[发明专利]一种硬壳锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有高安全性能的硬壳锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其具有高能量密度、高电压、低自放电和重量轻等特点，在各个领域中均得到了广泛的应用。近年来，锂离子电池在电动工具、动力汽车等领域中也被逐步推广应用。相比之下，电动工具、动力汽车领域应用的锂离子电池具有单体更大、能量密度更高的特点。因此无论在设计上、还是在应用上都对锂离子电池的安全性能提出了更高的要求。

如图1所示，硬壳锂离子电池一般由至少一个卷绕式的电芯1或若干个依次叠加的电芯1和包裹电芯1的金属外壳2组成，金属外壳2包括外壳主体21和顶盖22，电芯1的前端设有正极极耳11和负极极耳12，顶盖22上设有正极柱221、负极柱222、注液孔223以及防爆阀224，正极极耳11与正极柱221焊接连接，负极极耳12与负极柱222焊接连接。组装时，先将电芯1放入金属外壳2的外壳主体21中，然后装上顶盖22，将正极极耳11与正极柱221焊接连接，负极极耳12与负极柱222焊接连接。然后向金属外壳2中注入电解液，经过焊接、化成、封口等工序，最后组装成硬壳锂离子电池。

目前的硬壳锂离子电池在使用过程中存在一定的安全隐患：在电池的串并联应用中，相邻两个电芯的壳体接触时，壳体的导通会使电池的正负极短路，进而引发电芯过热、起火、爆炸等安全事故。如图1所示，电池在滥用过程中，由于高温、高压、腐蚀等不利因素的作用，会使电芯1通过金属外壳2导致正负极短路。该过程中，电芯1与金属外壳2的接触点23的电阻最大，致使接触点23的温度急剧升高，最终导致金属外壳2被烧穿，进而使电芯1内部的可燃气体、高温点、外界的氧气三者并存，引起电池燃烧事件。

有鉴于此，确有必要提供一种具有高安全性能的硬壳锂离子电池。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有高安全性能的硬壳锂离子电池。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硬壳锂离子电池，包括电芯和容纳所述电芯的外壳，所述电芯前端设有正极极耳和负极极耳，所述外壳包括外壳主体和顶盖，所述顶盖上设有正极柱、负极柱、防爆阀和注液孔，所述正极极耳和负极极耳分别与所述正极柱和所述负极柱连接，所述电芯和外壳之间设有绝缘壳体。绝缘壳体为具有一定机械强度的材料，壳体材料本身具有良好的耐高温性能、耐腐蚀性能和绝缘性能。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

一是在电芯正常使用过程中，可以有效的绝缘外壳，避免电芯在串并联使用时通过壳体接触发生的正负极短路；

二是因意外情况引起电芯内短路或直接发生内短路时，可以有效的阻止电芯的外壳与电芯相接触，防止壳体因为正负极短路而造成的熔穿现象的发生，进而防止极端使用情况下，电芯因为壳体失效而引起的着火甚至爆炸现象，从而显著改善硬壳锂离子电池的安全性能。

作为本发明硬壳锂离子电池的一种改进，所述绝缘壳体包括包裹所述电芯的底壳和置于所述电芯前端的绝缘片。底壳与绝缘片拼装形成一个介于电芯与外壳之间的密闭的绝缘壳体，有效的隔开电芯和金属壳体。

作为本发明硬壳锂离子电池的一种改进，所述绝缘片上设有正极柱孔、负极柱孔、防爆阀孔以及注液用孔。正极柱孔、负极柱孔、防爆阀孔以及注液用孔的位置分别对应于顶盖上的正极柱、负极柱、防爆阀和注液孔，以使电芯上的正极极耳和负极极耳能够分别与顶盖上的正极柱和负极柱焊接连接，并且电解液能够通过注液孔和注液用孔注入电芯内。

作为本发明硬壳锂离子电池的一种改进，所述绝缘片和底壳通过卡扣或焊接连接，二者形成一个密闭的整体，将电芯与外壳隔离开来。

作为本发明硬壳锂离子电池的一种改进，所述绝缘壳体为云母片或表面处理有氧化层的铝片，云母片本身具有较好的绝缘性能，而表面镀有氧化层的铝片也具有较好的绝缘性能。

作为本发明硬壳锂离子电池的一种改进，所述氧化层的厚度为0.5～5μm。氧化层的厚度太小，绝缘作用不够明显，氧化层的厚度太大，则不利于硬壳锂离子电池能量密度的提高。

作为本发明硬壳锂离子电池的一种改进，所述外壳主体和顶盖通过激光焊接连接。

作为本发明硬壳锂离子电池的一种改进，所述外壳为钢壳或铝壳，因为钢壳或铝壳本身具有一定的硬度，使电池具有一定的抗冲击能力。

作为本发明硬壳锂离子电池的一种改进，所述绝缘壳体和外壳通过粘接连接为一体，如此可以使绝缘壳体与外壳紧密连接在一起，防止绝缘壳体的松动。