专利名称：注塑封装锂电池的方法
技术领域：
本发明涉及一种注塑方法技术领域，具体涉及一种将电芯组件进行包塑封装的方法。
背景技术：
随着人们环保意识的日益增加，铅、镉等有毒金属的使用曰益
受到限制，硏究开发锂离子电池已是大势所趋。锂离子电池是90年代脱 颖而出的新"ft化学类电源，由于,有优良的电化学性能和无污染的特 性，成为多种先进的便携式电子产品的理想配套电源。
锂离子电池分聚，锂离子电池和液态锂离子电池两种。聚合物锂离 子电池和液态锂离子电池的最大区别在于二者所采用的电解质不同，液态 锂离子电池采用电解液，其电芯需要置于钢质金属壳或铝质金属壳中。而 聚合物锂离子电池采用的电解质是胶体聚合物，其电芯不需要象液态锂离 子电芯那样置于金属壳体内，但是聚合物电芯较软，还是需要通过硬质壳 体对电芯进行封装。因为锂电池使用时通常要通过电池盒或类似的安装位 进行安装，并借助弹簧等压紧机构进行定位和电连接，这就需电池具有较 高的刚度。
目前，软质电芯的锂电池封装形式多采用塑胶外壳，并通过对电芯整 体进行注塑成型封装的。通常注塑时把用于注塑的塑胶材料，如聚苯乙烯 加热至熔融状态，并在非常高的压力(约1x108 Pa )下注入到金属模具的 空腔内，从而形成注塑外壳。这种注塑封装的胶壳电池，电池厚度增加， 而且注塑容易形成毛刺，同时注塑,融树脂材料与金属模具内的电池接 触时，会损坏壳体内的电池。对于封装锂电池注塑方法，也有采用较低压 力注塑的约0.3-0.6MPa ,这种低压注塑尽管可L，免损坏减少注塑产生的
毛刺，腿该腿级的低压注塑，姊搜设备的精戯其工艺要求都很高, 一鹏备难以满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题fflii共一种注Mil力相对高而不至于损坏
被注塑封装的锂电池的注M^法，这种封装方法一般的注塑设备以及工艺 都能够实现，P對氐了对注塑设备的要求。 本发明是通过以下技术方案实现的
本发明的注塑封装锂电池的方法是通过使用具有空腔的金属模具得 以实现的，具体的步骤如下
把具有输出端子的电芯组件放置于模具的空腔内并由模具的空腔内的 定位针定位；把熔融黏度在3400mPa.s至10000 mpa.s范围内的熔融热塑 娜旨，在lMPa至10MPa范围内的注塑压力下，将戶^熔融热塑娜旨注入 金属模具的空腔内，使得塑性树脂填充到金属模具的空腔并涂敷于电芯组 件的前端面形成，面盖。
作为上述方法的优选，热塑树脂采用黏度在熔融黏度在3400mPa.s至 10000 mpa.s范围内的聚酰胺热塑棚旨，而注塑〖驢控制在170-230r范围 内猶鹏好。
上述方案中采用的模具由上模具和下模具纟賊，内凹的上、下模具对 合形成可放置电芯组件的注塑空腔，空腔的前方设置有成型块，成型块面 向空腔的侧壁上设置有凸起块，所述上模具和下模具内凹的壁上设置有定 位针。
本发明注塑方法封装的锂电池电芯组件可以是带有硬质壳体的液态 锂离子电芯组i牛，还可以是软质聚合物电芯组件。
液态锂离子电芯组件包括有带有壳体的液态锂离子电芯、保护罩和设 置有输出端子的保护电路基片，保护罩套置于锂离子电芯前端面上,一般情 况下,保护罩的夕卜形在电芯的厚度方向上会比电芯大。保护电路基片上、下 壁上设置有定《立角。
软质聚合物电芯组件的软质聚合物锂离子电芯被封装于由金属片制 成的壳体内，戶/ ^壳体的贴近电芯前端的壳体面为预先注塑在金属壳体上 的塑胶面，塑胶面前设置有带输出^ 的保护电路基片，电^端面上的 电极穿过塑胶面与保护电路基片上的输出端子连接。
本实用新型与H有技术相tbm有以下显著^ :
1、本发明的注塑封装锂电池采用的注胶压力在lMPa至10Mpa范围 内，在保证封装电池的不受损坏的敏出上，相比超低压注塑使得注塑工艺 简化。因采用更小的压力进行注塑，对注塑设备的稳定性要求非常高，当 产品设计如电芯组件前端面盖厚度低于0.50mm时，不良率会大幅增加。 而本发明对注MX艺及注塑模具设备的要求低，对于可成型技术要求高的 产品稳定性好。
2、 本发明的注塑模具具有与注塑面盖形状对应的成型i央，注塑成品 率高，而且还可根据被注塑的电芯组件的需要在成型块上的凸起块上添加 有效的绝缘部件。
3、 本发明注塑封装的电芯组fffi具有电极的电芯前端面前连接塑胶 面保护罩，可作为联接镍片的定位使用，更重要的是可以保护电芯前端面 的防爆口不受注塑高压的损坏。
4、 本发明中am面盖的软质聚合物电芯组件，M ^电芯是由金属
片防护包装的。金属片防护包装后的软质聚合物电芯组件注塑封装面盖生
产稳定。
图i是本发明注M^装锂电池的模具外观示意图2是注塑封装的电芯组件位于模具空腔内的结构示意图3是图2中A部的局部放大示意图4是本发明注塑封装的电芯组件示意图5是图4中电芯组件注塑上面^的分解示意图6是图5的外观示意图7是本发明中的另一电芯组件示意图8是图7中电芯组件注塑上面M/g的分解示意图9是图8的外观示意图。
具体实施例方式
下面通过具体实施方式
^t本发明注Mif装锂电池的方》^f乍具体详述 通过本发明方法可以形成封装电芯组件的面盖，面盖把电芯的电极端
部以及电芯输出端M裹在其中。本发明方法中采用的模具如图1 3所 示,模具包括有上模具11和下模具12 ,上模顯口下模具分别具有内凹部， 上、下模具的内凹部对合后形成^M空腔，待封装的电芯组件2放置于空 腔内。上下模具接缝处设置有，主胶孔，通过、;ii^孔10注入热塑树脂，在 空腔内的电芯组件前端面形成注塑面盖，便可实现又，电池的注塑封装。
本发明中放置于模具空腔内注塑的电芯组件2是以液态锂离子电芯组 件为例说明的，该电芯组件包括有液态锂离子电芯27 ,电芯前端防爆口处 设有保护罩26 ,保护罩是预先制成的塑胶体，其为开口的盒体状，保护罩 套置于电芯前端的防爆口处。防爆口前连接固定有《斜户电路基片23 ,电池 输出端子设置在其上，电芯前端的电极通过正极镍片25和负极镍片24与 输出端子连接在一起。保护电路基片上、下壁上设有凸起的定位角231。 液态锂离子电芯、保护罩以及保护电路基片组成的电芯组件放置于模具空 腔内，模具空腔呈"T"字型，电芯组件的保护电路基片的那端放置在空 腔的扩大段处，与保护电路基片对应的空腔的壁上有定位针14 ,该定位针 与保护电路基片上的定位角配合起到固定保护电路基片的作用。本发明实 施方式的保护电路基片的除了有输出端子外还有测试端子，注塑封装面盖 22时为了把输出^ 和测试端子裸露在夕卜,在本发明的模具空腔的前方设 有成型块13 ,也就是成型块位于上下模具的对合处，在成型块面向空腔的 侧壁上分别设置与可与测试端子和输出端子对接的形状一致的凸起块131, 可以保证注塑面盖时现赋端子以及输出端子没有树脂附着其上。实际操作 中根据需要与测试端子对接的凸起块可由绝缘材质加工而成，可操作性
强。
本发明采用上述与电芯组件结构相配的模具，利用指定的树脂材料进 行锂电池注塑封装。采用本发明方法^M^装时，先把待注塑的电芯组件 放置于模具的空腔内，合模的同时通过定位针与定位角配合使电芯组件位
于模具空腔的合适^S处；再把用于注塑的热塑树脂，例如聚酰胺树脂放 置于加热器中加热使其熔融。当熔融的聚酰胺树脂的熔融黏度是在
3400mPa.s至lOOOOmPa.s范围内时，把注胶压力控制在lMPa至10MPa 范围内进行注胶。其中注胶的融温度控制在170~230aC ,考虑JU注胶系 统的各点温度变化较大，本发明方法中所指的熔融温度，蜀旨与模具注胶 孔连接的注胶喷嘴处的温度。
对于注胶的热塑树脂其熔融温度在并不局限在170 ~ 23(TC的范围 内，而本发明所选的温度范围正常使用会达到稳定生产的作用，因温度过 高会弓蹈塑料的碳化加快，注塑树脂黏度变小而引起注塑的产品出现不必 要的毛边等现象。再者因通常电芯的尺寸来料就有0.10mm左右的变化， 选择170 ~ 23(TC的注胶温度可降低烛莫具及电芯来料的要求。
最后在规定的压力和温度范围内把熔融树脂通过模具ajK孔注入模 具空腔，在模具成型块的作用下在模具空腔的电芯组件前端注塑形成面 盖。电芯组件在注塑面盖前预先注塑好的塑胶底壳29已粘结在电芯组件 的尾端，而注塑好面盖后裹上商标28即得成品电池。
本方法中采用的封装的电芯组件中，保护罩设置于电芯的前端防爆口 上可有效的提高电芯的耐压性能，防护电芯薄弱部位的受注塑压力的冲击， 为保护电芯。同时能明显斷氐对注塑设备的要求。使用相对高的注胶压力 迸行注塑封装。
上述注塑封装锂电池的方法中，封装的电芯组件是以液态锂离子电芯组件 为例说明的。实际注塑封装时本方法也同样适合软质聚合物电芯构成的电 芯组件。本发明中用于注塑面盖的软质聚合物电芯组件是预先用薄金属片 包裹的，金属片包裹封装软质电芯相比注塑封装的电芯要薄，可提高电
芯容量。
参见图6、 7 , ^!聚^J电芯组件3的^电芯36被包裹于金属片 制成的壳体内，而电芯的电极端面是由塑胶面保护的，该塑胶面类似于液 态锂离子电芯组件中的保护罩，可以総电芯组件注塑面盖32时魅幌护 电芯的作用。上述金属片制成的壳体是由盒体状的上金属片37和下金属片 33对合誠，上金属片前端面通过趟方式连接有鹏面371 ,而下金属 片的前端^口的，尾端也通过)m^式连,尾部塑胶面34。当上、下 金属片对合构成壳体时，上金属片的塑胶面与下金属片的前端开口对合， 在对合缝隙处可以把软质电芯的电极弓l伸出来，使得电芯电极可以与壳体 前方连接的具有输出端子的保护板35形成电联接。同样保护板上、下壁上
也有便于与模具空腔的定位针配合的定位角。
作为优选上述壳体上金属片上注塑的塑胶面为齿状面,在对软质聚， 电芯组件放置于模具空腔内注M^装面盖时，齿状塑胶面可用于f^J户电芯， 加固注塑面盖的强度，填充照户板和电芯的间隙,能有效防护聚飾电芯在 注塑过程中的热冲击及压力冲击。
而对于用金属片包装的软质聚合物电芯与锂离子电芯相比较,其外观已 达到了需求，还可以在金属片表面使用激光或丝印的方式对金属片表面逬 行处里可以实现商标的功效从而来增加电池的容量。
权利要求
1、注塑封装锂电池的方法，其特征在于依次包括如下步骤 把具有输出端子的电芯组件放置于模具的空腔内并由模具的空腔内的定位针定位； 把熔融黏度在3400mPa.s至10000mpa.s范围内的熔融热塑树脂， 在1MPa至10MPa范围内的注塑压力下，将所述熔融热塑树脂注入金属模具的空腔内，使得塑性树脂填充到金属模具的空腔并涂敷于电芯组件的前端面形成塑胶面盖。
2、 根据权利要求1所述的注塑封装锂电池的方法，其特征在于所 述的热塑树脂为聚酰胺树脂。
3、 根据权利要求2所述的注塑封装锂电池的方法，其特征在于所 述的熔融温度在170 ~ 23CTC范围内。
4、 根据权利要求3所述的注塑封装锂电池的方法，,征在于所 述模具由上模具(11)和下模具(12 )组成，具有内凹部的上、下模具对 合形成可放置电芯组件的注塑空腔，空腔的前方设置有成型块(13 ),成 型块面向空腔的侧壁上设置有凸起块(131),所述上模具和下模具内凹 的壁上设置有定位l十(14 、
5、 根据权利要求4所述的注塑封装锂电池的方法，,征在于所 述的电芯组件包括有液态锂离子电芯、保护罩和设置有输出端子的保护电 路基片，所述的保护罩套置于锂离子电芯前端面上。
6、 根据权利要求5所述的注塑封装锂电池的方法，,征在于所 述的保护电路基片的上、下壁上设置有定位角(23U
7、 根据权利要求4所述的注塑封装锂电池的方法，其特征在于所 述电芯组件包括有软质聚合物电芯，软质聚合物电芯被封装于由金属片制 成的壳体内，所述壳体的贴近电芯前端的壳体面为预先注塑在金属壳体上 的塑胶面，塑胶面前设置有带输出端子的保护电路基片，电芯前端面上的 电极穿过MJK面与保护电路基片上的输出端，接。
8、根据权利要求7所述的注M^t装锂电池的方法，其特征在于所 述的塑胶面为齿状面。
全文摘要
本发明涉及到一种注塑封装锂电池方法。通过本发明方法可以形成封装电芯组件的面盖。电芯组件可以是锂离子电芯组件或聚合物电芯组件，其中聚合物电芯组件是预先用金属片封装的。封装面盖的方法是先把具有输出端子的电芯组件放置于模具的空腔内并由模具空腔内的定位针定位；在温度为170至230度下融化预注塑的聚酰胺热塑树脂，所述聚酰胺树脂的熔融黏度在3400MPa.s至10000MPa.s范围内的；在1MPa至10MPa范围内的注塑压力下，将所述熔融的聚酰胺热塑树脂注入金属模具的空腔内，使得聚酰胺热塑性树脂填充到金属模具空腔并涂敷于电芯组件的前端面形成塑胶面盖。本方法可明显降低对注塑设备的要求，降低成本。
文档编号H01M2/10GK101366131SQ200780002008
公开日2009年2月11日 申请日期2007年5月17日 优先权日2007年5月17日
发明者曾剑云, 阮旭松 申请人:惠州市德赛电池有限公司