一种圆柱电池壳体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂电池技术领域，特别是一种圆柱电池壳体。
【背景技术】
[0002] 圆柱形卷芯的横截面积和圆柱电池壳体内部截面积之比称为圆柱电池的填充度。 圆柱卷芯在电池壳体内部可能会产生晃动，晃动剧烈时会造成卷芯极耳与电池顶盖或壳体 间的焊接点断开，卷芯与极耳脱离，最终导致电池的断路。解决上述问题一般有两种方法， 一种是提高电池的填充度，但较大的填充度会造成卷芯入壳困难，电解液浸润速度慢，并且 不易于自动化生产；另一种是在卷芯顶部加入止动架，止动架的加入较好的抑制了卷芯纵 向的移动，但对卷芯横向移动的抑制效果不够明显，尤其是对于体积较大的圆柱电池，止动 架对卷芯的横向止动效果会更差。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种圆柱电池壳体。
[0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005] -种圆柱电池壳体，主要由电池壳壁和聚合物内衬组成，聚合物内衬均匀分布在 电池壳壁内侧上。
[0006] 具体的，所述聚合物内衬的形状为长条状、圆环状、螺旋状、点状或平铺于壳体内 壁的聚合物内衬层，聚合物内衬的厚度为〇. 05~0. 5mm。
[0007] 具体的，所述聚合物内衬的材质为PAN(聚丙烯腈）、ΡΕ0(聚氧化乙烯）、PMMA(聚 甲基丙烯酸甲酯）、PVC(聚氯乙烯）、PVDF(聚偏氟乙烯）、PVAc(聚乙酸乙烯酯）、PVB(聚 乙烯醇缩丁醛）等不溶于电解液但能够吸收电解液并溶胀的聚合物中的一种或几种的共 混或共聚物。
[0008] 具体的，所述电池壳体材质为铝、钢等金属或ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚 物）、PP (聚丙烯）、PE (聚乙烯）等塑料材质。
[0009] 当电池注液后，电池壳体内壁上的聚合物内衬会吸收电解液并发生体积膨胀，膨 胀率超过100%，同时，壳体内的聚合物内衬具有良好的吸收和保持电解液的能力，使得本 发明具有如下有益效果：
[0010] 1、电池注液后，膨胀后的聚合物内衬会与电池卷芯紧密接触，从而起到了对卷芯 止动的作用，避免了在电池晃动过程中卷芯移动造成的卷芯与电池顶盖或壳体间的焊点断 开，有效避免了断路的发生。
[0011] 2、吸收电解液后的聚合物内衬可以作为电解液的储存池，能够补充在循环过程中 卷芯内部消耗的电解液，同时膨胀后的聚合物内衬能够对卷芯的膨胀提供一定的阻力，抑 制卷芯的形变，提升电池的循环性能。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明提供的带有长条形内衬的圆柱电池壳体的正面剖视图。
[0013] 图2为本发明提供的带有圆环状内衬的圆柱电池壳体的正面剖视图。
[0014] 图3为本发明提供的带有点状内衬的圆柱电池壳体的正面剖视图。
[0015] 图4为实施例1和对比例1中制作的电池的1C高温循环对比图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0017] 实施例1
[0018] 制作32131型（直径32mm，高度131mm)圆柱电池，所用圆柱壳体的正面剖视图如 图1所示。电池壳壁⑴的材质为错，内径为30. 8mm，电池壳壁⑴上附有6个条形聚合物 内衬（2)，条形聚合物内衬（2)均匀分布在电池壳壁⑴的内侧面上，条形聚合物内衬（2) 的厚度为〇.〇5mm，宽度为4mm，长度为123mm，条形聚合物内衬（2)的两端距离电池壳壁（1) 同侧端的距离均为4mm。条形聚合物内衬⑵的材质为PAN(聚丙烯腈）和PMMA(聚甲基丙 烯酸甲酯）的共混物。使用LiNi1/3C〇1/3Mn1/30 2=元正极材料搭配人造石墨负极制作直径为 30. 5mm的圆柱卷芯装入上述电池壳体内并完成之后的组装工序和烘烤、注液、化成、分容， 最后将电池充至满电，测试电池的电压、内阻。然后将电池固定在振动测试台上，先后在X、 Y、Z三个方向上每个方向以3m/s的速度进行往复振动测试，测试时间为30min，振动测试位 移幅度为30cm。测试完成后，测试电池的电压内阻。取一只分容后的电池做1C55°C高温循 环。
[0019] 对比例1
[0020] 制作32131型（直径32mm，高度131mm)圆柱电池，电池壳体是材质为铝、内径为 30. 8mm的普通壳体。使用LiNi1/3Co1/3Mn1/302三元正极材料搭配人造石墨负极制作直径为 30. 5mm的圆柱卷芯装入上述电池壳体内并完成之后的组装工序和烘烤、注液、化成、分容， 最后将电池充至满电，测试电池的电压、内阻。除所用壳体不同外，对比例1的所有工序均 与实施例1相同。将电池固定在振动测试台上，先后在X、Y、Z三个方向上每个方向以3m/ s的速度进行往复振动测试，测试时间为30min，振动测试位移幅度为30cm。测试完成后，测 试电池的电压内阻。取一只分容后的电池做1C55°C高温循环。
[0021] 实施例2
[0022] 制作42148型（直径42mm，高度148mm)圆柱电池，所用圆柱壳体的正面剖视图如 图2所示。电池壳壁（1)的材质为不锈钢，内径为40. 4mm，电池壳壁（1)上附有3个圆环状 聚合物内衬（2)，圆环状聚合物内衬（2)均匀分布在电池壳壁（1)的内侧面上，圆环状聚合 物内衬⑵的厚度为〇· 5mm，宽度为8mm，两侧的圆环状聚合物内衬⑵距离电池壳壁⑴同 侧端的距离均为l〇mm。圆环状聚合物内衬（2)的材质为PAN(聚丙烯腈）和ΡΕ0(聚氧化乙 稀）的共混物。使用LiNi1/3Co1/3Mn1/302三元正极材料搭配人造石墨负极制作直径为38. 2mm 的圆柱卷芯装入上述电池壳体内并完成之后的组装工序和烘烤、注液、化成、分容，最后将 电池充至满电，测试电池的电压、内阻。然后将电池固定在振动测试台上，先后在X、Y、Z三 个方向上每个方向以4m/s的速度进行往复振动测试，测试时间为30min，振动测试位移幅 度为40cm。测试完成后，测试电池的电压内阻。
[0023] 对比例2
[0024] 制作42148型（直径42mm，高度148mm)圆柱电池，电池壳体是材质为不锈钢、内径 为40. 4mm的普通壳体。使用LiNi1/3Co1/3Mn1/302三元正极材料搭配人造石墨负极制作直径为 38. 2mm的圆柱卷芯装入上述电池壳体内并完成之后的组装工序和烘烤、注液、化成、分容， 最后将电池充至满电，测试电池的电压、内阻。除所用壳体不同外，对比例2的所有工序均 与实施例2相同。将电池固定在振动测试台上，先后在X、Y、Z三个方向上每个方向以4m/ s的速度进行往复振动测试，测试时间为30min，振动测试位移幅度为40cm。测试完成后，测 试电池的电压内阻。
[0025] 实施例3
[0026] 制作42140型（直径42mm，高度140mm)圆柱电池，所用圆柱壳体的正面剖视图如 图3所示。电池壳壁（1)的材质为ABS (丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物），内径为38mm，电 池壳壁（1)上附有18个点状聚合物内衬（2)，点状聚合物内衬（2)均匀分布在电池壳壁（1) 的内侧面上，点状聚合物内衬（2)的高度为0.15mm，直径为4mm，上下两端的点状聚合物内 衬⑵距离电池壳壁⑴同侧端的距离均为l〇mm。点状聚合物内衬⑵的材质为ΡΕ0(聚 氧化乙烯）和PVAc (聚乙酸乙烯酯）的共混物。使用LiNi1/3C〇1/3Mn1/30 2三元正极材料搭配 人造石墨负极制作直径为37mm的圆柱卷芯装入上述电池壳体内并完成之后的组装工序和 烘烤、注液、化成、分容，最后将电池充至满电，测试电池的电压、内阻。然后将电池固定在振 动测试台上，先后在X、Y、Z三个方向上每个方向以4m/s的速度进行往复振动测试，测试时 间为30min，振动测试位移幅度为40cm。测试完成后，测试电池的电压内阻。
[0027] 对比例3
[0028] 制作42140型（直径42mm，高度140mm)圆柱电池，电池壳体是材质为ABS (丙烯 腈-苯乙稀-丁二稀共聚物）、内径为38mm的普通壳体。使用LiNi1/3Co1/3Mn 1/302三元正极 材料搭配人造石墨负极制作直径为37mm的圆柱卷芯装入上述电池壳体内并完成之后的组 装工序和烘烤、注液、化成、分容，最后将电池充至满电，测试电池的电压、内阻。除所用壳体 不同外，对比例3的所有工序均与实施例3相同。将电池固定在振动测试台上，先后在X、 Y、Z三个方向上每个方向以4m/s的速度进行往复振动测试，测试时间为30min，振动测试位 移幅度为40cm。测试完成后，测试电池的电压内阻。
[0029] 如果在振动测试过程中，卷芯和电池顶盖的焊点松动的话，会出现内阻增加或电 压下降的现象，因此可以通过电压或内阻变化来检测本发明提供的电池壳体对卷芯的止动 效果。将振动测试前后内阻增加超过〇.3πιΩ或电压降超过〇.2mV的电池视为异常电池，表 1给出了实施例1和对比例1、实施例2和对比例2、实施例3和对比例3的振动测试中的异 常电池比例。
[0030] 表L振动测试结果对比
[0032] 由表1可以看出，实施例1、2、3的振动测试结果明显优于对比例1、2、3,说明本发 明专利提供的圆柱电池壳体有效的提升了卷芯在壳体内的稳定性，避免了振动引起电池异 常的概率。
[0033] 由图4也可以看出，实施例1的1C 55°C高温循环性能优于对比例1，具体的，当循 环到350圈左右时对比例1的容量衰减加剧，此后对比例1与实施例1的容量差距逐渐加 大，这说明本发明提供的圆柱电池壳体可以有效提升电池的高温循环性能。
[0034] 以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对 所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的 结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种圆柱电池壳体，其特征在于，主要由电池壳壁（1)和聚合物内衬（2)组成，内衬 (2)均勾分布在电池壳壁内侧上。2. 如权利要求1所述圆柱电池壳体，其特征在于，所述聚合物内衬（2)的形状为长条 状、圆环状、螺旋状、点状或平铺于壳体内壁的内衬层，内衬的厚度为0. 05mm~0. 5mm。3. 如权利要求1所述圆柱电池壳体，其特征在于，所述聚合物内衬（2)的材质为 PAN(聚丙烯腈）、PEO(聚氧化乙烯）、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯）、PVC(聚氯乙烯）、PVDF(聚 偏氟乙烯）、PVAc(聚乙酸乙烯酯）、PVB(聚乙烯醇缩丁醛）等不溶于电解液但能够吸收电 解液并溶胀的聚合物中的一种或几种的共混或共聚物。4. 如权利要求1所述圆柱电池壳体，其特征在于，所述电池壳壁（1)材质为铝、钢等金 属或ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）、PP(聚丙烯）、PE(聚乙烯）等塑料材质。
【专利摘要】一种圆柱电池壳体，由电池壳壁和均匀附着在壳壁内侧上的聚合物内衬组成。当电池内注入电解液时，电池壳壁内侧上的聚合物内衬溶胀后鼓起，可以与卷芯紧密接触。本发明提供的圆柱形壳体可以在不影响自动化生产效率的情况下，有效避免圆柱卷芯在壳体内的晃动，起到止动的作用，同时，电池壳壁上的聚合物内衬可以起到储存电解液的作用并抑制卷芯在循环过程中的膨胀，从而提升电池的循环性能。
【IPC分类】H01M2/02
【公开号】CN105261715
【申请号】CN201510752985
【发明人】邢军龙, 汪涛
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月7日