚合物锂离子电池，其特征在于，在后部的聚合物锂离子电芯的极耳和芯体之间的凹槽中设置有泡棉条以定位支撑极耳。
5.如权利要求1所述的可拆卸聚合物锂离子电池，其特征在于，所述的顶壳的下表面以及底壳的上表面分别形成有与所述的上不锈钢片和下不锈钢片对应的台阶。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的可拆卸聚合物锂离子电池的组装方法，其特征在于，包括以下步骤 1)在聚合物锂离子电芯的头部贴头部绝缘胶带，在后部的电芯的凹槽内填充泡棉以辅助支撑极耳； 2)将前后平行叠放的聚合物电芯之间的通过双面胶带粘接固定，同时将后部的电芯的正负极耳分别与前部电芯的正负极耳连接； 3)在最前部的聚合物电芯的正负极耳前端分别与保护板上的镍片焊接； 4)极耳位置贴极耳绝缘胶带，在并联后的电芯侧部贴侧边绝缘胶带； 5)将保护板与顶壳通过卡扣结构预连接； 6)将前侧的聚合物电芯的正面贴双面胶带并与上不锈钢片粘接，同时将上不锈钢片与顶壳的台阶搭接， 7)将上不锈钢片的插齿插入塑胶底壳的插槽中，同时上不锈钢片与底壳的台阶搭接在一起; 8)将后部的聚合物电芯的背面贴双面胶带并与下不锈钢片粘结，将下不锈钢片的插齿插入底壳的插槽中，将下不锈钢片与顶壳和底壳的台阶分别搭接在一起，下不锈钢片的侧连接边与上不锈钢片的侧连接边搭接在一起； 9)将搭接的侧连接边焊接；采用激光焊工艺，每侧有若干均布的焊点； 10)通过上不锈钢片的上浇口和下浇口对电芯容纳腔内注塑热熔胶，形成对电池的填充、粘接及对保护板的支撑作用。
【文档编号】H01M10/058GK104466235SQ201410709697
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】李相涛, 张银峰, 张志强, 张洪星 申请人:天津力神电池股份有限公司