專利名稱：一種鋰離子二次電池的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電池領域，尤其涉及一種鋰離子二次電池。
背景技術：
作為綠色能源的鋰離子二次電池，在近十多年得到了迅猛的發(fā)展，隨著性能的提高，成本的降低，愈來愈顯示出極強的生命力，鋰離子電池相對于Ni-MH、Ni-Cd及鉛酸電池具有更高的工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、記憶效應小、自放電率低、輕捷方便、綠色環(huán)保等優(yōu)點，作為便攜式電源在手機、筆記本、數(shù)碼電子產(chǎn)品等小型電源驅動設備方面得到廣泛應用，并在未來高比能、高功率的儲能電池市場顯示出明顯競爭優(yōu)勢。但由于安全性、密封性問題，鋰離子二次電池的應用領域受到限制。為了提高鋰離子二次電池的安全性能，現(xiàn)有的鋰離子二次電池的電池蓋帽組件一般都帶有CID (Current Interrupt Device)，如圖2所示。目前主流使用的CID是通過電池內(nèi)部氣壓過高來實施斷電保護，防爆片32'破裂后，電池內(nèi)部氣體通過孔板37'和上帽 31'向外界排泄。但鋰離子二次電池由于自身材料特性，在出現(xiàn)異常情況下，前期電池內(nèi)壓較低，不易及時啟動，導致異常進一步加劇，電池安全性無法保障。上帽31'和防爆片32' 之間可密封壓縮PTC (正溫度系數(shù)熱敏電阻)保護器33'，從而通過PTC保護器對溫度的敏感來及時反饋電池內(nèi)部異常情況。但是PTC保護器內(nèi)阻偏大，約占整個電池內(nèi)阻的35%，導致電池的循環(huán)性能大大降低；且其自身阻值受溫度影響差異明顯，會影響電池的一致性。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決了現(xiàn)有技術中存在的鋰離子二次電池的循環(huán)性能和一致性較差的技術問題。本實用新型提供了一種鋰離子二次電池，包括外殼、用于絕緣密封外殼的蓋帽組件以及位于外殼和蓋帽組件所圍成空腔內(nèi)的電芯和電解液；電芯上引出有第一極耳和第二極耳，其中第一極耳與外殼電連接，第二極耳與蓋帽組件電連接；所述蓋帽組件包括電連接組件和電連接組件外側的密封圈；電連接組件由下至上包括依次電連接的孔板、防爆片、PTC保護器和上帽；孔板下表面與第二極耳電連接；防爆片中心下凹與孔板上表面中心部位電連接；PTC保護器內(nèi)設置有與PTC保護器并聯(lián)連接的保險絲，保險絲一端與PTC保護器上表面電連接，另一端與PTC保護器下表面電連接。本實用新型提供的鋰離子二次電池，通過在PTC保護器內(nèi)并聯(lián)設置保險絲，保險絲內(nèi)阻遠小于PTC保護器的內(nèi)阻，因此電池正常工作時，保險絲將PTC保護器短接，電流通過保險絲導通，降低電池內(nèi)阻，提高電池的循環(huán)性能；且電池正常工作時，電流主要通過保險絲導通，因此PTC保護器內(nèi)阻變化不會對電池性能造成影響，使得電池的一致性較高。當電池內(nèi)部出現(xiàn)異常，保險絲立刻熔斷，電流瞬間加載至PTC保護器上，同時保險絲的溫度直接傳遞給PTC保護器，通過PTC保護器內(nèi)阻急劇增加從而斷電截留，提高電池的安全性能。
3[0009]優(yōu)選情況下，PTC保護器包括PTC本體和分別位于PTC本體上、下表面的金屬片； 其中，下表面的金屬片與防爆片外周沿電連接，上表面的金屬片與上帽周沿電連接。PTC本體中心位置具有圓形孔，上表面的金屬片、下表面的金屬片與該圓形孔形成空腔。保險絲位于空腔內(nèi)，一端與空腔下表面的金屬片電連接，另一端與空腔上表面的金屬片電連接。通過將保險絲設置在PTC保護器的空腔內(nèi)，能有效利用電池內(nèi)部空間。上帽的上表面周沿設置有第一絕緣墊圈，防爆片的外周沿上翻包裹第一絕緣墊圈。第一絕緣墊圈用于防止防爆片與上帽直接電連接?？装迳媳砻嬷苎卦O置有第二絕緣墊圈，用于使防爆片下表面周沿與孔板上表面周沿絕緣?？装迳显O有第一排氣孔。上帽上設有第二排氣孔。電池內(nèi)部氣體通過第一排氣孔、 第二排氣孔從電池內(nèi)部排出，能有效防止電池爆炸。本實用新型中，鋰離子二次電池可為圓柱形電池，PTC保護器位于外殼內(nèi)，PTC保護器為圓片狀。優(yōu)選情況下，防爆片上具有圓形刻痕，刻痕直徑小于上帽的內(nèi)徑。防爆片從圓形刻痕處破裂后完全打開，不會阻擋電池內(nèi)部氣體的排泄。

圖1是本實用新型提供的鋰離子二次電池的結構示意圖。圖2是現(xiàn)有技術提供的鋰離子二次電池的蓋帽組件結構示意圖。圖3是圖1中蓋帽組件3的結構示意圖。圖4是圖3中PTC保護器33與保險絲36的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供了一種鋰離子二次電池，如圖1所示，包括外殼2、用于絕緣密封外殼的蓋帽組件3以及位于外殼2和蓋帽組件3所圍成空腔內(nèi)的電芯1和電解液；電芯1 上引出有第一極耳和第二極耳，其中第一極耳與外殼2電連接，第二極耳與蓋帽組件3電連接。本實用新型中，對于第一極耳、第二極耳的正、負極性沒有特殊限定，即對外殼2 與正極電連接或外殼2與負極電連接沒有特殊限定。例如可以第一極耳為正極，第二極耳為負極；也可第一極耳為負極，第二極耳為正極。通常情況下，第一極耳為負極，第二極耳為正極；即外殼2與負極電連接，蓋帽組件3與正極電連接。現(xiàn)有技術的鋰離子二次電池中，蓋帽組件的結構如圖2所示，包括電連接組件和電連接組件外側的密封圈34'，電連接組件包括依次電連接的孔板37'、防爆片32'、PTC 保護器33'和上帽31'。電池內(nèi)部氣壓過高，防爆片32'破裂，氣體通過孔板37'、上帽 31'排出電池外部。其中，PTC保護器33'緊緊貼合于上帽31'與防爆片32'之間，PTC 保護器的內(nèi)阻偏大，大大降低鋰離子二次電池的循環(huán)性能。另外，PTC保護器自身阻值受溫度影響差異明顯，電池的一致性較差，使得電池組內(nèi)部分單體電池PTC保護器啟動滯后，反應不靈敏，電池存在安全隱患。本實用新型的鋰離子二次電池中，所述蓋帽組件的結構如圖3所示，所述蓋帽組件3包括電連接組件和電連接組件外側的密封圈34。密封圈34 —方面用于填充外殼2與蓋帽組件3之間的空隙，防止電池漏液；另一方面，用于絕緣外殼2和蓋帽組件3，防止電池短接。電連接組件從下至上包括依次電連接的孔板37、防爆片32、PTC保護器33和上帽 31?？装?7的結構和形狀為本領域技術人員所公知，如圖3所示，孔板37位于第二極耳與防爆片32之間，下表面與第二極耳電連接。防爆片32中心下凹與孔板37上表面的中心部位通過多點焊接從而實現(xiàn)電連接，焊點371如圖3所示。PTC保護器33內(nèi)設置有與PTC保護器33并聯(lián)連接的保險絲36，保險絲36 —端與PTC保護器33上表面電連接，另一端與PTC 保護器33下表面電連接。本實用新型中，PTC保護器的內(nèi)阻遠大于保險絲，因此電池正常工作時，保險絲將 PTC保護器短接，電流主要通過保險絲導通，極耳和極芯溫度直接傳遞給保險絲和PTC保護器，因此能有效降低鋰離子二次電池的內(nèi)阻，提高電池的循環(huán)性能。另外，電池正常工作時， 電流主要通過保險絲導通，因此PTC保護器內(nèi)阻變化不會對電池性能造成影響，電池具有較高的一致性。當電池內(nèi)部出現(xiàn)異常，通過保險絲的電流或溫度超過設定值時，保險絲立刻熔斷，電流瞬間加載至PTC保護器上，同時保險絲的溫度直接傳遞給PTC保護器，PTC保護器的內(nèi)阻隨溫度的增加急劇上升至無窮大，從而斷電截流，提高電池的安全性能。保險絲的材料為本領域技術人員所公知的高導電率低熔點合金薄片，內(nèi)阻極低。如圖4所示，PTC保護器33包括PTC本體330和分別位于PTC本體上、下表面的金屬片332、331。下表面的金屬片331與防爆片32的外周沿電連接，上表面的金屬片332 與上帽31的周沿電連接。PTC本體330中心位置具有圓形孔，上表面的金屬片332、下表面的金屬片331與該圓形孔形成空腔335。保險絲36位于空腔335內(nèi)，一端與下表面的金屬片331電連接，另一端與上表面的金屬片332電連接。本實用新型中，PTC本體為本領域技術人員公知的對溫度敏感的高分子材料，例如可以為57容量％高密度聚乙烯、3容量％乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和40容量％的導電粒子在190°C下混煉而成。然后用厚度為35 μ m的金屬箔夾持混煉物，用熱壓機在190°C、5kg/ cm2、60秒的條件下成型、切割排氣孔即可得到PTC保護器。其中，金屬箔可采用鎳箔或鋁箔。上帽31的上表面周沿設置第一絕緣墊圈38，防爆片32的外周沿上翻包裹第一絕緣墊圈38，用于防止防爆片32與上帽31直接電連接。防爆片32的外周沿上翻，通過第一絕緣墊圈38的絕緣，上下擠壓上帽31和PTC保護器33，防止上帽31、PTC保護器33的晃動，從而使蓋帽組件3的結構更加穩(wěn)固。如圖3所示，孔板37上表面周沿設置有第二絕緣墊圈35，用于使防爆片32下表面周沿與孔板37上表面周沿絕緣。電池正常工作時，孔板37與第二極耳電連接，而防爆片 32的中心下凹與孔板37電連接，其上表面與PTC保護器33下表面電連接導通；電池內(nèi)部氣壓過大，防爆片32中心下凹部位破裂，第二絕緣墊圈35位于孔板37上表面周沿，從而使電池內(nèi)部斷開，異常不會進一步加劇，能有效提高電池的安全性能。第一絕緣墊圈38、第二絕緣墊圈35均可采用本領域常用的高溫氟塑料墊圈，優(yōu)選采用全氟烷氧基樹脂(PFA)，可防止電池高溫時墊圈軟化、融化導致蓋帽組件斷電失效。孔板37上設有第一排氣孔372。上帽31上設有第二排氣孔311。作為本領域技術人員的公知常識，第一排氣孔372、第二排氣孔311的個數(shù)沒有特殊限定，可為一個或者多個。電池內(nèi)部氣體可通過孔板上的第一排氣孔372、上帽31上的第二排氣孔311排出電池。[0030]本實用新型中，蓋帽組件中電連接組件之間的電連接均為面與面的接觸，因此本實用新型中，均可通過電子束或高頻焊熔接，從而可提高蓋帽組件之間的結合力，有效降低蓋帽組件的內(nèi)阻；另外，采用電子束或高頻焊的電連接方式，在高頻震動、跌落、翻滾測試時能有效防止蓋帽組件遭受外力破壞導致內(nèi)阻漂移。本實用新型中，PTC保護器33位于外殼2內(nèi)，PTC保護器33的形狀與外殼2的底面形狀匹配。例如，圖1所示的鋰離子二次電池為圓柱形電池，外殼2為圓柱形，外殼底面為圓形，則PTC保護器33為圓片狀。作為本領域技術人員的公知常識，防爆片32上具有圓形刻痕321，如圖3所示。電池內(nèi)部氣壓過大時，防爆片32從刻痕321處破裂，防爆電池內(nèi)部高壓氣體迅速排泄，避免排氣不及時導致電池爆炸?？毯?21直徑過大時，防爆片32破裂脫落后會阻塞孔板37上的部分第一排氣孔372，影響電池的排氣速度，電池仍然存在安全隱患。本實用新型中，優(yōu)選情況下下，刻痕321的直徑小于上帽的內(nèi)徑，防爆片32破裂后完全打開，不會阻擋電池內(nèi)部氣體的排泄。本實用新型的鋰離子二次電池中，電芯即所謂正極片、隔膜、負極片經(jīng)卷繞或者若干多次重復疊置而形成的提供電能的組件。電芯中正極片上引出正極極耳，負極片上引出負極極耳，正極極耳、負極極耳再通過焊接的方式分別與外殼、蓋帽組件電連接。至于正極片、負極片、隔膜的制造方法，及其他電芯制造工藝等均為本領域技術人員所公知，因此不再贅述。本實用新型的鋰離子二次電池的裝配可按如下步驟進行隔膜卷繞正極片和負極片形成電芯，將電芯插入外殼內(nèi)腔，正極片、負極片分別引出有極耳，通過引片分別與外殼、 蓋帽組件連接；再注入電解液浸漬電芯，隨后，將蓋帽組件與裝有電芯的外殼進行密封，即可本實用新型的鋰離子二次電池。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種鋰離子二次電池，包括外殼、用于絕緣密封外殼的蓋帽組件以及位于外殼和蓋帽組件所圍成空腔內(nèi)的電芯和電解液；電芯上引出有第一極耳和第二極耳，其中第一極耳與外殼電連接，第二極耳與蓋帽組件電連接；所述蓋帽組件包括電連接組件和電連接組件外側的密封圈；電連接組件由下至上包括依次電連接的孔板、防爆片、PTC保護器和上帽；孔板下表面與第二極耳電連接；防爆片中心下凹與孔板上表面中心部位電連接；其特征在于，PTC保護器內(nèi)設置有與PTC保護器并聯(lián)連接的保險絲，保險絲一端與PTC 保護器上表面電連接，另一端與PTC保護器下表面電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，PTC保護器包括PTC本體和分別位于PTC本體上、下表面的金屬片；其中，下表面的金屬片與防爆片外周沿電連接，上表面的金屬片與上帽周沿電連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子二次電池，其特征在于，PTC本體中心位置具有圓形孔，上表面的金屬片、下表面的金屬片與該圓形孔形成空腔。
4.根據(jù)權利要求3所述的鋰離子二次電池，其特征在于，保險絲位于空腔內(nèi)，一端與空腔下表面的金屬片電連接，另一端與空腔上表面的金屬片電連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，上帽的上表面周沿設置有第一絕緣墊圈，防爆片的外周沿上翻包裹第一絕緣墊圈。
6.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，孔板上表面周沿設置有第二絕緣墊圈，用于使防爆片下表面周沿與孔板上表面周沿絕緣。
7.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，孔板上設有第一排氣孔。
8.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，上帽上設有第二排氣孔。
9.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，鋰離子二次電池為圓柱形電池，PTC保護器位于外殼內(nèi)，PTC保護器為圓片狀。
10.根據(jù)權利要求9所述的鋰離子二次電池，其特征在于，防爆片上具有圓形刻痕，刻痕直徑小于上帽的內(nèi)徑。
專利摘要本實用新型提供了一種鋰離子二次電池，包括外殼、用于絕緣密封外殼的蓋帽組件以及位于外殼和蓋帽組件所圍成空腔內(nèi)的電芯和電解液；所述蓋帽組件包括電連接組件和電連接組件外側的密封圈；電連接組件由下至上包括依次電連接的孔板、防爆片、PTC保護器和上帽；孔板下表面與第二極耳電連接，防爆片中心下凹與孔板上表面中心部位電連接；PTC保護器內(nèi)設置有與PTC保護器并聯(lián)連接的保險絲，保險絲一端與PTC保護器上表面電連接，另一端與PTC保護器下表面電連接。本實用新型的鋰離子二次電池，具有較高的安全性能和密封性能，且電池的一致性較好。
文檔編號H01M10/0525GK201946699SQ20102068493
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者吳強 申請人:比亞迪股份有限公司