CN101882690B - 一种圆柱形电池制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱形电池制造方法，包括以下步骤，步骤A：将极组装入圆柱形电池的外壳；步骤B：将钢芯装入所述极组中间；步骤C：将绝缘板放置在所述极组的上端面以限制所述钢芯沿轴向的移动，并使自极组引出的第一极耳穿过所述绝缘板上的极耳孔；步骤D：将盖板安装在所述外壳的敞开端，并将外壳与盖板之间密封。本发明有效防止了电池在制造或者使用过程中钢芯沿轴向的上、下移动，对电池极组中的极片形成有效支撑，从而提高了电池的稳定性和工作效率。

Description

一种圆柱形电池制造方法

技术领域

本发明涉及一种圆柱形电池制造方法。

背景技术

如图1和图2所示，圆柱形电池一般包括圆筒状外壳1、设置在外壳1内卷绕形成的极组3、安装在外壳1一端的盖板2以及设置在极组3中间的圆柱状钢芯4等部件。圆柱状电池的外壳1内部一般还设有用于将极组3和盖板2绝缘隔开的绝缘板6，该绝缘板6压在极组3的上方并卡在外壳上的凹槽12下，将盖板2和极组3绝缘隔开。现有的圆柱形电池制造工艺中，绝缘板6的中心通常设有一个可使向上延伸的第一极耳51穿过的极耳孔61，其直径略大于钢芯4的直径并可容纳第一极耳51，该极耳孔61还用于从外壳1的敞开端放入钢芯4。

如图3至图5所示，现有技术中圆柱形电池一般按照以下步骤制造：

首先如图3所示，将卷绕后的极组3放入外壳1内，极组3下方延伸出的第二极耳52与外壳1的底部相接触。

接着如图4所示，将绝缘板6放置在极组3的上端面上，并使竖直向上延伸的第一极耳51穿过极耳孔61。

接着，在外壳1上利用辊压工艺形成凹槽1，该凹槽1使绝缘板6紧压在极组3上，得到图5所示的结构。

接着，如图6所示使钢芯4穿过绝缘板6上的极耳孔61伸入极组3的内部，并与之形成紧密配合。

最后，将第一极耳51的自由端固定在盖板2上，向壳体1内部注入电解液后，并将盖板2置于外壳1的敞开端(以上步骤的顺序视具体工艺而定)，再利用密封工艺在壳体1的敞开端形成卷边11，该卷边紧压盖板2的边缘并将其包容在外壳1的内部形成良好的密封，得到图1所示的圆柱形电池。

然而，现有技术中，为了使第一极耳51顺利伸出绝缘板6上的极耳孔61，极耳孔61的直径通常都大于钢芯4的直径，圆柱形电池制造工艺或者电池使用过程中，如果钢芯4与极组3内壁之间的配合不紧，则会导致钢芯4穿过极耳孔61沿轴向发生上、下移动。钢芯4在极组3中间的移动可能导致极组3中正、负极片的卷绕由于缺少钢芯4的支撑而发生松动，导致电池内阻增大，影响了电池的性能和工作效率，另外，钢芯4向上移动还可能损坏连接在盖板2与极组3之间的第一极耳51，或者损坏盖板2内部的电极盖、印刷电路板、温度控制装置、绝缘填料等部件，造成电池性能不稳定，甚至电池失效、短路等后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能够防止钢芯在极组中间沿轴向上、下移动，提高圆柱形电池稳定性和工作效率的圆柱形电池制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种圆柱形电池制造方法，包括以下步骤：步骤A：将极组装入圆柱形电池的外壳；步骤B：将钢芯装入所述极组中间；步骤C：将绝缘板放置在所述极组的上端面以限制所述钢芯沿轴向的移动，并使自极组引出的第一极耳穿过所述绝缘板上的极耳孔；步骤D：将盖板安装在所述外壳的敞开端，并使外壳与盖板之间密封。

所述步骤C包括以下子步骤：首先，将所述绝缘板对准外壳的敞开端；接着，使所述绝缘板与外壳之间进行相对转动，至所述第一极耳能够穿过所述极耳孔时停止转动；最后，使所述第一极耳穿过极耳孔并将所述绝缘板装入外壳内。

使所述绝缘板与外壳之间进行相对旋转时，固定所述绝缘板，并使所述外壳绕轴线进行自转。

通过定位检测找到所述第一极耳与所述极耳孔的完全对应的位置。

采用光电开关检测所述第一极耳与所述极耳孔的完全对应的位置。

当所述第一极耳进入所述极耳孔在极组上端面的映射区域时，所述光电开关检测到光感应信号，控制所述绝缘板与外壳之间相对转动，当转动至所述第一极耳与所述极耳孔的完全对应的位置时停止转动。

所述光电开关安装在绝缘板上。

步骤D中，安装所述盖板之前，通过辊槽工艺在所述外壳上辊压形成凹槽，该凹槽设置在绝缘板的安装位置上方。

所述自极组引出的第一极耳沿竖直向上的方向延伸。

本发明的有益效果是，采用本发明的圆柱形电池制造方法有效防止了电池在制造或者使用过程中钢芯沿轴向的上、下移动，这样能够避免电池极组中层叠卷绕的正、负极片由于缺少支撑而发生的松动，由于正、负极片的卷绕松动可能导致电池内阻增大，寿命减少甚至导致电池失效，因此，本发明显著提高了圆柱形电池的电池性能和工作效率，提高了电池的寿命。另外，本发明还能够避免钢芯向上移动对连接在盖板和极组之间的第一极耳以及设置在盖板内部的电极盖、印刷电路板、温度控制装置、绝缘填料等部件的损坏，因而消除了该现象可能引发的电池失效、短路等隐患，从而进一步提高了电池的工作效率。

本发明的圆柱电池制造方法可通过光电开光等工具定位检测所述第一极耳能够穿过所述极耳孔的位置，迅速、准确地进行定位，进一步提高圆柱形电池的安装效率。

附图说明

图1为现有技术中圆柱形电池的剖视图；

图2为现有技术中圆柱形电池的绝缘板立体图；

图3为现有的圆柱形电池制造方法中将极组放入外壳的剖视图；

图4为现有的圆柱形电池制造方法中将绝缘板放置在极组端面的剖视图；

图5为现有的圆柱形电池制造方法中辊槽工艺后的圆柱形电池剖视图；

图6为现有的圆柱形电池制造方法中将钢芯放入极组中间的圆柱形电池剖视图；

图7为本发明的圆柱形电池制造方法得到的圆柱形电池第一种具体实施方式剖视图；

图8为本发明的圆柱形电池制造方法中绝缘板的第二种具体实施方式立体图；

图9为本发明的圆柱形电池制造方法中将钢芯放入极组中间的圆柱形电池剖视图；

图10为本发明的圆柱形电池制造方法中将绝缘板放置在极组上端面的剖视图；

图11为本发明的圆柱形电池制造方法中辊槽工艺后的圆柱形电池剖视图。

具体实施方式

第一具体实施方式：

如图7所示，圆柱形电池包括圆筒状外壳1、设置在外壳1内卷绕形成的极组3、安装在外壳1一端的盖板2、设置在极组3中间的圆柱状钢芯4等部件。

圆柱状外壳1一般由铝(Al)、铁(Fe)或包含铝或铁的金属合金制成，其一端封闭，另一端敞开，其敞开端通常具有一个径向向内延伸的卷边11，用于将盖板2包合固定在外壳1内部，壳体1上还具有一个辊压形成的凹槽12，该凹槽设在盖板2和极组3之间用于将两者隔开，并起到向上、向下挤压固定两者位置的作用。

盖板2中具有用于和电器的电极直接接触的电极盖，还可包括印刷电路板、温度控制装置、绝缘填料等部件。

作为圆柱形电池的核心部件，极组3由涂有正电极激活材料的正电极片和涂有负电极激活材料的负电极片层叠卷绕而形成一个圆柱状卷绕体，该卷绕体中，正电极片与负电极片之间还设有用于将两者相互隔开的绝缘层，卷绕体之间注有电解液；极组3的上、下两端分别延伸出与两种极片各自相连的极耳，其中位于盖板2一端的第一极耳51与盖板2电连接，可焊接在盖板2中的电极片上，另一端的第二极耳52与外壳1的封闭端相连，可直接焊接在外壳1的底部；极组3的中部通常插入一根圆柱状钢芯4，该钢芯4与极组3的内壁紧密配合用于支撑极组3的卷绕结构，以免层叠卷绕的正、负电极片发生松动造成电池的内阻增大，从而影响电池的工作效率。

圆柱形电池的外壳1内部还设有用于将极组3和盖板2绝缘隔开的绝缘板6，该绝缘板6呈圆形片状结构，压在极组3的上端面上并卡在外壳1上的凹槽12下，将盖板2和极组3绝缘隔开，本发明的绝缘板6不仅能够阻止钢芯4沿轴向上、下移动，其上还设有可使第一极耳51穿过的极耳孔61。该极耳孔61在绝缘板6上的径向位置可与第一极耳51自极组3上引出的径向位置相对应。自极组3向上引出时，该第一极耳51位于极组3与绝缘板6之间的部分通常向上竖直延伸以保持其与卷绕的极片之间稳固的连接；穿过极耳孔6并与盖板2相连的部分才会发生弯折便于焊接或者其它连接方式的操作。在圆柱形电池制造过程中，将绝缘板6放置在极组3的上端面时，只需通过转动外壳1或绝缘板2调整好两者之间的位置关系，使极耳孔61正好与竖直向上延伸的第一极耳51相对应，再将绝缘板6装配在外壳1内并使第一极耳51顺利穿过极耳孔61。由于绝缘板6限制了钢芯4的轴向运动，本实施方式的圆柱形电池能够有效防止钢芯4在极组3中间发生上下移动，防止该现象对电池造成的不良影响。

第二具体实施方式：

图8所示为本发明的圆柱型电池制造方法中绝缘板6的第二种具体实施方式立体图。第一极耳51一般都为长条形金属箔，宽度大约为3mm，通常由铝(Al)或铝合金制成，第一极耳51的一端插入极组3，另一端与盖板2电连接。第一极耳51插入极组3的一端自极组3中层叠卷绕的极片引出，有时直接焊接在极片上并随之被卷绕，因此第一极耳51通常也会沿宽度方向发生弯曲变形。为了使第一极耳51顺利穿过绝缘板6上的极耳孔61并与之形成更好的配合，可使极耳孔61在绝缘板6上的径向位置与第一极耳51自极组3上伸出的径向位置相对应，限制了第一极耳51在极耳孔61内的晃动，进一步保障了电池结构的稳定性。例如可将极耳孔61的形状设置成弧形孔，该弧形孔能够容纳第一极耳51，其弧长略大于第一极耳51的宽度，例如设置成4mm左右，其宽度略大于第一极耳51的厚度，这样进一步限制了第一极耳51的运动，保证其与极片之间的稳定连接。

由于改进了绝缘板6的结构，本发明的圆柱形电池的制造方法不同于现有技术中的圆柱形电池制造方法。主要包括以下步骤：

首先，将由正、负极片层叠卷绕而形成的极组3装入外壳1，使自极组3向下延伸的第二极耳52固定在外壳1的底部，并使自极组3向上延伸的第一极耳51保持竖直向上的延伸方向。

接着，将钢芯4装入极组3中间，对层叠卷绕的正、负极片形成支撑，使其不易发生变形，得到如图9所示的结构。

接着，将绝缘板6放置在极组3的上端面，并使第一极耳51穿过极耳孔61，得到图10所示的结构。

该步骤可通过以下子步骤完成：首先，绝缘板6对准外壳1的敞开端；接着使绝缘板6与外壳1之间进行相对转动，例如可固定绝缘板6的位置，使外壳1绕轴线进行自转；当第一极耳51正好转动至与极耳孔61完全对应的位置，可使第一极耳51穿过极耳孔61时停止转动。接着将绝缘板6安装在外壳1内，此时第一极耳51刚好穿过极耳孔61。该步骤中，为了更加迅速、准确地定位，提高安装效率，可通过定位检测找到第一极耳51与极耳孔61完全对应、并可使第一极耳51穿过极耳孔61的位置，例如可通过光电开关进行检测，或采用红外线检测、超声波检测等方法。光电开关可安装在绝缘板6上，绝缘板6与外壳1之间相对转动过程中，当第一极耳51进入极耳孔61在极组3的上端面的映射区域时，光电开关检测到光感应信号；接着通过定时器或其他控制装置控制转动，当转动至第一极耳51与极耳孔61完全对应的位置时停止相对转动。定位检测完成后，使第一极耳51穿过极耳孔61并将绝缘板6装入外壳1内固定。

固定好绝缘板6之后，通过辊槽工艺在外壳3上辊压形成凹槽12，该凹槽12正好设置在绝缘板6的安装位置上方，可向下挤压绝缘板6使之与极组3形成紧密的配合，得到图11所示的结构。

最后，将第一极耳51的自由端固定在盖板2上，向壳体1内部注入电解液，并将盖板2置于外壳1的敞开端(以上步骤的顺序视具体工艺而定)，再利用密封工艺在壳体1的敞开端形成卷边11，该卷边11紧压盖板2的边缘并将其包容在外壳1的内部形成良好的密封，得到图7所示的圆柱形电池。

本发明的圆柱形电池的绝缘板6中，极耳孔61可不设置在绝缘板6的中心位置，只需改变现有圆柱形电池的制造方法中先装配绝缘板6再将钢芯4放入极组3内的工艺过程，而采用先将钢芯4放入极组3内将绝缘板6放置在极组3上的工艺过程，因而极耳孔61的大小并不需要允许钢芯4穿过。本发明的绝缘板6能够防止钢芯4在电池装配或使用过程中沿轴向上下移动，这样能够避免极组3中层叠卷绕的正、负极片由于缺少支撑而发生的松动，由于正、负极片的卷绕松动可能导致电池内阻增大，寿命减少甚至导致电池失效，因此，本发明对圆柱型电池的极片形成有效支撑，显著提高了电池性能和工作效率，提高了电池的寿命。另外，本发明还能够避免钢芯4向上移动对连接在盖板2和极组3之间的第一极耳51以及设置在盖板2内部的电极盖、印刷电路板、温度控制装置、绝缘填料等部件的损坏，因此消除了该现象可能引发的电池失效、短路等隐患，进一步提高了电池的工作效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种圆柱形电池制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A:将极组装入圆柱形电池的外壳；

步骤B:将钢芯装入所述极组中间；

步骤C:将圆片状的绝缘板放置在所述极组的上端面以限制所述钢芯沿轴向的移动，并使自极组引出的第一极耳穿过所述绝缘板上的极耳孔；所述步骤C包括以下子步骤：

首先，将所述绝缘板对准所述外壳的敞开端；

接着，使所述绝缘板与外壳之间进行相对转动，至所述第一极耳能够穿过所述极耳孔时停止转动；

最后，使所述第一极耳穿过极耳孔并将所述绝缘板装入外壳内；

步骤D:将盖板安装在所述外壳的敞开端，并使外壳与盖板之间密封；

步骤D中，安装所述盖板之前，通过辊槽工艺在所述外壳上辊压形成凹槽，该凹槽设置在绝缘板的安装位置上方。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使所述绝缘板与外壳之间进行相对旋转时，固定所述绝缘板，并使所述外壳绕轴线进行自转。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：通过定位检测找到所述第一极耳与所述极耳孔的完全对应的位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：采用光电开关检测所述第一极耳与所述极耳孔的完全对应的位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当所述第一极耳进入所述极耳孔在极组上端面的映射区域时，所述光电开关检测到光感应信号，控制所述绝缘板与外壳之间相对转动，当转动至所述第一极耳与所述极耳孔的完全对应的位置时停止转动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述光电开关安装在绝缘板上。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于：所述自极组引出的第一极耳沿竖直向上的方向延伸。

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