CN102339968B - 一种方形动力锂电池极耳连接结构及连接方法 - Google Patents

一种方形动力锂电池极耳连接结构及连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种方形动力锂电池极耳连接结构及连接方法，包括电极柱、垫片及极耳引出结构，其特征在于：所述极耳引出结构由一导电连接块构成，所述导电连接块上设有至少1个极耳引出孔，所述极耳穿插于所述极耳引出孔内，并通过一楔块与所述导电连接块压紧连接，所述电极柱底端经导电连接块上的极柱孔与导电连接块固定连接；方法：将电极柱的底端穿插于导电连接块上的极柱孔，并铆接固定，极耳穿过导电连接块上的极耳引出孔，通过楔块插入后压紧连接，选择相应的压紧力，使得接触电阻小于0.01mΩ。本发明通过设置导电连接块作为极耳与电极柱之间的过渡连接件，极耳层数不受限制，且接触电阻较小，满足动力型锂电池的需要。

Description

一种方形动力锂电池极耳连接结构及连接方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池的极耳引出结构，尤其涉及一种方形动力锂电池极耳连接结构及连接方法。
背景技术
随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。最早得以应用于心脏起搏器中，由于锂电池的自放电率极低，放电电压平缓，使得起搏器植入人体长期使用成为可能。而后，代替2节普通电池，给收音机、随身听、照相机等小家电产品供电。由于人们对环保的进一步要求，无污染，循环使用寿命长的锂电池逐渐拓展使用范围，容量越做越大，甚至可作为驱动汽车的新能源，达到100A及以上，即为动力型电池。
锂电池有圆形和方形两种，方形叠片式锂电池壳体内的电芯由正极、电解液、隔膜、负极间隔层叠组成，极片14上设有极耳11，正极极耳由铝箔构成，负极极耳由铜箔构成，壳体上设有两个电极引出孔，分别连接有正极和负极电极引出结构。目前，电极引出结构有两种，一种为超声波焊接15式：多层极耳11叠合后使用超声波与引出电极片12焊接连接，如图1、2所示；另一种为铆钉或螺栓13锁紧式：多层极耳11一起打孔后，用螺栓13或铆钉与引出电极片12一并锁紧，如图3、4所示。为使锂电池的容量提高，需增加正、负极片的层数，从而造成极耳层数较多，对电池盒的内阻又要求很低，因此极耳和引出电极的接触电阻成为关键因素，使用现有的电极引出方式分别存在以下问题：
1．超声波焊接：此方法虽然接触电阻小，但是极耳层数超过50层时，就很难焊接，多层极耳被超声波焊接后，容易变脆，很容易断裂，导致产品报废；而且生产工艺复杂，成本高；
2．用螺栓或铆钉锁紧；此方法不受极耳层数的影响，但是极耳和引出电极的接触电阻受锁紧力的影响波动很大，生产工艺复杂，可靠性低，成本高。
因此，需要一种新的电极极耳连接方式适应大容量，大功率的动力型锂电池的组装要求。 
发明内容
本发明的发明目的是提供一种方形动力锂电池极耳连接结构，通过结构的改进，符合大容量、大功率动力型锂电池的生产要求，提高成品率，简化生产工艺，降低生产成本。
为达到上述发明目的，本发明采用的结构技术方案是：一种方形动力锂电池极耳连接结构，包括电极柱、垫片及极耳引出结构，所述极耳引出结构由一导电连接块构成，所述导电连接块上设有至少1个极耳引出孔，对应每一所述极耳引出孔设有一楔块，所述极耳穿插于所述极耳引出孔内，并通过所述楔块与所述导电连接块压紧连接；所述导电连接块上还设有极柱孔，所述电极柱底端经所述极柱孔与导电连接块固定连接。
上述技术方案中，所述导电连接块采用金属导电材质，通过开模加工制成，导电连接块上设置极耳引出孔，通常，该孔的长度与极耳的宽度相适应，以便于极耳的插入，并由楔块压紧，使极耳与导电连接块保持稳定牢固的连接，获得较小的接触电阻；导电连接块上设置极柱孔，引出电极的电极柱通过该极柱孔与导电连接块固定连接，引出该侧极片的电流。在组装时，正、负极耳分别通过一导电连接块引出电极，电极柱的顶端与壳体间的封装采用现有技术。
上述技术方案中，所述导电连接块的长度小于电池外壳的宽度，所述极耳引出孔沿导电连接块的长度方向分布于导电连接块上，每一所述极耳引出孔穿插30～200层极耳。
为达到上述发明目的，本发明采用的方法技术方案是：一种方形动力锂电池极耳连接方法，将电极柱的底端穿插于导电连接块上的极柱孔，并通过铆压与导电连接块铆接固定，层叠的电极片极耳穿过导电连接块上的极耳引出孔，通过楔块插入后压紧连接，楔块的压紧力根据极耳层数选择相应的压紧力，使得接触电阻小于0.01mΩ。
上述技术方案中，所述导连接块上设置复数个极耳引出孔，将极耳层数按极耳引出孔数平均分，分别置于每一极耳引出孔内，并由楔块压紧连接。
上述技术方案中，所述楔块的压紧力在60～200kgf/cm2。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1．本发明通过设置导电连接块，电极柱底端与导电连接块铆接，极耳自导电连接块上的电极引出孔引出，并通过楔块压紧连接，形成导电通路，借助导电连接块的连接过渡，通过对楔块压紧力的控制，获得接触电阻小于0.01mΩ与超声波焊接效果一样的较低内阻，对极耳层数不受限制，可制得大容量、大功率的动力型锂电池；
2．由于极耳与导电连接块通过楔块连接，楔块的压紧力根据极耳层数设定，确保内阻的稳定性，同时，导电连接块以铆接方式与电极柱连接，保证了电极引出的可靠性和安全性；
3．本发明中导电连接块及楔块均可以通过开模加工获得，成本低廉，加工方便；
4．本发明在电池的装配过程中，工艺简单，生产成本低。
附图说明
图1是本发明背景技术中采用超声波连接的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是本发明背景技术中采用镙栓连接的结构示意图；
图4是图3的左视图；
图5是本发明实施例一的结构示意图；
图6是图5的左视图；
图7是本发明实施例一中导电连接块的结构示意图；
图8是本发明实施例一的使用状态示意图；
图9是本发明实施例一中100Ah磷酸铁锂常温放电倍率曲线图；
图10是本发明实施例二中导电连接块的结构示意图。
其中：1、电极柱；2、垫片；3、导电连接块；4、极耳引出孔；5、楔块；6、极耳；7、极柱孔；8、壳体；9、冲片；10、电极片；11、极耳；12、引出电极片；13、螺栓；14、极片；15、超声波焊接。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图5～8所示，一种方形动力锂电池极耳连接结构，包括电极柱1、垫片2及极耳引出结构，所述极耳引出结构由一导电连接块3构成，所述导电连接块3上设有1个极耳引出孔4，对应所述极耳引出孔4设有一楔块5，所述极耳6穿插于所述极耳引出孔4内，并通过所述楔块5与所述导电连接块3压紧连接；所述导电连接块3上还设有极柱孔7，所述电极柱1底端经所述极柱孔7与导电连接块3固定连接。
其方法为：将电极柱1的底端穿插于导电连接块上的极柱孔7，并通过铆压与导电连接块3铆接固定，层叠的电极片10极耳6穿过导电连接块3上的极耳引出孔4，通过楔块5插入后压紧连接，楔块5的压紧力根据极耳6层数选择相应的压紧力，层数在30～200层之间，所述楔块5的压紧力在60～200kgf/cm2，可获得小于0.01mΩ的接触电阻。
如图8所示，在装配时，正、负极极耳4分别位于壳体8内的左、右两侧，各自与一导电连接块3连接，正、负电极柱1分别与对应的导电连接块3连接，电极柱1的顶端自壳体8的电极引出口处引出，套设垫片2及冲片9后，通过铆钉连接。
适合于该方法的电池有：
①对电池体积的要求：电池的厚度尺寸方向：20～150mm之间均可用此方法，厚度越大，对成本节约越有利，因为可减小极耳的长度，节约材料成本；高度和宽度尺寸无限制；
②对电池容量的要求：从20Ah到200Ah都可以使用此方法；
使用本实施例，获得的电池放电能力（不同的容量有不同的倍率）：50Ah以内放电倍率可以到10～15C，50Ah到100Ah可以在5～10C，100Ah以上放电能力可以在3～5C。以100Ah磷酸铁锂电池为例，在常温下分别以0.2C、0.5C、1C、1.5C、2C、2.5C、3C、5C放电，其放电倍率曲线见图9所示。
实施例二：参见图10所示，一种方形动力锂电池极耳连接结构，包括电极柱、垫片及极耳引出结构，所述极耳引出结构由一导电连接块3构成，所述连接块上设有4个极耳引出孔4，对应每一所述极耳引出孔4设有一楔块，所述极耳穿插于所述极耳引出孔4内，并通过所述楔块与所述导电连接块3压紧连接；所述导电连接块3中间设有极柱孔7，所述电极柱底端经所述极柱孔7与导电连接块3固定连接。
如图10所示，所述导电连接块3上设置4个极耳引出孔4，所述导电连接块3的长度小于电池外壳的宽度，所述极耳引出孔4沿导电连接块3的长度方向分布于导电连接块3上，分置于极柱孔7的两侧，将极耳层数按极耳引出孔数平均分，分别置于每一极耳引出孔4内，每一所述极耳引出孔4穿插100层极耳，并由楔块压紧连接，压紧力为120kgf/cm2，测得接触电阻小于0.01mΩ。

Claims (5)

1. 一种方形动力锂电池极耳连接结构，包括电极柱、垫片及极耳引出结构，其特征在于：所述极耳引出结构由一导电连接块构成，所述导电连接块上设有至少1个极耳引出孔，对应每一所述极耳引出孔设有一楔块，所述极耳穿插于所述极耳引出孔内，并通过所述楔块与所述导电连接块压紧连接；所述导电连接块上还设有极柱孔，所述电极柱底端经所述极柱孔与导电连接块固定连接。
2. 根据权利要求1所述的方形动力锂电池极耳连接结构，其特征在于：所述导电连接块的长度小于电池外壳的宽度，所述极耳引出孔沿导电连接块的长度方向分布于导电连接块上，每一所述极耳引出孔穿插30～200层极耳。
3. 一种方形动力锂电池极耳连接方法，其特征在于：将电极柱的底端穿插于导电连接块上的极柱孔，并通过铆压与导电连接块铆接固定，层叠的电极片极耳穿过导电连接块上的极耳引出孔，通过楔块插入后压紧连接，楔块的压紧力根据极耳层数选择相应的压紧力，使得接触电阻小于0.01mΩ。
4. 根据权利要求3所述的方形动力锂电池极耳连接方法，其特征在于：所述导电连接块上设置复数个极耳引出孔，将极耳层数按极耳引出孔数平均分，分别置于每一极耳引出孔内，并由楔块压紧连接。
5. 根据权利要求3或4所述的方形动力锂电池极耳连接方法，其特征在于：所述楔块的压紧力在60～200kgf/cm2。
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