CN103117370A - 锂离子电池点底连接片及锂离子电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池点底连接片，包括连接基片以及设置在连接基片两侧的毛刺。本发明在连接基片的上下表面均设置毛刺，在焊接过程中大电流通过毛刺放电，能在瞬间有效融化毛刺，将极耳与锂离子电池点底连接片以及锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起，能有效克服虚焊现象，提高焊接强度、降低内阻，是一种高效、性能可靠的锂离子电池点底连接片。本发明还公开了一种锂离子电池的制备方法，通过机械冲压方法将镀镍钢带两个表面加工出毛刺，再经冲压得到锂离子电池点底连接片，然后点底焊接，再经后续处理得到锂离子电池，可以大大提高成品率。

Description

锂离子电池点底连接片及锂离子电池的制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池及其制备领域，具体涉及一种锂离子电池点底连接片及锂离子电池的制备方法。

背景技术

可充电锂离子二次电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性，又具有安全、可靠且能快速充放电等优点，因而成为近年来新型电源技术研究的热点。由于锂离子电池是绿色环保型无污染的二次电池，符合当今各国能源环保方面大的发展需求，在各行各业的使用量正在迅速增加。近年来全球范围内的资源和环保问题，致使锂离子电池替代镍氢电池、铅酸电池等常规二次电池在电动自行车、电动工具等小型动力领域的应用快速增加，同时电动汽车领域对锂离子电池的需求快速上升，其发展前景非常广阔。

常规小型圆柱型锂离子电池如18650、26650等电池在IT行业、照明行业和其它UPS（不间断电源）储能电池灯领域得到广泛发展。而随着近年来锂离子电池在其它行业应用的快速拓展及对铅酸和镍氢电池行业替代应用领域的迅速发展，常规小型圆柱型锂离子电池越来越趋向于动力电池发展，对常规圆柱型锂离子电池的放电倍率要求也越来越高。传统的常规小型圆柱型锂离子电池多采用单极耳结构，电池内阻较大，不适应于高倍率放电应用，为了提高电池的放电倍率，小型动力型的锂离子电池需要采用2个以上的极耳，以降低电池内阻，增加极耳导流能力，从而提高锂离子电池的高倍率放电能力，某些倍率要求高的锂离子电池，充电倍率达到5C，放电倍率超过20C，锂离子电池甚至需要3～5个极耳，并采用铜带作为连接导流极耳，极耳个数的增加给常规钢壳锂离子电池的点底工艺造成了困难，尤其是采用铜带多极耳结构的电池在点底过程中很容易形成虚焊，影响产品的品质和合格率。

中国实用新型专利ZL 201020110588.3公开了一种圆柱型锂离子电池激光焊接盖帽用夹具，该夹具包括底板，该底板上设有可容纳裸电芯的第一槽、可容纳盖帽的第二槽、方便拿取盖帽的第三槽，该夹具还包括支撑座和压指，压指与支撑座铰接，支撑座与底板固定连接，压指的压头设有供激光束穿过的通孔，通孔位于第二槽的上方，压指的数量与第二槽的数量相等，压指的手柄与支撑座间设有弹簧，弹簧一端与手柄相抵，另一端与支撑座相抵。利用该夹具压紧电池极耳与盖帽时，人工可以提前确认电池极耳与盖帽是否接触良好、位置是否正确，从而降低虚焊率，提高成品率，同时提高了生产效率。虽然该技术方案从夹具角度降低虚焊率，但是当多个极耳与盖帽焊接时，仍较容易导致虚焊，需要进一步克服虚焊现象。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池点底连接片，在连接基片的上下表面均设置毛刺，能有效消除锂离子电池点底过程中虚焊现象的出现，能够有效提高焊接强度和降低内阻。

一种锂离子电池点底连接片，包括连接基片以及设置在连接基片两侧的毛刺。

本发明锂离子电池点底连接片，由于在连接基片的上下表面均设置毛刺，在焊接过程中大电流通过毛刺放电，能在瞬间有效融化毛刺，将极耳与锂离子电池点底连接片牢固地熔接在一起、以及将锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起。采用本发明锂离子电池点底连接片能有效克服多极耳点底焊接过程中出现的虚焊现象，提高焊接强度、降低内阻，是一种高效、性能可靠的锂离子电池点底连接片。本发明锂离子电池点底连接片尤其适合于制备多极耳铜带的锂离子电池，使用本发明锂离子电池点底连接片后，虚焊现象显著减少，焊接强度明显提高，内阻明显降低。

作为优选，所述毛刺为空心结构的毛刺或者实体结构的毛刺。空心结构的毛刺和实体结构的毛刺均有利于极耳与锂离子电池点底连接片以及锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起，有效避免虚焊现象的出现，提高了焊接强度，并能够有效降低内阻。

本发明锂离子电池点底连接片非常适合用于制备圆柱型锂离子电池，作为优选，所述连接基片呈圆片状，圆柱型锂离子电池的点底工序较容易出现虚焊现象，通过在圆片状连接基片两侧设置毛刺，焊接过程中大电流通过毛刺放电，能在瞬间有效融化毛刺，将极耳与锂离子电池点底连接片以及锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起，能有效消除锂离子电池点底过程中虚焊现象的出现，且有效降低内阻。

进一步优选，圆片状连接基片上一侧的毛刺位于该圆片状连接基片的中部，另一侧的毛刺位于该圆片状连接基片的外周，位于该圆片状连接基片的中部的毛刺可以使得极耳与锂离子电池点底连接片牢固地熔接在一起，位于该圆片状连接基片的外周的毛刺可以使得锂离子电池点底连接片和锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起。这种结构的毛刺，使得本发明锂离子电池点底连接片点底焊接过程中，上下表面设置的毛刺不会产生干涉，并且，经点底焊接后，具有更好的焊接强度以及具有更低的内阻。

根据电池导电的需要可设计不同数量的毛刺。更进一步优选，设置在圆片状连接基片的中部的毛刺为四个，该四个毛刺呈正方形分布，即该四个毛刺位于正方形的四个顶点上，设置在圆片状连接基片的外周的毛刺为八个，该八个毛刺分布在同一圆上并均匀分布，该圆以圆片状连接基片的中心为圆心。上述的设置除了能够保证极耳与锂离子电池点底连接片以及锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起，更重要的是，能够进一步提高焊接强度以及进一步降低内阻。进一步优选，该四个毛刺分布正方形的四个顶点上，以圆片状连接基片的中心作为该正方形的中心，正方形上的顶点与正方形的中心的距离为1～3mm。八个毛刺分布在半径为4～7mm的圆上，按照45°均匀分布，即八个毛刺中相邻两个毛刺之间与圆片状连接基片的中心之间的夹角为45°。

作为优选，所述毛刺的高度为0.2～1.5毫米，直径为0.1～2.0毫米，上述尺寸的毛刺更有利于极耳与锂离子电池点底连接片以及锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起。

连接基片太薄会降低焊接强度，太厚会使内阻增大，作为优选，所述连接基片的厚度为0.1～1.0mm，上述厚度的连接基片可以使得极耳与锂离子电池点底连接片以及锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起，并且，能够有效降低内阻。本发明对连接基片的大小没有特殊要求，可以根据锂离子电池的容量以及锂离子电池外壳的大小进行具体选择。

作为优选，所述连接基片为镀镍钢片，所述毛刺的材料与连接基片的材料相同，上述材料就能够很好地满足使用要求。

本发明还提供了一种锂离子电池的制备方法，通过机械冲压方法将镀镍钢带两个表面加工出毛刺，再经冲压得到锂离子电池点底连接片，然后点底焊接，再经后续处理得到锂离子电池，可以大大提高成品率。

一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

1）通过机械冲压方法将镀镍钢带两个表面加工出毛刺，根据锂离子电池外壳大小冲压，得到锂离子电池点底连接片；

2）先将锂离子电池外壳与锂离子电池点底连接片焊接，然后将锂离子电池点底连接片与电芯上带有的极耳点底焊接，再经后续处理得到锂离子电池。

步骤2）中，作为优选，所述焊接为储能焊接或逆变焊接。焊接头采用空心结构，使得锂离子电池外壳与锂离子电池点底连接片焊接时，防止在焊接过程中损失锂离子电池点底连接片上表面的毛刺结构，上表面的毛刺结构是指用于与极耳点底焊接的毛刺。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明锂离子电池点底连接片，在连接基片的上下表面均设置毛刺，在焊接过程中大电流通过毛刺放电，能在瞬间有效融化毛刺，将极耳与锂离子电池点底连接片以及锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起。采用本发明锂离子电池点底连接片能有效克服多极耳点底焊接过程中出现的虚焊现象，提高焊接强度、降低内阻，是一种高效、性能可靠的锂离子电池点底连接片。本发明锂离子电池点底连接片尤其适合于制备多极耳铜带的锂离子电池，即以铜带作为极耳，使用本发明锂离子电池点底连接片后，虚焊现象显著减少，焊接强度明显提高，内阻明显降低。

本发明锂离子电池的制备方法，毛刺的加工可通过冲压完成，方法简单，易于实施，可操作性强，并且，采用锂离子电池点底连接片后，能有效克服锂离子电池点底焊接过程中出现的虚焊现象，提高焊接强度、降低内阻，大大提高成品率，同时还提高锂离子电池的综合电性能。

附图说明

图1为本发明锂离子电池点底连接片的一种结构示意图；

图2为图1中锂离子电池点底连接片的剖面结构示意图；

图3为本发明锂离子电池点底连接片的另一种结构示意图；

图4为图3中锂离子电池点底连接片的剖面结构示意图；

图5为锂离子电池外壳、锂离子电池点底连接片以及极耳焊接的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，为本发明锂离子电池点底连接片，包括连接基片1以及设置在连接基片1两侧的毛刺2，毛刺2为空心结构的毛刺。

如图3、图4所示，为本发明锂离子电池点底连接片，包括连接基片1以及设置在连接基片1两侧的毛刺2，毛刺2为实体结构的毛刺。

如图1、图2、图3和图4所示，连接基片1呈圆片状，圆片状连接基片1上一侧的毛刺2（即圆片状连接基片1上表面的毛刺2）位于该圆片状连接基片1的中部，另一侧的毛刺2（即圆片状连接基片1下表面的毛刺2）位于该圆片状连接基片1的外周，位于该圆片状连接基片1的中部的毛刺2可以使得极耳5与锂离子电池点底连接片1（如图5所示）牢固地熔接在一起，位于该圆片状连接基片1的外周的毛刺2可以使得锂离子电池点底连接片1和锂离子电池外壳3的底部（如图5所示）牢固地熔接在一起。

如图1、图2、图3和图4所示，具体地，设置在圆片状连接基片1的中部的毛刺2为四个，该四个毛刺2呈正方形分布，即该四个毛刺2位于正方形的四个顶点上，设置在圆片状连接基片1的外周的毛刺2为八个，该八个毛刺2分布在同一圆上并均匀分布，该圆以圆片状连接基片1的中心作为圆心。毛刺2的高度为0.2～1.5毫米，直径为0.1～2.0毫米，连接基片1的厚度为0.1～1.0mm。连接基片1为镀镍钢片，毛刺2的材料与连接基片1的材料相同。

如图5所示，一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

1）通过机械冲压方法将镀镍钢带两个表面加工出毛刺2，根据锂离子电池外壳3大小冲压，得到锂离子电池点底连接片，经除油烘干后备用；

2）先将锂离子电池外壳3与锂离子电池点底连接片焊接，然后将锂离子电池点底连接片与电芯上带有的极耳5点底焊接，焊接头4在焊接过程中大电流通过毛刺2放电，能在瞬间有效融化毛刺2，将锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳3的底部以及极耳5与锂离子电池点底连接片牢固地熔接在一起，再经后续处理得到锂离子电池。

步骤2）中，所述焊接为储能焊接或逆变焊接。焊接头采用空心结构。

实施例1

如图1和图2所示，本发明锂离子电池点底连接片（具体为18650锂离子动力电池用点底连接片），包括连接基片1以及设置在连接基片1两侧的毛刺2，毛刺2为空心结构的毛刺。连接基片1呈圆片状，圆片状连接基片1上一侧的毛刺2（即圆片状连接基片1上表面的毛刺2）位于该圆片状连接基片1的中部，另一侧的毛刺2（即圆片状连接基片1下表面的毛刺2）位于该圆片状连接基片1的外周。设置在圆片状连接基片1的中部的毛刺2为四个，该四个毛刺2呈正方形分布，该四个毛刺2分布正方形的四个顶点上，以圆片状连接基片1的中心作为该正方形的中心，正方形上的顶点与正方形的中心的距离为2mm。设置在圆片状连接基片1的外周的毛刺2为八个，该八个毛刺2分布在同一圆上并均匀分布，该圆的半径为5mm，以圆片状连接基片1的中心作为圆心，按照45°均匀分布，即八个毛刺2中相邻两个毛刺2之间与圆片状连接基片1的中心之间的夹角为45°。毛刺2的高度为0.5毫米，直径为0.5毫米，连接基片1的厚度为0.2mm，连接基片1的直径为12mm。连接基片1为镀镍钢片，毛刺2的材料与连接基片1的材料相同，毛刺2为空心结构。

如图5所示，锂离子电池外壳3（钢壳）的尺寸如表1所示，单位为mm，其中，外径、内径均指直径。

表1

型号	外径±0.05	内径±0.05	高度±0.1	壳壁厚±0.02	底台
						18650	18	17.52	66.9	0.24	13.5

锂离子电池外壳3为圆柱形，锂离子电池外壳3的底部向外凸起形成底台，底台为圆台形，圆台形底台的面积较小的底面（即截面）以及侧面为锂离子电池外壳3的组成部分，圆台形底台的面积较小的底面（即截面，也称上底面）的直径为13.5mm，圆台形底台面积较大的底面的直径为16mm，即圆台形底台最大直径为16mm。

如图5所示，锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

1）通过机械冲压方法将镀镍钢带两个表面加工出毛刺2，根据锂离子电池外壳3大小冲压，得到实施例1的锂离子电池点底连接片，经除油烘干后备用；

2）先将锂离子电池外壳3与锂离子电池点底连接片焊接，然后将锂离子电池点底连接片与电芯上带有的极耳5点底焊接，焊接头4在焊接过程中大电流通过毛刺2放电，能在瞬间有效融化毛刺2，将锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳3的底部以及极耳5与锂离子电池点底连接片牢固地熔接在一起，再经后续处理得到锂离子电池。

焊接采用储能焊方式进行焊接，焊接头采用空心结构，电芯设计容量为2000mAh，正极材料为三元材料[镍钴锰酸锂Li（NiCoMn）O₂]。电芯采用0.06mm厚度的铜带或0.1mm厚的镍带作为极耳，有单极耳和双极耳两种规格，分别共进行了3批对比试验，每次焊接的电池个数为100个。平均内阻测试是指在电池注液化成后，采用日本日置HIOKI3555电池测试仪测试电池的总体内阻，是锂离子电池行业生产中常用的电池内阻测试方法。具体检测结果如下表2所示。

表2

根据焊接检测结果，采用镍作为极耳时，不论单极耳或双极耳，采用本发明锂离子电池点底连接片对焊接过程中出现虚焊有一定的好处，同时能改善电池的内阻。而采用铜作为极耳时，采用本发明锂离子电池点底连接片能显著减少电池焊接过程中的虚焊现象，同时大幅度降低电池内阻，尤其是采用双极耳时更加明显。因此，本发明锂离子电池点底连接片，能有效克服电芯多极耳点底尤其是铜带多极耳点底焊接过程中出现的虚焊现象，提高焊接强度、降低内阻，是一种可靠的锂离子电池点底连接片。

Claims (10)

1.一种锂离子电池点底连接片，其特征在于，包括连接基片以及设置在连接基片两侧的毛刺。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池点底连接片，其特征在于，所述毛刺为空心结构的毛刺或者实体结构的毛刺。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池点底连接片，其特征在于，所述连接基片呈圆片状。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池点底连接片，其特征在于，圆片状连接基片上一侧的毛刺位于该圆片状连接基片的中部，另一侧的毛刺位于该圆片状连接基片的外周。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池点底连接片，其特征在于，设置在圆片状连接基片的中部的毛刺为四个，该四个毛刺呈正方形分布，设置在圆片状连接基片的外周的毛刺为八个，该八个毛刺分布在同一圆上并均匀分布。

6.根据权利要求1或2所述的锂离子电池点底连接片，其特征在于，所述毛刺的高度为0.2～1.5毫米，直径为0.1～2.0毫米。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池点底连接片，其特征在于，所述连接基片的厚度为0.1～1.0mm。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池点底连接片，其特征在于，所述连接基片为镀镍钢片，所述毛刺的材料与连接基片的材料相同。

9.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）通过机械冲压方法将镀镍钢带两个表面加工出毛刺，根据锂离子电池外壳大小冲压，得到权利要求1～8任一项所述的锂离子电池点底连接片；

2）先将锂离子电池外壳与锂离子电池点底连接片焊接，然后将锂离子电池点底连接片与电芯上带有的极耳点底焊接，再经后续处理得到锂离子电池。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述焊接为储能焊接或逆变焊接。

Images