一种大容量和高能量密度的针型锂电池的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池技术领域，特别涉及一种大容量和高能量密度的针型锂电池。


背景技术：

2.为了在长度较大而宽度较小的空间内放置锂电池，在锂电池领域中有一种特别的锂电池为针型锂电池；现有的针型锂电池的直径范围为2mm～6mm。
3.所述针型锂电池的外壳使用冲压成型的钢筒，冲压都存在最大冲击深度，如果机械冲压深度过大，底部转折处容易破裂；所以钢筒的冲击深度最多为30mm；常规的针型锂电池的长度只能限制在30mm以下；内部空间不足，并且受限；导致针型锂电池的容量受限。
4.所述针型锂电池在装配过程中需要对密封圈进行滚槽、压缩墩封和封口扣边等工序，占用了针型锂电池的内部空间，使得现有的针型锂电池占用的外部体积大，但是内部装设电芯的体积小，导致针型锂电池的能量密度无法提高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种大容量和高能量密度的针型锂电池；能够解决现有技术中针型锂电池的长度无法大于30mm的缺陷，有效提高电池的长度和空间，从而提高电池的容量；还可以提高电池的能量密度。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种大容量和高能量密度的针型锂电池，包括上盖片、装设在上盖片下方的圆柱形壳体以及装设在圆柱形壳体底部的下盖片；所述上盖片包括正极壳盖、装设在正极壳盖上方的负极壳盖以及装设在正极壳盖和负极壳盖之间的环形绝缘层，所述圆柱形壳体的上端和负极壳盖采用外部周边焊接的方式进行连接，形成第一焊缝；下端与下盖片也采用外部周边焊接的方式进行连接，形成第二焊缝；所述上盖片、圆柱形壳体和下盖片之间密封有卷绕电芯；所述卷绕电芯一端的正极耳与正极壳盖固定连接，另一端的负极耳与下盖片固定连接。
7.作为优选的，所述负极壳盖为环状，横截面为“l”形；所述负极壳盖将圆柱形壳体上端扣合在内部；所述下盖片的横截面为“u”形；所述下盖片将圆柱形壳体下端扣合在内部，有利于提高圆柱形壳体与上端的负极壳盖和下端的下盖片的定位精度和减少定位时间，减少不合格品。
8.作为优选的，所述负极壳盖和圆柱形壳体之间接触的侧壁上装设有第一焊缝；所述下盖片和圆柱形壳体之间接触的侧壁上装设有第二焊缝。
9.作为优选的，所述正极壳盖、负极壳盖和环形绝缘层之间通过热压合粘合方式或者烧结粘合方式一体成型。
10.作为优选的，所述圆柱形壳体的直径范围在2mm～6mm之间；所述圆柱形壳体的长度大于30mm。
11.作为优选的，所述正极壳盖包括环形正极壳盖侧边和中间凸型正极壳盖，所述负
极壳盖呈环形，所述环形正极壳盖侧边上方装设有负极壳盖，所述中间凸型正极壳盖的上表面高于负极壳盖的上表面；可以方便锂电池之间的焊接，提高焊接效率。
12.作为优选的，所述环形绝缘层一侧设有绝缘凸起，所述绝缘凸起包裹着负极壳盖的侧边；所述绝缘凸起顶面与负极壳盖顶面平齐；降低锂电池短路的发生，提高锂电池的安全性。
13.作为优选的，所述正极壳盖包括第一层材料构件，所述第一层材料构件为铝材材料构件。
14.作为优选的，所述正极壳盖是采用两种或者两种以上的材料构件复合加工而成，所述正极壳盖还包括第二层材料构件，所述第二层材料构件装设在第一层材料构件上方，所述第二层材料构件为镍材、铜材或者钢材材料构件；所述正极壳盖复合后的总厚度在0.15mm-0.25mm之间，所述第一层材料构件的厚度占总厚度的1/3至2/3之间，所述第二层材料构件的厚度占总厚度的1/3至2/3之间。
15.作为优选的，所述负极壳盖是采用两种或者两种以上的材料构件复合加工而成，所述负极壳盖至少包括第三层材料构件和第四层材料构件，所述第四层材料构件装设在第三层材料构件上方，所述第三层材料构件为镍材、铜材或者钢材材料构件，所述第四层材料构件为铝材材料构件；所述负极壳盖复合后的总厚度在0.15mm-0.25mm之间，所述第三层材料构件的厚度占总厚度的1/3至2/3之间，所述第四层材料构件的厚度占总厚度的1/3至2/3之间。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
17.1、本实用新型所述上盖片、圆柱形壳体和下盖片都可以单独进行制造，可以批量制作，降低制造成本；所述圆柱形壳体采用单独的一个部件，所述圆柱形壳体的上端和负极壳盖采用外部周边焊接的方式进行连接，形成第一焊缝；下端与下盖片也采用外部周边焊接的方式进行连接，形成第二焊缝；采用焊接连接，能够解决现有技术中针型锂电池的长度无法大于30mm的缺陷，有效提高电池的长度和空间，从而提高电池的容量；同时与同等直径和高度的常规电池相比，本实用新型提供的锂电池有空间更大、容量也更大、性能更稳定、存放时间更长，循环时间更长和续航能力更长的优点。
18.2、本实用新型采用焊接进行组装，减少了锂电池因为机械组装而占用的电池内部空间，增大了锂电池的内部空间，从而可以在内部装设更大提的卷绕电芯；在增大电池容量的同时也提高了电池的能量密度。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实用新型实施例一提供的一种大容量和高能量密度的针型锂电池的剖视图；
21.图2是本实用新型实施例一提供的一种大容量和高能量密度的针型锂电池的分解图；
22.图3是本实用新型实施例一提供的上盖片的剖视图；
23.图4是本实用新型实施例一提供的正极壳盖的层状结构的剖视图；
24.图5是本实用新型实施例一提供的负极壳盖的层状结构的剖视图；
25.图6是本实用新型实施例二提供的一种大容量和高能量密度的针型锂电池的剖视图；
26.图7是本实用新型实施例二提供的一种大容量和高能量密度的针型锂电池的分解图。
27.在图中包括有：
28.1-上盖片、2-圆柱形壳体、3-下盖片、4-正极壳盖、5-负极壳盖、6-环形绝缘层、71-第一焊缝、72-第二焊缝、8-卷绕电芯、81-正极耳、82-负极耳、41-环形正极壳盖侧边、42-中间凸型正极壳盖、61-绝缘凸起、45-第一层材料构件、46-第二层材料构件、51-第三层材料构件、52-第四层材料构件。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型本实施方式中的附图，对本实用新型本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本实施方式是本实用新型的一种实施方式，而不是全部的本实施方式。基于本实用新型中的本实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他本实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
30.实施例一
31.请参考图1至图5，本实用新型实施例一提供了一种大容量和高能量密度的针型锂电池。
32.如图1所示，所述针型锂电池的横截面形状为长条形；所述针型锂电池的整体外部形状为圆柱形，并且所述针型锂电池的直径范围与现有的针型锂电池的直径范围一样，都是为2mm～6mm。
33.现有技术中的难点在于针型锂电池外壳的制造，在本实施例一中，所述针型锂电池的外壳由三部分组成，具体的，所述针型锂电池包括上盖片1、装设在上盖片1下方的圆柱形壳体2以及装设在圆柱形壳体2底部的下盖片3；所述上盖片1、圆柱形壳体2和下盖片3都可以单独作为一个独立部件进行制造，可以进行批量制作，有利于降低制造成本。
34.进一步的，如图3所示，所述上盖片1的结构相对于圆柱形壳体2和下盖片3的结构较为复杂，具体的，所述上盖片1包括正极壳盖4、装设在正极壳盖4上方的负极壳盖5以及装设在正极壳盖4和负极壳盖5之间的环形绝缘层6，所述环形绝缘层6将正极壳盖4和负极壳盖5进行绝缘隔离，正极壳盖4和负极壳盖5之间不导通，所述正极壳盖4将与正极耳81焊接连接，所述负极壳盖5将与负极耳82焊接连接。
35.所述圆柱形壳体2可以直接由微型无缝管按照实际需要切割成型，所述圆柱形壳体2的内部空间主要用来容纳电芯，所述电芯为卷绕成型的卷绕电芯8；如图1所示，所述圆柱形壳体2的上端和负极壳盖5采用外部周边焊接的方式进行连接，形成第一焊缝71；下端与下盖片3也采用外部周边焊接的方式进行连接，形成第二焊缝72；采用焊接方式将上盖片1、圆柱形壳体2和下盖片3连接在一起，形成一个密封的腔体；能够解决现有技术中针型锂电池的长度无法大于30mm的缺陷，有效提高电池的长度和空间，其中长度和空间是可以根
据实际生产需要进行选择的，从而提高了锂电池的空间和容量；同时与同等直径和高度的常规电池相比，本实用新型提供的锂电池有空间更大、容量也更大、性能更稳定、存放时间更长，循环时间更长和续航能力更长的优点。
36.更进一步的，本实施例一采用焊接方式将上盖片1、圆柱形壳体2和下盖片3连接在一起，形成一个密封的腔体；将卷绕电芯8密封到腔体内部，所述卷绕电芯8一端的正极耳81与正极壳盖4固定连接，另一端的负极耳82与下盖片3固定连接；这样就组成了一个完整的锂电池。
37.所述正极壳盖4、负极壳盖5和环形绝缘层6之间的粘合方式为热压合粘合方式或者烧结粘合方式，通过热压合粘合方式或者烧结粘合方式将三个部件一体成型；具体的，如果环形绝缘层6为热熔胶，粘合方式为热压合粘合，如果环形绝缘层6为陶瓷材料构件，粘合方式为烧结粘合。
38.如图2所示，为了和针型锂电池的直径一致，所述圆柱形壳体2的直径范围在2mm～6mm之间；具体的，在本实施例一中：所述圆柱形壳体2的长度大于30mm；能够解决现有技术中针型锂电池的长度无法大于30mm的缺陷，有效提高电池的长度和空间；上述尺寸在本实施例中，并不进行限制，可以根据实际情况进行选择。
39.如图3所示，所述正极壳盖4包括环形正极壳盖侧边41和中间凸型正极壳盖42，所述环形正极壳盖侧边41和中间凸型正极壳盖42之间通过圆弧倒角连接；所述负极壳盖5呈环形，所述环形正极壳盖侧边41上方装设有负极壳盖5，所述中间凸型正极壳盖42的上表面高于负极壳盖5的上表面；可以方便锂电池之间的焊接，减少焊接时间，提高焊接效率，保证焊接的可靠性，提高焊接的合格率。
40.进一步的，所述环形绝缘层6一侧设有绝缘凸起61，所述绝缘凸起61包裹着负极壳盖5的侧边；所述绝缘凸起61顶面与负极壳盖5顶面平齐；装设有绝缘凸起61可以挡住负极壳盖5向中间凸型正极壳盖42靠近，可以防止负极壳盖5与中间凸型正极壳盖42连接在一起，降低锂电池短路的发生，提高锂电池的安全性。
41.如图4所示，所述正极壳盖4可以至少包括第一层材料构件45，所述第一层材料构件45为铝材材料构件；所述正极耳81一般采用铝极耳，所述正极耳81与正极壳盖4的连接部位都为同一铝材材料构件，且铝材材料构件的熔点较低，即可实现焊接在低功率下进行，并且能保证焊接的强度和可靠性，提高焊接的合格率，降低正极壳盖4被焊穿的几率，同时由于是低功率焊接，可以降低焊接功率，降低耗电量，降低因为焊接产生的高温造成电芯失效的概率。
42.进一步的，所述正极壳盖4通过采用铝材材料构件作为第一层材料构件45与电芯连接，在高电位下，铝材材料构件本身可以形成钝化保护膜，最终实现4.40v以上的高电压锂电池的研究与量产。
43.更进一步的，所述正极壳盖4是采用两种或者两种以上的材料构件复合加工而成，所述正极壳盖4还包括第二层材料构件46，所述第二层材料构件46装设在第一层材料构件45上方，所述第二层材料构件46为镍材、铜材或者钢材材料构件；通过将两种以上材料进行复合，使得原本不能作为正极壳盖4的钢制材料构件可以作为正极壳盖4使用，并且有利于降低锂电池的成本。
44.所述正极壳盖4复合后的总厚度在0.15mm-0.25mm之间，所述第一层材料构件45的
厚度占总厚度的1/3至2/3之间，所述第二层材料构件46的厚度占总厚度的1/3至2/3之间。
45.同理，所述负极壳盖5也可以采用上述正极壳盖4的结构，如图5所示，所述负极壳盖5是采用两种或者两种以上的材料构件复合加工而成，所述负极壳盖5至少包括第三层材料构件51和第四层材料构件52，所述第三层材料构件51为镍材、铜材或者钢材材料构件，所述第四层材料构件52为铝材材料构件；所述第三层材料构件51与负极耳82固定连接，通过采用复合材质，使得负极耳82与负极壳盖5连接处为同一材料构件，焊接的熔点相同，保证焊接的可靠性，提高焊接的合格率，通过将两种材料进行复合，使得原本不能作为负极壳盖5的铝材材料构件可以作为负极壳盖5使用，并且有利于减轻锂电池的重量。
46.进一步的，所述第四层材料构件52还可以是镍材、铜材或者钢材材料构件，也就是说，所述第三层材料构件51和第四层材料构件52可以为同一材料构件。
47.所述负极壳盖5复合后的总厚度在0.15mm-0.25mm之间，所述第三层材料构件51的厚度占总厚度的1/3至2/3之间，所述第四层材料构件52的厚度占总厚度的1/3至2/3之间。
48.所述针型锂电池的组装过程：首先，制造出正极壳盖4和负极壳盖5，并且所述正极壳盖4和负极壳盖5之间涂覆有环形绝缘层6，通过热压合粘合方式或者烧结粘合方式将正极壳盖4、负极壳盖5和环形绝缘层6一体成型；其次，将卷绕电芯8一端的正极耳81与正极壳盖4固定连接，另一端的负极耳82与下盖片3固定连接；连接方式可以采用焊接连接；最后，采用外部周边焊接的方式将圆柱形壳体2的上端和负极壳盖5进行连接，所述圆柱形壳体2的上端和负极壳盖5的连接部位形成第一焊缝71；将圆柱形壳体2的下端与下盖片3进行连接，所述圆柱形壳体2的下端与下盖片3的连接部位形成第二焊缝72。
49.实施例二
50.请参考图6至图7，本实用新型实施例二提供了一种大容量和高能量密度的针型锂电池。
51.本实施例二中的针型锂电池的结构与实施例一中的基本相同，不同的是：如图7所示，所述负极壳盖5为环状，横截面为“l”形；所述负极壳盖5将圆柱形壳体2上端扣合在内部；所述下盖片3的横截面为“u”形；所述下盖片3将圆柱形壳体2下端扣合在内部；可以方便圆柱形壳体2与上端的负极壳盖5和下端的下盖片3的定位和连接，减少定位时间，提高定位精度，减少不合格品。
52.如图6所示，所述负极壳盖5和圆柱形壳体2之间接触的侧壁上装设有第一焊缝71；所述下盖片3和圆柱形壳体2之间接触的侧壁上装设有第二焊缝72；所述第一焊缝71和第二焊缝72位于外侧，有利于与卷绕电芯8隔离，有利于保护卷绕电芯8，提高针型锂电池的合格率。
53.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。