CN103779528B - 一种圆柱形锂离子电池装配工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种圆柱形锂离子电池装配工艺，包括以下步骤：（1）卷芯两端超声揉平；（2）在卷芯两端包底部胶带；（3）卷芯入壳；（4）在卷芯两端焊接集流盘与盖板的组合体；（5）集流盘极耳弯曲；（6）盖板弯曲；（7）极耳成型；（8）盖板嵌入；（9）盖板-外壳激光焊接。本发明流程标准规范，由于采用集流盘和盖板的组合形式，将组合盖板焊接到卷芯两头，节省了极耳整形的时间；采用超声揉平-两头激光焊的焊接方式，将卷芯入壳之后焊接两头，减少了卷芯极耳的弯折和磨损，提高后续周边焊接的良品率，保证产品性能更加安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆柱形锂离子电池在卷芯卷绕完成之后的自动化装配工艺，具体是一种圆柱形锂离子电池装配工艺。
背景技术
随着石油能源的日益匮乏，能源危机日益临近，锂离子电池作为一种新型能源，受到越来越多人的关注。1977年美国德克萨斯大学的Goodenough教授率先报道磷酸铁锂材料，将其应用于锂电池的生产中。近年来，随着科研工作者的不懈努力，成功制成了高性能的锂离子电池。虽然锂离子电池在一致性、循环性能、功率密度、储能性能上都优于传统电池，但大电流下的放电能力如何进一步提高，并能够广泛应用电动行业，还需要电池人不断探索和改进。
目前，在锂电池的生产中，人们对制造工艺，特别是装配工艺越来越重视。传统的电池组装工艺有（1）：卷绕完成-卷芯底部包胶-卷芯入壳-放置垫片-负极耳与电池盖焊接-正极耳焊接-极耳整形-合盖，先入壳再对极耳进行焊接和整形，由于极耳长且薄，与卷芯接触面小，易产生极耳碰壁，造成卷芯短路；（2）：卷绕完成-卷芯底部包胶-加上垫片并固定-进行正极耳预整形-焊电池盖-焊正极耳-电池盖90°整形-压盖前极耳整形-压电池和卷芯-卷芯整体入壳-合盖，该工艺先进行极耳整形后入壳，虽然在一定程度上减少了卷芯的不合格率，但工序繁琐、制程可控度低，影响了生产效率。同时，这两种工艺操作电池盖和卷芯没有完全压紧，压盖过程中，压盖的力量会顺着极耳通向整个卷芯，造成卷芯内部的褶皱，内部厚度增大，注液后卷芯涨大甚至会引发安全问题。
随着对电池容量要求越来越高，卷芯尺寸与壳体内部尺寸比也越来越大，对极耳的要求也越来越严格，这样使得入壳等装配过程按照现有的工艺流程，完成的难度加大，不良品增加，特别是极耳整形不良、极耳碰壁、电池内部褶皱等问题。在这种情况下，需要对电池生产和装配工艺进行优化，减少不合理的工序，提高生产效率和产品优品率。
全极耳电池正负极极片涂布时，均在边缘预留一部分不涂覆活性材料的侧面，组装电池时，这部分侧面作为极耳分别与正负极集流体或外壳焊接，负极和正极的两面各紧贴一层可通过离子的绝缘隔膜，按正极、隔膜、负极的顺序卷绕，构成电池，用外壳将电解液密封在电池之内，这种电池具有较高的比功率和比能量，可以作为各种武器装备和交通工具的储能装置，以及各类变电站所、医院手术室、核反应堆控制、防护设施、航天通讯设施、无线电通讯的不间断电源、应急电源等，具有寿命长、成本低、免维护等特点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种优化的、有效提高产品质量的圆柱形锂电池装配工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种圆柱形锂离子电池装配工艺，该工艺具体包括以下步骤：
（1）将锂离子电池卷芯两端超声揉平；
（2）在锂离子电池卷芯两端包底部胶带，确保电池卷芯不会短路；
（3）锂离子电池卷芯入壳；
（4）在锂离子电池卷芯两端焊接集流盘与盖板的组合体；
（5）集流盘极耳弯曲，对集流盘的极耳进行90度的弯折整形，使盖板垂直于卷芯的揉平平面；
（6）盖板极耳弯曲，对盖板极耳进行90度的弯折整形，使盖板平行于卷芯的揉平平面；
（7）极耳成型；
（8）盖板嵌入，将集流盘与盖板的组合体与锂离子电池卷芯合盖；
（9）盖板-外壳激光焊接，对锂离子电池卷芯两头分别进行激光焊接盖板。
本发明的有益效果：本发明与现有技术相比，采用卷芯两端超声揉平后焊接集流盘的方式，对卷芯进行极耳整形。这种极耳整形的方式有效节约了壳内空间，避免了电池在扣盖过程中产生的壳口鼓的问题，减少了后期激光焊接盖板的返修率。同时，将卷芯一端用模具支撑，对另一端进行激光焊接集流盘，这种焊接方式不同于以往的穿透焊，产生的焊接面清晰可见，焊接效果好，保证产品性能更加安全可靠。
附图说明
图1是本发明揉平示意图。
图2是本发明对卷芯两端超声揉平后的卷芯。
图3是本发明对卷芯两端包底部胶带的示意图。
图4是本发明将卷芯入壳的示意图。
图5至图8是本发明对卷芯进行激光焊接组合盖板集流盘的流程示意图。
图9是本发明对卷芯进行集流盘极耳整形的示意图。
图10是本发明对卷芯进行盖板极耳整形的示意图。
图11是本发明卷芯极耳成型之后的示意图。
图12是本发明卷芯组合盖板合盖之后的示意图。
图13是本发明对卷芯进行激光焊接组合盖板的示意图。
图14是本发明组合盖板示意图。
其中，左侧是集流盘示意图，右侧是盖板示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细描述。
如图1-图14所示，一种圆柱形锂离子电池装配工艺，该工艺具体包括以下步骤：
1、卷芯两端超声揉平：本工序采用超声揉平的方式，对锂离子电池卷芯两端进行轻微的整形，通过振动、挤压，两端分别向卷芯内部揉进1-3mm的深度，见图1。这种方式获得的卷芯极耳处结实可靠，给集流盘提供了良好的焊接平台，在这个平面上对卷芯进行极耳的焊接，一方面减小了电池内阻，一方面提高了集流效果。揉平之后的卷芯见图2，此时要对卷芯两端自动测短路情况。
2、在卷芯两端包底部胶带：本工序将卷芯两端与壳体隔开，确保卷芯不会短路，此道工序卷芯还没有入壳，在包胶的过程中没有电池外壳的阻挡，保证了工序的顺利进行，见图3。
3、卷芯入壳：本工序将卷芯先入外壳，再对极耳两侧胶带进行整形，贴胶外露的长度约为2-5mm，将贴在卷芯两端的胶带趴下，实现胶带对卷芯最大程度的包裹和贴合，保证极耳不与壳体接触，有效避免了壳体带电的危险，见图4。
4、在卷芯两端焊接组合盖板：本工序的独特性在于集流盘与盖板的组合体和焊接方式。组合盖板见图14，是盖板和集流盘的组合体，将其一次性焊接至锂离子电池经过揉平的全极耳两端，减少了工时时间，提高了工作效率，方便快捷，便于实现自动化的装配工艺。同时，卷芯揉平和组合盖板焊接的独特性，可以提高集流效果。
集流盘应垂直放置在卷芯上方，见图5。集流盘与卷芯紧密贴合，保证激光焊接的合格率，焊接示意图见图6。另一侧的集流盘放置示意图见图7，焊接示意图见图8。
5、集流盘极耳弯曲：组合盖板焊接完，需要对极耳进行整形：先对集流盘的极耳进行90度的弯折整形，使盖板垂直于卷芯的揉平平面，这种整形方式是在卷芯入壳之后进行的，见图9。
6、盖板极耳弯曲：对集流盘的极耳弯曲后，再对盖板极耳进行90度的弯折整形，使盖板平行于卷芯的揉平平面，这种整形方式也是在卷芯入壳之后进行的，见图10。
7、极耳成型：将盖板缓缓、平行的向下压入卷芯上方，此时极耳整形完成，见图11。
8、盖板嵌入：将组合盖板与卷芯合盖，为下一步激光焊接盖板边缘做准备，见图12。
9、盖板-外壳激光焊：盖板-外壳边缘采取激光焊接技术，沿着盖板和外壳的接触面，齐缝焊接。对卷芯两头分别进行激光焊接盖板，避免了穿透焊接看不清卷芯两端导致打孔，见图13。
上述参照实施例是对圆柱形锂离子电池装配工艺进行的详细描述，是说明性的不是限定性的，可按照该工艺制成各种不同规格的产品，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明保护的范围之内。
Claims (1)
1.一种圆柱形锂离子电池装配工艺，其特征在于，该工艺具体包括以下步骤：
(1)将全极耳锂离子电池卷芯两端超声揉平；
(2)在锂离子电池卷芯两端包底部胶带，确保电池卷芯不会短路；
(3)锂离子电池卷芯入壳；
(4)在锂离子电池卷芯两端焊接集流盘与盖板的组合体；
(5)集流盘极耳弯曲，对集流盘的极耳进行90度的弯折整形，使盖板垂直于卷芯的揉平平面；
(6)盖板极耳弯曲，对盖板极耳进行90度的弯折整形，使盖板平行于卷芯的揉平平面；
(7)极耳成型；
(8)盖板嵌入，将集流盘与盖板的组合体与锂离子电池卷芯合盖；
(9)盖板-外壳激光焊接，对锂离子电池卷芯两头分别进行激光焊接盖板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 230000 Yaohai Industrial Zone, Hefei New District, Anhui, No. D weft Road, No. 7 Patentee after: Hefei Guoxuan High-Tech Power Energy Co., Ltd. Address before: 230000 Yaohai Industrial Park, Anhui, Hefei No. D weft Road, No. 7 Patentee before: Hefei Guoxuan High-Tech Power Energy Co., Ltd. |
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Effective date of registration: 20160510 Address after: 215300 Kunshan City, Suzhou Province, Yushan City, the town of Yuan Feng Road, No. 100, No. Patentee after: New energy (Suzhou) Co., Ltd. Address before: 230000 Yaohai Industrial Zone, Hefei New District, Anhui, No. D weft Road, No. 7 Patentee before: Hefei Guoxuan High-Tech Power Energy Co., Ltd. |
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Address after: 215300 100 Yuanfeng Road, Yushan Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Shanghai Electric GuoXuan new energy technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: 215300 100 Yuanfeng Road, Yushan Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: GUOXUAN NEW ENERGY (SUZHOU) Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211201 Address after: 226000 No.98 Hexing East Road, Nantong Development Zone, Jiangsu Province Patentee after: Shanghai Electric GuoXuan new energy technology (Nantong) Co.,Ltd. Patentee after: Shanghai Electric GuoXuan New Energy Technology Co., Ltd Address before: 215300 100 Yuanfeng Road, Yushan Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Shanghai Electric GuoXuan new energy technology (Suzhou) Co.,Ltd. |
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