CN109004236B - 一种全极耳卷绕锂离子电池集流体结构的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全极耳卷绕锂离子电池集流体结构，包括集流体本体，所述集流体本体两侧设有向前弯折形成的第一折边，所述集流体本体的上部设有向下弯折形成的第二折边，所述集流体本体的下部对称设有向前弯折的固定板，所述固定板与第一折边之间形成焊接位，所述第二折边设有向上弯折的缓冲板。本发明连接可靠，集流体能够实现上下摆动，以提高抗震性，焊接位采用包覆焊接，降低电池充放电的发热量，以及电池焊接位的稳定性。

Description

一种全极耳卷绕锂离子电池集流体结构的加工方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种全极耳卷绕锂离子电池集流体结构的加工方法。
背景技术
由于国家政策的指引，对动力锂离子电池的倍率性能及能量密度要求越来越高。方形锂离子电池由于PACK组装工艺简单且PACK后系统能量密度高，成为动力锂电池发展的一条主要路线。同样对安全性能的要求也随之提高。
在实际应用中，电池组随着车辆运行工况的变化而变化，动态运行与静态性能相比存在一定差距。除了使用状况方面的外部因素，锂离子动力电池的安全性主要取决于基本的电化学体系以及电极/电芯的结构、设计和生产工艺等内在因素，而电芯与盖板的连接方式与集流体结构在锂电池安全问题上起到至关重要的作用。
目前，全极耳方形卷绕动力锂电池常用的连接设计现在主要有两种结构：一种是集流体在卷芯中间，两侧超声焊接，结构具有一定的硬度。组装工艺为：首先集流体与盖板激光焊接，然后两个卷芯胶带捆扎，接着卷芯与集流体超声焊接，最后组装入壳。。另一种结构是U型集流体，集流体先与盖板激光焊接，卷芯放在集流体的中间进行超声焊接。组装工艺与第一种相同。
传统的连接结构都属于硬链接方式，卷芯在壳体内部产生晃动受到拉力时，会受到一定的损伤，严重时会造成电芯短路发热，甚至爆炸起火。实际使用过程中，在汽车上由于长期行驶震动，易造成电池包内部盖板与电芯之间产生拉扯应力，尤其是卷芯未充满壳体内部空间时造成危险的几率很大。所以解决相同型号电池不同卷芯尺寸的连接问题就显的尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种全极耳卷绕锂离子电池集流体结构的加工方法，连接可靠，集流体能够实现上下摆动，以提高抗震性，焊接位采用包覆焊接，降低电池充放电的发热量，以及电池焊接位的稳定性。
本发明的目的是这样实现的：
一种全极耳卷绕锂离子电池集流体结构，包括集流体本体，所述集流体本体两侧设有向前弯折形成的第一折边，所述集流体本体的上部设有向下弯折形成的第二折边，所述集流体本体的下部对称设有向前弯折的固定板，所述固定板与第一折边之间形成焊接位，所述第二折边设有向上弯折的缓冲板。
优选的，所述同侧的第一折边与固定板共用一条折痕。
优选的，所述第一折边水平高出固定板，高出部分为圆弧状。
优选的，所述集流体本体与第二折边之间采用圆弧过渡。
一种全极耳卷绕锂离子电池集流体的加工方法，采用上述结构，包括以下步骤：
步骤一、集流体规格确认：确认集流体本体的宽度，厚度；
步骤二、集流体尺寸定型：对集流体本体进行剪裁，确定焊接位的尺寸；
步骤三、集流体定型：将集流体本体的下部冲切，对称开设固定板，将集流体本体的上部冲切，开设缓冲板；将集流体本体两侧向前弯折形成第一折边，将集流体本体的上部包含缓冲板部分向下弯折形成第二折边，将缓冲板向上弯折，将固定板沿第一折边的折痕向前弯折，弯折后的固定板与同侧的第一折边形成焊接位；
步骤四、集流体焊接：卷芯的极耳置于焊接位，极耳与焊接位采用包覆焊接，缓冲板与盖板激光焊接或超声焊接。
优选的，所述步骤三中对集流体本体的下部冲切先进行横向冲切，形成横向冲切线，再对横向冲切线以下部位竖向冲切，形成竖向冲切线。
优选的，所述步骤三中对第二折边的冲切为三面冲切，形成三面冲切线。
与传统的集流体结构相比，本发明有以下优点：
1.由于集流体重量轻，与其它相比，减轻30%左右，进而提高电池的比能量。
2.由于集流体的特殊结构，在卷芯在壳体内部震动时，如果卷芯与盖板产生相对移动，卷芯与盖板之间不会存在拉扯力，增加电池的抗震性，提高电池的安全性能。
3.集流体的材质较软，在超声焊接时，易操作，对焊头的损伤小，设备使用寿命加长。
卷芯与汇流排的焊接位采用包覆焊接，降低发热量，提高电池焊接位的稳定性及安全性能。为Pack时的导热处理降低压力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的展开图。
图3为电池充电温升曲线。
图4为电池放电温升曲线。
其中：集流体本体1；第一折边2；第二折边3；固定板4；缓冲板5；折痕6；横向冲切线7；竖向冲切线8；三面冲切线9。
实施方式
参见图1-图4，本发明涉及一种全极耳卷绕锂离子电池集流体结构，包括集流体本体1，所述集流体本体1两侧设有向前弯折形成的第一折边2，所述集流体本体1的上部设有向下弯折形成的第二折边3，所述集流体本体1的下部对称设有向前弯折的固定板4，所述固定板4与第一折边2之间形成焊接位，所述第二折边3设有向上弯折的缓冲板5。
所述同侧的第一折边2与固定板4共用一条折痕6。
所述第一折边2水平高出固定板4，高出部分为圆弧状。防止集流体在进行焊接操作时会触碰到卷芯内部发生短路。
所述集流体本体1与第二折边3之间采用圆弧过渡。增强集流体的结构强度，防止断裂。
一种全极耳卷绕锂离子电池集流体的加工方法，采用上述结构，包括以下步骤：
步骤一、集流体规格确认：确认集流体本体的宽度，厚度；
步骤二、集流体尺寸定型：对集流体本体进行剪裁，确定焊接位的尺寸；
步骤三、集流体定型：将集流体本体的下部冲切，对称开设固定板，将集流体本体的上部冲切，开设缓冲板；将集流体本体两侧向前弯折形成第一折边，将集流体本体的上部包含缓冲板部分向下弯折形成第二折边，将缓冲板向上弯折，将固定板沿第一折边的折痕向前弯折，弯折后的固定板与同侧的第一折边形成焊接位；
步骤四、集流体焊接：卷芯的极耳置于焊接位，极耳与焊接位采用包覆焊接，缓冲板与盖板激光焊接或超声焊接。
所述步骤三中对集流体本体的下部冲切先进行横向冲切，形成横向冲切线7，再对横向冲切线7以下部位竖向冲切，形成竖向冲切线8。
所述步骤三中对第二折边的冲切为三面冲切，形成三面冲切线9。三面冲切后翘起，第二折边与缓冲板连接稳定，可上下摆动起缓冲作用。
实施例1为2614891电芯的集流体加工方法：
步骤一、铜铝带规格确认：根据2614891电芯型号，适合充放电的集流体厚度为铜带0.8mm，铝带1mm，材质为纯铜，纯铝；
步骤二、尺寸定形：根据2614891电芯的尺寸大小，对铜带铝带进行剪裁，焊接位长度18mm，宽度5mm（卷芯极耳宽度6mm）；
步骤三、集流体定型焊接：将剪裁好的集流体经过自动化设备进行弯折处理，将两边的焊接位集流体对向弯折；
步骤四、定型后集流体焊接：定型后对集流体与盖板激光焊接（或者超声焊接）以及集流体与卷芯超声焊接。
测试结果：
一、电性能测试温升效果：
经验证相关电性能都符合国家测试标准。优于同行业温升测试，该结构由于采用较软的材质，厚度偏薄，对温升做相关测试，对于不同型号电池采用不同厚度的集流体，经验证温升平均约为6℃，即：该结构对于温升没有影响。稳定性较高。
二、振动测试：
振动测试参数：
放电电流1/3C 振动时间： 15/21h
振动方向： 上下单振动 振动频率： 10Hz-55Hz
最大加速度： 30m/s² 扫频循环： 10次
测试结果：
1.传统集流体与新结构集流体在振动24h测试中，都没有电流锐变，电压异常，电池结构变形，电解液溢出等异常现象。并且连接可靠，结构完整。
2.当振动72h后，传统集流体结构出现超声焊接位松动现象，内阻变大。新结构集流体连接可靠，结构完整，并无影响。重新测试电压内阻无异常，充放电电流无异常。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种全极耳卷绕锂离子电池集流体的加工方法，其特征在于：所述集流体的结构包括集流体本体（1），所述集流体本体（1）两侧设有向前弯折形成的第一折边（2），所述集流体本体（1）的上部设有向下弯折形成的第二折边（3），所述集流体本体（1）的下部对称设有向前弯折的固定板（4），所述固定板（4）与第一折边（2）之间形成焊接位，所述第二折边（3）设有向上弯折的缓冲板（5）；
所述加工方法包括以下步骤：
步骤一、集流体规格确认：确认集流体本体的宽度，厚度；
步骤二、集流体尺寸定型：对集流体本体进行剪裁，确定焊接位的尺寸；
步骤三、集流体定型：将集流体本体的下部冲切，对称开设固定板，将集流体本体的上部冲切，开设缓冲板；将集流体本体两侧向前弯折形成第一折边，将集流体本体的上部包含缓冲板部分向下弯折形成第二折边，将缓冲板向上弯折，将固定板沿第一折边的折痕向前弯折，弯折后的固定板与同侧的第一折边形成焊接位；
步骤四、集流体焊接：卷芯的极耳置于焊接位，极耳与焊接位采用包覆焊接，缓冲板与盖板激光焊接或超声焊接。
2.根据权利要求1所述的一种全极耳卷绕锂离子电池集流体的加工方法，其特征在于：所述步骤三中对集流体本体的下部冲切先进行横向冲切，形成横向冲切线（7），再对横向冲切线（7）以下部位竖向冲切，形成竖向冲切线（8）。
3.根据权利要求1所述的一种全极耳卷绕锂离子电池集流体的加工方法，其特征在于：所述步骤三中对第二折边的冲切为三面冲切，形成三面冲切线（9）。
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