CN103401015A - 锂离子二次电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电池领域，公开了一种锂离子二次电池的制造方法，其通过先在一体成型的一端封闭一端开口的筒形壳体上开设一开口，所述开口开设于所述壳体的封闭端，再将卷芯引出的正极耳或负极耳通过该壳体封闭端的开口引出后与一金属盖板焊接，从而解决了现有技术中生产两端贯通的铝制筒形壳体的电池的合格率低、成本高的问题，同时也可使现有技术中两端开口的钢制或铝质壳体可以做得更薄，从而可节省材料、提高能量密度；进一步地，其还解决了现有技术中壳体封闭端与极耳“盲焊”所带来的焊接可靠性差、生产效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种锂离子二次电池及其制造方法。
背景技术
现有的锂离子二次电池的金属壳体，通常有以下几种类型：两端贯通的方筒体或圆筒体、一端封闭一端开口的五面筒体或一端封闭一端开口的圆筒体或方筒体。对于铝制的金属壳体来说，因铝材质地较软，极易受力变形，因此，受材质和工艺加工难度的限制，以现有的铝壳加工通常通过拉伸工艺加工而言，制造外壳为铝制的两端贯通的方筒体或圆筒体的锂离子二次电池，其合格率较低、生产成本较高；加工出的两端贯通的壳体，在后续焊接时，由于壳体易变形，从而会导致壳体端口的密封盖板与端口的边缘不易对齐，极易错位，从而直接影响壳体的密封焊接。
对于铝制或钢制的一端开口一端封闭的壳体，在后续将极耳直接焊接在壳体的封闭端时，由于壳体底部为筒形体的封闭端，在焊接时根本无法看视，为“盲焊”，焊接功率偏低则发生虚焊，若焊接功率偏高，则又会破坏底部壳体表面的镀层或造成底部凸起、腐蚀的现象，因而这种焊接方式可靠性差，制造出的电池可靠性差；且盲焊时，因为极耳与底部接触面平整性的控制难度高，很容易造成打火现象，存在安全隐患；进一步地，此种焊接方式因为焊接时无法目视，只能通过后续的检验验证焊接是否良好，如若焊接不良，需返工焊接，如此反复，导致生产效率低下、生产成本增高；再者，盲焊会造成焊接一致性差而导致电池充放电电流不平衡的情况，从而造成在多极耳处电流积聚的不平衡性，制造出的产品与设计参数相差甚远。
对于现有的钢制或铝制的金属壳体来说，为使壳体保持一定的强度，不易变形，需将壳体做得较厚，这在客观上将会增加产品的制造成本，同时也会降低能量密度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种可大批量生产两端开口的壳体的锂离子二次电池的制作方法，且其合格率较高、生产成本较低，还提供了一种锂离子二次电池。
本发明的技术方案是：一种锂离子二次电池，包括具有内腔的筒形金属壳体、设于所述壳体内的卷芯、由所述卷芯端部引出的正极耳或负极耳及设于所述卷芯端部处的绝缘垫片，所述壳体端部具有一底壳，所述底壳上开设有一开口，所述壳体的另一端为开放端；所述正极耳或负极耳的另一端依次穿越所述绝缘垫片和所述底壳开口与一导电的金属盖板电性连接，所述金属盖板封盖于所述底壳开口上。
具体地，所述正极耳或负极耳与所述金属盖板焊接连接。
具体地，所述卷芯为叠片式卷芯或卷绕式卷芯。
具体地，所述底壳开口为圆形、椭圆形或多边形，所述金属盖板相应为圆形、椭圆形或多边形。
具体地，所述壳体的截面形状为圆形或多边形。
更具体地，所述正极耳或负极耳至少为一个。
一种锂离子二次电池的制造方法，包括下述步骤：
制备正极浆料和负极浆料；
将所述正极浆料涂布于正极集流体上，形成具有正极复合材料层和正极集流体的正极片；
将所述负极浆料涂布于负极集流体上，形成具有负极复合材料层和负极集流体的负极片；
对所述正极片和所述负极片进行辊压；
将所述辊压后的所述正极片和所述负极片分切成多片；
在所述分切后的所述正极片和所述负极片上分别焊接正极耳和负极耳或冲切形成正极耳和负极耳；
对焊接或冲切后的所述正极片、所述负极片进行层叠或卷绕，得到具有所述正极耳和所述负极耳的卷芯，所述正极耳和所述负极耳均由所述卷芯的端部引出；
在所述卷芯端部处设置一绝缘垫片，所述正极耳或负极耳穿越所述绝缘垫片；
还包括以下步骤：
提供一导电的具有内腔的筒形金属壳体，所述壳体端部具有一底壳，所述底壳与所述壳体的侧壁一体加工而成，所述底壳上开设有一开口；所述壳体与所述底壳相对的另一端为开放端；
将所述带有正极耳和负极耳的卷芯从所述底壳的开放端置入所述壳体底部，使所述正极耳或负极耳面向所述壳体底壳并从所述底壳开口穿出；
提供一导电金属盖板；
将从所述底壳开口处穿出的所述正极耳或所述负极耳电性连接于所述金属盖板上；
将所述金属盖板焊接于所述壳体底壳开口处，密封所述底壳开口。
具体地，所述正极耳或负极耳与所述金属盖板之间为焊接连接。
更具体地，所述壳体采用钢材或铝材制成。
本发明提供的锂离子二次电池的制造方法，其通过在一体成型的具有封闭端和开口端的筒形壳体上开设一开口，该开口开设于该壳体的封闭端上，将卷芯端部引出的极耳从所述壳体封闭端开口穿出后焊接于一金属盖板上，然后将该金属盖板封盖于该壳体封闭端开口上，从而可解决现有技术中批量生产两端贯通的铝制筒形壳体的锂离子二次电池合格率低、生产成本高的问题；而相对于现有技术中的两端贯通的钢制或铝制筒形壳体，此种制造方法生产出的壳体由于封闭端开口与壳体的侧壁具有一“裙边”，从而可对壳体的侧壁形成向心应力，对壳体侧壁具有一定的支撑作用，从而可将壳体做得更薄，更节省材料；相比现有技术中极耳与一端封闭一端开口的壳体的封闭端进行“盲焊”的方式，由于其极耳是在壳体外部与金属盖板焊接，为可视焊接，故可大大提高焊接质量及焊接效率，且可避免因盲焊造成的焊接一致性差而导致电池充放电电流不平衡的情况。
本发明还提供了一种锂离子二次电池，其采用上述锂离子二次电池的制造方法制造而成，其结构稳定性好，性能稳定，性价比更高。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的锂离子二次电池的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的锂离子二次电池的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种锂离子二次电池，如图1-2所示，包括具有内腔的筒形金属壳体1、设于壳体1内的卷芯2、由卷芯2端部引出的正极耳或负极耳3及设于卷芯2端部处的绝缘垫片（图未示），壳体1具有一底壳11，其与壳体的侧壁12一体加工而成，底壳11上开设有一开口110，壳体1的另一端为开放端；正极耳或负极耳3的另一端依次穿越绝缘垫片和底壳开口110与一导电的金属盖板4电性连接，金属盖板4封盖于底壳开口110上。该锂离子二次电池其结构稳定性好，同时，由于其正极耳或负极耳于壳体外与金属盖板电性连接，故可避免虚焊等问题；同时，由于底壳开口与壳体的侧壁之间具有一封闭“裙边”，该“裙边”对壳体的侧壁有一定的向心应用，从而对于整个壳体具有一定的约束支撑作用，使其不轻易产生变形，从而可解决铝制壳体两端开口容易产生形变的问题，且对于钢制或铝制壳体，由于“裙边”的支撑作用，相比两端贯通的方式，其可以做得更薄，因而更节省材料，性价比更高，还可提高能量密度。
具体地，绝缘垫片设于卷芯2端部处，可防止卷芯2端部的端面与壳体1接触，从而可防止卷芯2内极性与壳体1不同的电极片与壳体接触导通，造成短路。
正极耳或负极耳3与金属盖板4为焊接连接，其在保证使正极耳或负极耳3固定连接于金属盖板4上的同时，还保证正极耳或负极耳3与金属盖板4之间具有良好的电导通性。
进一步地，卷芯2为叠片式卷芯或卷绕式卷芯，如图1所示的实施例，即为卷绕式卷芯的示例，如图2所示的实施例，即为叠片式卷芯的示例；叠片式卷芯采用上述的“层叠”加工工艺而来，卷绕式卷芯则采用上述的“卷绕”加工工艺而来，此两种卷芯为本领域内的常用的卷芯结构，在此不细细阐述。
具体地，底壳开口110可为圆形、椭圆形，如图1所示，即为一圆形底壳开口的示例，其也可为多边形，如图2所示，即为一方形底壳开口的示例，则相应地，金属盖板4与底壳开口110相匹配，可对应为圆形、椭圆形或多边形。
对于壳体1的截面形状，其可为圆形，也可为方形或五边形等多边形，则相应地，壳体1为圆筒形、方筒形、五面筒形等多面筒形结构。
进一步地，正极耳或负极耳3可为一个，也可为多个，当正极耳或负极耳3为多个时，该锂离子二次电池为大功率电池。
本发明还提供了一种锂离子二次电池的制造方法，可制造上述的锂离子二次电池，其包括以下步骤：
制备正极浆料和负极浆料，从而得到锂离子二次电池充放电过程中的电活性物质；
将所述正极浆料涂布于正极集流体上，形成具有正极复合材料层和正极集流体的正极片；
将所述负极浆料涂布于负极集流体上，形成具有负极复合材料层和负极集流体的负极片；
对所述正极片和负极片进行辊压，以提高所述正极复合材料层内的所述正极活性物质的密度和所述负极复合材料层内的所述负极活性物质的密度；
将所述辊压后的正极片和负极片分切成多片，以为后续的卷芯的制备提供材料；
在所述分切后的所述正极片和所述负极片上分别焊接正极耳和负极耳或冲切形成正极耳和负极耳；
对焊接或冲切后的所述正极片、所述负极片进行层叠或卷绕，得到具有所述正极耳和所述负极耳的卷芯，所述正极耳和所述负极耳均由所述卷芯的端部引出；
在所述卷芯端部处设置一绝缘垫片，所述正极耳或负极耳穿越所述绝缘垫片；该绝缘垫片可使卷芯端部端面与其它部件绝缘，从而防止卷芯端部端面与其它部件接触导通，造成短路；
还包括以下步骤：
提供一导电的具有内腔的筒形金属壳体，所述壳体端部具有一底壳，所述底壳与所述壳体的侧壁一体加工而成，所述底壳上开设有一开口；所述壳体与所述底壳相对的另一端为开放端；具体地，所述壳体的截面形状为圆形或多边形，即壳体为圆筒形或多面筒形结构；
将所述带有正极耳和负极耳的卷芯从所述底壳的开放端置入所述壳体底部，使所述正极耳或负极耳面向所述壳体底壳并从所述底壳开口穿出；
提供一导电金属盖板，所述金属盖板的横截面面积大于所述底壳开口的面积，以使所述金属盖板能密封所述底壳开口；
将从所述底壳开口处穿出的正极耳或负极耳电性连接于所述金属盖板上，以使所述正极耳或负极耳与金属盖板电性导通；
将所述金属盖板焊接于所述壳体底壳开口处，密封所述底壳开口。
本发明提供的锂离子二次电池的制造方法，其通过在壳体的端部底壳上开设有一开口，将卷芯端部处的正极耳或负极耳从该底壳开口处引出后与一金属盖板焊接连接，再将金属盖板焊接于底壳开口处，以密封所述底壳开口；由于底壳开口是先将铝材拉伸成一端封闭一端开口的壳体，再在所述封闭端上开设开口（即在壳体底壳上开设开口），从而对于壳体的加工商而言，在工艺实施上没有任何技术障碍，因而进行大批量生产时，其合格率较高、生产效率较高；
同时，由于底壳开口与壳体的侧壁之间具有一封闭“裙边”，该“裙边”对壳体的侧壁有一定的向心应用，从而对于整个壳体具有一定的约束支撑作用，使其不轻易产生变形，从而解决了两端贯通的铝制壳体容易产生形变的问题，从而，在本领域内，后续对于铝制的两端均开口的壳体，可以采取先将铝材拉伸成一端封闭一端开口的壳体，再在封闭端上开设开口的生产方式，从而在实现大批量生产时，没有任何技术障碍，突破了本领域大批量生产两端贯通的铝制壳体合格率较低、生产成本较高的技术瓶颈；对于钢制或铝制的两端贯通的壳体而言，采用上述的制造方式，由于上述的“裙边”效应，使得钢壳的侧壁可相对制造得更薄，从而可节省产品制造成本，同时还能提高能量密度，提高空间的利用率，因此，本方法中，壳体的材料不局限于只使用钢材或只使用铝材，两种材料均可使用。
进一步地，由于正极耳或负极耳是从壳体底壳开口处引出后再进行焊接，从而将“盲焊”转化为可视焊接，从而可避免因“盲焊”带来的焊接可靠性差、焊接效率低的问题，因可视焊接更易于焊接操作人员掌握相关情况，故可大大减少返工频次，从而提高生产效率，降低生产成本，同时还避免了盲焊时因极耳与底部接触面不平整而造成的打火现象，杜绝了安全隐患；
具体地，所述正极耳或负极耳与所述金属盖板之间为焊接连接，从而既可将正极耳或负极耳固定于金属盖板上，还可保证正极耳或负极耳与金属盖板之间电性导通。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种锂离子二次电池，包括具有内腔的筒形金属壳体、设于所述壳体内的卷芯、由所述卷芯端部引出的正极耳或负极耳及设于所述卷芯端部处的绝缘垫片，其特征在于，所述壳体端部具有一底壳，所述底壳上开设有一开口，所述壳体的另一端为开放端；所述正极耳或负极耳的另一端依次穿越所述绝缘垫片和所述底壳开口与一导电的金属盖板电性连接，所述金属盖板封盖于所述底壳开口上。
2.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述正极耳或负极耳与所述金属盖板焊接连接。
3.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述卷芯为叠片式卷芯或卷绕式卷芯。
4.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述底壳开口为圆形、椭圆形或多边形，所述金属盖板相应为圆形、椭圆形或多边形。
5.如权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述壳体的截面形状为圆形或多边形。
6.如权利要求1-5任一项所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述正极耳或负极耳至少为一个。
7.一种锂离子二次电池的制造方法，包括下述步骤：
制备正极浆料和负极浆料；
将所述正极浆料涂布于正极集流体上，形成具有正极复合材料层和正极集流体的正极片；
将所述负极浆料涂布于负极集流体上，形成具有负极复合材料层和负极集流体的负极片；
对所述正极片和所述负极片进行辊压；
将所述辊压后的所述正极片和所述负极片分切成多片；
在所述分切后的所述正极片和所述负极片上分别焊接正极耳和负极耳或冲切形成正极耳和负极耳；
对焊接或冲切后的所述正极片、所述负极片进行层叠或卷绕，得到具有所述正极耳和所述负极耳的卷芯，所述正极耳和所述负极耳均由所述卷芯的端部引出；
在所述卷芯端部处设置一绝缘垫片，所述正极耳或负极耳穿越所述绝缘垫片；
其特征在于，还包括以下步骤：
提供一导电的具有内腔的筒形金属壳体，所述壳体端部具有一底壳，所述底壳与所述壳体的侧壁一体加工而成，所述底壳上开设有一开口；所述壳体与所述底壳相对的另一端为开放端；
将所述带有正极耳和负极耳的卷芯从所述底壳的开放端置入所述壳体底部，使所述正极耳或负极耳面向所述壳体底壳并从所述底壳开口穿出；
提供一导电金属盖板；
将从所述底壳开口处穿出的所述正极耳或所述负极耳电性连接于所述金属盖板上；
将所述金属盖板焊接于所述壳体底壳开口处，密封所述底壳开口。
8.如权利要求7所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，所述正极耳或负极耳与所述金属盖板之间为焊接连接。
9.如权利要求7或8所述的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，所述壳体采用钢材或铝材制成。
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