聚合物电池及其封装方法与流程

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方法。

背景技术：

随着超大屏幕和超强娱乐功能的数码产品不断涌现，要求数码电池的质量稳定性越来越高，故对电池电路板的保护要求越来越严格，目前锂离子聚合物电池普遍采用常规的电池封装方式(如采用装胶壳进行封装、热熔胶进行封装)，封装后的电路板的防护性能不足，使得电路板上的元器件不能很好地被保护，无法满足自动化生产的要求。

因此，如何改善当前的电池封装方式以提高生产效率，降低成本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方法，本发明的聚合物电池封装方法可改善电路板的防护性能，使得电路板上的元器件可很好地被保护起来，可满足自动化生产的要求，提高了生产效率，降低了成本。

本发明提出一种聚合物电池封装方法，包括以下步骤：

将电路板置于专用的注塑模具中并合模，往合模后的注塑模具中注入液态环氧树脂胶水，以将液态环氧树脂胶水覆盖于电路板的指定表面区域；

将已注入液态环氧树脂胶水的注塑模具加热至第一温度，以对液态环氧树脂胶水进行固化处理，形成环氧树脂保护层，环氧树脂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环氧树脂保护层的电路板与聚合物电芯进行电连接；

将指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层的电路板与聚合物电芯进行粘合固定，形成半成品聚合物电池；

使用绝缘胶纸包裹半成品聚合物电池，形成聚合物电池。

进一步地，往合模后的注塑模具中注入液态环氧树脂胶水的步骤之前还包括：

将合模后的注塑模具抽真空至第一真空度，第一真空度包括-100kpa～-90kpa。

进一步地，第一温度包括120℃～180℃。

进一步地，将指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层的电路板与聚合物电芯进行电连接的步骤包括：

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进行焊接，第二端面与电路板进行焊接。

进一步地，使用绝缘胶纸包裹半成品聚合物电池的步骤包括：

使用聚酰亚胺薄膜或者聚酯薄膜包裹半成品聚合物电池的至少四个侧部。

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方法而获得，包括聚合物电芯、电路板、头部绝缘胶纸、尾部绝缘胶纸和侧部绝缘胶纸，电路板的指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层，环氧树脂保护层至少全部覆盖电路板上的元器件，指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层的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，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，指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层的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，环氧树脂保护层全部覆盖电路板的上表面以及元器件，在电路板上表面的环氧树脂保护层上开设有多个定位孔。

进一步地，环氧树脂保护层的厚度包括0.05mm～0.4mm。

本发明的有益效果是：本发明采用液态环氧树脂胶水注塑工艺的封装方式，将液态环氧树脂胶水覆盖于电路板的指定表面区域并固化形成具有良好防水性、耐高温性和耐机械力冲击性的环氧树脂保护层，该环氧树脂保护层对电路板上的元器件进行全面覆盖，改善了电路板的防护性能，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满足自动化生产的要求，提高了生产效率，降低了成本。

附图说明

图1是本发明一实施例聚合物电池封装方法的流程示意图；

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半成品聚合物电池的头部结构示意图；

图4是图3的局部俯视图；

图5是图4沿a-a方向的剖视图；

图6是图5圆圈部分的放大视图；

图7是本发明一实施例聚合物电池封装方法中将电路板与聚合物电芯进行电连接后的状态示意图；

图8是本发明一实施例聚合物电池封装方法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9是本发明一实施聚合物电池封装方法中使用绝缘胶纸对半成品聚合物电池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方法，包括以下步骤：

步骤110，将电路板1置于专用的注塑模具中并合模，往合模后的注塑模具中注入液态环氧树脂胶水，以将液态环氧树脂胶水覆盖于电路板1的指定表面区域；

步骤120，将已注入液态环氧树脂胶水的注塑模具加热至第一温度，以对液态环氧树脂胶水进行固化处理，形成环氧树脂保护层2，环氧树脂保护层2至少全部覆盖电路板1上的元器件9；

步骤130，将指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层2的电路板1与聚合物电芯3进行电连接；

步骤140，将指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层2的电路板1与聚合物电芯3进行粘合固定，形成半成品聚合物电池；

步骤150，使用绝缘胶纸包裹半成品聚合物电池，形成聚合物电池。

在上述步骤110中，专用的注塑模具为根据电路板1的形状和尺寸进行模具设计而得的注塑模具，其内部的型腔结构与电路板1的结构相适应；液态环氧树脂胶水为一种单组份液态环氧树脂胶粘剂，其主要由环氧树脂基体(增塑剂、增韧剂、填料等)和固化剂组成，在低温或常温下保持稳定，在一定条件下(如加温)可发生固化反应，固化后具有良好的绝缘性、耐酸碱性、防水性、耐高温性和耐机械力冲击性，较佳地，本步骤中可选用粘度为1000cps～3000cps(25℃)、比重为1g/ml～2g/ml(25℃)的液态环氧树脂胶水；其中，指定表面区域为电路板1上需要绝缘保护的位置，包括元器件9所在的位置、线路位置等，为方便说明和理解，可参照图5和图6，指定表面区域包括电路板1的上表面和下表面，元器件9位于电路板1的下表面，环氧树脂保护层2对元器件9和电路板1的上表面进行全部覆盖，其中，电路板1的下表面部分裸露(即未覆盖有环氧树脂保护层2)，以便后续与聚合物电芯3进行电连接。

在上述步骤120中，可通过加热的方式对液态环氧树脂胶水进行固化处理，形成环氧树脂保护层2，具体地，可将已注入液态环氧树脂胶水的注塑模具放入到烤箱中进行加热至第一温度，该第一温度为能使液态环氧树脂胶水发生固化反应的温度，优选地，第一温度可为120℃～180℃，该温度范围内既不会对电路板1造成损坏，又有利于缩短环氧树脂保护层2的形成时间。

在上述步骤130中，可通过超声波焊接、激光焊接等方式将指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层2的电路板1与聚合物电芯3进行焊接，从而实现电路板1与聚合物电芯3之间的电连接，具体地，参照图7，可先将聚合物电芯3头部的极耳33拉直，形成“直线型”极耳33，即对极耳33进行平整，以方便后续进行焊接，随后通过超声波焊接、激光焊接等方式将“l”型的金属片8的第一端面与极耳33进行焊接，第二端面与电路板1下表面的裸露部分进行焊接，其中，极耳33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3的正负极；金属片8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33，在本实施例中，利用金属片8将电路板1与极耳33进行焊接的方式，可解决直焊(直接将电路板1与弯折的极耳33进行焊接)方式中焊接空间受限的问题，方便了电路板1与极耳33之间的焊接，提高了焊接的灵活性。

在上述步骤140中，可使用绝缘胶将电路板1与聚合物电芯3进行粘合固定，具体地，参照图7和图8，当完成电路板1与聚合物电芯3之间的焊接后，对金属片8进行折合，以将极耳33包夹于金属片8的第一端面和第二端面之间；随后将极耳33回折至开口朝向聚合物电芯3的一侧，形成“u”型的极耳33；紧接着使用绝缘胶将电路板1与聚合物电芯3的头部进行粘合即可实现电路板1与聚合电芯之间的固定，获得半成品的聚合物电池，方式简单可靠，其中，绝缘胶可选用绝缘双面胶或绝缘胶水。

在上述步骤150中，使用绝缘胶纸包裹半成品聚合物电池，以起到绝缘、保护、防水、防碰撞的作用；参照图2和图9，优选地，可使用聚酰亚胺薄膜或者聚酯薄膜作为绝缘胶纸来包裹半成品聚合物电池的至少四个侧部，在本实施例中，由于电路板1上的元器件9被环氧树脂保护层2覆盖保护起来，因此半成品聚合物电池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，相比常规的电池封装方式，结构性能更加可靠，成本更低。

在本实施例中，优选地，在往合模后的注塑模具中注入液态环氧树脂胶水之前，先将合模后的注塑模具抽真空至第一真空度，由于注塑模具经过抽真空后模具型腔内的气压较低，而注射机在注射液态环氧树脂胶水时具有一定的注射压力，由此产生较大的压力差，从而有利于在注射液态环氧树脂胶水时缩短液态环氧树脂胶水在注塑模具中的填充时间，同时，通过对注塑模具进行抽真空，可排除模具型腔内空气的影响，防止液态环氧树脂胶水在加热固化的过程中产生气泡，从而有利于提高环氧树脂保护层2的质量，较佳地，第一真空度可为-100kpa～-90kpa。

本发明实施例的聚合物电池封装方法采用液态环氧树脂胶水注塑工艺对电路板1进行针对性注塑，使得电路板1的指定表面区域可形成具有良好防水性、耐高温性和耐机械力冲击性的环氧树脂保护层2，该环氧树脂保护层2对电路板1上的元器件9进行全部覆盖，改善了电路板1的防护性能，使得电路板1上的元器件9可很好地被保护起来，从而使得聚合物电池可满足自动化生产的要求，提高了生产效率，降低了成本；此外，本发明实施例的聚合物电池封装方法采用先通过液态环氧树脂胶水注塑工艺进行电路板1的注塑封装，后进行电路板1与聚合物电芯3的组装的封装方式，还具有以下优点：

1、由于电路板1的指定表面区域预先被环氧树脂保护层2覆盖保护，因此可避电路板1在储藏、运输和安装(例如与聚合物电芯3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1上的元器件9预先被环氧树脂保护层2覆盖保护，因此半成品聚合物电池的头部在封装时可以只用一层绝缘胶纸进行包裹，进而聚合物电池的尾部和侧部亦可只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1与聚合物电芯3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方法先进行电路板1的注塑封装，后进行电路板1与聚合物电芯3的组装，既可降低模具设计的难度又可节约模具材料；

4、采用液态环氧树脂胶水注塑工艺对电路板1进行注塑封装后，所形成的环氧树脂保护层2的厚度很薄(很薄的环氧树脂保护层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，因此相对采用常规的电池封装方式，封装后的电池尺寸更小。

参照图2、图3、图5和图6，本发明实施例还提出一种聚合物电池，应用前述的聚合物电池封装方法而获得，包括聚合物电芯3、电路板1、头部绝缘胶纸4、尾部绝缘胶纸5和侧部绝缘胶纸6，电路板1的指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层2，环氧树脂保护层2至少全部覆盖电路板1上的元器件9，指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层2的电路板1固定于聚合物电芯3的头部并与聚合物电芯3形成电连接，头部绝缘胶纸4包裹聚合物电芯3的头部，尾部绝缘胶纸5包裹聚合物电芯3的尾部，侧部绝缘胶纸6包裹聚合物电芯3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9所在的表面区域，环氧树脂保护层2的厚度可为0.05mm～0.4mm，优选地，环氧树脂保护层2的厚度为0.2mm，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1采用液态环氧树脂胶水注塑工艺进行封装后，可在其指定表面区域形成0.2mm左右的环氧树脂保护层2，相对采用普通装胶壳封装方式封装后的电池尺寸，本发明实施例的聚合物电池在长度方向可节省1mm左右的空间，厚度方向可节省0.5mm左右的空间，极大地缩小了电池的封装空间，同时，由于环氧树脂保护层2将电路板1上的元器件9全部覆盖，因此电路板1上的元器件9可很好地被保护起来，从而使得聚合物电池可满足自动化生产的要求，提高了生产效率，降低了成本；具体地，由于环氧树脂保护层2的覆盖保护，电路板1的防水性能可达到ip67以上，整体耐高温可达到380度以上，同时，元器件9耐机械力冲击性能也大大提升，例如，在进行电池跌落测试时可避免元器件9损伤失效问题，使得聚合物电池具有可靠的机械性能。

参照图2、图7和图8，聚合物电芯3的头部具有极耳33，极耳33上连接有金属片8，极耳33通过金属片8与电路板1相焊接而形成电连接，其中，金属片8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1与极耳33进行焊接。

参照图2和图3，聚合物电芯3的头部具有安装台阶，安装台阶上设有绝缘粘性层7，指定表面区域覆盖有环氧树脂保护层2的电路板1通过绝缘粘性层7与安装台阶固定连接，其中，绝缘粘性层7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；具体地，该安装台阶包括第一台阶31和第二台阶32，其中，第一台阶31的表面积大于第二台阶32的表面积，通过第二台阶32可方便对电路板1进行定位，同时通过在第一台阶31上设置粘性层即可方便可靠地对电路板1进行固定，在本实施例中，与传统只有一个安装台阶(普遍只有第一台阶31)的聚合物电池相比，本发明实施例的聚合电池通过增设第二台阶32，有效地提高了封装空间的利用率。

参照图3至图6，指定表面区域包括电路板1的下表面和上表面，元器件9位于电路板1的下表面上，环氧树脂保护层2全部覆盖电路板1的上表面以及元器件9，在电路板1上表面的环氧树脂保护层2上开设有多个定位孔21，该定位孔21用于支撑电路板1和后续电路测试，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7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。