一种用于改善电池的耐久性的用于锂离子电池容器的盖组件。高压注射成型聚合物与设置在电池的集流柱上的凸缘组合以提供改进的电池盖用密封件，尤其是在盖和集流柱的界面处。注射成型聚合物与凸缘、集流柱和容器盖熔合从而形成用于已知进入电池容器或从电池容器排出的气体和/或液体的长度增加的扩散路径。可以对该组件涂覆额外的聚合物层以进一步改善所述密封件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的目的是通过用于制备锂离子电池盖的结构和加工方法的创新来制备高耐久性锂离子电池。公开的用于制备盖的新型结构和方法延长了得到的电池的使用寿命。 本专利技术提供了用于长期应用诸如家庭储能应用或电动车和混合动力电动车应用的电池。
技术介绍
密封一直是决定锂离子电池的使用寿命的关键问题，因为如果电解质中存在水或氧分子，则电池的高电压使得水分解或氧还原。这样的问题经常是由不适宜的电池密封导致的。锂电池的尺寸和容量一般很小。以18650型圆柱形电池为例，电池尺寸为直径18mm 和高度65mm。根据用于电池的正极材料类型，电池容量范围为约2. SAh至1. 4Ah。鉴于用于盖结构的空间的限制，电池的集流柱处金属-聚合物界面通常很小(仅通过形状类似于 0形环的绝缘层支撑)，并且因此该界面不可能为穿过金属-聚合物界面的氧、水分子或其他气体或液体提供过长的扩散路径。一旦连续的高温循环条件(例如，诸如连续大功率运转的条件)施加到电池，由于聚合物-金属界面的加速降解，导致情况变得更加恶劣。同样问题适用于其他类型的锂离子电池诸如方形蓄电池或甚至锂聚合物电池。专利技术目的为了克服上面提及的问题，公开了电池容器盖的新结构，以及制造该盖的新方法。 采用在电池容器盖中实施的适宜的结构和方法，可以预期得到具有延长的使用寿命的耐久性锂离子电池(目标为20年)。优良的密封件，尤其是在集流柱处的密封件，对于在大型储能系统和或大功率应用诸如电动车和混合动力电动车(需要长的使用寿命和连续的大功率容量)中使用的大型电池(容量超过IOAh)是至关重要的。专利技术概述一种用于锂离子电池容器的盖组件，其具有用于密封电池容器的顶部开口的盖， 所述盖限定一个或多个用于集流柱的开口。所述盖组件还包括集流柱，所述集流柱延伸穿过各个开口，并且在所述集流柱和所述盖之间具有间隙；上凸缘，所述上凸缘包围各个集流柱，被设置成与所述盖的上表面相对并且相对于所述盖的上表面偏移(displace)，并且从所述集流柱在径向上向外延伸而超出所述开口的边缘；下凸缘，所述下凸缘包围各个集流柱，被设置成与所述盖的下表面相对并且相对于所述盖的下表面偏移，并且从所述集流柱在径向上向外延伸而超出所述开口的边缘；和用于各个集流柱的第一聚合物体。所述第一聚合物体是连续的，并且延伸以填充在任意的所述盖、集流柱、上凸缘和下凸缘之间形成的所有间隙，并且所述第一聚合物体在与所述盖、集流柱、上凸缘和下凸缘接触之处与所述盖、集流柱、上凸缘和下凸缘熔合。附图说明从下面对在附图中仅作为实例显示的本专利技术的优选实施方案的描述，本专利技术将变得更明显，其中图1 (a)是本专利技术的容器盖的俯视图1 (b)_l (g)是本专利技术的盖组件的侧视图，其显示第一制造方法的顺序步骤；图2(a)-2(C)是本专利技术的盖组件的侧视图，其显示第二制造方法的顺序步骤；图2(d)是本专利技术的盖组件的侧视图，其显示电解质填充开口的多种密封件；图3(a)_3(d)是本专利技术的盖组件的侧视图，其显示多种安全排气孔和电解质填充孔以及密封它们的方法；和图3(e)是本专利技术的盖组件的侧视图和俯视图，其显示安全排气孔和电解质填充孔的位置的另一变化形式。专利技术详述应用于盖结构的关键构思如下所述a.增加气体和/或液体进出电池的扩散路径。b.增强电池的集流柱处金属-聚合物界面。实施例I.本专利技术的基本形式图1(a)显示用于电池容器的顶部开口的盖的俯视图。为了清楚地描述本专利技术的方法，图1(b)-图1(f)中以侧视图的形式显示盖的逐步装配。图1(b)显示制造所述盖组件的第一步骤。第一聚合物体通过注射成型方法安置在容器盖的上表面和下表面上。当聚合物填充盖和集流体之间的间隙时，通过注射成型方法稳定通过盖中的开口延伸的集流柱。图1(c)显示设置在导电柱上的上凸缘和下凸缘。将所述凸缘彼此相对地挤压，使注射成型的第一聚合物体夹在两者之间。上和下凸缘与注射成型聚合物熔合。此步骤非常重要，并且优选在接近于所述聚合物的软化点的温度下进行。将凸缘彼此相对地挤压，优选地使用压机挤压，利用螺杆的手段将上和下凸缘一起紧固在螺栓上，等等的优点概括如下1.确保注射成型的第一聚合物体与上和下凸缘之间的接触和熔合。2.确保注射成型的第一聚合物体与集流柱之间的接触和熔合。这是非常重要的， 因为电池持续地经历大功率运转，这可能导致聚合物和集流柱之间的粘接劣化。图1(d)显示了单独的绝缘层，其至少设置在各个下凸缘的下表面上，用于将下凸缘与电池的电极绝缘，同时还阻止了在集流柱和注射成型的聚合物之间的界面处可能发生的气体或液体泄漏。图1(e)显示上凸缘，其被焊接(例如，激光焊接法)至集流柱以防止在上凸缘和集流柱之间的界面处气体或液体分子渗透的任何可能性。最后，如图1(f)中所示，上凸缘处的区域填充有第二聚合物体，所述第二聚合物体确保在上凸缘的边缘和注射成型的第一聚合物体之间的界面处不可能发生泄漏。涉及制备本实施例中显示的盖的关键要素和方法总结如下a.用于制备包含集流柱的整体式盖的注射成型。b.通过将上和下凸缘彼此相对地挤压而压缩所述整体式盖。c.各个下凸缘的下表面上的绝缘材料涂层。d.上凸缘和集流柱之间的激光焊接。e.在首先注射成型的第一聚合物体的顶部上填充第二聚合物用于阻止上凸缘的边缘和第一聚合物体之间可能的渗透。涉及制备上述盖的关键要素和方法对于解决下列的问题是必要的1.在本专利技术中注射成型法是可行的和优选的，因为可以容易地制备拥有第一聚合物体和容器盖之间良好的界面完整性的整体式盖。由于注射成型法是高压法，因此设置在容器盖的顶部上的聚合物可以展示具有优选的聚合物晶体取向的特征性“结构”，其可以区别于将聚合物沉积在容器盖的顶部上的其他手段。利用的注射成型法和“整体式的盖/聚合物”的结构确保了界面完整性。这对于使本专利技术显得很新颖而是必要的。2.强化集流柱和注射成型的第一聚合物体之间的界面。这通过当上凸缘和下凸缘与聚合物材料熔合时将上和下凸缘挤压在一起来实现。本专利技术还意在通过使用与注射成型的第一聚合物体熔合的上和下凸缘来增加扩散路径。在不使用上和下凸缘的情况下，由于扩散路径较短，泄漏可能更容易地在集流柱和注射成型的第一聚合物体之间的界面处发生。3.涉及的其他步骤对于在使用上和下凸缘的同时阻隔形成任何新的界面是必要的。这些步骤包括在下凸缘的下表面上涂布的绝缘材料(延缓源自通过集流柱处的界面进出电池的可能的双向泄漏的渗透，如图1(d)中所示)；上凸缘和集流柱之间的激光焊接 (防止通过上凸缘和集流柱界面的泄漏，如图1(e)中所示)；和另一层聚合物涂层，所述涂层保护上凸缘的边缘(防止通过上凸缘的边缘处的界面的泄漏，如图1(f)中所示)。用于注射成型的聚合物层的材料的选择包括，但不限于聚乙烯(PE)，聚丙烯 (PP)，PU，尼龙，PET, ABS, FEP，聚酰亚胺，聚丙烯酸类，环氧树脂或列举材料的组合。上和下凸缘之间的注射成型的第一聚合物体的区域优选延伸至容纳所述集流柱的开口的边缘之外。注射成型的第一聚合物体的边缘至容纳集流柱的开口的边缘之间的距离优选大于 0.5cm。即聚合物应当延伸超出开口的边缘至少0.5cm。完全覆盖整个盖是有利的，条件是对于电池总体设计，聚合物的重量是可接受的。注射成型的第一聚合物体的总厚度优选为大本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：张惇杰，张惇育，郭汉成，
申请(专利权)人：张惇杰，张惇育，郭汉成，
类型：发明
国别省市：
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