專利名稱：鋰離子電池蓋板及使用此蓋板的鋰離子電池或電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于鋰離子電池的電池蓋板，該電池蓋板的絕緣片上帶有 極耳引出孔。本發(fā)明還涉及了使用上述電池蓋板的單體鋰離子電池以及 由具有上述特征單體鋰離子電池所組成的電池組。
背景技術(shù)：
自1991年，日本Sony公司發(fā)明研制出二次鋰離子電池并商品化以 來，鋰離子電池發(fā)展迅速，其應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，市場(chǎng)占有率日益提高。 同時(shí)針對(duì)鋰離子電池而進(jìn)行的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化研究也越來越多。但是 和電池蓋相關(guān)的研究卻不多。
目前鋰離子電池所用電池蓋都帶有正極或負(fù)極鉚釘，利用鉚接的方 法將電極連接片固定在電池蓋板上。電極連接片通過絕緣層和電池蓋板 絕緣。進(jìn)行電池裝配時(shí)必須再將正極耳或負(fù)極耳和電極連接片連接。這 種電池蓋由于存在鉚釘，在電池蓋板的通孔上形成絕緣層后還需要再增 加一道鉚接的工步，增加了電池蓋的制造工步，增加了生產(chǎn)成本；同時(shí) 由于鉚釘?shù)拇嬖?，增加了電池蓋的厚度，降低了電池殼的空間利用率。
基于以上背景，我們通過研究出人意料地發(fā)現(xiàn)，可以通過提供新穎 的電池蓋來減少電池蓋板的生產(chǎn)工序，提高鋰離子電池殼的空間利用 率，提高鋰離子電池的容量，降低生產(chǎn)成本。在本發(fā)明中，通過注塑的 方法將絕緣層固定在金屬基板上，同時(shí)絕緣層上帶有極耳引出孔，這種 蓋板可以取代傳統(tǒng)的鋰離子電池所用電池蓋板以提高鋰離子電池的容 量、同時(shí)可以減少電池蓋板生產(chǎn)步驟，降低電池蓋板的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
目前，現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池所用電池蓋存在缺陷，現(xiàn)有電池蓋板 將電極連接片通過鉚接和絕緣層及金屬基板固定在一起，這種生產(chǎn)方法 增加了生產(chǎn)工步，鉚釘?shù)氖褂糜终加昧穗姵貎?nèi)部空間。
本發(fā)明人研究了通過注塑將帶有極耳引出孔的絕緣層及金屬極板 固定在一起的電池蓋板，同時(shí)研究了采用本電池蓋板的鋰離子電池。結(jié)
果發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明的新穎電池蓋板具有以下優(yōu)點(diǎn)省去了鉚接的工序， 生產(chǎn)工藝變得簡(jiǎn)單；不再使用鉚釘，節(jié)省了電池殼的內(nèi)部空間。鉚釘所 占據(jù)的空間就可以用來填充正負(fù)極物質(zhì)，提高電池內(nèi)部空間利用率，從 而提高了電池容量。不希望受任何理論的限制，在本發(fā)明中采用帶有絕 緣層和極耳引出孔的電池蓋板改善電池性能的原因可以推測(cè)如下。帶有 絕緣層和極耳引出孔的電池蓋板可以直接將正負(fù)極耳從電池內(nèi)部引出 來，不需要使用鉚釘和電極連接片，節(jié)省了電池內(nèi)部空間。節(jié)省的空間 為正負(fù)極物質(zhì)占用后就提高了鋰離子電池的容量。。
與前述現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出用注塑的方法將帶有極耳引出 孔的絕緣片及金屬基板固定在一起，可以省去蓋板上的鉚釘，提高了空 間利用率，增大了活性物質(zhì)的填充量，進(jìn)而提高了電池的容量；同時(shí)， 減少了制造工步，降低了生產(chǎn)成本。
在本發(fā)明中，提供一種鋰離子二次電池，該鋰離子電池例如包括以 下部分電極、電解質(zhì)、隔膜、容器。其中電極包括正極和負(fù)極，正極 包括正極集流器和涂覆在正極集流器上的正極活性物質(zhì)；負(fù)極包括負(fù)極 集流器和涂覆在負(fù)極集流器上的負(fù)極活性物質(zhì)層；隔膜可以是單純的固 體絕緣層也可以是具有導(dǎo)電性能的固狀物；容器是正極、負(fù)極、隔膜、 電解質(zhì)的包容體。
本發(fā)明的目的之一是提供一種二次鋰離子電池，其特征是電池蓋上 通過注塑將絕緣層及金屬J4l固定在一起，絕緣層上帶有極耳引出孔。 本發(fā)明還提供了由具有上述特征單體鋰離子電池所組成的電池組。實(shí)施 本發(fā)明具體方式
在本發(fā)明中， 〃鋰離子電池或電池組"是指本發(fā)明既可應(yīng)用于鋰離子 單體電池，也可應(yīng)用于包括保護(hù)電路的單體鋰離子電池，也可應(yīng)用于包 括多個(gè)單體鋰離子電池的電池組，也可應(yīng)用于包括多個(gè)單體鋰離子電池
及保護(hù)電路的電池組，為了簡(jiǎn)便起見，有時(shí)也統(tǒng)稱為"鋰離子電池
以下以非限制方式更具體地介紹適用于本發(fā)明方法的二次鋰離子 電池蓋板及帶有該蓋板的二次鋰離子電池。
本發(fā)明中的電池蓋板由以下部分組成帶有注液孔和注塑孔的基 板，絕緣層。帶有注液孔和注塑孔的基板可以用機(jī)械沖壓的方法制得， 然后用用注塑的方法在注塑孔上填上絕緣層，。。
二次鋰離子電池的一般結(jié)構(gòu)包括正極、負(fù)極、非水電解質(zhì)和將正 極與負(fù)極相互隔開的隔膜。非水電解質(zhì)通過將含鋰的金屬鋰鹽例如 LiPF6作為電解質(zhì)溶解在例如碳酸亞乙酯或碳酸二甲酯的非水溶劑中而 得到。隔膜在上述非水溶劑中不溶解，并且是由例如聚乙烯或聚丙烯樹 脂制成的多孔膜。也可以是由非水電解質(zhì)溶液增塑聚合材料得到的含有 凝膠電解質(zhì)類型的固體電解質(zhì)。
正極
正極制備可例如采用通過將正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘合劑在適當(dāng)
溶劑中混合均勻而制成的漿料涂布在集流體例如鋁箔上，接著干燥并壓 制成極片。
本發(fā)明中電池正極活性物質(zhì)為含鋰元素的化合物。雖然在實(shí)施例中 本發(fā)明使用了鈷酸鋰(即鋰鈷復(fù)合氧化物)作為正極活性材料進(jìn)行了描 述，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)施并不依賴于所述含鋰復(fù)合氧化物的特 性，而可以廣泛地適用于各種正極活性材料。同樣本發(fā)明也適用于以各 種摻雜型的含鋰元素作為正極活性物質(zhì)的鋰離子電池，如包括各種氧化 物和硫化物的正極活性材料，其實(shí)例包括例如，鋰鈷復(fù)合氧化物、鋰錳 復(fù)合氧化物、鋰鎳復(fù)合氧化物、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物、鋰錳鈷復(fù)合氧化物、 和釩氧化物。在這些正極活性材料中，優(yōu)選使用具有高電池電壓的鋰鈷 復(fù)合氧化物(例如LiCo02)、鋰錳復(fù)合氧化物(例如LiMti204)、鋰 鎳復(fù)合氧化物(例如LiNi02 )、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物(例如LiNii-xCox02 )、 鋰錳鈷復(fù)合氧化物(例如LiMnxCoi-x02)、鋰鎳錳鈷復(fù)合氧化物(例 LiNixMnyOh-x-y02)、磷酸亞鐵鋰等，以上材料可以混合使用也可以單
一使用。
此外，本發(fā)明可使用公知的導(dǎo)電劑和粘合劑。正極活性材料中各組 分的混合比例可使用公知的比例范圍。
隔膜
本發(fā)明所用的隔膜可以是公知的隔膜，例如可以是由合成樹脂的無
紡布、聚乙烯多孔膜或聚丙蟑多孔膜以及由此類材料復(fù)合而成的材料制 成的類型。
負(fù)極
負(fù)極制備可例如采用通過將負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑和粘合劑在適當(dāng) 溶劑中混合攪拌而制成的漿料涂布在集流體例如銅箔上，接著干燥并壓 制成極片。
本發(fā)明中電池負(fù)極活性物質(zhì)為鋰離子能在其中嵌入和脫出的碳系
和非碳系的物質(zhì)，包括，例如，鋰合金(例如，Li4Ti5012)、金屬氧化 物(例如非晶態(tài)錫氧化物、W02和Mo02) 、 TiS2以及能嵌入和脫出鋰 離子的碳系物。特別希望使用碳系物充當(dāng)負(fù)極活性材料。
本發(fā)明所用的碳系物包括，例如，石墨、無取向性石墨、焦炭、碳 纖維、球形碳、樹脂燒結(jié)碳和氣相生長(zhǎng)碳，納米碳管。因?yàn)榘缟纤?述的特定碳纖維或球形碳的負(fù)極表現(xiàn)出高充電效率，特別希望使用中間 相湯青基碳纖維或中間相瀝青基球形碳充當(dāng)碳素物。中間相瀝青基碳纖 維和中間相瀝青基球形碳可采用公知的方法獲得。
非水電解質(zhì)可采用公知的類型和材料，并未特別限定，非水電解質(zhì)，
例如可以使用，在非水溶劑中溶解電解質(zhì)而制成的液體非水電解質(zhì)、將 聚合物、非水溶劑和溶解物復(fù)合而制成的膠體非水電解質(zhì)、聚合物固體 非水電解質(zhì)等等。
電池的結(jié)構(gòu)可以是通it^繞或疊片的方式來形成，可以制成例如柱狀、方 形絲狀。
容器
二次鋰離子電池的容器也^1二次鋰離子電池的電池蓋采用本發(fā)明所述 的帶有絕緣層和極耳引出孔的電池蓋。電池殼采用普通的金屬殼。對(duì)電
池的M電，i^用^^/i^p的方式i^f亍。 實(shí)施例
下面將根據(jù)具體的試驗(yàn)結(jié)果詳細(xì)敘述本發(fā)明。
電池蓋板的制備
本發(fā)明中的一個(gè)實(shí)施例中
先在電池蓋板基體上沖出通孔和注液孔
再通過注塑的方法在通孔處形成帶有極耳引出孔的絕緣層。
單體鋰離子電池的制備
本發(fā)明一個(gè)實(shí)例子中，使用的單體鋰離子電池制作過程如下
采用銅箔作為負(fù)極的集流體，鋁箔作為正極的集流體，正極活性物 質(zhì)用鈷酸鋰，負(fù)極活性物質(zhì)用MCMB。電池型號(hào)為方型063048。將鈷 酸鋰與7%的粘合劑PVDF和5c/o的導(dǎo)電碳黑混合，按l: 1的比例加入 N-甲基吡咯烷酮中。負(fù)極物質(zhì)可以直接與10%的粘合劑PVDF進(jìn)行混 合，按l: 1的比例加入，制成漿料。將和好的正極漿料用涂敷的方法 涂在正極的集流體上，負(fù)極漿料涂敷在負(fù)極集流體上，然后烘干，壓制。 將壓制后的正負(fù)極片點(diǎn)上極耳，插入隔膜(隔膜為PP材料)后，在巻 繞機(jī)上巻繞后裝入鋁殼中，將極耳引出后用膠將極耳引出孔封住。作為 實(shí)驗(yàn)對(duì)照例子，其所采用的電池蓋為帶有鉚釘?shù)匿X電池蓋制成。將電池 殼和電池蓋焊接密封在一起。在相對(duì)濕度小于1.5%的環(huán)境下進(jìn)行注液， 電解液采用EC: DEC: DMC-1: 1: l的混合溶劑，電解質(zhì)為1M六 氟磷酸鋰，注液后立即封口。
實(shí)施例1
按上述方法制成063048方型的多個(gè)鋰離子電池，電池蓋為帶有鉚 釘?shù)匿X電池蓋。電池容量的算術(shù)平均結(jié)果顯示電池0.2CsA容量為865 毫安時(shí)。。實(shí)施例2
按上述方法制成063048方型的多個(gè)鋰離子電池，電池蓋為電極連 接片和絕緣層及金屬基板為 一體注塑鋁電池蓋。電池容量的算術(shù)平均結(jié) 果顯示電池0.2CsA容量為908亳安時(shí)。
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，將二次鋰離子電池的電池蓋由帶有鉚釘?shù)碾姵?蓋換成帶有絕緣層和正負(fù)極耳引出孔的電池蓋后其容量約提高了 5%
可以看出，采用電極連接片和絕緣層及金屬M(fèi)—體注塑的電池蓋 的鋰離子電池，可以達(dá)到提高容量、降低生產(chǎn)成本的目的。
權(quán)利要求
1、一種鋰離子電池用蓋板，包括金屬基片及設(shè)于其上的注液孔和注塑孔，其特征在于通過注塑的方法在基片的注塑孔處形成帶有極耳引出孔的絕緣層。
2、 一種鋰離子電池，其特征在于該鋰離子電池所用蓋板如權(quán)利 要求1所述。
3、 一種鋰離子電池組，其特征在于該電池組所用單體鋰離子電 池如權(quán)利要求2所述。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池蓋板及使用該蓋板的鋰離子電池。該鋰離子電池所用電池蓋板包括條狀的金屬基片及設(shè)于其上的注液孔和注塑孔，通過注塑的方法在基片的注塑孔處形成帶有極耳引出孔的絕緣層。使用本發(fā)明的電池蓋板，可以減少電池蓋板的厚度，減少電池蓋板的生產(chǎn)工步，降低生產(chǎn)成本；可以提高鋰離子電池的內(nèi)部空間利用率，進(jìn)而提高二次鋰離子電池的容量。本發(fā)明通過注塑實(shí)現(xiàn)鋰離子電池正負(fù)極極耳的絕緣，形成極耳引出孔，正負(fù)極極耳不需和蓋板連接，可以通過極耳引出孔直接引出電池蓋外，具有制造工藝簡(jiǎn)單，電池內(nèi)部空間利用率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M10/40GK101110472SQ20071009031
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月5日
發(fā)明者蔡松珊 申請(qǐng)人:蔡松珊