叠片式动力型锂离子电池及其装配方法
【专利摘要】本发明公开了一种叠片式动力型锂离子电池，包括上部开口的长方体金属外壳、固定设置在所述的外壳开口处的金属盖板，固定设置在所述的盖板之上并与所述的盖板保持绝缘的正极和负极，以及设置在所述的外壳内部的叠片式极组，所述的极组的正极耳和负极耳分别通过连接板与正极和负极连接，在所述的极组下部与外壳内底壁间设置有下垫板，在所述的极组上部与盖板间设置有分体式上隔离垫。本发明密封性好、安全性较高，结构件较简单，重量较轻、提高电池的比容量。可以满足能量较高，过流情况较重的单体电池，采用此结构后可以使用叠片式极组，增加过流面积，避免了过流瓶颈。
【专利说明】叠片式动力型锂离子电池及其装配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池【技术领域】，特别是涉及一种叠片式动力型锂离子电池及其装配方法。
【背景技术】
[0002]目前，中国的汽车保有量在逐年上升，环境污染日益严重。能源方面，石油等不可再生能源急速减少，据统计，现有已探明的石油仅能再使用50年左右，所有人类急需开发新型能源。锂离子电池应运而生，它具有能量比较高、安全性好、原材料丰富、无污染等优越性。所以在电子方面广泛应用。
[0003]但是在锂离子动力电池在使用时有如下几方面问题:1)动力电池需要用大电流来驱动大功率电动机，但是动力型锂离子电池的内阻较大，导致发热严重，输出电压较低。
2)动力型电池能量较高，从而工艺性会较复杂，结构零部件的成本比例会大幅上升、影响动力电池的商业化。3)由于是车载电池，所以需要较高的安全性。
【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，而提供叠片式动力型锂离子电池及其装配方法。
[0005]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0006]一种叠片式动力型锂离子电池，包括上部开口的长方体金属外壳、固定设置在所述的外壳开口处的金属盖板，固定设置在所述的盖板之上并与所述的盖板保持绝缘的正极和负极，以及设置在所述的外壳内部的叠片式极组，所述的极组的正极耳和负极耳分别通过连接板与正极和负极连接，在所述的极组下部与外壳内底壁间设置有下垫板，在所述的极组上部与盖板间设置有分体式上隔离垫。
[0007]所述的分体式上隔离垫包括两个对称的子隔离垫，所述的子隔离垫包括外侧板，一体设置在所述的外侧板两端且向内弯折的侧挡板，设置在两侧挡板之间并间隔设置的两个内挡板，相邻的侧挡板和内挡板间的底部设置有底板，所述的底板上设置有漏液孔且内侧形成有缺口。
[0008]两个内挡板之间设置有中横加强条，在中横加强条对应的盖板上设置有防爆孔，在所述的防爆孔内焊接设置有防爆球。
[0009]所述的正极与外壳间设置有将两者导通的电阻丝。
[0010]所述的正极为铜材质，所述的负极为铜铝合金，所述的外壳为铝材质，所述的盖板为铝材质。
[0011]所述的正极耳或负极耳分别与连接板激光焊接，在焊接处还设置有保护板。
[0012]一种锂离子电池的装配方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0013]I)将叠片式极组的极耳分别与连接片利用超声焊进行焊接，同时在极耳上加上保护带一同焊接；
[0014]2)将焊接好连接片的极组与电池盖板的极柱下端用激光焊进行焊接；
[0015]3)将焊接后的极组进行极耳整形，然后将极组和极耳进行包胶带，
[0016]4)然后将分体式上隔离垫卡在电池盖板与极组间，卡接后的上隔离垫将极组与盖板绝缘，
[0017]5)连同下垫片与极组一同装入外壳，最后进行周边焊接。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0019]本发明密封性好、安全性较高，结构件较简单，重量较轻、提高电池的比容量。可以满足能量较高，过流情况较重的单体电池，采用此结构后可以使用叠片式极组，而且采用了铜铝复合技术，同时使用大面积连接结构，极柱是采用整体结构，克服了原来通过铆钉与电池外极板铆接的设计，增加过流面积，避免了过流瓶颈，而且用激光焊接，连接较好，可以大幅降低内阻，从而允许通过较大电流。此结构设计简单，零部件结构可以降到较低价位，从而拉低每瓦时的价格。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1所示为金属盖板的结构示意图；
[0021]图2所示为上隔离垫的结构示意图；
[0022]图3所示为金属盖板与一半上隔离垫装配后的结构示意图；
[0023]图4所示为金属盖板与上隔离垫装配后的结构示意图；
[0024]图5所示为锂离子电池的装配态结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]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。
[0026]如图1-5所示，本发明的叠片式动力型锂离子电池包括上部开口的长方体金属外壳1、固定设置在所述的外壳开口处的金属盖板2，固定设置在所述的盖板之上并与所述的盖板保持绝缘的正极21和负极22，以及设置在所述的外壳内部的叠片式极组，所述的极组的正极耳和负极耳分别通过连接板与正极和负极连接，在所述的极组下部与外壳内底壁间设置有下垫板，在所述的极组上部与盖板间设置有分体式上隔离垫。其中，所述的正极和负极为方形柱状结构，则其下端分别为板状结构以与极耳连接，这样能有效增大过流面积。
[0027]其中，盖板的正极使用电阻丝使盖板与正极连通，从而统一电池的壳电压，这样有以下优点1、提高电池的一致性，2、壳体在较低电位下容易发生腐蚀，所以与正极连接来提高壳电压，防止腐蚀，加电阻丝是由于如果外壳与负极接触，不会导致短路。
[0028]具体地说，正极是由纯铝制成，负极是由铜铝复合而成，即铜板和铝板首先通过爆炸复合法生产出轧制胚，再通过轧制。正极和负极(以下将正极和负极简称为极柱)分别与盖板间用陶瓷进行绝缘，并且利用卡扣进行固定，即卡扣套在极柱上，再通过对极柱铆接实现极柱固定，极柱与盖板间的密封采用氟橡胶，由于极组在壳体内部会有些空隙，会导致上下碰撞，上隔离垫为了填充这些空隙，下垫片为0.25mm厚的板状结构，材质是PP，即上下隔离机构起到定位的同时，还起到将极组与外壳和盖板绝缘的目的。
[0029]本发明密封性好、安全性较高，结构件较简单，重量较轻、提高电池的比容量。可以满足能量较高，过流情况较重的单体电池，采用此结构后可以使用叠片式极组，而且采用了铜铝复合技术，同时使用大面积连接结构，极柱是采用整体结构，克服了原来通过铆钉与电池外极板铆接的设计，增加过流面积，避免了过流瓶颈，而且用激光焊接，连接较好，可以大幅降低内阻，从而允许通过较大电流。此结构设计简单，零部件结构可以降到较低价位，从而拉低每瓦时的价格。
[0030]具体地说，所述的分体式上隔离垫包括两个对称的子隔离垫3，所述的子隔离垫包括外侧板31，一体设置在所述的外侧板两端且向内弯折的侧挡板32，设置在两侧挡板之间并间隔设置的两个内挡板33，相邻的侧挡板和内挡板间的底部设置有底板34，所述的底板上设置有漏液孔以允许电池液进入，同时底板的内侧形成有缺口，采用缺口的设计，当两个上隔离垫对接后能形成运行极耳穿过的通道。两个内挡板之间设置有中横加强条35，在中横加强条对应的盖板上设置有防爆孔23，在所述的防爆孔内焊接设置有防爆球。对于不同正极材料的电池，限定不同的开启压力。此款电池盖板的注液孔较以往变大许多，所以密封形式有砸球改为焊接，焊接密封的密封性会较焊接提升许多。
[0031]S卩，两个对称的子隔离垫扣合后即可与盖板下表面固定连接，其中，所述的盖板下表面设置有与所述的外侧板和侧挡板壁厚相应的台阶，扣合后的子隔离垫将盖板下部的区域分为三部分，两侧分别与正极和负极对应，且缺口构成一个允许所述的连接板穿过的开口，同时，底板、侧挡板、中挡板以及盖板构成的腔体还可将连接板的弯折部容纳其中，中部的区域与防爆阀所对应。分区设置，能有效提高对连接板的定位，同时将极组有效定位。
[0032]在具体组装时，电池在叠片式极组完成后，将极组的极耳与连接片利用超声焊进行焊接，由于为了使焊接后的内阻达到标准，所以焊接能量需要调到较高值。为了不使箔极耳被震裂，所以需要在极耳上加上保护带一同焊接，保护带为铜片或铝片。调高焊接能量值能保证焊接充分，不会发生没焊住的情况。焊接好连接片的极组需要与电池盖板的极柱下极板用激光焊进行焊接。将焊接后的极组进行极耳整形，然后将极组和极耳进行包胶带，然后将分体式上隔离垫卡在电池盖板与极组间，为便于将分离式上隔离垫卡接，在其侧挡板端部还可设置对应的凸台和凹槽以便卡接连接，卡接后的上隔离垫起到使极组与盖板的绝缘作用，然后连同下垫片与极组一同入壳，进行周边焊接。
[0033]在确认极组没有短路和验漏没有问题后进行注液处理，然后将防爆球利用激光焊接与电池盖板进行焊接，在控制好极组的入壳比，焊接能量的设定，极耳的对称度的情况下，使用此结构套件，内阻降低20%，发热量减小，可以将效率提高20%左右。因为此结构可以提高电池的内部空间，增加容量，在有限的盖板的空间下增加过流面积，提高了过流能力，使用焊接密封比过硬密封好。
[0034]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】
1.一种叠片式动力型锂离子电池，其特征在于，包括上部开口的长方体金属外壳、固定设置在所述的外壳开口处的金属盖板，固定设置在所述的盖板之上并与所述的盖板保持绝缘的正极和负极，以及设置在所述的外壳内部的叠片式极组，所述的极组的正极耳和负极耳分别通过连接板与正极和负极连接，在所述的极组下部与外壳内底壁间设置有下垫板，在所述的极组上部与盖板间设置有分体式上隔离垫。
2.如权利要求1叠片式动力型锂离子电池，其特征在于，所述的分体式上隔离垫包括两个对称的子隔离垫，所述的子隔离垫包括外侧板，一体设置在所述的外侧板两端且向内弯折的侧挡板，设置在两侧挡板之间并间隔设置的两个内挡板，相邻的侧挡板和内挡板间的底部设置有底板，所述的底板上设置有漏液孔且内侧形成有缺口。
3.如权利要求2叠片式动力型锂离子电池，其特征在于，两个内挡板之间设置有中横加强条，在中横加强条对应的盖板上设置有防爆孔，在所述的防爆孔内焊接设置有防爆球。
4.如权利要求1叠片式动力型锂离子电池，其特征在于，所述的正极与外壳间设置有将两者导通的电阻丝。
5.如权利要求1叠片式动力型锂离子电池，其特征在于，所述的正极为铜材质，所述的负极为铜铝合金，所述的外壳为铝材质，所述的盖板为铝材质。
6.如权利要求1叠片式动力型锂离子电池，其特征在于，所述的正极耳或负极耳分别与连接板激光焊接，在焊接处还设置有保护板。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的锂离子电池的装配方法，其特征在于，包括以下步骤， 1)将叠片式极组的极耳分别与连接片利用超声焊进行焊接，同时在极耳上加上保护带一同焊接； 2)将焊接好连接片的极组与电池盖板的极柱下端用激光焊进行焊接； 3)将焊接后的极组进行极耳整形，然后将极组和极耳进行包胶带， 4)然后将分体式上隔离垫卡在电池盖板与极组间，卡接后的上隔离垫将极组与盖板绝缘， 5)连同下垫片与极组一同装入外壳，最后进行周边焊接。
【文档编号】H01M10/0525GK104505532SQ201410839951
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】赵博文, 刘凤龙, 张娜 申请人:天津力神电池股份有限公司