CN109037761A - 一种方形铝壳锂离子电池及装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方形铝壳锂离子电池，包括壳体和盖板，所述壳体内设有卷芯、导电体和集流体，所述卷芯两端设有极耳揉平位，所述极耳揉平位与导电体焊接，所述集流体设有卡接部和焊接部，所述卡接部与导电体卡接，所述焊接部与盖板焊接。本发明先将卷芯揉平位与导电体焊接，后将导电体与集流体包覆装配，能够对焊接位起到保护作用，集流体的导电横截面积相对较大，导流量提升，可实现大倍率充放电的同时，集流体产热量相对减少。

Description

一种方形铝壳锂离子电池及装配方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种方形铝壳锂离子电池及装配方法。
背景技术
目前，方形电池现在主要有两种方案一种是全极耳设计方案，另一种是多极耳设计方案。全极耳装配方案是：卷绕-定型-卷芯正负极与集流体焊接（集流体与盖板是一体化）-包绝缘膜—入壳；多极耳装配方案：正负极片极耳模切-卷绕-定型-卷芯正负极与盖板焊接-包绝缘膜—入壳。传统的全极耳方案由于工艺简单，不需要对未涂布箔材模切，但是通过超声焊接把正负极留白处与集流体焊接，由于焊接面积大，且焊接时的层与层间的错位造成正负极涂布留白占比高，且卷芯的有效体积占比少，同一尺寸的全极耳方案比多极耳方案的能量密度低；多极耳方案由于要对极片的未涂布部分模切，模切后的极片在卷绕过程中故障多，产品生产效率低,设计的留白比较长时，造成的工艺损耗多，且对提高压实有一定的影响。不管是全极耳装配还是多极耳装配，都是将集流体通过焊接焊接到卷芯上，由于集流体焊接完成时表面存在凹坑或凸起，易对后面的绝缘膜造成损害，造成电池短路。焊接位一旦脱落，没有相应的保护措施，存在一定危险性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种方形铝壳锂离子电池及装配方法，先将卷芯揉平位与导电体焊接，后将导电体与集流体包覆装配，能够对焊接位起到保护作用，集流体的导电横截面积相对较大，导流量提升，可实现大倍率充放电的同时，集流体产热量相对减少。
本发明的目的是这样实现的：
一种方形铝壳锂离子电池，包括壳体和盖板，所述壳体内设有卷芯、导电体和集流体，所述卷芯两端设有极耳揉平位，所述极耳揉平位与导电体焊接，所述集流体设有卡接部和焊接部，所述卡接部与导电体卡接，所述焊接部与盖板焊接。
所述导电体设有凸起，所述卡接部对应凸起设有凹槽。
所述凸起为球状凸起。
所述焊接部与卡接部弧形连接，且所述焊接部设有通孔，所述通孔紧靠弧形连接处。
所述卷芯为多只卷芯对齐并排连接，所述卷芯形状为圆柱形，所述极耳揉平位为圆形截面。
所述导电体焊接面的面积小于卷芯揉平位的面积。
一种方形铝壳锂离子电池的装配方法，采用上述电池，其装配包括以下步骤：
步骤一、极片卷绕：卷绕后极耳位于卷芯的两侧；
步骤二、卷芯揉平：将极耳留白处揉平；
步骤三、导电体焊接：将极耳揉平位与导电体焊接成一体；
步骤四、导电体与集流体装配：导电体与集流体的卡接部进行卡接；
步骤五、盖板焊接：集流体的焊接部与盖板焊接；
步骤六、包绝缘膜；
步骤七、入壳。
优选的，所述卷芯为多只卷芯，通过高温胶带或者终止胶带将几个圆柱体卷芯进行排列捆扎。
本发明的有益效果是：
1.而采用此结构，先进行焊接，后对导电体包覆装配，能够对卷芯的焊接位起到保护作用，导电体会受到集流体对它施加的向内压力，有效的防止焊接位脱落。同时集流体表面无焊接残留痕迹及无棱角设计，不对外绝缘膜造成损伤。
2.由于集流体的导电横截面积相对较大，所以导流量提升，可实现大倍率充放电的同时，集流体产热量相对减少。
3.导电体与集流体的巧妙设计，对电芯起到双重保护，大大提高了安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为集流体的示意图。
图3为导电体的示意图。
其中：壳体1；盖板2；卷芯3；导电体4；凸起4.1；极耳揉平位5；卡接部6；凹槽6.1；焊接部7；通孔7.1。
具体实施方式
参见图1-图3，本发明涉及一种方形铝壳锂离子电池，包括壳体1和盖板2，所述壳体1内设有卷芯3、导电体4和集流体，所述卷芯3两端设有极耳揉平位5，所述极耳揉平位5与导电体4焊接，所述集流体设有卡接部6和焊接部7，所述卡接部6与导电体4卡接，所述焊接部7与盖板2焊接。
所述导电体4设有凸起4.1，所述卡接部6对应凸起4.1设有凹槽6.1。
所述凸起4.1为球状凸起。
所述焊接部7与卡接部6弧形连接，所述弧形连接加强了集流体整体的强度，使焊接部7与卡接部6之间不易折断。
所述卷芯3为多只卷芯对齐并排连接，所述卷芯3形状为圆柱形，所述极耳揉平位5为圆形截面。
所述导电体4焊接面的面积小于卷芯揉平位5的面积，防止发生短路，对电芯进行保护；所述焊接部7设有通孔7.1，所述通孔7.1紧靠弧形连接处。一旦电芯短路时快速熔断，对电芯进行双重保护。
一种方形铝壳锂离子电池的装配方法，采用上述的电池，其装配包括以下步骤：
步骤一、极片卷绕：卷绕后极耳位于卷芯的两侧；
步骤二、卷芯揉平：将极耳留白处揉平；
步骤三、导电体焊接：将极耳揉平位与导电体焊接成一体；
步骤四、导电体与集流体装配：导电体与集流体的卡接部进行卡接；
步骤五、盖板焊接：集流体的焊接部与盖板焊接；
步骤六、包绝缘膜；
步骤七、入壳。
所述卷芯为多只卷芯，通过高温胶带或者终止胶带将几个圆柱体卷芯进行排列捆扎。
实施例1：以20120103锂离子电池装配方法
1.极片卷绕：涂布采用连续式涂布，采用圆柱体卷绕方式将隔膜包负极，负极包正极，极片宽度约116mm，极耳宽度约6mm，卷绕后得到圆柱形的卷芯，圆柱高118mm，圆柱卷绕后直径为19mm；将5个卷芯对齐，正极对正极，负极对负极，用终止胶带在卷芯两侧进行捆绑。
2.卷芯揉平：将卷芯捆扎步骤的卷芯两侧极耳留白部分进行超声揉平，功率800W,揉平时间约为2秒，揉平深度约为4-5mm，两侧气缸压力为1-1.5MPa。
3.卷芯与导电体焊接:正、负极导电体优先通过激光焊与卷芯3连接，导电体4焊接面的面积要小于极耳揉平位5面积，防止电芯短路，焊接路径为圆形路径，焊接功率800W。
4.导电体与集流体装配:正、负极集流体与导电体4挤压装配卡位连接。
5.盖板焊接：集流体的焊接部7与盖板2焊接。
6.包绝缘膜：绝缘膜将除盖板外的裸露部分包裹起来，绝缘膜厚度不低于0.1mm。
7.组装入壳，将包好绝缘膜的卷芯装入电池壳体1内。
相关测试结果：
一、揉平效果
由于圆柱体结构受力稳定，不易变形，揉平效果很好，被揉平后电芯两个端面的箔材会向中心收聚，揉面平整，不会出现外翻的情况，时间快，效率高。
二、容量测试
内部卷芯设计变更前，电芯整体平均容量约22Ah。本发明实际平均容量22.54Ah。
三、注液时间测试
采用同样的注液参数，原来循环次数为10次，本发明循环次数减少，只需7次。保证电解液不会外漏，本发明注液时间缩短30%，而且浸润效果好。
三、对10支电池进行挤压安全测试
参照GB/T31485-2015，电芯在25±5℃条件下以1.0C充满电；将电芯放置在挤压设备的两个挤压板之间，连接好电压和温度采集线，以（5±1）mm/s的速度垂直于电芯极板方向施压；当电芯电压达到0V或变量达到30%或挤压压力达到200KN后停止挤压，结束测试，观察1h后，所有电池不起火，不爆炸。
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 (8)

1.一种方形铝壳锂离子电池，其特征在于：包括壳体（1）和盖板（2），所述壳体（1）内设有卷芯（3）、导电体（4）和集流体，所述卷芯（3）两端设有极耳揉平位（5），所述极耳揉平位（5）与导电体（4）焊接，所述集流体设有卡接部（6）和焊接部（7），所述卡接部（6）与导电体（4）卡接，所述焊接部（7）与盖板（2）焊接。
2.根据权利要求1所述的一种方形铝壳锂离子电池，其特征在于：所述导电体（4）设有凸起（4.1），所述卡接部（6）对应凸起（4.1）设有凹槽（6.1）。
3.根据权利要求2所述的一种方形铝壳锂离子电池，其特征在于：所述凸起（4.1）为球状凸起。
4.根据权利要求1所述的一种方形铝壳锂离子电池，其特征在于：所述焊接部（7）与卡接部（6）弧形连接，且所述焊接部（7）设有通孔（7.1），所述通孔（7.1）紧靠弧形连接处。
5.根据权利要求1所述的一种方形铝壳锂离子电池，其特征在于：所述卷芯（3）为多只卷芯对齐并排连接，所述卷芯（3）形状为圆柱形，所述极耳揉平位（5）为圆形截面。
6.根据权利要求1所述的一种方形铝壳锂离子电池，其特征在于：所述导电体（4）焊接面的面积小于卷芯揉平位（5）的面积。
7.一种方形铝壳锂离子电池的装配方法，其特征在于：采用权利要求1-6之一所述的电池，其装配包括以下步骤：
步骤一、极片卷绕：卷绕后极耳位于卷芯的两侧；
步骤二、卷芯揉平：将极耳留白处揉平；
步骤三、导电体焊接：将极耳揉平位与导电体焊接成一体；
步骤四、导电体与集流体装配：导电体与集流体的卡接部进行卡接；
步骤五、盖板焊接：集流体的焊接部与盖板焊接；
步骤六、包绝缘膜；
步骤七、入壳。
8.一种方形铝壳锂离子电池的装配方法，其特征在于：所述卷芯为多只卷芯，通过高温胶带或者终止胶带将几个圆柱体卷芯进行排列捆扎。
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