[发明专利]采用穿刺注液阀的锂电池

说明书

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℃～-60℃，即使达到这样的参数，空气中绝对含湿量仍然大于0.076g/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℃～-60℃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LiNi_0.5CO_0.2Mn_0.3O₂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。

附图说明

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；