CN105723544B - 焊接二次电池的电极突片的方法以及使用该方法制造的电极组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焊接方法以及使用该方法制造的电极组件，所述方法能够解决在构造二次电池的电极突片和引线部之间的焊接的同时发生的绝缘缺陷的现象。本发明的焊接二次电池的电极突片的方法包括：用于执行连接电极突片和引线部的主焊接步骤，该电极突片从设置在电池中的电极板突出，该引线部将电极突片电连接至外部端子且在其表面上具有引线膜。主焊接步骤包括在电极突片和引线部之间的重叠区域的局部部分中形成焊接部分，同时在焊接部分和引线膜之间形成非焊接部分。本发明的焊接二次电池的电极突片的方法具有显著优点：通过形成非焊接部分而显著地减少绝缘缺陷，并且防止在焊接过程期间产生的金属微粒分散并朝向引线部分移动。
Description
技术领域
本发明涉及焊接二次电池的电极突片的方法以及由此制造的电极组件，该方法改善了在焊接期间在二次电池的电极突片和引线部之间产生的绝缘缺陷。
背景技术
随着对移动装置的需求的快速增加，对应用于移动装置的二次电池的需求也在增加，因此对二次电池的技术研究也在热烈地进行。
一般而言，二次电池是可再充电的并且可以是小尺寸也可以是大尺寸，并且锂(Li)电池典型地用作二次电池。
然而，尽管如上所述，二次电池是可再充电的并且用作对环境友好的能量源，但它们也具有与其稳定性相关的问题。
即，由于在二次电池中的异常能量转换引起的温度升高造成在二次电池中的各种化学反应。因此，可能发生二次电池的稳定性降低，即，着火和爆炸。
更详细地，如果二次电池暴露于高温或者由于外部短路而高强度的电流在短时间内在二次电池中流动，则二次电池被红外加热并且可能导致危险状态，例如发热、着火、爆炸等。因此，需要改善二次电池的耐用性。
传统的二次电池包括安装在电池壳体1内的电极组件2，其中阳极板、分隔膜和阴极板交替地堆叠，如在图1中示例性地示出。在电极组件2中，阳极板由作为基础材料的铝或铝合金形成，并且阴极板由作为基础材料的铜形成。
进一步，从电极组件2的一侧突出的电极突片3被设置在各个板处以用于连接至引线部4。引线部4用于将各个板连接至外部端子，引线部4和电极突片3主要通过焊接连接，并且通过焊接形成焊接部分W。
然而，在电阻焊接过程期间，由于焊接条使焊接部分W熔化，在电极突片3和引线部4之间产生多个熔核(nugget)。在该过程期间，异物例如细小金属微粒分散并移动至引线部4，并且因此在随后的过程，即，电池壳体1的密封期间，破坏引线膜4'，因此引起绝缘缺陷。
发明内容
技术问题
因此，鉴于以上问题已经作出本发明，并且本发明的发明目的是提供一种焊接方法以及由此制造的电极组件，该焊接方法防止由焊接引起的金属微粒的分散并且因此极大地减少绝缘缺陷率。
解决问题的技术方案
根据本发明的一个方面，通过提供如下焊接电极突片的方法来实现以上及其他目的，所述方法包括执行主焊接以连接电极突片和引线部，所述电极突片从设置在电池中的电极板突出，所述引线部将所述电极突片电连接至外部端子且在其表面上具有引线膜，其中，在主焊接中，在所述电极突片和所述引线部之间的重叠区域的局部部分中形成焊接部分，并且在所述焊接部分和所述引线膜之间形成非焊接部分。
该方法还可以包括：在主焊接之前执行定位焊接(tack welding)，以执行用于将多个堆叠的电极突片相互连接的焊接。
该方法还可以包括：在定位焊接之后切割所述电极突片的未执行定位焊接的端部。
可以使用焊接引导构件执行主焊接，所述焊接引导构件测量所述非焊接部分的位置。
所述电极板是阴极板。
所述电极板是阳极板。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电极组件，所述电极组件包括：电极突片，所述电极突片从设置在电池中的电极板突出；引线部，所述引线部将所述电极突片电连接至外部端子、在其表面上具有引线膜、并且在指定部分中与所述电极突片重叠；焊接部分，每个所述焊接部分形成在所述电极突片和所述引线部之间的重叠区域的局部部分中；和非焊接部分，所述非焊接部分形成在所述焊接部分和所述引线膜之间。
所述电极板可以是阴极板。
所述电极板可以是阳极板。
本发明的有利效果
如从以上描述显而易见的，在根据本发明的实施例的焊接二次电池的电极突片的方法中，非焊接部分形成为使得可以在将电极突片和引线部电连接的焊接部分与引线膜之间的距离被规则地维持，并且因此可以防止在焊接过程期间产生的金属微粒朝着引线膜的分散和移动，并且可以极大地减少绝缘缺陷。
进一步，在根据本发明的一个实施例的焊接电极突片方法中，使用焊接引导构件执行主焊接，并且因此可以制造具有均匀绝缘效果的二次电池。
附图说明
从结合以下附图进行的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述的以及其他的目的、特征和其他优点，在附图中：
图1是图示在普通二次电池中在电极突片和引线部之间的连接结构的视图；
图2是图示用于焊接电极突片的方法的流程图，其中减小了根据本申请的一个实施例的二次电池的绝缘缺陷率；
图3是示意地图示在执行焊接操作之前电极突片和电池单元的结构的视图；
图4是图示在图3中示出的电极突片上执行定位焊接的视图；
图5是图示切割在图4中示出的电极突片的定位焊接部的端部的视图；
图6是图示连接在图5中示出的切割电极突片和引线部的视图；
图7是图示已连接的在图6中示出的电极突片和引线部的视图；
图8是示意地图示根据本发明的一个实施例的主焊接过程的视图；
图9是图示焊接产物的照片，其中在电极突片和引线部之间不形成非焊接部分；
图10是图示焊接产物的照片，其中根据本发明的一个实施例在电极突片和引线部之间形成非焊接部分；
图11是图示根据是否形成非焊接部分的绝缘缺陷率的图表；并且
图12是示意地图示在根据本发明的主焊接过程期间使用焊接引导构件焊接的视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细地描述根据本发明的优选实施例。
一种焊接电极突片的方法，其中根据本发明的一个实施例的二次电池的绝缘缺陷率降低，该方法包括执行定位焊接(操作S100)、切割突片(操作S200)、以及执行主焊接(操作S300)。
图3至7是示意地图示根据焊接方法的性能而改变的、根据本发明的电池单元10和电极突片100的结构的视图。这里，为了概念性说明，仅图示一个电极突片100。
在焊接之前，电极突片100从电池单元10的上表面向上突出，在电极突片100中多个电极板堆叠，如在图3中示例性示出的。如果在这种状态下执行定位焊接(操作S100)，则定位焊接部101形成在电极突片100上，如在图4中示例性示出。
更详细地，定位焊接(操作S100)用于将多个堆叠的电极突片100相互连接并且通过电阻焊接执行该定位焊接。电阻焊接是一种如下方法：通过电流在导体中流动而由内部电阻产生热，通过在通过焊接条400施加压力的条件下提供高强度电流，由从金属产生或者在不同种类的金属之间的接触表面上产生的接触电阻以及金属的固有电阻获得热，因此在不同种类的金属被加热或熔化的同时，由施加的压力在不同种类的金属之间产生结合部。
也就是说，当电流在通过焊接条400将压力施加于堆叠电极突片100的上表面和下表面的条件下流动时，电极突片100被熔化并且通过压力被连接，并且在该过程中，在定位焊接部101上形成凹陷熔核N。
可以在将多个电极突片100收集成一捆之后执行定位焊接(操作S100)，使得可以容易地执行随后的操作，即突片的切割(操作S200)，并且可以通过定位焊接(操作S100)减少在主焊接(操作S300)中的焊接数目。
在定位焊接(操作S100)之后，执行突片的切割(操作S200)。
突片的切割(操作S200)是切割突片100的在定位焊接(操作S100)期间未被焊接的端部的操作。定位焊接部101的两侧的边界端部被切割成使得在定位焊接部101的切割端部处不保留非焊接部分，并且因此有效地移除了非焊接部分(参考图5)。因此，定位焊接部101的在其上已经执行突片的切割(操作S200)的端部形成了焊接端部。在突片的切割(操作S200)之后，执行主焊接(操作S300)。
主焊接(操作S300)是将电极突片100和引线部200电连接的操作。
引线部200起到将电极突片100电连接至外部端子的功能，并且引线膜201被附接到引线部200。
在引线部200的密封期间，引线膜201在电池壳体(未示出)和引线部200之间充当粘合剂构件，并且引线膜201用于防止由于引线部200对电池壳体(未示出)的损坏。
如在图5和9中示例性示出的，具有这种结构的引线部200被堆叠在电极突片100上，使得引线部200的端部和电极突片100的端部可以彼此接触，一对焊接条400接触电极突片100的上表面和引线部200的下表面，然后压力被施加于电极突片100的上表面和引线部200的下表面。
其后，当电流被施加于焊接条400时，电极突片100和引线部200通过焊接被连接，并且由于焊接条400的高温和高压在电极突片100的上表面上形成熔核N。
在这种过程期间，用作电极突片100的基础材料的金属微粒(例如铜)从熔核N分散，并且分散的微粒从焊接部分W分离并移动至引线膜201。
进一步，在突片的切割(操作S200)中保留在电极突片100的端部处的金属微粒在主焊接(操作300)中主动浮起。
因此，在根据本发明的其中减少了二次电池的绝缘缺陷率的、焊接电极突片的方法中，在主焊接操作(操作S300)中在电极突片100和引线部200之间的连接区域处形成非焊接部分，并且因此可以防止分散的金属微粒向引线膜201的移动。
通过实验，证实了根据本发明的其中形成非焊接部分A的焊接电极突片的方法显著地减少了绝缘缺陷率。
也就是说，图9是图示在主焊接操作(操作S300)中执行焊接直到电极突片100的端部的情形(即，不形成非焊接部分)的照片，并且图10是图示在电极突片100的端部处形成非焊接部分的同时执行焊接的情形的照片。
图11是图示根据在主焊接(操作S300)期间是否形成非焊接部分的绝缘缺陷率的图表。在图11中，水平轴线表示绝缘缺陷实验的目标客体(样品)，并且垂直轴线表示绝缘缺陷率。可以理解的是，样品D06至D20表示不形成非焊接部分的情形并且其绝缘缺陷率在0.15％至0.8％的相对宽的范围中，并且样品E07至E15表示形成非焊接部分的情形并且其绝缘缺陷率被显著减小且具有小的偏差。
可以解释为，在形成非焊接部分的情形中，有规律地减少了绝缘缺陷率，而与工人的熟练度和环境无关。
进一步，为了设定非焊接部分A的准确位置，可以使用焊接引导构件300执行主焊接(操作S300)，该焊接引导构件300可以测量非焊接部分A的长度，如在图12中示例性示出的。
焊接引导构件300可以包括引导板310、引导滑杆320和连接构件330。
呈具有指定长度的杆的形式的引导板310具有在电极突片100上引导非焊接部分的位置的功能，并且引导板310在具有狭缝的引导滑杆320上垂直地移动。进一步，引导滑杆320可以通过连接构件330连接到电池单元320。
因此，工人将引导板310定位在与电极突片100分离指定距离的位置处，然后在主焊接(操作S300)期间仅仅执行焊接直到该位置为止，因此形成具有规则长度的非焊接部分并且能够有效地防止金属微粒的分散。也就是说，由于非焊接部分可以防止异物(例如金属)分散或移动至引线膜201，而如果非焊接部分过宽则可能减弱在电极突片100和引线部200之间的电连接，所以焊接引导构件300既可以防止异物分散又可以实现在电极突片100和引线部200之间的电连接。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，但将理解的是，在不偏离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员能够进行各种变型、添加和替代。
<附图标记说明>
1：电池壳体 2：电极组件
10：电池单元 100：电极突片
101：定位焊接部 4；200：引线部
4’；201：引线膜 300：焊接引导构件
400：焊接条 A：非焊接部分
N：熔核 W：焊接部分
Claims (8)
1.一种焊接电极突片的方法，包括：
执行主焊接以将电极突片和引线部连接，所述电极突片从设置在电池中的电极板突出，所述引线部将所述电极突片电连接至外部端子，并且在所述引线部的表面上具有引线膜，
其中，在主焊接中，在所述电极突片和所述引线部之间的重叠区域的局部部分中形成焊接部分，并且在所述电极突片和所述引线部之间的重叠区域处且在所述焊接部分和所述引线膜之间形成非焊接部分，并且
其中，使用焊接引导构件来执行主焊接，以测量所述非焊接部分的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在主焊接之前执行定位焊接，以执行用于将多个堆叠的电极突片相互连接的焊接。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：在定位焊接之后切割所述电极突片的未执行定位焊接的端部。
4.根据权利要求1的所述方法，其中，所述电极板是阴极板。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电极板是阳极板。
6.一种电极组件，包括：
电极突片，所述电极突片从设置在电池中的电极板突出；
引线部，所述引线部将所述电极突片电连接至外部端子，在所述引线部的表面上具有引线膜，并且所述引线部在指定部分中与所述电极突片重叠；
焊接部分，每个所述焊接部分形成在所述电极突片和所述引线部之间的重叠区域的局部部分中；和
非焊接部分，所述非焊接部分形成在所述电极突片和所述引线部之间的重叠区域处且在所述焊接部分和所述引线膜之间，并且
其中，使用焊接引导构件来执行主焊接，以测量所述非焊接部分的位置。
7.根据权利要求6所述的电极组件，其中，所述电极板是阴极板。
8.根据权利要求6所述的电极组件，其中，所述电极板是阳极板。
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