专利名称：采用穿刺注液阀的锂电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂电池制造工艺注液技术，特别是采用穿刺注液阀的锂电池。
背景技术：
锂电池制造工艺注入电解液环节对锂电池性能质量影响十分显著，锂电池电解液通常含水量控制在< 20ppm(卡尔·费休库伦法)，敞露在空气中特别容易吸水，电解液一旦吸收水分，在锂电池工作时，电化学效应产生氢氟酸等一系列的损坏锂电池性能的反应，为了避免锂电池注入电解液工艺吸收水分，现有的锂电池制造注电解液工艺大多数采用超低湿干燥房内敞开注液方式，或许通过隔离大气的手套箱内注电解液，采用超低湿干燥房控制空气绝对含水量无法做到小于电解液的含水量，依据扩散定律，空气中的水分向电解液扩散仍无法避免，许多干燥房的干燥目标参数，露点温度_40°C _60°C，即使达到这样的参数，空气中绝对含湿量仍然大于O. 076g/kg，相对于锂电池电解液通常含水量控制在(20ppm,差几个数量级，锂电池电解液相对空气水分浓差越大，水分向电解液的扩散就越严重，再说，露点温度_40°C _60°C的干燥房耗能大，环境湿度变化时干燥房的干燥度稳定性就更差，采用昂贵的手套箱注液虽然可以改善，但是，手套箱注液方式不适应大规模生产，因此，锂电池产品质量的提高改进现有的注电解液技术十分迫切。
发明内容
本发明的任务是要提供一种改进锂电池结构，使注液过程完全避免电解液与空气接触的采用穿刺注液阀的锂电池，采用不锈钢或其它刚性材料制造的注液针管插入锂电池的顶端的电解液注液阀，注液针管穿刺通过注液阀的圆柱阀塞，向锂电池钢壳内注入电解液，注液时环境中的水分不会与电 解液发生接触，无论是环境湿度大小，与电解液注液都不会接触，不会产生电解液吸收水分的问题。实现发明的技术方案现有的锂电池顶端留有一个敞开注液口，注液时，电解液注液泵的出口从该敞开的注液口注入，本技术方案是在该敞开的注液口安装一个橡胶或其它具有橡胶类塑性材料阀塞，该阀塞可以被较硬的、刚性的刃口穿刺针管穿刺，采不锈钢或其它刚性材料制造的注液针管，插入锂电池的顶端盖板安装的阀塞，穿过阀塞向锂电池壳内注入电解液，注液时环境中的水分不会与电解液发生接触，无论是环境湿度大小与电解液注液都不会接触，不会产生电解液吸收水分的问题，当注液完毕后拔出穿刺针管，由于阀塞的材料塑性特征，在受挤压作用下，自动关闭，环境中气压无法穿透该穿刺痕迹，锂电池的整体密封性仍然可以保持。采用穿刺注液阀的锂电池的电芯，其正极是铝箔集流体表面涂有正极材料磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或LiNia5COa2Mna3O2的一种，电芯的负极是铜箔(或铝箔)集流体，表面涂有碳、钛酸锂或石墨负极材料的一种，正极与负极之间装配隔膜，制作成的电芯安装在电池壳内，电池壳密封固定顶盖板，顶盖板安装穿刺注液阀。
穿刺注液阀的阀体与顶盖板之间安装密封圈，达到电池壳内与外部的密封隔离，穿刺注液阀的阀体内孔为螺纹，空心螺钉安装在阀体内螺纹孔中，阀塞也安装在阀体内螺纹孔中，由空心螺钉压紧，空心螺钉压紧作用形成对阀塞挤压作用，通过压紧挤压达到密封效果。穿刺注液阀的阀体螺纹孔底端是注液孔，注液孔的孔径小于螺纹孔径，阀塞与螺纹孔底部相切安装，当阀塞受到挤压时，由于阀塞的外径大于注液孔径，即使受挤压也不能通过该孔，阀塞采用具有塑性材料制作，选自硅橡胶，或选用氟橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯树脂等高分子材料制造，当受到一定挤压压力时其塑性作用，轴向受挤压，则径向膨胀，径向膨胀效应起到与阀体内螺纹孔密封作用，阀塞受到挤压力越大，抗泄漏压强就越大。矩形锂电池的正、负接电端，安装在锂电池的顶端盖板上，穿刺注液阀安装在正、负接电端之间的中间位置，电芯的正、负接电极耳与正、负接电端分别连接，锂电池顶端盖板采用金属材料制作时，正、负极接电端与顶盖板之间需要绝缘处理，采用非导电材料制作顶端盖板时，正、负极接电端则无需与顶端盖板之间绝缘处理。本发明的积极意义，采用穿刺注液阀的锂电池，采取了与环境气氛隔离电解液注液工艺，注液时，环境中的水分不会与电解液发生接触，无论是环境湿度大小电解液不会产生吸收水分问题，与现有的干燥房注液工艺相比，不仅可以克服锂电池生产注电解液工艺吸收水分问题，还可以节省大量因获得干燥房的制冷、除湿 所消耗能源，对锂电池提高产品质量，降低制造成本都有积极意义。
图1是本发明采用穿刺注液阀的锂电池主视图；图1中钢壳1、电池顶端盖板2、穿刺注液阀4、正极接电端5a、负极接电端5b ；图2是图1的俯视图；图2中电池顶端盖板2、穿刺注液阀4、正极接电端5a、负极接电端5b ；图3是图1的左视图；图3中电池钢壳1、电池顶端盖板2、穿刺注液阀4、负极接电端5b ；图4是图3的B-B剖视图；图4中电池钢壳1、电池顶端盖板2、连接极耳3a、连接极耳3b、注液阀体4_1、圆柱密封阀塞4-2、空心螺钉4-3、“0”型密封圈4-4、扣紧螺母4-5、正极接电端5a、负极接电端5b、外置压紧片5-1、外置绝缘片5-2、内置压紧片5-3、内置绝缘片5-4、电芯6 ;外置压紧片5-lc、外置绝缘片5-2c、内置压紧片5-3c、内置绝缘片5_4c ；图5是图1的A-A剖视图；图5中电池钢壳1、电池顶端盖板2、注液阀体4-1、圆柱密封阀塞4-2、空心螺钉4-3、“O”型密封圈4-4、扣紧螺母4-5、电芯6 ；图6是穿刺注液阀4的结构视图；图6中注液阀体4-1、圆柱密封阀塞4-2、空心螺钉4_3、“0”型密封圈4_4、扣紧螺母4-5、电池顶端盖板2;图7是注液阀体4-1的结构视图7中圆柱密封阀塞4-2安装孔4-lkl、注液孔4_lk2 ；图8是圆柱密封阀塞4-2视图；图9是空心螺钉4-3视图图9中注液孔4_3k ；图10是穿刺注液阀4与电池顶端盖板2焊接结构视图；图10中注液阀体4-1、圆柱密封阀塞4-2、空心螺钉4_3、电池顶端盖板2、焊接符号4h ；
图11是穿刺注液示意图图11中圆柱密封阀塞4-2、空心螺钉4-3、电解液注入管7、穿刺注液针管7_1 ；具体实施例参照图1，图2，锂电池外壳是电池钢壳1，顶端是电池顶端盖板2，电池顶端盖板2安装穿刺注液阀4、穿刺注液阀4的左右两侧安装正极接电端5a、负极接电端5b ；参照图4，图5，图6，图7，穿刺注液阀4的注液阀体4_1通过扣紧螺母4_5的内螺纹与注液阀体4-1的外螺纹连接，将穿过电池顶端盖板2安装的注液阀体4-1固定在电池顶端盖板2上，电池顶端盖板2与注液阀体4-1之间安装“O”型密封圈4-4，当扣紧螺母4-5锁紧时，“O”型密封圈4-4被压紧起到与钢壳I的密封效果，注液阀体4-1的圆柱密封阀塞4-2安装孔4-lkl内，安装圆柱密封阀塞4-2，空心螺钉4-3旋入圆柱密封阀塞4_2安装孔4-lkl时，圆柱密封阀塞4-2受到挤压，由于圆柱密封阀塞4-2底部的注液孔4-lk2小于圆柱密封阀塞4-2安装孔4-lkl，圆柱密封阀塞4-2 —端受到限位，圆柱密封阀塞4-2轴向受到挤压时，其径向胀大变形，圆柱密封阀塞4-2径向胀大变形，在注液阀体4-1的圆柱密封阀塞4-2安装孔4-lkl内起到密封作用。正极接电端5a安装于电池顶端盖板2上，在钢壳I的外侧，正极接电端5a与电池顶端盖板2之间安装外置绝缘片5-2，由外置压紧片5-1压紧密封，在钢壳I内侧，正极接电端5a与电池顶端盖板2之间，安装内置绝缘片5-4，由内置压紧片5-3压紧起到密封钢壳I的效果，内置绝缘片5-4、外置绝缘片5-2将正极接电端5a与电池顶端盖板2绝缘，连接极耳3a —端与正极接电端5a连接,另一端与电芯6连接,连接极耳3b —端与负极接电端5b连接，另一端与电芯6连接。负极接电端5b安装于电池顶端盖板2上，在钢壳I的外侧，负极接电端5b与电池顶端盖板2之间安装外置绝缘片5-2c，由外置压紧片5-lc压紧密封，在钢壳I内侧，负极接电端5b与电池顶端盖板2之间，安装内置绝缘片5-4c，由内置压紧片5-3c压紧起到密封钢壳I的效果，外置压紧片5-lc、内置绝缘片5-4c与电池顶端盖板2绝缘，连接极耳3b —端与负极接电端5b连接，另一端与电芯6连接。电芯6的正极是铝箔集流体表面涂有正极材料磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或LiNia5COa2Mna3O2的一种，电芯6的负极是铜箔集流体或铝箔集流体表面涂有碳、钛酸锂或石墨负极材料的一种，正极与负极之间装配有隔膜。圆柱密封阀塞4-2采用塑性材料制作，选自硅橡胶，或选用氟橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯树脂等高分子材料制造，当受到一定挤压压力时其塑性作用的膨胀效应起到密封作用，圆柱密封阀塞4-2受到挤压力越大，抗泄漏压力就越大。
圆柱密封阀塞4-2采用具有塑性材料制作的目的还在于穿刺注液针管7-1穿刺功能，使穿刺注液针管7-1可以穿刺通过圆柱密封阀塞4-2。穿刺注液针管7-1采用不锈钢或其它刚性材料制造，使其具有一定刚性、和刃口性能，便于穿刺圆柱密封阀塞4-2。结合图11，注液操作时，穿刺注液针管7-1通过空心螺钉4-3的中心通孔4_3k，穿刺通过圆柱密封阀塞4-2，再通过注液孔4-lk2，将电解液注入电池钢壳I内，注液完毕后，拔出注液针管7-1，圆柱密封阀塞4-2的塑性功能自动密封穿刺痕迹。注液过程与环境气氛完全隔离，环境中的水分不会与电解液发生接触，无论是环境湿度大小与电解液注液都不会接触，不会产生电解液吸收水分的问题，与现有的干燥房注液工艺相比不仅可以克服锂电池生产注电解液工艺吸收水分问题，还可以节省因满足干燥房的除湿所消耗大量能源。参照图10，注 液阀体4-1与电池顶端盖板2采用焊接结构。
权利要求
1.采用穿刺注液阀的锂电池，主要由钢壳(I)、电池顶端盖板(2)、穿刺注液阀⑷、正极接电端(5a)、负极接电端(5b)、连接极耳(3a)、连接极耳(3b)、电芯(6)组成，其特征是穿刺注液阀(4)安装于电池顶端盖板(2)上。
2.按权利要求1所述的采用穿刺注液阀的锂电池，其特征是穿刺注液阀(4)，由注液阀体(4-1)、圆柱密封阀塞(4-2)、空心螺钉(4-3)组成，其特征是圆柱密封阀塞(4-2)置注液阀体(4-1)的安装孔(4-lkl)内安装。
全文摘要
本发明公开了采用穿刺注液阀的锂电池，主要由钢壳、电池顶端盖板、穿刺注液阀、正极接电端、负极接电端、连接极耳、电芯组成，采取了与环境气氛隔离电解液的穿刺注液工艺，注液时，穿刺注液针管穿刺圆柱密封阀塞，在圆柱密封阀塞密封隔离条件下注液，环境中的水分不会与电解液发生接触，无论是环境湿度大小电解液不会产生吸收水分问题，与现有的干燥房注液工艺相比，不仅可以克服锂电池生产注电解液工艺吸收水分问题，还可以节省大量因获得干燥房的制冷、除湿所消耗能源，对锂电池提高产品质量，降低制造成本都有积极意义。
文档编号H01M2/36GK103050728SQ20111032256
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者邓梁 申请人:赵宽, 邓梁