铝壳锂离子电池及其壳体及其顶盖的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池领域，公开了一种铝壳锂离子电池及其壳体及其顶盖。

背景技术：

伴随全球环保理念的推广，新能源电动车逐步进入大众市场，如何提高新能源车续航里程成为行业技术难题，其中动力来源使用锂电池的新能源车，研发方向定为提高电池包整体的能量密度，这就要求锂电池单体能量密度必须要提高。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的之一在于提供一种铝壳锂离子电池及其壳体及其顶盖，应用该技术方案有利于提高电池的能量密度。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种锂离子电池壳体用顶盖，包括：

由铝片制成的主体，在所述铝片上设置有防爆阀，在所述防爆阀内嵌有防爆片，在所述铝片上冲压形成凸起作为第一电极柱；

在所述铝片上设置有极柱孔，在所述极柱孔内贯穿有复合陶瓷环，在所述复合陶瓷环内贯穿有第二电极柱；

在所述顶盖的面向铝容器内腔的下表面固定有下塑件，所述下塑件正对所述第一电极柱、第二电极柱的位置设置有孔部，所述孔部用于供与电池本体的第一电极、第二电极相连接的电极连接件穿过，在所述下塑件上位于所述防爆阀的下方设置有气孔。

可选地，所述复合陶瓷环与所述铝片激光焊接连接。

可选地，所述复合陶瓷环由内外套接的外环、内环构成，

所述外环为由陶瓷与铝复合而成的第一复合材料制成的环；

所述内环为由陶瓷与铜复合而成的第二复合材料形成的环。

可选地，所述外环与所述铝片激光焊连接。

可选地，所述内环与所述贯穿在所述内环内的第二极性柱激光焊连接。

可选地，所述第二电极柱包括连接在一起的下铜柱、上铝柱，

所述上铝柱穿出在铝片的上表面，

所述下铜柱凸起在所述铝片的下表面。

可选地，所述内环与所述上铝柱激光焊连接。

第二方面，本实用新型实施例提供的一种锂离子电池壳体，包括：

具有一开口的由铝片制成的铝容器，

上述之任一所述的顶盖，所述顶盖封堵在所述铝容器的开口处。

第三方面，本实用新型实施例提供的一种铝壳锂离子电池，包括：

上述所述的锂离子电池壳体；

电解液，所述电解液、电池本体密封在由所述铝容器及所述顶盖构成的密封空间内，所述电解液浸泡所述电池本体。

电池本体，所述电池本体由正极片、隔膜、负极片构成，所述隔膜间隔在所述正极片、负极片之间。

可选地，在所述正极片、负极片的集流体上分别设置有孔径为50纳米到1毫米之间的孔部，

所述正极片、负极片上的极性活性材料层涂布在所述集流体的表面，并填充在各所述孔部内。

可选地，所述正极片的集流体的厚度为10-13um。

可选地，所述负极片的集流体的厚度为4-7um。

可选地，所述隔膜的厚度为7-9 um。

可选地，所述铝容器的壁厚小于或等于0.4mm。

可选地，所述顶盖的主体的厚度为0.8-1mm。

可选地，所述电池本体的正极极耳与铝转接片激光焊接连接，

所述铝转接片与所述壳体上的第一电极激光焊接焊接,。

可选地，所述壳体的顶盖的第二电极柱包括连接在一起的下铜柱、上铝柱，所述上铝柱穿出在铝片的上表面，所述下铜柱凸起在所述铝片的下表面，

所述电池本体的正极极耳与铜转接片超声波焊接连接，

所述铜转接片与所述下铜柱超声波焊接连接。

可选地，所述电池本体为电芯体单体或者由多个电芯体单体串并联组成的电池组。

可选地，在所述电池本体外包裹有绝缘保护膜，所述绝缘保护膜间隔在所述电池本体与所述铝容器之间。

可选地，所述极性活性材料层充满各所述孔部，

位于所述正极片、负极片表面的活性材料层的表面呈平整状。

可选地，所述正极片的集流体的厚度为10-13um。

可选地，所述负极片的集流体的厚度为4-7um。

可选地，所述隔膜的厚度为7-9 um。

可选地，所述铝容器的壁厚小于或等于0.4mm。

可选地，所述顶盖的主体的厚度为0.8-1mm。

可选地，所述电池本体的正极极耳与铝转接片激光焊接连接，

所述铝转接片与所述壳体上的第一电极激光焊接焊接,。

可选地，所述电池本体的正极极耳与铜转接片超声波焊接连接，

所述铜转接片与所述下铜柱超声波焊接连接。

可选地，所述电池本体为电芯体单体或者由多个电芯体单体串并联组成的电池组。

可选地，在所述电池本体外包裹有绝缘保护膜，所述绝缘保护膜间隔在所述电池本体与所述铝容器之间。

可选地，所述正极片、负极片上的极性活性材料层充满各所述孔部，

位于所述正极片、负极片表面的极性活性材料层的表面呈平整状。

由上可见，由于采用本实施例技术方案，本实施例顶盖结构简单，占用体积小，连接方便，应用该技术方案有利于提高锂离子电池的活性极性物质的有效利用空间，提高电池的能量密度。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的锂离子电池装配结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的顶盖的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的顶盖的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例1提供的顶盖面向铝容器侧的下表面结构示意图；

图5为本实用新型实施例1提供的锂离子电池极片的集流体结构示意图；

图6为本实用新型实施例1提供的锂离子电池极片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

参见图1-4所示，本实施例提供了一种结构简单，占用体积小的顶盖302，本实施例的顶盖302的主体为铝片，在铝片上设置有防爆阀门3021，在防爆阀门3021内嵌有防爆片3022。

在铝片上冲压形成一凸起以作为第一电极柱3023（一般作为正极柱），在铝片还上设置极柱孔3024，在极柱孔3024内贯穿一由陶瓷与金属材料复合而成的复合陶瓷制成的复合陶瓷环3025，在复合陶瓷环3025内贯穿有由金属材料制成的第二电极柱3026（一般作为负极柱），第二电极柱3026的一端突出在铝片顶面。

在顶盖302上面对铝容器301内腔的下表面固定有下塑件401，下塑件401上正对第一电极柱3023、第二电极柱3026的位置处设置有孔部403，用于供与电池本体400的正负极电连接的电极连接件穿过，在下塑件401上位于防爆阀的下方设置有气孔402，铝容器301内腔的气压通过气孔402作用于防爆片3022，当作用于防爆片3022的气压大于预定程度时，防爆片3022在气压作用下离开防爆阀门3021，使铝容器301的气压得以释放，以防止气压过大引起电池爆炸而导致更大的安全隐患。

作为本实施例的示意，本实施例的复合陶瓷环3025由相互内外套接的外环、内环构成。其中外环为由陶瓷与铝相复合形成的陶瓷铝复合材料（市面已知材料）形成的环，外环与顶盖302相激光焊接连接。内环为由陶瓷与铜相复合形成的陶瓷铜复合材料形成的环，内环与位于内环内的极柱激光焊接连接，采用上述不同材料的内外环结构，使复合陶瓷环3025与顶盖302、极柱的连接更加易于操作，连接紧密可靠。

作为本实施例的示意，本实施例提供了一种连接便利的第二电极柱3026，本极柱包括上下固定连接在一起的下铜柱3028、上铝柱3027，上铝柱3027伸出在铝片外表面，作为对外的第二电极柱3026，下铜柱3028伸出在铝片下表面，与位于铝容器301内电池本体400的电极（一般为负极）电连接。

作为本实施例的示意，本实施例的电池本体400的正负极通过设置在顶盖下方的电极转接件与顶盖302上的第一电极柱3023、第二电极柱3026电连接，参见图3所示，电池本体400的正极401（铝极耳）与铝转接件501超声波焊接，铝转接片还与顶盖302上的凸起的第一电极柱3023激光焊接；电池本体400的负极402（铜极耳）与铜转接件502超声波焊接，铜转接片还与突出在顶盖302的下表面的第二电极柱3026激光焊接，采用该电极连接方案电极连接占用的空间小，有利于向能为容量提供有效作用的材料提供更大的可利用空间，有利于提高电池的容量。

本实施例顶盖302应用于铝壳体的结构参见图1所示，铝壳体包括具有一开口的由超薄铝片制成的铝容器301，以及密封在铝容器301的开口处的由超薄铝片为主体的顶盖302。

将本铝壳体应用于锂离子电池的装配结构参见图1所示，铝壳锂离子电池，其主要包括：电池本体400、铝壳体、电解液，电解液和电池本体400密封在铝壳体内。其中铝壳体如图1-4所示。

其中，电池本体400由正极片、隔膜、负极片构成，隔膜间隔在正极片、负极片之间。该电池本体400可以为叠片体也可以为卷绕体。

电解液、电池本体400密封在由铝容器301与顶盖302构成的密封空间内，电解液充分浸泡电池本体400。

参见图5、6所示，本实施例提供了一种新型的锂离子电池极片，在正极片、负极片的集流体100上分别设置有孔径为50纳米到1毫米之间大小的孔部101，正极片、负极片上的极性活性材料层201涂布在集流体100的两表面并填充在各孔部101内。采用该技术方案，具有以下的有益效果：

1、本实施例的正负极片上设置有孔部101，涂布在集流体100上的极性材料除了涂布在集流体100表面外，还填充在集流体100上的各孔部101内，各集流体100上的极性材料的面密度更大，相同空间内可容纳更多的正负极活性材料，减少其他不产生容量材料的重量，进而达到提高单体电池能量密度的目的。

2、本实施例采用由超薄铝片制成的铝壳体，降低壳体容器的壁厚，降低铝壳容器的重量，从而达到提高单体电池能量密度的目的。作为本实施例的示意，本实施例采用的铝容器301的壁厚小于或等于0.4mm，顶盖302所采用铝片的厚度为0.8-1mm，亦能使相同空间内可容纳更多正负极活性材料，减少其他不产生容量材料的重量，进而达到提高单体电池能量密度的目的。

作为本实施例的示意，本实施例的正负极片均采用超薄集流体100，采用超薄隔膜，比如本正极片的集流体100的厚度为10-13um，负极片的集流体100的厚度为4-7um，隔膜的厚度为7-9 um，使相同空间内可容纳更多正负极活性材料，减少其他不产生容量材料的重量，进而达到提高单体电池能量密度的目的。

作为本实施例的示意，在电池本体400外包包裹有一绝缘保护膜600，绝缘保护膜600间隔在电池本体400与铝容器301之间，其对电池本体400起进一步防护、绝缘的保护作用。

作为本实施例的示意，本实施例的电池本体400可以为单个电芯体也可以为由多个电芯体串并联组合而成。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。