一种锂电池组装工艺

摘要

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：（1）利用注塑分别生产出底壳和盖面壳，所述底壳和盖面壳均为ABS/PC阻燃复合树脂；（2）将电芯、保护板装配于底壳内，所述电芯与保护板电气连接；（3）利用超声焊接将所述盖面壳和底壳进行对合焊接，即得到所述锂电池。本发明利用超声焊接技术，使所述盖面壳和底壳进行对合焊接，温度低，并且使锂电池具有防水、防尘、防震功能，可达到三防IP67标准，满足在三防手机与平板电脑领域的特殊锂电池的需求；此外，采用的ABS/PC阻燃复合树脂可以使制得的锂电池具有优异的阻燃性能。

权利要求

1.一种锂电池组装工艺，其特征在于：包括如下步骤：(1)利用注塑分别生产出底壳和盖面壳，所述底壳和盖面壳均为ABS/PC阻燃复合树脂；

(2)将电芯、保护板装配于底壳内，所述电芯与保护板电气连接；

(3)利用超声焊接将所述盖面壳和底壳进行对合焊接，即得到所述锂电池；

其中，所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下重量份数的原料：其中，所述阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种；

其中，所述导热填料的制备方法包括如下步骤：

A、将纳米球形氧化铝加入聚合物纺丝溶液中，并进行超声分散，得到纺丝原液；

B、将纺丝原液进行静电纺丝，得到纳米纤维；

C、将所述纳米纤维进行预氧化，然后置于惰性气体氛围中升温碳化，制得所述导热填料。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述步骤A中，所述聚合物纺丝溶液由聚合物溶于溶剂制得，所述聚合物纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为

20％-40％，所述聚合物为聚丙烯腈和聚丙烯腈衍生物中的至少一种，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和四氢呋喃中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述步骤B中，静电纺丝的纺丝电压为20-40kV，纺丝温度为30-40℃。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述步骤C中，预氧化温度为300-400℃，预氧化时间为2-3h；碳化温度为1000-1200℃，碳化时间为1-3h。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述相容剂由PC-g-MAH、PP-g-MAH和PE-g-MAH按重量比3-5:1-3:1-3的比例混合组成。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述阻燃剂由氢氧化镁和氢氧化铝按重量比5-7:1-3的比例混合组成。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述抗氧剂由受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯抗氧剂168按重量比1:1的比例混合组成。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。

9.根据权利要求1所述的一种锂电池组装工艺，其特征在于：所述ABS/PC阻燃复合树脂的制备方法包括如下步骤：(1)预混合：将所述阻燃剂、导热填料和相容剂进行搅拌混合，得到预混物；

(2)成型：将所述预混物与其它原料加入双螺杆挤出机中挤出，即得到所述ABS/PC阻燃复合树脂。

说明书

一种锂电池组装工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池组装工艺。

背景技术

[0002] 随着人们环保意识的日益增加，铅、铬等有毒金属的使用日益受到限制，研究开发锂电池已是大势所趋。锂离子电池是90年代脱颖而出的新一代化学类电源，由于其具有优良的电化学性能和无污染的特性，成为了多种先进的便携式电子产品的理想配套电源。

[0003] 现有一般锂电池的外壳组装基本利用直接注塑成型实现各塑胶组件的粘接，而注塑的高温性对于锂电池的危害极大，并且该方法组装而成的锂电池也达不到三防的要求。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种锂电池组装工艺，该锂电池具有防水、防尘、防震功能，并可达到三防IP67标准，并且塑胶组件之间的连接不需高温操作。

[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现：

[0006] 一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：

[0007] （1）利用注塑分别生产出底壳和盖面壳，所述底壳和盖面壳均为ABS/PC阻燃复合树脂；

[0008] （2）将电芯、保护板装配于底壳内，所述电芯与保护板电气连接；

[0009] （3）利用超声焊接将所述盖面壳和底壳进行对合焊接，即得到所述锂电池。

[0010] 本发明利用超声焊接技术，使所述盖面壳和底壳进行对合焊接，温度低，并且使锂电池具有防水、防尘、防震功能，可达到三防IP67标准，满足在三防手机与平板电脑领域的特殊锂电池的需求；此外，采用的ABS/PC阻燃复合树脂可以使制得的锂电池具有优异的阻燃性能。

[0011] 其中，所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下重量份数的原料：

[0012] ABS                     80-100份

[0013] PC                      30-50份

[0014] 导热填料                20-40份

[0015] 相容剂                  2-10份

[0016] 阻燃剂                  6-10份

[0017] 抗氧剂                  0.1-2份

[0018] 紫外吸收剂              0.1-2份，

[0019] 其中，所述阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种；

[0020] 其中，所述导热填料的制备方法包括如下步骤：

[0021] A、将纳米球形氧化铝加入聚合物纺丝溶液中，并进行超声分散，得到纺丝原液；

[0022] B、将纺丝原液进行静电纺丝，得到纳米纤维；

[0023] C、将所述纳米纤维进行预氧化，然后置于惰性气体氛围中升温碳化，制得所述导热填料。

[0024] 作为锂电池的外壳材料，本发明采用的阻燃复合树脂对于导热性和阻燃性均要求较高，而导热性会影响阻燃性，阻燃剂的加入会影响导热填料网状结构的形成，因此本发明的树脂配方是本发明人经过多次实践而得出的。

[0025] 首先，决定本发明复合树脂的导热性关键在于：1、树脂本身的性质；2、导热填料的性质以及其是否于树脂中形成导热网络。本发明，虽以导热性较差的ABS主要原料，但是通过PC的共混改性，可以一定程度地改善本发明的复合树脂的导热性能。而更加关键的是，发明人在尝试直接将常规的导热填料（主要是球形氧化铝）加入到该ABS/PC共混树脂时，实则上导热填料与复合树脂之间存在空隙，也因此没有形成良好的导热网络，需要加入大量导热填料才能发挥其导热性能（基本要到占树脂50wt%以上才有显效），一般现有技术会有偶联剂等助剂对导热填料进行接枝改性，但是也还是要占树脂40wt%以上才有显效，仍然解决不了导热填料用量过多而极度影响树脂性能的问题。本发明利用静电纺丝和碳化技术，将球形氧化铝嵌于多孔碳纳米纤维（聚合物纺丝碳化后即为多孔碳纳米纤维）中，而多孔碳纳米纤维本身也具有良好的导热性，相对于球形氧化铝也具有更多的活性点，与本发明的复合树脂共混性较好，用量只需在复合树脂的10wt%以上便有显效。此外，本发明采用球形氧化铝不仅是因为其导热性高，还因为其被多孔碳纳米纤维的包覆效果较佳。此外，本发明加入了无机金属氢氧化物作为阻燃剂，不仅可以使本发明的阻燃性达到UL-V0级别，而且无机金属氢氧化物也具有一定的导热性，可以协同多孔碳纳米纤维形成稳定的导热网络，从而大大地提高本发明复合树脂的散热性，而导热性的提高也会提升复合树脂的耐点燃性，提高了锂电池的安全性能。

[0026] 其中，所述步骤A中，所述聚合物纺丝溶液由聚合物溶于溶剂制得，所述聚合物纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为20%-40%，所述聚合物为聚丙烯腈和聚丙烯腈衍生物中的至少一种，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和四氢呋喃中的至少一种。更为优选地，所述聚合物由聚丙烯腈和和聚（丙烯腈-衣康酸铵）按摩尔比1-5:1-5的比例组成。

[0027] 由于预氧化过程是剧烈的结构转变时期，极易产生缺陷，而后续的炭化并不能矫正预氧化稳定化带来的缺陷，反而会逐级放大，导致球形氧化铝容易脱离碳纳米纤维，而聚（丙烯腈-衣康酸铵）中的共聚单体衣康酸铵有效地降低了聚丙烯腈在预氧化过程的放热峰起始温度和放热量，使放热峰拓宽，有助于控制预氧化过程，减少缺陷的形成，从而增加球形氧化铝与多孔碳纳米纤维的结合牢度。

[0028] 其中，所述步骤B中，静电纺丝的纺丝电压为20-40kV，纺丝温度为30-40℃。

[0029] 其中，所述步骤C中，预氧化温度为300-400℃，预氧化时间为2-3h；碳化温度为1000-1200℃，碳化时间为1-3h。

[0030] 其中，所述相容剂由PC-g-MAH、PP-g-MAH和PE-g-MAH按重量比3-5:1-3:1-3的比例混合组成。本发明的相容剂可以有效改善树脂与无机物的相容性，有助于导热网络的形成。

[0031] 其中，所述阻燃剂由氢氧化镁和氢氧化铝按重量比5-7:1-3的比例混合组成。本发明阻燃剂的优选复配模式是基于导热性和阻燃性最优而得出的。

[0032] 其中，所述抗氧剂由受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯抗氧剂168按重量比1:1的比例混合组成。本发明的复配抗氧剂可以提高本发明复合树脂的耐氧化性。

[0033] 其中，所述紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。

[0034] 其中，所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下步骤：

[0035] （1）预混合：将所述阻燃剂、导热填料和相容剂进行搅拌混合，得到预混物；

[0036] （2）成型：将所述预混物与其它原料加入双螺杆挤出机中挤出，即得到所述ABS/PC阻燃复合树脂。

[0037] 本发明的有益效果在于：本发明利用超声焊接技术，使所述盖面壳和底壳进行对合焊接，温度低，并且使锂电池具有防水、防尘、防震功能，可达到三防IP67标准，满足在三防手机与平板电脑领域的特殊锂电池的需求；此外，采用的ABS/PC阻燃复合树脂可以使制得的锂电池具有优异的阻燃性能。

具体实施方式

[0038] 为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

[0039] 实施例1

[0040] 一种锂电池组装工艺，包括如下步骤：

[0041] （1）利用注塑分别生产出底壳和盖面壳，所述底壳和盖面壳均为ABS/PC阻燃复合树脂；

[0042] （2）将电芯、保护板装配于底壳内，所述电芯与保护板电气连接；

[0043] （3）利用超声焊接将所述盖面壳和底壳进行对合焊接，即得到所述锂电池。

[0044] 其中，所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下重量份数的原料：

[0045] ABS                        80份

[0046] PC                         30份

[0047] 导热填料                   20份

[0048] 相容剂                     2份

[0049] 阻燃剂                     6份

[0050] 抗氧剂                     0.1份

[0051] 紫外吸收剂                 0.1份，

[0052] 其中，所述导热填料的制备方法包括如下步骤：

[0053] A、将纳米球形氧化铝加入聚合物纺丝溶液中，并进行超声分散，得到纺丝原液；

[0054] B、将纺丝原液进行静电纺丝，得到纳米纤维；

[0055] C、将所述纳米纤维进行预氧化，然后置于惰性气体氛围中升温碳化，制得所述导热填料。

[0056] 其中，所述步骤A中，所述聚合物纺丝溶液由聚合物溶于溶剂制得，所述聚合物纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为20%，所述聚合物由聚丙烯腈和和聚（丙烯腈-衣康酸铵）按摩尔比1:5的比例组成，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

[0057] 其中，所述步骤B中，静电纺丝的纺丝电压为20kV，纺丝温度为30℃。

[0058] 其中，所述步骤C中，预氧化温度为300℃，预氧化时间为2h；碳化温度为1000℃，碳化时间为1h。

[0059] 其中，所述相容剂由PC-g-MAH、PP-g-MAH和PE-g-MAH按重量比3:1:1的比例混合组成。

[0060] 其中，所述阻燃剂由氢氧化镁和氢氧化铝按重量比5:1的比例混合组成。

[0061] 其中，所述抗氧剂由受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯抗氧剂168按重量比1:1的比例混合组成。

[0062] 其中，所述紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。

[0063] 其中，所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下步骤：

[0064] （1）预混合：将所述阻燃剂、导热填料和相容剂进行搅拌混合，得到预混物；

[0065] （2）成型：将所述预混物与其它原料加入双螺杆挤出机中挤出，即得到所述ABS/PC阻燃复合树脂。

[0066] 实施例2

[0067] 本实施例与实施例1的区别在于：所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下重量份数的原料：

[0068] ABS                        100份

[0069] PC                         50份

[0070] 导热填料                   40份

[0071] 相容剂                     10份

[0072] 阻燃剂                     10份

[0073] 抗氧剂                     2份

[0074] 紫外吸收剂                 2份，

[0075] 其中，所述步骤A中，所述聚合物纺丝溶液由聚合物溶于溶剂制得，所述聚合物纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为40%，所述聚合物由聚丙烯腈和和聚（丙烯腈-衣康酸铵）按摩尔比5:1的比例组成，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

[0076] 其中，所述步骤B中，静电纺丝的纺丝电压为40kV，纺丝温度为40℃。

[0077] 其中，所述步骤C中，预氧化温度为400℃，预氧化时间为3h；碳化温度为1200℃，碳化时间为3h。

[0078] 其中，所述相容剂由PC-g-MAH、PP-g-MAH和PE-g-MAH按重量比5:3:3的比例混合组成。

[0079] 其中，所述阻燃剂由氢氧化镁和氢氧化铝按重量比7:3的比例混合组成。

[0080] 实施例3

[0081] 本实施例与实施例1的区别在于：所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下重量份数的原料：

[0082] ABS                        90份

[0083] PC                         40份

[0084] 导热填料                   30份

[0085] 相容剂                     6份

[0086] 阻燃剂                     8份

[0087] 抗氧剂                     1份

[0088] 紫外吸收剂                 1份，

[0089] 其中，所述步骤A中，所述聚合物纺丝溶液由聚合物溶于溶剂制得，所述聚合物纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为30%，所述聚合物由聚丙烯腈和和聚（丙烯腈-衣康酸铵）按摩尔比1:1的比例组成，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

[0090] 其中，所述步骤B中，静电纺丝的纺丝电压为30kV，纺丝温度为35℃。

[0091] 其中，所述步骤C中，预氧化温度为350℃，预氧化时间为2.5h；碳化温度为1100℃，碳化时间为2h。

[0092] 其中，所述相容剂由PC-g-MAH、PP-g-MAH和PE-g-MAH按重量比2:1:1的比例混合组成。

[0093] 其中，所述阻燃剂由氢氧化镁和氢氧化铝按重量比3:1的比例混合组成。

[0094] 实施例4

[0095] 本实施例与实施例1的区别在于：所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下重量份数的原料：

[0096] ABS                        85份

[0097] PC                         35份

[0098] 导热填料                   25份

[0099] 相容剂                     4份

[0100] 阻燃剂                     7份

[0101] 抗氧剂                     0.5份

[0102] 紫外吸收剂                 0.5份，

[0103] 其中，所述步骤A中，所述聚合物纺丝溶液由聚合物溶于溶剂制得，所述聚合物纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为25%，所述聚合物由聚丙烯腈和和聚（丙烯腈-衣康酸铵）按摩尔比3:2的比例组成，所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺。

[0104] 其中，所述步骤B中，静电纺丝的纺丝电压为25kV，纺丝温度为33℃。

[0105] 其中，所述步骤C中，预氧化温度为330℃，预氧化时间为2.3h；碳化温度为1050℃，碳化时间为1.5h。

[0106] 其中，所述相容剂由PC-g-MAH、PP-g-MAH和PE-g-MAH按重量比4:1:3的比例混合组成。

[0107] 其中，所述阻燃剂由氢氧化镁和氢氧化铝按重量比2:1的比例混合组成。

[0108] 实施例5

[0109] 本实施例与实施例1的区别在于：所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下重量份数的原料：

[0110] ABS                        96份

[0111] PC                         46份

[0112] 导热填料                   33份

[0113] 相容剂                     8份

[0114] 阻燃剂                     9份

[0115] 抗氧剂                     1.5份

[0116] 紫外吸收剂                 1.5份，

[0117] 其中，所述步骤A中，所述聚合物纺丝溶液由聚合物溶于溶剂制得，所述聚合物纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为35%，所述聚合物由聚丙烯腈和和聚（丙烯腈-衣康酸铵）按摩尔比4:3的比例组成，所述溶剂为四氢呋喃。

[0118] 其中，所述步骤B中，静电纺丝的纺丝电压为35kV，纺丝温度为37℃。

[0119] 其中，所述步骤C中，预氧化温度为370℃，预氧化时间为2.5h；碳化温度为1150℃，碳化时间为2.5h。

[0120] 其中，所述相容剂由PC-g-MAH、PP-g-MAH和PE-g-MAH按重量比4:2:3的比例混合组成。

[0121] 其中，所述阻燃剂由氢氧化镁和氢氧化铝按重量比7:2的比例混合组成。

[0122] 实施例6

[0123] 本实施例与实施例1的区别在于：所述ABS/PC阻燃复合树脂包括如下重量份数的原料：

[0124] ABS                        88份

[0125] PC                         36份

[0126] 导热填料                   28份

[0127] 相容剂                     7份

[0128] 阻燃剂                     8份

[0129] 抗氧剂                     1.6份

[0130] 紫外吸收剂                 1.7份，

[0131] 其中，所述步骤A中，所述聚合物纺丝溶液由聚合物溶于溶剂制得，所述聚合物纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为37%，所述聚合物由聚丙烯腈和和聚（丙烯腈-衣康酸铵）按摩尔比4:5的比例组成，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

[0132] 其中，所述步骤B中，静电纺丝的纺丝电压为33kV，纺丝温度为37℃。

[0133] 其中，所述步骤C中，预氧化温度为320℃，预氧化时间为2.7h；碳化温度为1110℃，碳化时间为2.2h。

[0134] 其中，所述相容剂由PC-g-MAH、PP-g-MAH和PE-g-MAH按重量比5:1:1的比例混合组成。

[0135] 其中，所述阻燃剂由氢氧化镁和氢氧化铝按重量比5:3的比例混合组成。

[0136] 实施例1-6的ABS/PC阻燃复合树脂通过测试，证实阻燃性能均达到UL-V0级别，并且导热率为10W/M•K以上，其中实施例3的复合树脂的导热率达到了26.6W/M•K。

[0137] 上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。