专利名称：一种方型锂离子动力电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别是涉及一种方型锂离子动力电池。
背景技术：
目前，鉴于锂离子电池与铅酸、镉镍等其他类型的电池相比较具有比容量大、工作 电压高、充电速度快、工作温度范围宽、循环寿命长、体积小和重量轻等诸多优点，已广泛应 用于移动电话、笔记本电脑、电动工具等领域，并且其应用范围越来越广泛。随着锂离子电池使用范围的扩大，我们习惯上把应用于动力电源系统的化学电源 称为动力电池，如应用于电动工具、电动车等领域，动力电池使用条件复杂，同时也要求电 池具有更高的容量性能和功率性能，以及优良的安全性能。目前传统意义上的动力电池较 多的采用铅酸电池和镉镍电池，这两种电池可以提供较大的输出电流以适用电动工具和电 动车经常需要大功率输出时的使用要求，但是，对于锂离子电池，如果想采用锂离子电池作 为动力电池，必须在目前的基础上进一步提高电池的功率性能以满足动力电池的使用要 求。目前动力锂离子电池被较多的开始应用于电动车领域，由于对于电动车辆一次行 使里程的要求，对电池的能量密度和倍率放电性能提出了较高的要求，目前比较普遍的采 用圆型电池和方形两种基本结构。为了提高电池的大电流性能，圆型电池普遍采用端面激 光焊接以提高电池的电化学性能，并且为了实现较高的单体电池容量，会应用很长的极片 卷绕，这种结构的电池制造工艺复杂，过程控制相对较难，容易出现影响电池性能的失效因 素，而方型电池内部结构复杂，内部集流效果差，离现实的应用还有很长的道路。因此，目前迫切需要开发出一种方型电池，具有较好的内部集流效果，可以大大提 高电池的电化学性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种方型锂离子动力电池，其内部采用多个极组 并联的集流结构，电池结构简单，集流性能优良，有利于提高锂离子动力电池的整体性能， 保证电池的安全性能，进而拓展了电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实 践意义。为此，本发明提供了一种方型锂离子动力电池，包括有电池壳2，所述电池壳2内 具有多个纵向分布的极组6，所述极组6的上下两端分别固定设置有正极柱41和负极柱 42 ；
所述正极柱41顶部套有一个中空的绝缘密封圈3，所述绝缘密封圈3上面设置有一个 中空的电池盖1，所述正极柱41顶部穿透过所述绝缘密封圈3和电池盖1而突出于电池盖 1的上表面。其中，所述正极柱41顶部具有凸台43，所述凸台43上面套有所述绝缘密封圈3，所述正极柱41的凸台43穿过所述绝缘密封圈3和电池盖1而突出于电池盖1的上表面。其中，所述绝缘密封圈3和电池盖1之间涂抹有密封胶。其中，所述电池盖1的四周边缘与所述电池壳2的顶端采用激光焊接方式相连接。其中，所述电池盖1、绝缘密封圈3、正极柱41和负极柱42上分别具有一个注液孔 10，并且所述多个注液孔10相对应设置，所述电池盖1上的注液孔10上焊接有安全阀。其中，所述正极柱41的凸台43上面具有螺纹，所述正极柱41的凸台43上螺纹连 接有锁紧螺母5。其中，所述正极柱41为采用铝制成的极柱，所述负极柱42为采用铜制成的极柱， 所述负极柱42的表面镀镍。其中，所述正极柱41的凸台43底部固定设置有多个金属连接条40，所述负极柱 42的凸台43顶部设置有多个金属连接条40 ；
所述极组6由正极片和负极片卷绕而成，所述正极片和负极片分别位于所述极组6的 上下两端，所述极组6的正极片与所述正极柱41上凸台43底部的金属连接条40相焊接， 所述极组6的负极片与所述负极柱42上凸台43顶部的金属连接条40相焊接。其中，所述正极片与所述正极柱41上凸台43底部的金属连接条40采用超声波方 式相焊接，所述负极片与所述负极柱42上凸台43顶部的金属连接条40采用超声波方式相 焊接；
所述正极片为采用铝箔制成的极片，所述负极片为采用铜箔制成的极片。其中，所述正极片和负极片采用恒定宽度的连续涂布方式，卷绕时采用双向预留 空箔的翼式卷绕方式，该卷绕方式具体为卷绕时正极片和负极片的单侧边缘均为连续的 金属箔材质不进行涂覆，作为焊接金属片起到集流体的作用，卷绕时正极片和负极片的金 属箔上下相对设置，卷绕后成卷的正极片和负极片分别置于极组的上下两侧。由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种方型 锂离子动力电池，其内部采用多个极组并联的集流结构，电池结构简单，集流性能优良，有 利于提高锂离子动力电池的整体性能，保证电池的安全性能，进而拓展了电池生产厂家产 品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
图1为未装配有极柱锁紧螺母的本发明提供的一种方型锂离子动力电池的正面 结构示意图2为沿图10所示B-B线的剖视图3为未装配有极柱锁紧螺母的本发明提供的一种方型锂离子动力电池的立体结构 示意图4为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中电池盖的立体结构示意图5为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中电池盖的俯视图6为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中电池壳的立体结构示意图7为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中绝缘密封圈的立体结构示意图8为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中绝缘密封圈的俯视图9为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中极柱(包括正极柱和负极柱)的立体结构示意图10为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中极柱的正视图； 图11为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中极柱的锁紧螺母的立体结构示意
图12为本发明提供的一种方型锂离子动力电池中极柱的锁紧螺母的俯视图； 图中1为电池盖，2为电池壳，3为绝缘密封圈，4为极柱，5为锁紧螺母，6为极组，10为 注液孔，40为金属连接条，41为正极柱，42为负极柱。43为凸台。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本 发明作进一步的详细说明。参见图1至图12，本发明提供了一种方型锂离子动力电池，可以为车载动力电池 提供的一种优良的解决方案，该动力电池包括有长方体形状的电池壳2，所述电池壳2内具 有多个纵向分布的极组6，所述极组6的上下两端分别固定设置有正极柱41和负极柱42。参见图3，所述正极柱41和负极柱42分别具有向外凸起的凸台43，一并参见图9 和图10，所述正极柱41的凸台43底部固定设置有多个金属连接条40，所述正极柱41顶部 具有的凸台43上面套有一个中空的绝缘密封圈3，所述绝缘密封圈3上面设置有一个中空 的电池盖1，所述正极柱41的凸台43穿透过所述绝缘密封圈3和电池盖1而向外突出于电 池盖1的上表面。同样，所述负极柱42的凸台43顶部设置有多个金属连接条40。在本发明中，所述绝缘密封圈3和其上面的电池盖1之间涂抹有密封胶。所述电 池盖1的四周边缘与所述电池壳2的顶端固定连接，具体实现上，所述电池盖1的四周边缘 与所述电池壳2的顶端采用激光焊接方式相固定连接。参见图4至图10，所述电池盖1、绝缘密封圈3、正极柱41和负极柱42上分别具有 一个注液孔10，并且所述多个注液孔10相对应设置，位于同一在垂直直线上。在本发明中，为了提高电池的安全性能，所述电池盖1上的注液孔10上焊接有安 全阀，所述安全阀为金属膜材质的安全阀(具体为泄压破坏式放气阀)，因此，安全性能相比 圆柱型电池有了很大的改善。在本发明中，参见图3、图11、图12所示，所述正极柱41的凸台43上面具有螺纹， 所述正极柱41的凸台43上螺纹连接有锁紧螺母5，通过该锁紧螺母5可以对正极柱41与 绝缘密封圈3、电池盖1这三者进行紧固连接。需要说明的是，对于本发明，所述极组6由正极片和负极片卷绕而成，所述正极片 和负极片分别位于所述极组6的上下两端，所述正极片和负极片采用恒定宽度的连续涂布 方式，卷绕时采用双向预留空箔的翼式卷绕方式，该卷绕方式具体为卷绕时正极片和负极 片的单侧边缘均为连续的金属箔材质不进行涂覆，作为焊接金属片起到集流体的作用，卷 绕时正极片和负极片的金属箔上下相对设置，卷绕后成卷的箔材(即正极片和负极片)分别 置于极组的上下两侧，所述正极片为采用铝箔制成的极片，所述负极片为采用铜箔制成的 极片。在本发明中，所述正极柱41为采用铝制成的极柱，所述负极柱42为采用铜制成的 极柱，所述负极柱42的表面镀镍。
5
具体实现上，在装配本发明的锂离子动力电池时，所述极组6的正极片与所述正 极柱41上凸台43底部的金属连接条40相焊接(具体优选为采用超声波焊接)，所述极组6 的负极片与所述负极柱42上凸台43顶部的金属连接条40相焊接(具体优选为采用超声波 方式焊接)，从而实现牢固地将所述极组6的正极片与正极柱41、所述极组6的负极片与负 极柱42固定连接。在本发明中，所述绝缘密封圈3为采用聚四氟乙烯材质制成的密封橡胶圈。下面对本发明提供的方型锂离子动力电池的具体装配过程进行说明。首先需要说明的是，整个电池的装配过程都要在干燥的环境下进行。在本发明中， 极组6具有的正极片和负极片均采用恒定宽度连续涂布方式，在卷绕时采用双向预留空箔 的翼式卷绕方式，此时，正极片方向为铝箔，负极片方向为铜箔。正极柱41采用铝制材质， 负极柱42采用铜制材质(表面镀镍)，正极柱41和负极柱42结构如图9和图10中的极柱 4所示。在装配电池时，将极组6的正极片和负极片两端的金属材质箔分别焊接在正极柱 41和负极柱42底部预留的金属连接条40上，如图1和图2所示，将极组6的顶部与正极柱 41相固定连接，将极组6的底端与负极柱42进行连接。然后，再将聚四氟乙烯材质的绝缘 密封橡胶圈(即绝缘密封圈3)装卡在电池盖1与正极柱41之间，如图9和图10中所示，然 后在绝缘密封圈3与电池盖1之间涂上密封胶，形成密封固定连接。接着采用图11和图12所示的锁紧螺母5对电池的正极柱41、电池盖1和绝缘密 封圈3进行紧固连接，在电池的整个装配过程中要注意注液孔位置保持一致，然后将立方 柱形的金属电池壳2与电池盖1采用激光焊接方式进行固定连接，在连接好后，将电池的整 体进行干燥处理，在正极方向一端的电池盖1上预留的注液孔10处进行真空注液，在注液 后，将该注液孔焊接上金属膜材质安全阀，将电池抽真空排气，在电池静置吸附电解液后， 再将电池进行开口化成，接着将另一端的注液孔密封，从而整个电池的装配过程结束。对于本发明，其可以克服传统动力电池中所存在的缺点，彻底的对现有的动力电 池模式进行改变，内部采用多极组并联的集流结构，单个极组采用翼式双向空箔卷绕结构， 取消了传统卷绕结构的极耳设计，防止由于极耳造成极组内部厚度不均勻引起的褶皱和死 区，卷绕工艺生产效率高，一致性优良，该翼式双向空箔卷绕结构将预留的空箔采用超声波 焊接连接在两端的圆形盖帽结构极柱上，电池整体呈长方型立柱型，电池结构简单，集流性 能优良，提供了一种先进的动力电源系统用锂离子电池解决方案。此外，本发明的极柱采用大型圆柱型设计，圆形的设计方式有利于与电池盖的密 封，这种设计方案减少了内部连接电阻，提高了极柱的呈热能力，防止了大电流放电时极柱 温度过高的情况出现，且成组时可以在端面上进行焊接，连接可靠、空间利用率高；并且所 述电池的电池壳2为立方柱型结构，因此电池组成组时可以实现较大的空间利用率。本发明内部采用多个极组并联、双向引出的集流结构，在结构设计上实现了电流 密度的一致性设计，达到了较好的集流效果。超大型圆柱盖帽式极柱设计减少了连接内阻， 提高了极柱的承热和散热能力，防止了在大电流持续放电时出现极柱过热情况，在一侧电 池盖上加装注液孔和安全一体化的安全控制阀，相比于圆形的动力电池的安全性能有了很 大的改善。由于整体电芯呈立方柱型设计，在成组应用时能实现较大的空间利用率，可以提 高电池组的体积比能量。
6
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种方型锂离子动力电池，其内部采 用多个极组并联的集流结构，电池结构简单，集流性能优良，有利于提高锂离子动力电池的 整体性能，保证电池的安全性能，进而拓展了电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大 的生产实践意义。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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
一种方型锂离子动力电池，其特征在于，包括有电池壳(2)，所述电池壳(2)内具有多个纵向分布的极组(6)，所述极组(6)的上下两端分别固定设置有正极柱(41)和负极柱(42)；所述正极柱(41)顶部套有一个中空的绝缘密封圈(3)，所述绝缘密封圈(3)上面设置有一个中空的电池盖(1)，所述正极柱(41)顶部穿透过所述绝缘密封圈(3)和电池盖(1)而突出于电池盖(1)的上表面。
2.如权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述正极柱(41)顶部具有凸台(43)，所述凸台(43)上面套有所述绝缘密封圈(3)，所述正极柱(41)的凸台(43)穿过所述 绝缘密封圈(3 )和电池盖(1)而突出于电池盖(1)的上表面。
3.如权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述绝缘密封圈(3)和电池盖 (1)之间涂抹有密封胶。
4.如权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述电池盖(1)的四周边缘与所 述电池壳(2)的顶端采用激光焊接方式相连接。
5.如权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述电池盖(1)、绝缘密封圈 (3)、正极柱(41)和负极柱(42)上分别具有一个注液孔(10)，并且所述多个注液孔(10)相 对应设置，所述电池盖(1)上的注液孔(10 )上焊接有安全阀。
6.如权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述正极柱(41)的凸台(43)上 面具有螺纹，所述正极柱(41)的凸台(43)上螺纹连接有锁紧螺母(5)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述正极柱(41) 为采用铝制成的极柱，所述负极柱(42)为采用铜制成的极柱，所述负极柱(42)的表面镀
8.如权利要求7所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述正极柱(41)的凸台(43)底 部固定设置有多个金属连接条(40)，所述负极柱(42)的凸台(43)顶部设置有多个金属连 接条(40);所述极组(6)由正极片和负极片卷绕而成，所述正极片和负极片分别位于所述极组 (6)的上下两端，所述极组(6)的正极片与所述正极柱(41)上凸台(43)底部的金属连接条 (40)相焊接，所述极组(6)的负极片与所述负极柱(42)上凸台(43)顶部的金属连接条(40) 相焊接。
9.如权利要求8所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述正极片与所述正极柱(41) 上凸台(43)底部的金属连接条(40)采用超声波方式相焊接，所述负极片与所述负极柱 (42)上凸台(43)顶部的金属连接条(40)采用超声波方式相焊接；所述正极片为采用铝箔制成的极片，所述负极片为采用铜箔制成的极片。
10.如权利要求8所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述正极片和负极片采用恒定 宽度的连续涂布方式，卷绕时采用双向预留空箔的翼式卷绕方式，该卷绕方式具体为卷绕 时正极片和负极片的单侧边缘均为连续的金属箔材质不进行涂覆，作为焊接金属片起到集 流体的作用，卷绕时正极片和负极片的金属箔上下相对设置，卷绕后成卷的正极片和负极 片分别置于极组的上下两侧。
全文摘要
本发明公开了一种方型锂离子动力电池，包括有电池壳(2)，所述电池壳(2)内具有多个纵向分布的极组(6)，所述极组(6)的上下两端分别固定设置有正极柱(41)和负极柱(42)；所述正极柱(41)顶部套有一个中空的绝缘密封圈(3)，所述绝缘密封圈(3)上面设置有一个中空的电池盖(1)，所述正极柱(41)顶部穿透过所述绝缘密封圈(3)和电池盖(1)而突出于电池盖(1)的上表面。本发明公开的一种方型锂离子动力电池，其内部采用多个极组并联的集流结构，电池结构简单，集流性能优良，有利于提高锂离子动力电池的整体性能，保证电池的安全性能，拓展了电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
文档编号H01M2/08GK101916882SQ20101028422
公开日2010年12月15日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者刘凤龙, 吕小梅, 张娜, 李敬, 纪小坤, 邱扬 申请人:天津力神电池股份有限公司