專利名稱：采用穿刺注液閥的鋰電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池制造工藝注液技術，特別是采用穿刺注液閥的鋰電池。
背景技術：
鋰電池制造工藝注入電解液環(huán)節(jié)對鋰電池性能質量影響十分顯著，鋰電池電解液通常含水量控制在< 20ppm(卡爾·費休庫倫法)，敞露在空氣中特別容易吸水，電解液一旦吸收水分，在鋰電池工作時，電化學效應產(chǎn)生氫氟酸等一系列的損壞鋰電池性能的反應，為了避免鋰電池注入電解液工藝吸收水分，現(xiàn)有的鋰電池制造注電解液工藝大多數(shù)采用超低濕干燥房內敞開注液方式，或許通過隔離大氣的手套箱內注電解液，采用超低濕干燥房控制空氣絕對含水量無法做到小于電解液的含水量，依據(jù)擴散定律，空氣中的水分向電解液擴散仍無法避免，許多干燥房的干燥目標參數(shù)，露點溫度_40°C _60°C，即使達到這樣的參數(shù)，空氣中絕對含濕量仍然大于O. 076g/kg，相對于鋰電池電解液通常含水量控制在(20ppm,差幾個數(shù)量級，鋰電池電解液相對空氣水分濃差越大，水分向電解液的擴散就越嚴重，再說，露點溫度_40°C _60°C的干燥房耗能大，環(huán)境濕度變化時干燥房的干燥度穩(wěn)定性就更差，采用昂貴的手套箱注液雖然可以改善，但是，手套箱注液方式不適應大規(guī)模生產(chǎn)，因此，鋰電池產(chǎn)品質量的提高改進現(xiàn)有的注電解液技術十分迫切。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是要提供一種改進鋰電池結構，使注液過程完全避免電解液與空氣接觸的采用穿刺注液閥的鋰電池，采用不銹鋼或其它剛性材料制造的注液針管插入鋰電池的頂端的電解液注液閥，注液針管穿刺通過注液閥的圓柱閥塞，向鋰電池鋼殼內注入電解液，注液時環(huán)境中的水分不會與電 解液發(fā)生接觸，無論是環(huán)境濕度大小，與電解液注液都不會接觸，不會產(chǎn)生電解液吸收水分的問題。實現(xiàn)發(fā)明的技術方案現(xiàn)有的鋰電池頂端留有一個敞開注液口，注液時，電解液注液泵的出口從該敞開的注液口注入，本技術方案是在該敞開的注液口安裝一個橡膠或其它具有橡膠類塑性材料閥塞，該閥塞可以被較硬的、剛性的刃口穿刺針管穿刺，采不銹鋼或其它剛性材料制造的注液針管，插入鋰電池的頂端蓋板安裝的閥塞，穿過閥塞向鋰電池殼內注入電解液，注液時環(huán)境中的水分不會與電解液發(fā)生接觸，無論是環(huán)境濕度大小與電解液注液都不會接觸，不會產(chǎn)生電解液吸收水分的問題，當注液完畢后拔出穿刺針管，由于閥塞的材料塑性特征，在受擠壓作用下，自動關閉，環(huán)境中氣壓無法穿透該穿刺痕跡，鋰電池的整體密封性仍然可以保持。采用穿刺注液閥的鋰電池的電芯，其正極是鋁箔集流體表面涂有正極材料磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰或LiNia5COa2Mna3O2的一種，電芯的負極是銅箔(或鋁箔)集流體，表面涂有碳、鈦酸鋰或石墨負極材料的一種，正極與負極之間裝配隔膜，制作成的電芯安裝在電池殼內，電池殼密封固定頂蓋板，頂蓋板安裝穿刺注液閥。
穿刺注液閥的閥體與頂蓋板之間安裝密封圈，達到電池殼內與外部的密封隔離，穿刺注液閥的閥體內孔為螺紋，空心螺釘安裝在閥體內螺紋孔中，閥塞也安裝在閥體內螺紋孔中，由空心螺釘壓緊，空心螺釘壓緊作用形成對閥塞擠壓作用，通過壓緊擠壓達到密封效果。穿刺注液閥的閥體螺紋孔底端是注液孔，注液孔的孔徑小于螺紋孔徑，閥塞與螺紋孔底部相切安裝，當閥塞受到擠壓時，由于閥塞的外徑大于注液孔徑，即使受擠壓也不能通過該孔，閥塞采用具有塑性材料制作，選自硅橡膠，或選用氟橡膠、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯樹脂等高分子材料制造，當受到一定擠壓壓力時其塑性作用，軸向受擠壓，則徑向膨脹，徑向膨脹效應起到與閥體內螺紋孔密封作用，閥塞受到擠壓力越大，抗泄漏壓強就越大。矩形鋰電池的正、負接電端，安裝在鋰電池的頂端蓋板上，穿刺注液閥安裝在正、負接電端之間的中間位置，電芯的正、負接電極耳與正、負接電端分別連接，鋰電池頂端蓋板采用金屬材料制作時，正、負極接電端與頂蓋板之間需要絕緣處理，采用非導電材料制作頂端蓋板時，正、負極接電端則無需與頂端蓋板之間絕緣處理。本發(fā)明的積極意義，采用穿刺注液閥的鋰電池，采取了與環(huán)境氣氛隔離電解液注液工藝，注液時，環(huán)境中的水分不會與電解液發(fā)生接觸，無論是環(huán)境濕度大小電解液不會產(chǎn)生吸收水分問題，與現(xiàn)有的干燥房注液工藝相比，不僅可以克服鋰電池生產(chǎn)注電解液工藝吸收水分問題，還可以節(jié)省大量因獲得干燥房的制冷、除濕 所消耗能源，對鋰電池提高產(chǎn)品質量，降低制造成本都有積極意義。


圖1是本發(fā)明采用穿刺注液閥的鋰電池主視圖；圖1中鋼殼1、電池頂端蓋板2、穿刺注液閥4、正極接電端5a、負極接電端5b ；圖2是圖1的俯視圖；圖2中電池頂端蓋板2、穿刺注液閥4、正極接電端5a、負極接電端5b ；圖3是圖1的左視圖；圖3中電池鋼殼1、電池頂端蓋板2、穿刺注液閥4、負極接電端5b ；圖4是圖3的B-B剖視圖；圖4中電池鋼殼1、電池頂端蓋板2、連接極耳3a、連接極耳3b、注液閥體4_1、圓柱密封閥塞4-2、空心螺釘4-3、“0”型密封圈4-4、扣緊螺母4-5、正極接電端5a、負極接電端5b、外置壓緊片5-1、外置絕緣片5-2、內置壓緊片5-3、內置絕緣片5-4、電芯6 ;外置壓緊片5-lc、外置絕緣片5-2c、內置壓緊片5-3c、內置絕緣片5_4c ；圖5是圖1的A-A剖視圖；圖5中電池鋼殼1、電池頂端蓋板2、注液閥體4-1、圓柱密封閥塞4-2、空心螺釘4-3、“O”型密封圈4-4、扣緊螺母4-5、電芯6 ；圖6是穿刺注液閥4的結構視圖；圖6中注液閥體4-1、圓柱密封閥塞4-2、空心螺釘4_3、“0”型密封圈4_4、扣緊螺母4-5、電池頂端蓋板2;圖7是注液閥體4-1的結構視圖7中圓柱密封閥塞4-2安裝孔4-lkl、注液孔4_lk2 ；圖8是圓柱密封閥塞4-2視圖；圖9是空心螺釘4-3視圖圖9中注液孔4_3k ；圖10是穿刺注液閥4與電池頂端蓋板2焊接結構視圖；圖10中注液閥體4-1、圓柱密封閥塞4-2、空心螺釘4_3、電池頂端蓋板2、焊接符號4h ；

圖11是穿刺注液示意圖圖11中圓柱密封閥塞4-2、空心螺釘4-3、電解液注入管7、穿刺注液針管7_1 ；具體實施例參照圖1，圖2，鋰電池外殼是電池鋼殼1，頂端是電池頂端蓋板2，電池頂端蓋板2安裝穿刺注液閥4、穿刺注液閥4的左右兩側安裝正極接電端5a、負極接電端5b ；參照圖4，圖5，圖6，圖7，穿刺注液閥4的注液閥體4_1通過扣緊螺母4_5的內螺紋與注液閥體4-1的外螺紋連接，將穿過電池頂端蓋板2安裝的注液閥體4-1固定在電池頂端蓋板2上，電池頂端蓋板2與注液閥體4-1之間安裝“O”型密封圈4-4，當扣緊螺母4-5鎖緊時，“O”型密封圈4-4被壓緊起到與鋼殼I的密封效果，注液閥體4-1的圓柱密封閥塞4-2安裝孔4-lkl內，安裝圓柱密封閥塞4-2，空心螺釘4-3旋入圓柱密封閥塞4_2安裝孔4-lkl時，圓柱密封閥塞4-2受到擠壓，由于圓柱密封閥塞4-2底部的注液孔4-lk2小于圓柱密封閥塞4-2安裝孔4-lkl，圓柱密封閥塞4-2 —端受到限位，圓柱密封閥塞4-2軸向受到擠壓時，其徑向脹大變形，圓柱密封閥塞4-2徑向脹大變形，在注液閥體4-1的圓柱密封閥塞4-2安裝孔4-lkl內起到密封作用。正極接電端5a安裝于電池頂端蓋板2上，在鋼殼I的外側，正極接電端5a與電池頂端蓋板2之間安裝外置絕緣片5-2，由外置壓緊片5-1壓緊密封，在鋼殼I內側，正極接電端5a與電池頂端蓋板2之間，安裝內置絕緣片5-4，由內置壓緊片5-3壓緊起到密封鋼殼I的效果，內置絕緣片5-4、外置絕緣片5-2將正極接電端5a與電池頂端蓋板2絕緣，連接極耳3a —端與正極接電端5a連接,另一端與電芯6連接,連接極耳3b —端與負極接電端5b連接，另一端與電芯6連接。負極接電端5b安裝于電池頂端蓋板2上，在鋼殼I的外側，負極接電端5b與電池頂端蓋板2之間安裝外置絕緣片5-2c，由外置壓緊片5-lc壓緊密封，在鋼殼I內側，負極接電端5b與電池頂端蓋板2之間，安裝內置絕緣片5-4c，由內置壓緊片5-3c壓緊起到密封鋼殼I的效果，外置壓緊片5-lc、內置絕緣片5-4c與電池頂端蓋板2絕緣，連接極耳3b —端與負極接電端5b連接，另一端與電芯6連接。電芯6的正極是鋁箔集流體表面涂有正極材料磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰或LiNia5COa2Mna3O2的一種，電芯6的負極是銅箔集流體或鋁箔集流體表面涂有碳、鈦酸鋰或石墨負極材料的一種，正極與負極之間裝配有隔膜。圓柱密封閥塞4-2采用塑性材料制作，選自硅橡膠，或選用氟橡膠、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯樹脂等高分子材料制造，當受到一定擠壓壓力時其塑性作用的膨脹效應起到密封作用，圓柱密封閥塞4-2受到擠壓力越大，抗泄漏壓力就越大。
圓柱密封閥塞4-2采用具有塑性材料制作的目的還在于穿刺注液針管7-1穿刺功能，使穿刺注液針管7-1可以穿刺通過圓柱密封閥塞4-2。穿刺注液針管7-1采用不銹鋼或其它剛性材料制造，使其具有一定剛性、和刃口性能，便于穿刺圓柱密封閥塞4-2。結合圖11，注液操作時，穿刺注液針管7-1通過空心螺釘4-3的中心通孔4_3k，穿刺通過圓柱密封閥塞4-2，再通過注液孔4-lk2，將電解液注入電池鋼殼I內，注液完畢后，拔出注液針管7-1，圓柱密封閥塞4-2的塑性功能自動密封穿刺痕跡。注液過程與環(huán)境氣氛完全隔離，環(huán)境中的水分不會與電解液發(fā)生接觸，無論是環(huán)境濕度大小與電解液注液都不會接觸，不會產(chǎn)生電解液吸收水分的問題，與現(xiàn)有的干燥房注液工藝相比不僅可以克服鋰電池生產(chǎn)注電解液工藝吸收水分問題，還可以節(jié)省因滿足干燥房的除濕所消耗大量能源。參照圖10，注 液閥體4-1與電池頂端蓋板2采用焊接結構。
權利要求
1.采用穿刺注液閥的鋰電池，主要由鋼殼(I)、電池頂端蓋板(2)、穿刺注液閥⑷、正極接電端(5a)、負極接電端(5b)、連接極耳(3a)、連接極耳(3b)、電芯(6)組成，其特征是穿刺注液閥(4)安裝于電池頂端蓋板(2)上。
2.按權利要求1所述的采用穿刺注液閥的鋰電池，其特征是穿刺注液閥(4)，由注液閥體(4-1)、圓柱密封閥塞(4-2)、空心螺釘(4-3)組成，其特征是圓柱密封閥塞(4-2)置注液閥體(4-1)的安裝孔(4-lkl)內安裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了采用穿刺注液閥的鋰電池，主要由鋼殼、電池頂端蓋板、穿刺注液閥、正極接電端、負極接電端、連接極耳、電芯組成，采取了與環(huán)境氣氛隔離電解液的穿刺注液工藝，注液時，穿刺注液針管穿刺圓柱密封閥塞，在圓柱密封閥塞密封隔離條件下注液，環(huán)境中的水分不會與電解液發(fā)生接觸，無論是環(huán)境濕度大小電解液不會產(chǎn)生吸收水分問題，與現(xiàn)有的干燥房注液工藝相比，不僅可以克服鋰電池生產(chǎn)注電解液工藝吸收水分問題，還可以節(jié)省大量因獲得干燥房的制冷、除濕所消耗能源，對鋰電池提高產(chǎn)品質量，降低制造成本都有積極意義。
文檔編號H01M2/36GK103050728SQ20111032256
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權日2011年10月13日
發(fā)明者鄧梁 申請人:趙寬, 鄧梁