一种高密封性锂离子电池盖帽及其制作方法与流程

1.本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种高密封性锂离子电池盖帽及其制作方法。


背景技术：

2.随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，各种移动电子设备，比如手机、数码相机、笔记本电脑等等在社会中得到极大的普及。这些便携式数码电子产品通常依靠锂离子电池工作，因而又形成了对锂离子电池的大量需求。锂离子电池是绿色环保的新型储能电池，由于其具有能量密度大，使用寿命长，工作电压高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、环保性高等优点，越来越受到人们的青睐。
3.在锂离子电池的众多组成部件中，盖帽为其中一关键部件，其设计的好坏直接关系到电池的性能、液密性、安全性寿命以及制造成本。然而，现有的锂离子电池盖帽密封圈通常由塑料等非金属材料制成，长时间存放或者使用后因密封能力下降，会出现漏液的情况，这不仅会损坏电池本身，而且漏出的电池液体带有强烈的腐蚀性，对电子产品以及用户都会造成危害。除此之外，市面上的锂电池盖帽还或多或少存在安全性不足，内阻较大，影响电池的输出电压，导致电池无法正常充放电。
4.例如，中国发明专利申请cn102097604a公开了一种锂离子电池盖帽， 其包括相互密封固定的顶盖和底盖，所述顶盖上设有向上凸起的正极触点，所述正极触点的侧面开有多个泄压孔，所述底盖上加工有在特定压力下破裂的环状防暴凹口刻痕，所述底盖边缘向上弯折紧密包裹所述顶盖的边缘，所述顶盖上沿正极触点的周边还设有一圈向上的防暴凸台。 此结构不仅增强了锂离子电池盖帽的密封性，降低了锂离子电池的内阻，还提供了稳定的防暴压力阀值，增强了锂离子电池的安全性。然而，其气密性仍然需要进一步改善。
5.因此，开发一种使用安全性足，内阻小，密封性高的高密封性锂离子电池盖帽及其制作方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进锂电池的进一步发展具有非常重要的意义。


技术实现要素：

6.本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种使用安全性足，内阻小，密封性高的高密封性锂离子电池盖帽及其制作方法。
7.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高密封性锂离子电池盖帽，其特征在于，包括自上而下依次设置的顶盖和底座；所述顶盖和底座通过螺栓连接；螺栓底部与底座固定连接；所述顶盖和底座之间形成防爆空腔；所述底座上加工有在特定压力下破裂的环状防暴凹口刻痕；所述防爆空腔外壁设有密封圈；所述密封圈与防爆空腔外壁通过胶黏剂粘结；所述密封圈是由如下按重量份计的各组分制成：丁腈橡胶80-100份、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物15-25份、聚二硫二丙烷磺酸钠2-3份、五氧化二磷0.5-1份、多聚磷酸0.1-0.4份、硫化剂3-6份、防老剂
2-5份、填料20-30份。
8.优选的，所述丁腈橡胶为德国lanxess朗盛产3345f丁腈橡胶。
9.优选的，所述烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物的制备方法，包括：将烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50-65℃下搅拌反应3-5小时，后再水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物2-6次，最后置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物。
10.优选的，所述烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为(0.5-0.8):(3-5):(0.8-1.2):(0.05-0.07):(25-35)。
11.优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氖气、氖气、氩气中的任意一种。
12.优选的，所述硫化剂为硫磺、硫化剂dtdm、硫化剂dcp中的一种或几种。
13.优选的，所述防老剂为防老剂nbc、防老剂ble中的一种或两种。
14.优选的，所述填料为白炭黑、炭黑、石墨烯、轻质碳酸钙中的至少一种；所述填料粒径为800-1200目。
15.优选的，所述胶黏剂为丙烯酸酯压敏胶、有机硅压敏胶、聚氨酯压敏胶中的任意一种。
16.本发明的另一个目的，在于提供一种所述高密封性锂离子电池盖帽的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s101：按重量份配比，先将丁腈橡胶、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物、防老剂和填料加入到混炼机中，在120-130℃下混炼10-15分钟，然后再加入聚二硫二丙烷磺酸钠、五氧化二磷、多聚磷酸和硫化剂，混炼8-12分钟后，在160-185℃下硫化2-5分钟，冷却，得到所述密封圈；步骤s102：在顶盖和底座内侧分别涂覆胶黏剂，然后再贴合密封圈，安装螺栓，并将底座上加工破裂的环状防暴凹口刻痕，得到高密封性锂离子电池盖帽。
附图说明
17.图1为本发明一种高密封性锂离子电池盖帽的横截面结构示意图。
18.图中，1、顶盖；2、底座；3、螺牷；4、防暴凹口刻痕；5、防爆空腔；6、密封圈。
具体实施方式
19.下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
20.如图1，一种高密封性锂离子电池盖帽，其特征在于，包括自上而下依次设置的顶盖1和底座2；所述顶盖1和底座2通过螺栓3连接；螺栓3底部与底座2固定连接；所述顶盖1和底座2之间形成防爆空腔5；所述底座2上加工有在特定压力下破裂的环状防暴凹口刻痕4；所述防爆空腔5外壁设有密封圈6；所述密封圈6与防爆空腔5外壁通过胶黏剂粘结；所述密
封圈6是由如下按重量份计的各组分制成：丁腈橡胶80-100份、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物15-25份、聚二硫二丙烷磺酸钠2-3份、五氧化二磷0.5-1份、多聚磷酸0.1-0.4份、硫化剂3-6份、防老剂2-5份、填料20-30份。
21.优选的，所述丁腈橡胶为德国lanxess朗盛产3345f丁腈橡胶。
22.优选的，所述烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物的制备方法，包括：将烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50-65℃下搅拌反应3-5小时，后再水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物2-6次，最后置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物。
23.优选的，所述烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为(0.5-0.8):(3-5):(0.8-1.2):(0.05-0.07):(25-35)。
24.优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氖气、氖气、氩气中的任意一种。
25.优选的，所述硫化剂为硫磺、硫化剂dtdm、硫化剂dcp中的一种或几种。
26.优选的，所述防老剂为防老剂nbc、防老剂ble中的一种或两种。
27.优选的，所述填料为白炭黑、炭黑、石墨烯、轻质碳酸钙中的至少一种；所述填料粒径为800-1200目。
28.优选的，所述胶黏剂为丙烯酸酯压敏胶、有机硅压敏胶、聚氨酯压敏胶中的任意一种。
29.本发明的另一个目的，在于提供一种所述高密封性锂离子电池盖帽的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s101：按重量份配比，先将丁腈橡胶、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物、防老剂和填料加入到混炼机中，在120-130℃下混炼10-15分钟，然后再加入聚二硫二丙烷磺酸钠、五氧化二磷、多聚磷酸和硫化剂，混炼8-12分钟后，在160-185℃下硫化2-5分钟，冷却，得到所述密封圈；步骤s102：在顶盖和底座内侧分别涂覆胶黏剂，然后再贴合密封圈，安装螺栓，并将底座上加工破裂的环状防暴凹口刻痕，得到高密封性锂离子电池盖帽。
30.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的高密封性锂离子电池盖帽使用安全性足，内阻小，密封性高；通过螺栓连接和内部空腔设置，使得其具有防爆功能；通过密封圈材料组分的合理选取，相互配合共同作用，使得制成的盖帽密封性好。
31.下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：实施例1实施例1提供一种高密封性锂离子电池盖帽，其特征在于，包括自上而下依次设置
的顶盖1和底座2；所述顶盖1和底座2通过螺栓3连接；螺栓3底部与底座2固定连接；所述顶盖1和底座2之间形成防爆空腔5；所述底座2上加工有在特定压力下破裂的环状防暴凹口刻痕4；所述防爆空腔5外壁设有密封圈6；所述密封圈6与防爆空腔5外壁通过胶黏剂粘结；所述密封圈6是由如下按重量份计的各组分制成：丁腈橡胶80份、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物15份、聚二硫二丙烷磺酸钠2份、五氧化二磷0.5份、多聚磷酸0.1份、硫化剂3份、防老剂2份、填料20份。
32.所述丁腈橡胶为德国lanxess朗盛产3345f丁腈橡胶。
33.所述烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物的制备方法，包括：将烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50℃下搅拌反应3小时，后再水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物2次，最后置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重，得到烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物；所述烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.5:3:0.8:0.05:25；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气。
34.所述硫化剂为硫磺；所述防老剂为防老剂nbc；所述填料为白炭黑；所述填料粒径为800目；所述胶黏剂为丙烯酸酯压敏胶。
35.一种所述高密封性锂离子电池盖帽的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s101：按重量份配比，先将丁腈橡胶、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物、防老剂和填料加入到混炼机中，在120℃下混炼10分钟，然后再加入聚二硫二丙烷磺酸钠、五氧化二磷、多聚磷酸和硫化剂，混炼8分钟后，在180℃下硫化3分钟，冷却，得到所述密封圈；步骤s102：在顶盖和底座内侧分别涂覆胶黏剂，然后再贴合密封圈，安装螺栓，并将底座上加工破裂的环状防暴凹口刻痕，得到高密封性锂离子电池盖帽。
36.实施例2实施例2提供一种高密封性锂离子电池盖帽，其与实施例1基本相同，不同之处在于，所述密封圈6是由如下按重量份计的各组分制成：丁腈橡胶85份、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物17份、聚二硫二丙烷磺酸钠2.3份、五氧化二磷0.7份、多聚磷酸0.2份、硫化剂4份、防老剂3份、填料23份；所述烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.6:3.5:0.9:0.06:28。
37.实施例3实施例3提供一种高密封性锂离子电池盖帽，其与实施例1基本相同，不同之处在于，所述密封圈6是由如下按重量份计的各组分制成：丁腈橡胶90份、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物20份、聚二硫二丙烷磺酸钠2.5份、五氧化二磷0.8份、多聚磷酸0.25份、硫化剂4.5份、防老剂3.5份、填料25份；所述烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.65:4:1:0.06:30。
38.实施例4
实施例4提供一种高密封性锂离子电池盖帽，其与实施例1基本相同，不同之处在于，所述密封圈6是由如下按重量份计的各组分制成：丁腈橡胶95份、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物23份、聚二硫二丙烷磺酸钠2.8份、五氧化二磷0.9份、多聚磷酸0.35份、硫化剂5.5份、防老剂4.5份、填料28份；所述烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.75:4.5:1.1:0.065:33。
39.实施例5实施例5提供一种高密封性锂离子电池盖帽，其与实施例1基本相同，不同之处在于，所述密封圈6是由如下按重量份计的各组分制成：丁腈橡胶100份、烯丙基三甲氧基硅烷/n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/丙烯酸异冰片酯共聚物25份、聚二硫二丙烷磺酸钠3份、五氧化二磷1份、多聚磷酸0.4份、硫化剂6份、防老剂5份、填料30份；所述烯丙基三甲氧基硅烷、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.8:5:1.2:0.07:35。
40.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。