CN101783417A - 一种聚合物电池低压注塑封装方法及低压注塑聚合物电池 - Google Patents

Abstract

一种聚合物电池低压注塑封装方法及低压注塑聚合物电池，其电池包括电池保护板和电芯，所述电池保护板与所述电芯的正、负极焊接，由前、后、左和右四个侧面构成的胶框，所述胶框的高度与电芯厚度相当，所述电池保护板卡在所述胶框的具有电极孔的一侧面上；在所述胶框的剩余的三个侧面的内侧面上设有数条凸肋，所述凸肋紧靠所述电芯的相应侧面，使电芯与胶框之间形成间隙；在所述胶框内的剩余空间内充满有用低压注塑方式注塑的热熔胶。本发明具有结构简单，制造成本低，机械性能好，电池高度较低、尺寸精准，可实现性高的优点。

Description

一种聚合物电池低压注塑封装方法及低压注塑聚合物电池

技术领域

本发明涉及一种聚合物电池低压注塑封装方法及用该方法生产的低压注塑聚合物电池。

背景技术

随着锂离子电池技术的发展，以及锂离子电池的广泛普及，使得对锂离子电池的安全性能越来越受到重视，然而正常的锂离子铝壳的电芯还是有极小几率的爆炸可能性，因其本身结构的缺点不能得到彻底解决，使得安全性能更高的锂聚合物电芯越来越受到关注。但锂聚合物电芯封装要做到有效能量体积大且封装又价格便宜一直是各个厂家攻关的难题。

现有的锂聚合物电池封装工艺要求是要将具有六面(上底面、下底面、前、后、左和右侧面)的较软的聚合物电芯的六个面都要用塑胶或者类似塑胶面强度的结构包裹住，以增强聚合物电芯的强度，达到实用的要求。现在一种方式是采用上下壳包裹电芯后进行超声的工艺。通常上底面和下底面是普通的塑胶面，虽然其简单，但其厚度在0.4到0.6mm之间。两层之和的厚度就在0.8到1.2mm。塑胶面的厚度从0.6mm降到0.4mm其注塑就很困难，在此情况下，用塑胶面作电池上底面和下底面的电池厚度至少要增加0.8mm。所以更新的工艺是上底面和下底面采用厚度0.1到0.2mm的钢片，两层的厚度之和就在0.2到0.4mm之间，比较合理。但是其缺点是增加了结构复杂的两片钢片。且上壳和下壳注塑成型的时候，要在每次成型之前在模具内添加钢片。其不仅大大增加了材料成本，而且也增加了成型工艺成本。

现有一种特制的电池，如中国专利申请号200810198733.5所公开的电池组件，其电芯封装是通过在电芯外表面卷绕电芯防护组件，电池头部组件、尾部组件及电池防护单元组成电池外形，再向电池内部灌胶的方法固定。这种电池由于电芯防护组件要精密贴合在电芯上，且在贴合的过程中不受活动限制的电池头部组件与电池尾部组件也要同时与电芯防护单元绝对紧密贴合的装配才能达到电池常规公差±0.1mm，第一：此电池也要求每单个部品尺寸精度非常高来弥补注塑前的装配误差，第二：要保证电池控制在极小的装配误差内。第三：带胶的电芯防护单元卷绕过程要保证其成型外形及尺寸也是不易的。这样电池的材料成本与加工成本会增加。

无论是上述的采用上下壳包裹电芯后进行超声的工艺和通过在电芯外表面卷绕电芯防护组件方法，在么就是电池的高度不能被进一步降低，要么就是所制作出来的锂聚合物电池的外形均不稳定，也不标准。且两种封装工艺均存在工艺复杂成本高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低压注塑工艺简单，且注塑出来的低压注塑聚合物电池的高度较低，且外形尺寸精准的聚合物电池低压注塑封装方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种结构简单，制造成本低，机械性能好，电池高度较低、尺寸精准，可实现性高的低压注塑聚合物电池。

本发明的技术方案是：提供一种聚合物电池低压注塑封装方法，包括如下步骤，

(1)、将电池保护板与电芯的正负极焊接；

(2)、将带有电池保护板的电芯置入由前、后、左和右四个侧面构成的胶框内，所述胶框的高度与电芯厚度相当，所述电池保护板卡在所述胶框的具有电极孔的一侧面上，实现电芯在胶框内的宽度和长度方向定位；在所述胶框的剩余的三个侧面的内侧面上设有数条凸肋，所述凸肋紧靠所述电芯的相应侧面，使电芯与胶框之间形成间隙构成半成品；

(3)、将半成品置入低压注塑模具内，通过低压注塑机将所述胶框内的剩余空间用塑胶填充完全。

在所述电芯的上底面上和下底面上分别粘贴有上电芯保护片和下电芯保护片。

本发明还提供一种低压注塑聚合物电池，包括电池保护板和电芯，所述电池保护板与所述电芯的正、负极焊接，由前、后、左和右四个侧面构成的胶框，所述胶框的高度与电芯厚度相当，所述电池保护板卡在所述胶框的具有电极孔的一侧面上；在所述胶框的剩余的三个侧面的内侧面上设有数条凸肋，所述凸肋紧靠所述电芯的相应侧面，使电芯与胶框之间形成间隙；在所述胶框内的剩余空间内充满有用低压注塑方式注塑的热熔胶。

作为对本发明的改进，在所述电芯的上底面上和下底面上分别粘贴有上电芯保护片和下电芯保护片。

作为对本发明的进一步改进，在所述胶框的与固定电池保护板的侧面相邻的两侧面上设有数个浇口。

作为对本发明的进一步改进，所述每个侧面上各设有三个浇口，每个浇口的宽度(e)为0.5-1.5mm，高度(f)为0.3-1.2mm。

作为对本发明的进一步改进，所述胶框的侧面的厚度为0.2-0.8mm。

作为对本发明的进一步改进，所述凸肋的宽度(d)为0.3-1mm；厚度(c)为0.3-0.8；高度(b)是胶框高度的0.4-0.7系数；所述相邻两凸肋的间距(a)是2-6mm。

作为对本发明的进一步改进，所述上电芯保护片和下电芯保护片的厚度为0.1-0.3mm。

本发明与现有技术相比具有以下显著效果：

本发明由于采用了先将电芯固定在标准尺寸的胶框内，然后再在胶框内注塑的方式，这样就克服了锂聚合物电芯外形尺寸不稳定，及外框机械强度不够的缺陷。且在保证电池封装安全性的前提下，实现了封装电池的电芯有效体积最大化，有效的提升了电池容量体积比。并且有效的保证了电池的外形尺寸一致性，并且能使电池的高度与电芯的高度基本相等，达到电池最薄化。

本发明具有封装工艺简单，成本降廉的优点。且对于生产治具，电池封装机械化设备要求不高，对于生产批量数量不是非常多，但品质要求高的电池也非常适用。

附图说明

图1是本发明低压注塑聚合物电池的一种实施例的立体分解结构示意图。

图2是图1中的部分部件组合后的立体结构示意图。

图3是图2所示电芯装入后胶框后的立体结构示意图。

图4是图3的俯视平面结构示意图。

图5是图3装好后的立体结构示意图。

图6是图5注塑后的立体结构示意图。

图7是图6的局部剖视结构示意图。

图8是图1中的胶框的立体结构示意图。

具体实施方式

请参见图1，本发明所揭示的是一种低压注塑聚合物电池，包括电池保护板50和电芯10，在所述电池保护板50上有由许多独立元器件构成的保护电路，所述电池保护板50上的保护电路的正负极与所述电芯10的正极11、负极12极焊接，必要时，也可以电芯10的正极11或负极12之中串接一个用于提供温度保护的PTC501，由前、后、左和右四个侧面构成的胶框30，所述胶框30的高度h1大于等于电芯的厚度h2，为了保证最终产品电池的厚度最薄，最好是将胶框30的高度h1设计为等于电芯的厚度h2；所述电池保护板50卡在所述胶框30的具有电极孔31的一侧面上(一般为前侧面)；在所述胶框的剩余的三个侧面(即后侧面、左侧面和右侧面)的内侧面上设有数条凸肋32，所述凸肋32紧靠所述电芯10的相应侧面，使电芯10与胶框30之间形成间隙；在所述胶框30内的剩余空间内充满有用低压注塑方式注塑的塑胶20。在所述电芯10的上底面上和下底面上分别粘贴有上电芯保护片41和下电芯保护片40。所述上电芯保护片41和下电芯保护片40的厚度可以为0.1-0.3mm金属片或类似强度的片材也可，具体使用时，在上电芯保护片41和下电芯保护片40相对于电芯的一面，预先设置粘胶基材层，在粘胶基材层上设一保护膜，使用时，只需揭下保护膜，就可以将上电芯保护片41和下电芯保护片40分别粘贴在电芯10的相应底面上。所述胶框30的侧面的厚度最好为0.2-0.8mm，这种尺寸即可以保证胶框30的机械性能，也能保证最终电池在长宽方向的尺寸不致于过大。

为了保证低压注塑时的方便性，本发明在所述胶框30的与左、右两侧面上各设有数个浇口33。本实施例中，在每个侧面上各设有三个浇口33，每个浇口33的宽度(e)为0.5-1.5mm，高度(f)为0.3-1.2mm(参见图8)。

本发明中，所述凸肋32的宽度(d)为0.3-1mm；厚度(c)为0.3-0.8；高度(b)是胶框高度的0.4-0.7系数；所述相邻两凸肋32的间距(a)是2-6mm。本发明中的胶框30的特别之处就是其内侧均匀分布了凸肋32，此凸肋32可以让电芯10与胶框30有均匀的间隙，以便低压注塑胶可以均匀的填充其内部。其二可以解决胶框30与塑胶20(热熔胶)结合后非熔融连接，而使得在温度变化或使用过程中，胶框30不会产生脱离的现象。

本发明还提供一种制备上聚合物电池低压注塑封装方法，包括如下步骤，

(1)、将电池保护板50与电芯10的正、负极分别焊接，请参见图2，图2所示是在电池保护板50与电芯10的正极之间串联了一个用于提供温度保护有PTC 501；显然，电池保护板50内侧设有保护电路，如过压或低压保护电路等，这是现有技术，无需重述。

(2)、将带有电池保护板50的电芯10置入由前、后、左和右四个侧面构成的胶框30内(参见图3、图4和图5)，所述胶框30的高度与电芯10厚度基本一致(大于或等于)，所述电池保护板50卡在所述胶框10的具有电极孔31的一侧面上，其具体做法是，在胶框10的具有电极孔31的一侧面的内侧相隔一定距离设有定位板300，定位板300与所述侧面内侧面之间构成一个槽，这个槽的宽度与长度最好是等于电池保护板50的厚度和长度，这样可以实现电芯10在胶框3内的宽度方向和长度方向定位；电池保护板50高度方向定位是通过注塑时模具上两顶针502协助固定的；在所述胶框30的剩余的三个侧面(左侧面、右侧面和后侧面)的内侧面上设有数条凸肋32，所述凸肋32紧靠所述电芯10的相应侧面，使电芯10与胶框30之间形成间隙100构成半成品；

(3)、将半成品置入低压注塑模具内，通过低压注塑机将所述胶框内的剩余空间用塑胶填充完全(参见图6)。

最后，在所述电芯10的上底面上和下底面上分别粘贴有上电芯保护片41和下电芯保护片40。显然，在所述电芯10的上底面上和下底面上分别粘贴有上电芯保护片41和下电芯保护片40的步骤也可以在上述第(1)步之后进行。

图7是图6的局部剖视结构示意图。它是为了说明胶框30的凸肋32可使得低压注塑成型后产生的凸肋32的形状相应的槽34，通过槽34与凸肋32的结合使电芯10与胶框30牢固结合。

图8是图1中的胶框30的立体结构示意图，图8示意出了本发明中的胶框30的具体结构。

Claims (10)

1.一种聚合物电池低压注塑封装方法，其特征在于：包括如下步骤，

(1)、将电池保护板与电芯的正、负极分别焊接；

(2)、将带有电池保护板的电芯置入由前、后、左和右四个侧面构成的胶框内，所述胶框的高度与电芯厚度相当，所述电池保护板卡在所述胶框的具有电极孔的一侧面上，实现电芯在胶框内的宽度和长度方向定位；在所述胶框的剩余的三个侧面的内侧面上设有数条凸肋，所述凸肋紧靠所述电芯的相应侧面，使电芯与胶框之间形成间隙构成半成品；

(3)、将半成品置入低压注塑模具内，通过低压注塑机将所述胶框内的剩余空间用塑胶填充完全。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物电池低压注塑封装方法，其特征在于：在所述第(1)步之后还有下述步骤，即在所述电芯的上底面上和下底面上分别粘贴有上电芯保护片和下电芯保护片。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物电池低压注塑封装方法，其特征在于：在所述第(3)步之后还有下述步骤，即在所述电芯的上底面上和下底面上分别粘贴有上电芯保护片和下电芯保护片。

4.一种低压注塑聚合物电池，包括电池保护板和电芯，所述电池保护板与所述电芯的正、负极焊接，其特征在于，还包括：由前、后、左和右四个侧面构成的胶框，所述胶框的高度与电芯厚度相当，所述电池保护板卡在所述胶框的具有电极孔的一侧面上；在所述胶框的剩余的三个侧面的内侧面上设有数条凸肋，所述凸肋紧靠所述电芯的相应侧面，使电芯与胶框之间形成间隙；在所述胶框内的剩余空间内充满有用低压注塑方式注塑的热熔胶。

5.根据权利要求4所述的低压注塑聚合物电池，其特征在于：在所述电芯的上底面上和下底面上分别粘贴有上电芯保护片和下电芯保护片。

6.根据权利要求4或5所述的低压注塑聚合物电池，其特征在于：在所述胶框的与固定电池保护板的侧面相邻的两侧面上设有数个浇口。

7.根据权利要求6所述的低压注塑聚合物电池，其特征在于：所述每个侧面上各设有三个浇口，每个浇口的宽度(e)为0.5-1.5mm，高度(f)为0.3-1.2mm。

8.根据权利要求7所述的低压注塑聚合物电池，其特征在于：所述胶框的侧面的厚度为0.2-0.8mm。

9.根据权利要求8所述的低压注塑聚合物电池，其特征在于：所述凸肋的宽度(d)为0.3-1mm；厚度(c)为0.3-0.8；高度(b)是胶框高度的0.4-0.7系数；所述相邻两凸肋的间距(a)是2-6mm。

10.根据权利要求9所述的低压注塑聚合物电池，其特征在于：所述上电芯保护片和下电芯保护片的厚度为0.1-0.3mm。

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