CN202805495U - 一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要公开一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，包括电池极耳标准连接块、胶层定位框、标准工艺腔体、注胶压块；电池极耳标准连接块夹固于电池极耳上，胶层定位框套于电池四周，标准工艺腔体套于胶层定位框之外，注胶压块嵌置在标准工艺腔体中且压住电池极耳标准连接块。本实用新型可以使得聚合物锂离子电池产品系列标准化实现，同时满足高电压、大容量、高功率的三大条件，同时确保电池组连接可靠、安全，连接结构体积最小，内阻小、损耗最低、测温准确等优点。

Description

一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具

技术领域

本实用新型涉及聚合物锂离子电池片标准化外形型腔工艺技术领域，特别与一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具有关。

背景技术

我国锂离子电池能源产业已经进入了高速发展的形势下，无论是电动车能源和特种行业及通讯产业都开始对高能量大功率的化学电源都开始广泛的使用。目前，国内外高能聚合物锂离子电池的工业生产中产品多样性、多规格、标准无序、连接各异的情况普遍存在，而这种情况存在的原因是由于聚合物锂离子电池外包装铝塑膜难以形成固体材料的标准形状造成。加上输出正负极极耳金属薄片呈宽窄、厚薄不一的自由态，多年来难以形成聚合物锂离子电池的外形及连接方式难以形成标准统型。

传统的聚合物锂离子电池由于电池芯正极耳材质为铝材，负极耳为铜材或镍材，其材料不同可焊性不一样。在装配形成电池组的串并联过程中，各生产厂家由于没有标准化外形工艺，小容量电池或大容量储能电池在连接上使用的传统工艺解决方案是用超声波光进行焊接双金属片（隔电铅镍复合带），然后再将各电池芯的钻镍复合带焊接在一起实现并联连接；如果是负极铜极耳和正极连接，则和电池芯双金属片与另一电芯的镍和铜成对（面对面）或铝和铝成对（面对面）的双金属片焊接形成串联结构。这种加工方式由于加工的复杂，工作效率及可靠性低下。由于焊接的补焊工序存在，导致电池内阻增加，电池组充放电效率降低，由于焊接剂量的不一致，造成各焊接点电阻差异，影响了电池成组后各电池的一致性和均衡性重要指标，从而降低了电池的循环寿命。而且在高能量、高功率、大电流聚合物锂离子动力电池组上传统焊接工艺是无法实现的。此外，动力电池组并串联量繁多，在大电流的放电工作中，由于电池芯的发热，电池组的热量累积，会导致电池一致性降低，电池芯产生膨胀，各焊接点因加工条件的差异产生的温度高低不一样等不良现象，特别是对大动力电池，更加由于焊接时间过度，焊接温度过高而通过电芯极耳形成的热传递到电池内部，造成电池芯内部部隔膜收缩，正、负极界面SEI膜层破坏，会留下内部短路和电性能变异形及电池膜表面因为温度过高而带来的电性能变化循环寿命降低的的安全隐患后果。其二，为了解决上述不足，有的采用板式夹紧机构连接。该种方式只能实现局部连接配件统一的问题。但由于电池外形及连接不是统一标准定位成型，正负极耳制造在电池制造中的固有偏差存在，仍然是不同宽、窄、厚、薄的聚合物电池芯片组成电池组会形成不同连接结构件的设计，在应用过程中难以实现连接件和电池的统型装配，成为目前解决“高能量、高功率、大电流”聚合物锂离子动力电池外形和连接标准化设计和选型的研究难点之一。

为了解决上述问题，本发明人设计出一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，可以使得聚合物锂离子电池产品系列标准化实现，同时满足高电压、大容量、高功率的三大条件，同时确保电池组连接可靠、安全，连接结构体积最小，内阻小、损耗最低、测温准确等优点。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，包括电池极耳标准连接块、胶层定位框、标准工艺腔体、注胶压块；电池极耳标准连接块夹固于电池极耳上，胶层定位框套于电池四周，标准工艺腔体套于胶层定位框之外，注胶压块嵌置在标准工艺腔体中且压住电池极耳标准连接块。

所述的电池极耳标准连接块包括上、下连接片、连接铆钉；上连接片和下连接片分别贴放在电池极耳的上下表面，通过连接铆钉将三者固定。

所述的电池极耳标准连接块还包括紧固连接螺栓，在上连接片和下连接片之间开设有与连接铆钉垂直的螺孔，紧固连接螺栓安装在螺孔中。

所述的电池极耳标准连接块还包括温度传感器，在螺孔一侧开设有用于安装温度传感器的安装孔。

所述的胶层定位框的框体外轮廓为矩形，对应电池极耳的位置处开设有适合电池极耳标准连接块卡放的凹槽。

所述的胶层定位框的框体内轮廓为与电池形状相配的几何形。

所述的胶层定位框的框体内轮廓内侧面具有若干用于顶住电池进行限位的凸筋。

所述的标准工艺腔体的内腔尺寸与胶层定位框外轮廓形状相配，且电池极耳标准连接块位置处开设有用于卡放电池极耳标准连接块的嵌槽，所述的注胶压块安装在嵌槽中。

采用上述方案后，本实用新型具有诸多有益效果：

首先，解决了传统聚合物锂离子电池单体电池在电池成组过程中，定型尺寸不统一的难题。同时增强了聚合物锂离子电池芯软包装外形强度。

其实，本实用新型中提供的电池极耳标准连接块，解决传统温控传感元件外接、连接功能及方式繁琐多样、环境可靠性低，存在多种失效隐患的问题。

其三解决了电池成组过程中难以形成标准化连接系列化的难题，从电池连接结合界面上降低连接内阻，提高了连接的可靠性、一致性、使用安全性。有效提高连接效率，降低人工成本，延长使用电池组的循环寿命22%以上。

其四该成型模具胶层定位框可以用脱模方式，在注胶体与电池在该定位框内固化定型过后，其框与定型的标准外形聚合物锂离子电池可以脱模方式分离，这样可以使同一胶层定位框多次反复使用，大大降低了为产品投入的附加生产成本。

总之，本实用新型不但可以解决电池成组过程中难以形成标准化连接系列化的技术瓶颈，而且可以有效降低电池组装配中无效内阻累计，提高电池组电性能一致性和安全性，电池芯散热良好。使电池组工作可靠性高、内阻小、电传导性能稳定，解决传统电池存在的安全隐患死角的连接结构难题，完整实现了聚合物锂离子电池多项标准化统一的目的。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中电池未包装前的结构示意图；

图2为本实用新型较佳实施例中电池极耳标准连接块安装示意图；

图3为本实用新型较佳实施例中电池极耳标准连接块装配示意图；

图4为本实用新型较佳实施例中温度传感器安装示意图；

图5为本实用新型较佳实施例中胶层定位框的结构示意图；

图6为本实用新型较佳实施例中胶层定位框的安装示意图；

图7为本实用新型较佳实施例中注胶时使用的标准工艺腔体示意图；

图8为本实用新型较佳实施例中注胶时标准工艺腔体安装示意图；

图9为本实用新型较佳实施例中注胶时标准工艺腔体安装完成图；

图10为本实用新型较佳实施例中注胶结构示意图；

图11为本实用新型较佳实施例脱模分离完成示意图。

具体实施方式

结合图1至图11，对本实用新型较佳实施例做进一步详细说明。

一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，主要包括的部件有电池极耳标准连接块1、胶层定位框2、标准工艺腔体4、注胶压块5。

首先如图1所示，一般非标准聚合物锂离子电池结构如图1所示，包括聚合物锂离子电池本体10，聚合物锂离子电池本体10上带有电池极耳20，在聚合物锂离子电池本体10外部包有非标准热封软边30。聚合物锂离子电池本体10的形状不局限于图中的矩形，可以为目前行业中存在的任何形状。

电池极耳标准连接块1安装在电池极耳20上，其结构分别如图3和图4所示，主要包括有上连接片11、下连接片12、连接铆钉13、紧固连接螺栓14。上连接片11和下连接片12分别贴放在电池极耳20的上下表面，上连接片11、下连接片12和电池极耳20上预先都打好有铆接孔15，然后通过连接铆钉13将三者固定。在本实施例中，上连接片11和下连接片12之间形成有夹缝16，电池极耳20夹在夹缝16中，上连接片11和下连接片12之间就无缝隙贴合固定。

上连接片11和下连接片12的外端面上，在其两者之间开设有一个螺孔17，紧固连接螺栓14穿过螺孔17中进行固定构成电池的输出端。该紧固连接螺栓14的主要用途是固定与电池的输出端连接电源线或连接片等。

另外，本实施例中电池极耳标准连接块1还具有温度传感器18，本实施例中在螺孔17的一侧开设有安装孔19，用于安装温度传感器18。在装配时，上连接片11和下连接片12夹住电池极耳20和温度传感器18，然后用连接铆钉13进行固定。

本实施例中胶层定位框2是一个标准的矩形框体（内外轮廓均为矩形），在其对应电池极耳20的位置处，开设有两个凹槽21，用于卡放电池极耳标准连接块1，电池极耳标准连接块1的外侧露出于凹槽21之外。胶层定位框2的内侧设置有多个凸筋22。当电池本体10装入胶层定位框2之内时，凸筋22顶住非标准热封软边30上形成适当限位。

这里需要说明的是，电池本体10的形状目前具有多种几何形，如矩形，圆形等，胶层定位框2的内轮廓可以根据实际电池本体10而定，不局限于本实施例中的矩形，也可以是圆形或者其他几何形，只要与电池本体10相配即可。

标准工艺腔体4也是一个标准件，为一个矩形框，套在胶层定位框2之外，内腔的形状与胶层定位框2外轮廓相配。同时在标准工艺腔体4在对应电池极耳标准连接块1的位置处开设有嵌槽41，而电池极耳标准连接块1卡放在嵌槽41之后，上方压入与嵌槽41槽体形状相配的注胶压块5。

电池本体10在标准化制作过程中，采用本实用新型的工艺模具，表面包覆上一层注胶体3，其制作工艺如下：在胶层定位框2的内表面涂上一层脱模剂，经过上述结构装配后的胶层定位框2连同聚合物锂离子电池放入标准工艺腔体4中，然后在电池极耳标准连接块1上压入注胶压块5，安装到位后，在标准工艺腔体4内注胶，置入烘箱2-3小时后，使得表面形成有一层注胶体3，脱去标准工艺腔体4，然后再脱去胶层定位框2，整个聚合物锂离子电池标准件6就完成。在此，胶层定位框2可以用脱模方式与注胶体定型后的聚合物锂离子电池标准件6分离，其胶层定位框2可反复多次使用。其中注胶的胶体采用树脂、阻燃剂、石墨烯、热扩散传导剂、粘接剂、固化剂、在一定温度下混合而成的绝缘胶体。其特性为扩散均匀、固化强度高、阻燃性良好、成型时间短及环境适应性良好的配胶。

上述实施例仅用于解释说明本实用新型的发明构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，其特征在于：包括电池极耳标准连接块、胶层定位框、标准工艺腔体、注胶压块；电池极耳标准连接块夹固于电池极耳上，胶层定位框套于电池四周，标准工艺腔体套于胶层定位框之外，注胶压块嵌置在标准工艺腔体中且压住电池极耳标准连接块。

2.如权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，其特征在于：所述的电池极耳标准连接块包括上、下连接片、连接铆钉；上连接片和下连接片分别贴放在电池极耳的上下表面，通过连接铆钉将三者固定。

3.如权利要求2所述的一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，其特征在于：所述的电池极耳标准连接块还包括紧固连接螺栓，在上连接片和下连接片之间开设有与连接铆钉垂直的螺孔，紧固连接螺栓安装在螺孔中。

4.如权利要求2或者3所述的一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，其特征在于：所述的电池极耳标准连接块还包括温度传感器，在螺孔一侧开设有用于安装温度传感器的安装孔。

5.如权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，其特征在于：所述的胶层定位框的框体外轮廓为矩形，对应电池极耳的位置处开设有适合电池极耳标准连接块卡放的凹槽。

6.如权利要求5所述的一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，其特征在于：所述的胶层定位框的框体内轮廓为与电池形状相配的几何形。

7.如权利要求6所述的一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，其特征在于：所述的胶层定位框的框体内轮廓内侧面具有若干用于顶住电池进行限位的凸筋。

8.如权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池外形标准成形工艺模具，其特征在于：所述的标准工艺腔体的内腔尺寸与胶层定位框外轮廓形状相配，且电池极耳标准连接块位置处开设有用于卡放电池极耳标准连接块的嵌槽，所述的注胶压块安装在嵌槽中。

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