专利名称：大容量金属外壳锂离子二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大容量金属外壳锂离子二次电池，属能源领域。
背景技术：
锂离子电池具有高容量和高比能量的优点，近年来得到迅速的发展和应用，在很多应用领域逐渐取代了镍镉电池和镍氢电池，目前已广泛在电动自行车、电动摩托和电动汽车进行推广应用，现有大容量金属外壳锂离子二次电池，正、负极端子通常采用螺栓连接方式，也有的电池的一极端子采用铆接方式连接，另外一极端子为电池壳体。但是由于该种电池的电压高，采用非水电解液，而且通常成组使用，所以在滥用的情况下，容易发生爆炸起火等安全问题，其原因之一是正、负电极端子通常采用螺栓连接的栓接方法，由于使用于交通工具或移动设备中，振动力大，螺栓极易松弛，造成电解液泄漏，电池组短路而发生事故，同时批量生产时电池的组装工艺复杂，难以达到高度密封，而现有的以金属外壳为电池的正极或负极的电池单体组成的电池组则在使用时存在很大的短路隐患。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种铆钉固定电极端子的大容量金属外壳锂离子二次电池，从而提高了电池的密封性能，改善了锂离子二次电池组的安全性能和电化学性能，尤其是大电流充放电性能，也简化了生产工艺。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的大容量金属外壳锂离子二次电池，它包括壳体(3)、封口盖板(1)、电池芯(2)、防爆孔(6)、注液孔(7)、正极端子(4)和负极端子(5)，其特征在于正极端子和负极端子在封口盖板两端，防爆孔在正、负极端子之间，注液孔在封口盖板的一端边角上，正极端子和负极端子分别由置于两端的上垫板(8)、上绝缘体(9)和置于封口盖板基体下面的下绝缘板(10)、正、负极极耳(11，14)组成，上垫板和上绝缘体为长圆形片体，上绝缘体上面有可置入长圆形片体上垫板的长圆形凹槽，槽内有两个或两个以上的圆孔，圆孔底面有管状凸台，管状凸台外径与封口盖板基体上的同心圆孔紧配合，内径与铆钉柱紧配合，凸台高度与封口盖板基体厚度相同，下绝缘板为长方形片体，用两个或两个以上的铆钉(12)穿过正或负极极耳上端、下绝缘板、封口盖板基体、上绝缘体和上垫板的同心孔铆接一体，正、负极极耳下端与电池芯上的正、负极极耳对应连接。
所述的电池芯由正极极板、隔膜和负极极板卷绕而成的两个或两个以上的卷芯并联组成；所述的铆钉为实心铆钉，正极端子所用铆钉材料为铝或铝合金，负极端子所用铆钉材料为铝或铜及其合金。
本发明所述的大容量的金属外壳锂离子二次电池，其容量一般在5安时以上，金属壳体为不锈钢、铝合金或镀镍铁材料经拉伸或冲压而成，封口盖板基体材料与壳体材料相同，由金属模冲制而成，在封口盖板基体两个边角处冲出“+”、“-”刻痕为电池正、负极标识，注液孔用于灌注电解液，可用小钢珠或可塑性金属块压入密封，防爆孔为电池安全阀，注液孔在封口盖板的一端边角上，通常用金属箔片钎焊方式焊接或用高强度粘接剂密封，电池芯由正、负极极板与隔膜经卷绕而成的两个或两个以上的卷芯并联组成，正极材料为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂或磷酸亚铁锂，负极材料为碳材料或其它可嵌锂化合物，上绝缘体、下绝缘板采用具有高绝缘性高分子材料注塑而成，通常使用的高分子材料为聚丙烯或含氟树脂。
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有如下优点及效果(a)电池壳体与正、负极端子绝缘，提高了电池组的安全性，(b)提高密封性能，改善电池的电化学性能，也简化了生产工艺，(c)采用两个或两个以上铆钉铆接可有效地减少电池的内阻，提高电池的大电流输出能力，降低了电池的无效空间高度，提高电池的体积比能量。
(d)电池芯采用卷绕成的两个或两个以上的卷芯并联组成，也有效地降低了电池内阻，而且易于实现，生产工艺简单。
图1为本发明的锂离子二次电池结构示意图，图2为电池正、负极端子组装前后状态示意图。
具体实施例方式
大容量金属外壳锂离子二次电池，由图1所示，它包括壳体(3)、封口盖板(1)、电池芯(2)、防爆孔(6)、注液孔(7)、正极端子(4)和负极端子(5)，正极端子和负极端子在封口盖板两端，防爆孔在正、负极端子之间、注液孔在封口盖板的一端边角上，正极端子和负极端子分别由置于两端的上垫板(8)、上绝缘体(9)和置于封口盖板基体(13)下面的下绝缘板(10)、正、负极极耳(11，14)组成，上垫板和上绝缘体为长圆形片体，上绝缘体上面有可置入长圆形片体上垫板的长圆形凹槽，槽内有两个或两个以上圆孔，圆孔底面有管状凸台(图中未示)，管状凸台外径与封口盖板基体上的同心圆紧配合，内径与铆钉柱紧配合，凸台高度与封口基体厚度相同，通过管状凸台可使铆钉与封口盖板绝缘，提高了电池组的安全性，下绝缘板为长方形片体，用两个或两个以上铆钉(12)穿过正或负极极耳上端、下绝缘板、封口盖板基体、上绝缘体和上垫板的同心孔铆接一体，正、负极极耳下端与电池芯上的正、负极极耳对应连接，由图2所示，图2左侧图为组装前状态，右侧图为组装后状态，这种铆钉为实心铆钉，正极端子所用铆钉材料为铝或铝合金，负极端子所用铆钉材料为铝或铜及其合金。这种连接电极的方法不仅可使正、负极端子与壳体绝缘而且还降低电池的无效空间高度，提高电池的体积比能量，避免了因螺栓松动产生电池漏液和短路的现象发生。
上绝缘体通过模具注塑制作，在封口盖板基体两端分别冲出两个孔或两个以上的孔，孔径大小与上绝缘体上的管状凸台外径可紧配合，这样可使组装后的正负极端子与外壳绝缘，中间冲一个防爆孔，一端边角处冲一个注液孔，上垫板、下绝缘板和正、负极极耳上端也分别冲出与封口盖板基体孔间距相同的两个孔或两个以上的孔，孔径大小与铆钉柱直径紧配合。组装时，用两个或两个以上铆钉穿过正或负极极耳上端、下绝缘板、封口盖板基体、上绝缘体和上垫板的同心孔铆接一体，将电池芯放入壳体中，封口盖板上的正或负极极耳的下端分别与电池芯的正或负极极耳用电阻焊或超声焊连接，然后用激光焊或折边密封的方式将封口盖板与壳体连接一体。
本发明的技术也适用于镍镉或镍氢动力电池，并达到同样的效果。
权利要求
1.一种大容量金属外壳锂离子二次电池，它包括壳体(3)、封口盖板(1)、电池芯(2)、防爆孔(6)、注液孔(7)、正极端子(4)和负极端子(5)，其特征在于正极端子和负极端子在封口盖板两端，防爆孔在正、负极端子之间，注液孔在封口盖板的一端边角上，正极端子和负极端子分别由置于两端的上垫板(8)、上绝缘体(9)和置于封口盖板基体下面的下绝缘板(10)、正、负极极耳(11，14)组成，上垫板和上绝缘体为长圆形片体，上绝缘体上面有可置入长圆形片体上垫板的长圆形凹槽，槽内有两个或两个以上的圆孔，圆孔底面有管状凸台，管状凸台外径与封口盖板基体上的同心圆孔紧配合，内径与铆钉柱紧配合，凸台高度与封口盖板基体厚度相同，下绝缘板为长方形片体，用两个或两个以上的铆钉(12)穿过正或负极极耳上端、下绝缘板、封口盖板基体、上绝缘体和上垫板的同心孔铆接一体，正、负极极耳下端与电池芯上的正、负极极耳对应连接。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于所述的电池芯由正极极板、隔膜和负极极板卷绕而成的两个或两个以上的卷芯并联组成。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于所述的铆钉为实心铆钉，正极端子所用铆钉材料为铝或铝合金，负极端子所用铆钉材料为铝或铜及其合金。
全文摘要
本发明涉及一种大容量金属外壳锂离子二次电池，其特征在于正极端子和负极端子分别由上垫板、上绝缘体和下绝缘板组成，上垫板和上绝缘体为长圆形片体，用两个或两个以上铆钉穿过正或负极极耳上端、下绝缘板、封口盖板基体、上绝缘体和上垫板的同心孔铆接一体，正或负极极耳下端与电池芯上的正或负极极耳连接，电池芯由两个或两个以上卷绕成的卷芯并联组成，该电池具有密封性好、电化学性能好，生产工艺简单，由该电池单体组合成的电池组安全性高，降低了电池的无效空间高度，提高电池的体积比能量的优点与效果。
文档编号H01M2/00GK1655389SQ20051001138
公开日2005年8月17日 申请日期2005年3月4日 优先权日2005年3月4日
发明者其鲁, 李建华, 安平, 朱修锋 申请人:北京中信国安盟固利新材料技术研究院有限公司