聚合物电池及其封装工艺的制作方法

本发明涉及到电池封装技术领域，特别是涉及到一种聚合物电池及其封装工艺。

背景技术：

目前的锂离子聚合物电池普遍采用装胶壳封装工艺进行封装，但这种电池封装工艺存在以下缺点：

封装后电路板上的元器件不能很好地被保护，使得电池无法实现全自动化生产。

因此，如何使封装后电路板上的元器件能很好地被保护起来以提高生产效率是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的为提供一种聚合物电池及其封装工艺，本发明的聚合物电池封装工艺可很好地对电路板上的元器件进行保护，使得聚合物电池可实现全自动化生产，提高了生产效率。

本发明提出一种聚合物电池封装工艺，包括以下步骤：

将固态热熔胶加热至第一温度以使固态热熔胶处于熔融状态，并以第一压力注入至预先放置于指定注塑模具中的电路板的指定表面区域，待自然冷却至室温，形成热熔胶保护层，其中热熔胶保护层至少全部覆盖电路板上的元器件；

将指定表面区域覆盖有热熔胶保护层的电路板与聚合物电芯进行电连接并粘合固定，形成聚合物预装体；

对聚合物预装体进行包裹，形成聚合物电池。

进一步地，将指定表面区域覆盖有热熔胶保护层的电路板与聚合物电芯进行电连接并粘合固定的步骤包括：

将聚合物电芯头部的极耳拉直，形成“直线型”极耳；

将“l”型的金属片的第一端面与极耳焊接，第二端面与电路板焊接；

对金属片进行折合；

将极耳回折至开口朝向聚合物电芯的一侧；

使用绝缘胶将电路板与聚合物电芯的头部进行粘合。

进一步地，对聚合物预装体进行包裹的步骤包括：

使用绝缘胶纸对聚合物预装体的至少四个侧部进行包裹。

进一步地，第一温度包括140℃～180℃。

进一步地，第一压力包括0.15mpa～0.5mpa。

本发明还提出一种聚合物电池，应用前述的聚合物电池封装工艺而获得，包括聚合物电芯、含有元器件的电路板、头部绝缘胶纸、尾部绝缘胶纸和侧部绝缘胶纸，电路板固定于聚合物电芯的头部并与聚合物电芯形成电连接，电路板的指定表面区域覆盖有热熔胶保护层，热熔胶保护层至少全部覆盖电路板上的元器件，头部绝缘胶纸包裹聚合物电芯的头部，尾部绝缘胶纸包裹聚合物电芯的尾部，侧部绝缘胶纸包裹聚合物电芯的侧部。

进一步地，聚合物电芯的头部具有极耳，极耳上连接有金属片，极耳通过金属片与电路板相焊接而形成电连接。

进一步地，聚合物电芯的头部具有安装台阶，安装台阶上设有绝缘粘性层，电路板通过绝缘粘性层与安装台阶固定连接。

进一步地，指定表面区域包括电路板的下表面和上表面，元器件位于电路板的下表面上，热熔胶保护层全面覆盖电路板的上表面以及元器件，在电路板上表面的热熔胶保护层上开设有多个定位孔。

进一步地，热熔胶保护层的厚度包括0.3mm～1.0mm。

本发明的有益效果是：本发明的聚合物电池采用热熔胶低压注塑工艺的封装方式，将熔融状态的热熔胶覆盖于电路板的指定表面区域并固化形成具有良好耐机械力冲击性的热熔胶保护层，该热熔胶保护层对电路板上的元器件进行全部覆盖，使得电路板上的元器件可很好地被保护起来，从而使得聚合物电池可实现全自动化生产，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明一实施例聚合物电池封装工艺的流程示意图；

图2是本发明一实施例聚合物电池的结构分解示意图；

图3是本发明一实施例聚合物电池中聚合物预装体的头部结构示意图；

图4是本发明一实施例聚合物电池封装工艺中将电路板与聚合物电芯进行电连接后的状态示意图；

图5是本发明一实施例聚合物电池封装工艺中将电路板与聚合物电芯进行粘合固定后的状态示意图；

图6是本发明一实施聚合物电池封装工艺中使用绝缘胶纸对聚合物预装体的头部进行包裹后的状态示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

参照图1、图2、图5和图6，本发明实施例提出一种聚合物电池封装工艺，包括以下步骤：

步骤110，将固态热熔胶加热至第一温度以使固态热熔胶处于熔融状态，并以第一压力注入至预先放置于指定注塑模具中的电路板3的指定表面区域，待自然冷却至室温，形成热熔胶保护层2，其中热熔胶保护层2至少全部覆盖电路板3上的元器件11；

步骤120，将指定表面区域覆盖有热熔胶保护层2的电路板3与聚合物电芯6进行电连接并粘合固定，形成聚合物预装体；

步骤130，对聚合物预装体进行包裹，形成聚合物电池。

在上述步骤110中，固态热熔胶为一种具有良好绝缘性、防水性、耐化学腐蚀性和耐机械力冲击性的可塑性粘合剂，常温下呈现为固态，当被加热到一定温度时,可由固态转变为熔融状态；第一温度指能使固态热熔胶材料由固态变为具有流动性的熔融状态的温度；第一压力指注塑机的注射压力；指定注射模具为根据电路板3的形状和尺寸进行模具设计而得的专用注塑模具，其内部的型腔结构与电路板3的结构相适应；指定表面区域为电路板3上需要绝缘保护的位置，包括元器件11所在的位置、线路位置等，为方便说明和理解，可参照图2至6，指定表面区域包括电路板3的上表面和下表面，元器件11位于电路板3的下表面，热熔胶保护层2对元器件11和电路板3的上表面进行全部覆盖，其中，电路板3的下表面部分裸露(即未覆盖有热熔胶保护层2)，以便后续与聚合物电芯6进行电连接；在具体实施时，先将含有元器件11的电路板3放入指定注塑模具的型腔内，合模后通过注塑机的喷嘴将熔融状态的热熔胶以第一压力注射至模具型腔内进行填充，以将熔融状态的热熔胶覆盖于电路的指定表面区域；待热熔胶自然冷却至室温，即可在电路板3的指定表面区域形成热熔胶保护层2，该热熔胶保护层2至少全部覆盖电路板3上的元器件11；为获得质量较好的热熔胶保护层2，优选地，固态热熔胶可选用最大抗拉强度大于3.2mpa，断裂伸长率大于200％，粘度为2.0～4.0pa.s(200℃)的聚酰胺热熔胶，第一温度可为140℃～180℃，第一压力可为0.15mpa～0.5mpa。

在上述步骤120中，将指定表面区域覆盖有热熔胶保护层2的电路板3与聚合物电芯6进行电连接时，具体地，参照图4和图5，可先将聚合物电芯6头部的极耳61拉直，形成“直线型”极耳61，即对极耳61进行平整，以方便后续进行焊接；随后采用激光焊接、超声波焊接等方式将“l”型的金属片5的第一端面与极耳61进行焊接，第二端面与电路板3下表面上未覆盖有热熔胶保护层2的部位进行焊接，从而实现电路板3与聚合物电芯6之间的电连接；焊接完成后，对金属片5进行折合，以将极耳61包夹于金属片5的第一端面和第二端面之间；随后将极耳61回折至开口朝向聚合物电芯6的一侧，形成“u”型的极耳61；紧接着使用绝缘胶将电路板3与聚合物电芯6的头部进行粘合即可实现电路板3与聚合物电芯6之间的固定，获得半成品的聚合物预装体；其中，极耳61的材料可为镍材料、铝材料或铜镀镍材料，其数量为两个，分别充当聚合物电芯6的正负极；金属片5可为镍片、铝片或铜镀镍片，其数量为两个，分别对应两个极耳61；在本实施例中，采用金属片5将电路板3与极耳61进行焊接的方式，可解决直焊(直接将电路板3与弯折后的极耳61进行焊接)方式中焊接空间受限的问题，方便了电路板3与极耳61之间的焊接，提高了焊接的灵活性。

在上述步骤103中，具体地，可使用绝缘胶纸对聚合物预装体的至少四个侧部进行包裹，以起到绝缘、保护、防水、防碰撞的作用；参照图2、图3和图6，优选地，可使用聚酰亚胺薄膜(pi膜)或者耐高温聚酯薄膜(pet膜)作为绝缘胶纸来分别对聚合物预装体的头部、尾部和两个侧部进行包裹，同时在聚合物预装体的下表面贴上pet片9，从而获得成品的聚合物电池；在本实施例中，由于电路板3上的元器件11被热熔胶保护层2全部覆盖保护，因此聚合物预装体的头部在封装时可以只用一层绝缘胶纸进行包裹，实现了封装的多样化(胶纸形状可为方形，可为圆形，可为不规矩形状，因此可满足不同电池头部外形尺寸)，同时，相比常规的装胶壳封装工艺，结构性能更加可靠，成本更低。

本发明实施例的聚合物电池封装工艺采用热熔胶低压注塑工艺对电路板3进行针对性注塑，使得电路板3的指定表面区域可形成具有良好耐机械力冲击性的热熔胶保护层2，该热熔胶保护层2对电路板3上的元器件11进行全面覆盖，使得电路板3上的元器件11可很好地被保护起来，从而使得聚合物电池可实现全自动化生产，提高了生产效率；此外，本发明实施例的聚合物电池封装工艺采用先进行电路板3的注塑封装，后进行电路板3与聚合物电芯6的组装的封装方式，还具有以下优点：

1、由于电路板3的指定表面区域预先被热熔胶保护层2覆盖保护，因此可避电路板3在储藏、运输和安装(例如与聚合物电芯6进行焊接和粘合固定)过程中受到外界的污染、碰撞、侵蚀或刮伤；

2、由于电路板3上的元器件11预先被热熔胶保护层2覆盖保护，因此聚合物预装体的头部在封装时可以只用一层绝缘胶纸进行包裹，进而聚合物预装体的尾部和侧部亦可用一层绝缘胶纸进行包裹即可，节约了材料，简化了生产工艺；

3、相比传统的先进行电路板3与聚合物电芯6的组装，后进行整体的注塑封装的封装方式，本发明实施例的聚合物电池封装工艺先进行电路板3的注塑封装，后进行电路板3与聚合物电芯6的组装，既可降低模具设计的难度又可节约模具材料；

4、由于采用热熔胶低压注塑工艺，而且电路板3的整体体积较小，因此当熔融状态的热熔胶注入到模具型腔后，在常温常压下即可快速(5～10s)固化形成热熔胶保护层2，效率非常高，而且，采用热熔胶低压注塑工艺对电路板3进行注塑封装后，所形成的热熔胶保护层2的厚度很薄(很薄的热熔胶保护层2即可达到良好的防护性能)，既节省了材料又节省了电池的封装空间，因此相比采用常规的装胶壳封装工艺，封装后的电池尺寸更小。

参照图2、图3和图5，本发明实施例还提出一种应用前述的聚合物电池封装工艺而获得的聚合物电池，包括聚合物电芯6、含有元器件11的电路板3、头部绝缘胶纸1、尾部绝缘胶纸8和侧部绝缘胶纸7，电路板3固定于聚合物电芯6的头部并与聚合物电芯6形成电连接，电路板3的指定表面区域覆盖有热熔胶保护层2，热熔胶保护层2至少全部覆盖电路板3上的元器件11，头部绝缘胶纸1包裹聚合物电芯6的头部，尾部绝缘胶纸8包裹聚合物电芯6的尾部，侧部绝缘胶纸7包裹聚合物电芯6的侧部，其中，指定表面区域包括电路板1的上表面区域以及元器件11所在的表面区域，热熔胶保护层2的厚度为0.3mm～1.0mm，优选地，热熔胶保护层2的厚度为0.4mm,该厚度的环氧树脂保护层2既可达到良好的防护性能，又能降低注塑模具的模具精度要求(环氧树脂保护层2的厚度越薄，对注塑模具的模具精度要求越高，模具精度要求越高，模具成本也就越高)，同时兼顾了产品质量和生产成本(包括材料成本和模具成本)，使得产品质量和生产成本之间可达到一个很好的平衡。

在本实施中，电路板3采用热熔胶低压注塑工艺进行针对性的注塑封装后，可在指定表面区域形成0.4mm左右的热熔胶保护层2，相对采用普通装胶壳封装工艺封装后的电池尺寸，本发明聚合物电池在长度方向可节省0.5mm～1.0mm(由于电池容量的不同，电池的长度会存在差异，因此相比之下，在长度方向会存在一个波动区间)的空间，缩小了电池的封装空间，同时，热熔胶保护层2将电路板3上的元器件11全部覆盖，使得电路板3上的元器件11可很好地被保护起来，从而使得聚合物电池可实现全自动化生产，提高了生产效率；此外，由于热熔胶保护层2的覆盖保护，元器件11的耐机械力冲击性能大大提升，例如，在进行电池跌落测试时可避免元器件11损伤失效问题，使得电池具有可靠的机械性能。

参照图2，本发明实施例的聚合物电池还包括pet片9和易拉胶10，pet片9粘贴于聚合物电芯6的下表面，易拉胶10粘贴于pet片9的表面上；在本实施例中，pet片9的设置可提高电池的耐高温性，同时可避免电池在运输、储藏和安装使用过程中受到外界的污染、刮伤和侵蚀；而易拉胶10的设置可方便在电子产品(如手机)中对电池进行粘接或拆卸。

参照图2和图4，聚合物电芯6的头部具有极耳61，极耳61上连接有金属片5，极耳61通过金属片5与电路板3相焊接而形成电连接，其中，金属片5可为镍片、铝片或铜镀镍片，镍片、铝片、铜镀镍片具有良好的导电性和延展性，成本低，满足使用要求的同时，可方便将电路板3与极耳61进行焊接。

参照图3至图6，聚合物电芯6的头部具有安装台阶62，安装台阶62上设有绝缘粘性层4，电路板3通过绝缘粘性层4与安装台阶62固定连接，其中，绝缘粘性层4可选用绝缘双面胶或绝缘胶水，使用方便，而且连接可靠，成本低。

参照图2、图3和图5，指定表面区域包括电路板3的下表面和上表面，元器件11位于电路板3的下表面上，热熔胶保护层2全面覆盖电路板3的上表面以及下表面上的元器件11，在电路板3上表面的热熔胶保护层2上开设有多个定位孔21，定位孔21垂直于电路板3的上表面；在本实施例中，定位孔21的设计既有利于电路板3在进行注塑封装时注胶均匀，方便排气，又有利于电路板3注塑后外露测试点进行测试，其数量可根据实际需求而定，在本实施例中，定位孔21的数量为3个。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。