一种锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种锂离子电池，包括外密封壳体以及容纳在外密封壳体内的内密封电池，所述外密封壳体与内密封电池之间留有空腔，所述空腔内填充有保护气体；所述外密封壳体上设置有正极极柱、负极极柱、加压阀门和泄压阀门，所述加压阀门和泄压阀门与所述空腔相通；所述内密封电池包括内密封壳体和容纳在所述内密封壳体内的电芯；所述电芯通过正极极耳与所述正极极柱相连，通过负极极耳与所述负极极柱相连；所述内密封壳体上设置有气袋，所述气袋与所述内密封壳体内部相通。本实用新型可提高电池充放电效率，避免锂离子电池发生爆炸燃烧等极端情况，提高锂离子电池安全性。
【专利说明】
一种锂离子电池
技术领域
[0001]本实用新型涉及锂离子电池生产制造技术领域，具体是一种锂离子电池。
【背景技术】
[0002]目前，锂离子电池以其高能量密度、高安全性以及循环稳定等性能，在电子设备、储能、军事航天等领域广阔应用。随着科学技术的发展，在上述领域应用中，锂离子电池在不断提高能量密度的同时，对其安全性能以及循环寿命要求越来越高。
[0003]提高安全性的同时，保持锂离子电池长循环寿命一直是锂离子电池研究和开发工作的重点之一。除了通过提高锂离子电池正极材料、负极材料、隔膜、电解液自身安全特性和循环可靠性以及提高生产制造过程水平等方法外，如何根据锂离子电池电化学应用特性科学合理对电池进行设计，也是共同关注的方向。
[0004]传统的锂离子电池是密封结构，密封壳体包括金属合金材料、有机材料以及有机无机复合材料等，从而避免水分、氧气等对锂离子电池安全性以及循环寿命的影响。但是由于锂离子电池在生产制造过程中，正负极材料、隔膜、电解液中都有水分存在，同时石墨类负极材料本身与电解液有机溶剂在充电过程中也会发生反应，即使对锂离子电池进行首次预充电处理，但是随着锂离子电池不断循环使用，锂离子电池内部依然会产生气体，尽管具有一定刚度的金属合金材料密封壳体较有机材料以及有机无机复合材料密封壳体具备较强抵抗电池外形变形能力，但是无论电池密封壳体变形膨胀与否，锂离子电池密封壳体对锂离子电芯不同部位由于内部压力存在而施加接触压力不同，以致锂离子电芯内部正极片、隔膜、负极片翘曲变形，正负极片与隔膜之间接触面部分相互分离，从而降低锂离子电池充电效率，同时产生锂金属枝晶，该锂离子电池继续使用时，以上情况不断加剧，当内部气压达到一定程度后，锂离子电池会产生爆炸以及燃烧等极端情况。
[0005]同时当锂离子电池由于密封壳体内部压力大于密封壳体承受压力而产生泄露时，空气中水分、氧气等大量气体会瞬时进入锂离子电芯内部，与电解液、负极片剧烈反应，进而引发爆炸燃烧等极端情况。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型提出一种锂离子电池，解决了现有技术中锂离子电池易膨胀变形、爆炸燃烧等问题。
[0007]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0008]—种锂离子电池，包括外密封壳体以及容纳在外密封壳体内的内密封电池，所述外密封壳体与内密封电池之间留有空腔，所述空腔内填充有保护气体；
[0009]所述外密封壳体上设置有正极极柱、负极极柱、加压阀门和泄压阀门，所述加压阀门和泄压阀门与所述空腔相通；
[0010]所述内密封电池包括内密封壳体和容纳在所述内密封壳体内的电芯;所述电芯通过正极极耳与所述正极极柱相连，通过负极极耳与所述负极极柱相连;所述内密封壳体上设置有气袋，所述气袋与所述内密封壳体内部相通。
[0011 ] 进一步地，所述空腔内的保护气体的压强为0.2MPa < Pgas<0.5MPa。
[0012]进一步地，所述气袋的最大压强承受值为0.5MPa。
[0013 ]进一步地，所述保护气体为氮气、二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气。
[0014]进一步地，所述外密封壳体为金属合金壳体、聚乙烯壳体或聚丙烯壳体，形状为方形或圆柱形。
[0015]进一步地，所述内密封壳体为铝塑膜壳体。
[0016]进一步地，所述正极极耳通过正极压片与所述正极极柱相连，所述负极极耳通过负极压片与所述负极极柱相连。
[0017]进一步地，所述电芯为叠片结构或卷绕结构。
[0018]本实用新型的有益效果为:
[0019]1、本实用新型在外密封壳体与内密封壳体之间的空腔充入一定压强的保护气体，空腔中气体压强大于内密封壳体内气体压强;在循环使用过程中，当极片发生收缩、膨胀以及气体产生时，内密封壳体内气体压强增加，当内密封壳体内气体压强大于空腔中气体压强时，电池循环使用过程中产生的气体可以进入内密封壳体上预留的气袋内，从而保持电芯的正极片、隔膜、负极片位置相对平行，保持充放电过程中正负极片与隔膜之间接触面紧密接触，提高锂离子电池充放电效率，延长电池使用寿命，并降低金属锂枝晶的形成，提高锂离子电池安全性。
[0020]2、当内密封壳体内压过大产生泄露时，空腔中的保护气体优先进入内密封壳体内部，可以避免空气中水分、氧气等进入电芯内部与负极片发生剧烈反应造成锂离子电池发生爆炸燃烧等极端情况，提高锂离子电池安全性。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本实用新型一个实施例的外部结构示意图；
[0023]图2是内密封电池一个实施例的结构示意图；
[0024]图3是本实用新型一个实施例的剖切示意图。
[0025]图中:
[0026]1、加压阀门；2、泄压阀门；3、正极极柱;4、负极极柱；5、正极极耳;6、负极极耳;7、气袋;8、封装边缘;9、空腔；10、铆钉；11、负极压片；12、外密封壳体；13、内密封壳体；14、电芯；15、壳体顶盖。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]如图1-3所示，本实施例中以50Ah方形叠片结构锂离子电池为例进行说明，本实施例包括外密封壳体12以及容纳在外密封壳体12内的内密封电池。外密封壳体12材质为聚丙稀，也可以采用金属合金或聚乙稀材质，厚度为5mm，外观尺寸厚度为40mm，宽度为145mm，高度为210mm。
[0029]外密封壳体12与内密封电池之间留有空腔9，空腔9内填充有保护气体，保护气体的压强PgasS0.3MPa，通常在0.2MPa < Pgas<0.5MPa都可以。这里，保护气体为二氧化碳，也可以为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的至少一种。
[0030]外密封壳体12上设置有正极极柱3、负极极柱4、加压阀门I和泄压阀门2，加压阀门I和泄压阀门2与空腔9相通。外密封壳体12与正极极柱3和负极极柱4通过模具一次复合成型。本实施例中，外密封壳体12具有壳体顶盖15，壳体顶盖15与外密封壳体12的其它部分通过加热熔化后加压固化，达到连接密封目的。正极极柱3、负极极柱4、加压阀门I和泄压阀门2设置在壳体顶盖15上。当外部压强在0.2Mpa以上时，加压阀门I开始单向充入气体，当电池内部空腔9的压强在0.5Mpa以上时，泄压阀门2开始泄压排气，提高电池安全性。
[0031]内密封电池包括内密封壳体13和容纳在内密封壳体13内的电芯14。内密封壳体13材质为铝塑膜，厚度为0.15mm，内密封电池尺寸厚度为23.8mm，宽度为128mm，高度为197mm。内密封壳体13两侧以及底部的封装边缘8宽度为3mm，顶侧封装边缘8预留气袋7，气袋7与内密封壳体13内部相通，气袋7的最大压强承受值为0.5MPa。气袋7尺寸长度为30mm，高度为20mm，气袋7厚度为23.8mm。
[0032]电芯14采用正极片、隔膜、负极片层叠而成；正极极耳5、负极极耳6与电芯14通过超声焊接连接，内密封壳体13通过边缘加热熔化封装，封装前对电芯14内部进行真空处理，真空度为-0.06MPa ；正极极耳5、负极极耳6加工有两个直径为6mm的通孔，正极极耳5通过铆钉10和正极压片与壳体顶盖15上的正极极柱3紧固连接，负极极耳6通过铆钉10和负极压片11与壳体顶盖15上的负极极柱4紧固连接。
[0033]本实施例在循环使用过程中，正负极片收缩、膨胀以及有气体产生情况下，产生气体可以进入内密封壳体13上预留的气袋7中，有效保持锂离子电池内部正极片、隔膜、负极片位置相对平行，保持充放电过程中正负极片与隔膜之间接触面紧密接触，从而降低锂离子电池容量衰减，提高充电效率，延长锂离子电池循环寿命。
[0034]当循环过程中产生气体使得内密封壳体13内压>0.5MPa产生泄露时，空腔9内的二氧化碳气体优先进入电芯14内部，可以避免空气中水分、氧气等进入电芯14内部与负极片发生剧烈反应造成锂离子电池发生爆炸燃烧等极端情况，同时，外密封壳体12上泄压阀门2开始泄压排气，提高锂离子电池安全性。
[0035]本实施例中以方形叠片结构锂离子电池为例，在圆柱形电池、卷绕结构的电池中也可以采用该结构。
[0036]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括外密封壳体以及容纳在外密封壳体内的内密封电池，所述外密封壳体与内密封电池之间留有空腔，所述空腔内填充有保护气体； 所述外密封壳体上设置有正极极柱、负极极柱、加压阀门和泄压阀门，所述加压阀门和泄压阀门与所述空腔相通； 所述内密封电池包括内密封壳体和容纳在所述内密封壳体内的电芯;所述电芯通过正极极耳与所述正极极柱相连，通过负极极耳与所述负极极柱相连;所述内密封壳体上设置有气袋，所述气袋与所述内密封壳体内部相通。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述空腔内的保护气体的压强为0.2MPa < Pgas < 0.5MPa。3.如权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述气袋的最大压强承受值为0.5MPaο4.如权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述保护气体为氮气、二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气。5.如权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述外密封壳体为金属合金壳体、聚乙烯壳体或聚丙烯壳体，形状为方形或圆柱形。6.如权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述内密封壳体为铝塑膜壳体。7.如权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极极耳通过正极压片与所述正极极柱相连，所述负极极耳通过负极压片与所述负极极柱相连。8.如权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述电芯为叠片结构或卷绕结构。
【文档编号】H01M10/42GK205543089SQ201620067499
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】杨智宁, 安富强, 王浩然, 杨允杰, 陈璐凡, 穆鑫
【申请人】北京波士顿动力电池有限公司