[发明专利]一种全密封耐腐蚀的焊接一体化锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，尤其是指一种全密封耐腐蚀的焊接一体化锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

动力电池组系统往往涉及几百伏的电压，因此在装配时需要做到每节单体电池之间互相绝缘，以避免高压直接加载到极柱与壳体间带来的安全隐患。因为极柱与壳体之间存在游离态的电解液，高压加载到壳体上会导致电解液被电离从而引起电解液分解产生气体，导致电池气胀，严重者会瞬间电弧击穿引发起火爆炸的危险。但是金属壳电池单体绝缘处理工艺复杂、成本较高并且存在失效风险，所以若是能够隔绝电解液与壳体，也就是电池壳体如果实现“零”电压，就可以大大提高电池组系统的安全性。

传统的金属壳电池在盖板上同时具有注液口和安全阀，并且注液口直接在金属盖板上冲出小孔径圆孔，这样注液时必然造成电解液与盖板接触。而且为了控制注液时间往往采用加压注液或抽真空注液的方式，造成电解液在电池上部空腔积聚，导致电解液浸润到盖板间隙内，这样就会使得壳体与极柱通过电解液导通，造成正极—电解液—壳体—电解液—负极的三电位。当使用铝作为壳体材质时还可能引发电化学腐蚀。并且因为金属壳体带有虚电，所以组成模块时必须将每个单体电池之间充分做好绝缘处理，避免串联电池组产生的高压直接将电解液电离。同时壳体极柱的绝缘阻抗也因为电解液导通而大大降低，这些都将显著影响电池组的安全性，也大大限制了金属壳电池的应用。传统的软包装电池因为外壳包覆铝塑膜的尼龙层具有极好的绝缘性和装配性，但是软包装电池的铝塑膜封口是采用热封技术，其密封性难以达到3年以上的使用需求，也不能满足长时间，大电流，在恶劣条件下使用的需求。

金属壳电池的极柱连接方式一般采用的是螺纹连接方式，该机械连接方式通过螺母旋紧极柱压紧跨接片，其具有良好的装配性，但是电池组在组装过程中扭矩控制繁琐，而且需要使用弹垫、平垫或防松螺母等额外附件，如此也增加了整个系统的重量。采用极柱螺纹连接的方式在复杂的工况可能导致螺母/跨接片接触面变得松动或腐蚀而引起内阻增大从而导致电池不一致，影响系统循环寿命。因此开发焊接一体化的电池组装方式也是近来的研究重点，但是对于动力电池来讲，因为需要大电流充放电，所以一般跨接片厚度都超过1mm，电动自行车领域使用的电池组的电阻电焊的连接方式难以满足焊接厚板跨接片的需求，而采用其他焊接方式诸如超声焊或激光焊接都面临铜、铝焊接的难度。

传统的盖板设计集中在极柱密封，如专利申请201010212781.2公开了动力锂电池顶盖电极柱密封连接及制造装配方法，设计带锥面的电极柱和密封垫圈，利用锥面作用使密封圈在径向产生弹性变形，在锁紧螺母锁紧时达到极柱密封的目的，但此种方式并不能解决金属壳电池带电的问题。专利200920116889.4公开了一种防爆全密封的锂电池壳体，电池极柱由压缩密封件与电池上盖密封连接为一体，电池极柱中心设置有注液孔，电池下盖设有防爆泄压机构，该盖板将注液口放置于极柱上，在注液初期电解液不会接触盖板，但是随着电解液注入量逐渐增大，电池内部压强增大，电解液会填充到盖板空隙处，并且在盖板内部并不具备密封垫将盖板与电解液隔离。

以上列举的专利主要都是针对电池极柱密封方面，并未涉及电池内部的全密封，对金属壳锂离子电池而言，仍然存在壳体绝缘阻抗低的安全隐患，而且由于使用极柱螺纹连接增加了电池高度，可能引起螺纹连接的内阻大、循环差的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种全密封耐腐蚀的焊接一体化锂离子电池，通过改变传统注液口设计方式，增加注液口密封层将注液部件与盖板分隔开；使用密封垫隔离电解液与盖板；使用全密封衬套隔绝电解液与壳体的接触，使电池内部实现全密封，极大提高电池安全性；另外采用导电铝作为极柱和跨接片，采用激光焊接工艺连接形成电池组，降低电池组内阻，提高电池组一致性和循环使用寿命。