CN109818082A - 方形卷绕式锂离子电池的装配方法和锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池装配技术领域，涉及一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法和锂离子电池。该锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：通过至少一次热压和/或冷压的方式，对卷芯进行定型；卷芯的两端分别为正极留白区和负极留白区；将定型后的卷芯的至少一部分正极留白区和负极留白区进行揉平，分别形成正极揉平区和负极揉平区；利用激光焊接的方式分别将正极揉平区和负极揉平区与正极汇流排和负极汇流排焊接在一起；入壳，得到方形卷绕式锂离子电池。本发明提高了方形卷绕的全极耳设计的电池能量密度，缓解了传统的装配工艺存在卷芯有效体积占比小、电池能量密度低、多卷芯并联装配困难等问题，并且工艺流程简单、易行，高效可控，工艺损耗少。

Description

方形卷绕式锂离子电池的装配方法和锂离子电池

技术领域

本发明属于电池装配技术领域，具体而言，涉及一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法和锂离子电池。

背景技术

锂电池因其电压高、比能量大、充放电寿命长、放电性能稳定、自放电率低和无污染等优点，在新能源汽车、储能等领域得到了广泛的应用。随着市场发展尤其是新能源汽车的快速发展，行业的需要，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。根据《中国制造2025》明确了动力电池的发展规划：2020年，电池能量密度达到300Wh/kg；2025年，电池能量密度达到400Wh/kg；2030年，电池能量密度达到500Wh/kg。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。

目前，方形卷绕动力锂电池常用的提高锂电池倍率的一种方法是增加极耳载流面积，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。传统的全极耳方案：不需要对未涂布集流体模切处理，且焊接工艺简单，但是由于通过超声焊接把正或负极留白处与汇流排焊接，焊接较面积大，且焊接时，层与层间的错位造成正负极涂布留白占比高，所以单体外壳内卷心的有效体积占比少，同一尺寸的全极耳方案比多极耳方案的能量密度低5％～15％；当单体容量做大时，需要多只卷芯并联，多只电芯并联组装工艺复杂难以实现，且卷芯的有效体积占比更少。传统的多极耳方案：由于要对极片的未涂布集流体部分模切，多了一道工序；且模切后的极片在卷绕工序，对卷绕机要求高，且生产效率低；集流体的留白设计比较多，造成的工艺损耗也多，对提高极片的压实有一定影响。

因此，所期望的提供一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，能够缓解现有的全极耳设计方案存在的电池能量密度低，设计为多卷芯并联时装配困难的问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，该方法装配得到的电池能量密度大，多卷芯并联装配容易，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种锂离子电池，利用上述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法得到。

本发明的第三目的在于提供一种包含上述锂离子电池的电动工具、电动车辆或电力储存系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：

通过至少一次热压和/或至少一次冷压的方式，对卷芯进行定型，所述卷芯的两端分别为正极留白区和负极留白区；

将定型后的卷芯的至少一部分正极留白区和至少一部分负极留白区进行揉平，分别形成正极揉平区和负极揉平区；

利用激光焊接的方式将正极揉平区与正极汇流排焊接在一起，将负极揉平区与负极汇流排焊接在一起；

入壳，得到方形卷绕式锂离子电池。

作为进一步优选技术方案，通过至少一次热压与至少一次冷压相结合的方式，对卷芯进行定型；

优选地，所述至少一次热压与至少一次冷压相结合包括单次热压与单次冷压相结合、单次热压与多次冷压相结合、多次热压与单次冷压相结合或多次热压与多次冷压相结合。

作为进一步优选技术方案，所述热压的温度为65～105℃，时间为20～140s，卷芯压力为0.1～11MPa，优选热压温度为70～100℃，时间为30～120s，卷芯压力为0.1～10MPa；

和/或，所述冷压的温度为≤35℃，时间为20～140s，卷芯压力为0.1～1.1MPa，优选冷压温度为≤30℃，时间为30～120s，卷芯压力为0.1～1MPa。

作为进一步优选技术方案，将全部正极留白区揉平，或者将部分正极留白区揉平；

优选地，将部分正极留白区揉平的方式包括将正极揉平区和正极留白区依次交替的设置在卷芯的一端，或者将正极揉平区和正极留白区连续的设置在卷芯的一端；

和/或，将全部负极留白区揉平，或者将部分负极留白区揉平；

优选地，将部分负极留白区揉平的方式包括将负极揉平区和负极留白区依次交替的设置在卷芯的一端，或者将负极揉平区和负极留白区连续的设置在卷芯的一端。

作为进一步优选技术方案，所述揉平的方式包括超声揉平、机械振动揉平或揉搓中的至少一种；

优选地，进行揉平时，先将正极留白区揉平再将负极留白区揉平，或者先将负极留白区揉平再将正极留白区揉平，或者同时将正极留白区和负极留白区揉平；

优选地，正极揉平区的深度为0.5～5mm，优选为1～4mm；

和/或，负极揉平区的深度为0.5～5mm，优选为1～4mm。

作为进一步优选技术方案，先将正极汇流排与正极盖板焊接在一起，再将正极汇流排与正极揉平区激光焊接在一起；

和/或，先将负极汇流排与负极盖板焊接在一起，再将负极汇流排与负极揉平区激光焊接在一起。

作为进一步优选技术方案，在激光焊接和入壳之间设有包绝缘膜的步骤；

优选地，所述包绝缘膜包括：采用绝缘膜包覆所述卷芯，其中，与所述正极汇流排和/或负极汇流排接触的绝缘膜的厚度不低于0.1mm，其余的绝缘膜的厚度不低于0.05mm。

作为进一步优选技术方案，所述卷芯包括单只卷芯或多只并联卷芯的卷芯组合体；

优选地，卷芯为多只并联卷芯的卷芯组合体时，在揉平之前将多只卷芯并联在一起，或者在激光焊接之后将多只卷芯并联在一起。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种锂离子电池，利用上所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法得到。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种包含上述锂离子电池的电动工具、电动车辆或电力储存系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)、本发明提供的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，先通过热压和/或冷压的方式对卷芯进行定型，再将定型后的卷芯的正极留白区和负极留白区进行揉平，然后利用激光焊接的方式分别将正负极揉平区与正负极汇流排焊接在一起，减少了卷芯的无效宽度，增加了卷芯的有效占比，从而可以缓解传统的装配工艺存在卷芯有效体积占比小、电池能量密度低、多卷芯并联装配困难的问题。与传统的全极耳装配工艺相比，本发明装配的电芯有效利用空间增加了7～15％，提高了方形卷绕的全极耳设计的电池能量密度。

(2)、本发明通过热压和/或冷压的方式对卷芯进行定型，为后续的工序打下基础，使得后续的揉平和激光焊接更高效、顺利的进行，并且定型方式操作简单，容易实现，可控性好。

(3)、本发明采用揉平技术将正负极留白处揉平，减少了卷芯无效宽度，提升了卷芯在壳提内的有效体积；采用激光焊接将汇流排与卷芯揉平区焊接在一起，减少了焊接造成的无效体积。

由于采用揉平技术与激光焊接，减少了卷芯的无效宽度，减少了由于焊接造成的无效体积，增加了卷芯的有效占比，提高了方形卷绕的全极耳设计的电池能量密度；且由于采用揉平技术与激光焊接，不会出现焊接时的留白错位问题，焊接占用留白宽度窄，所以在极片设计时，可以减少留白宽度的设计，减少正负极集流体的工艺损耗。由于改变了焊接方式，不存在传统超声焊接存在的多卷心并联的装配问题，使得多卷心并联的装配更容易实现。

(4)、本发明装配工艺流程简单、易行，方便控制，过程安全，高效可控，工艺损耗少，成本低，易于实现大规模工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的定型后的卷芯示意图；

图2为本发明实施例1提供的揉平后的效果示意图；

图3为本发明实施例1提供的焊接后的效果示意图；

图4为本发明实施例2提供的揉平后的效果示意图；

图5为本发明实施例2提供的焊接后的效果示意图；

图6为本发明实施例3提供的揉平后的效果示意图；

图7为本发明实施例3提供的焊接后的效果示意图；

图8为本发明实施例5－7提供的卷芯并联后的效果示意图；

图9为本发明实施例5提供的揉平后的效果示意图；

图10为本发明实施例6提供的揉平后的效果示意图；

图11为本发明实施例7提供的揉平后的效果示意图；

图12为本发明实施例6提供的焊接后的效果示意图。

图标：10－卷芯；20－隔膜；30－正负极留白；40－留白区；50－揉平区；60－汇流排；70－焊印；80－胶带；

101－正极留白区；102－正极揉平区；201－负极留白区；202－负极揉平区；301－正极汇流排；401－负极汇流排。

具体实施方式

下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

需要说明的是：

本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，除非另有说明，各个操作步骤可以顺序进行，也可以不按照顺序进行。优选地，本文中的操作方法是顺序进行的。

除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义形同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法、材料或结构也可应用于本发明中。

第一方面，在至少一个实施例中提供一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：

通过至少一次热压和/或至少一次冷压的方式，对卷芯进行定型，所述卷芯的两端分别为正极留白区和负极留白区；

将定型后的卷芯的至少一部分正极留白区和至少一部分负极留白区进行揉平，分别形成正极揉平区和负极揉平区；

利用激光焊接的方式将正极揉平区与正极汇流排焊接在一起，将负极揉平区与负极汇流排焊接在一起；

入壳，得到方形卷绕式锂离子电池。

现有的锂离子动力电池按形状分可分为方形动力锂离子电池和圆柱形动力锂离子电池，其电池制作过程中采取的方法主要有叠片式和卷绕式，其中，方形卷绕式锂离子锂电池生产效率高，结构简单，应用范围广。

传统的全极耳装配方案一般包括：卷绕—卷心正负极与汇流排焊接(汇流排与盖板是一体的)—包绝缘膜—入壳；这种方案具有不需要对未涂布集流体模切处理，且焊接工艺简单的特点，但是其设计方案的电池能量密度低，且设计为多卷芯并联时装配困难。即，现有的结构导致卷芯空间利用率低，单体能量密度的提升受到严重限制。

进一步地讲，传统的方形卷绕锂离子电池的全极耳设计方案，一般通过超声焊接把正极或负极留白处与汇流排焊接，为了保证连接强度与载流面积，焊印较宽(一般4mm以上)，且焊接时，层与层间的错位造成正负极涂布留白占比高，所以单体外壳内卷心的有效体积占比少，电池能量密度低，同一尺寸的全极耳方案比多极耳方案的能量密度低5％～15％；当单体容量做大时，需要多只卷芯并联，多只电芯并联组装工艺复杂难以实现，且卷芯的有效体积占比更少。

鉴于此，本发明创造性的提供了通过热压和/或冷压的方式对卷芯进行定型、揉平和激光焊接等的方式，进行方形卷绕式锂离子电池的装配，进而有效缓解现有的方形卷绕锂离子电池的全极耳设计方案中卷心有效体积占比少，电池能量密度低的问题，以及多卷心并联装配难的问题。

进一步地讲，为了便于卷芯与正负极极耳连接，方形卷芯两端有一定宽度的正负极留白集流体增加了卷芯的宽度，通过揉平技术将卷芯两端留白的集流体揉短，以减少方形卷芯的无效宽度。方形卷芯两端的集流体揉短后，采用激光焊将汇流排与卷芯揉平部位焊接在一起。由于不像传统的超声焊接模式，焊接后焊印的宽度较宽，占有卷芯宽度较大的比例，而采用激光焊接，占用的卷芯宽度比较少(主要由汇流排的厚度决定)，因此可有效减少由于焊接造成的无效体积。此外，针对多卷芯并联的装配问题，由于改变了焊接模式，不存在传统超声焊接存在的多卷芯并联的装配问题。

因此，一方面，本发明由于采用揉平技术与激光焊接，减少了卷芯的无效宽度，增加了卷芯的有效占比，与传统的全极耳装配工艺相比，本发明装配的卷芯有效利用空间增加了7～15％，提高了方形卷绕的全极耳设计的电池能量密度；且由于采用揉平技术与激光焊接，不会出现焊接时的留白错位问题，焊接占用留白宽度窄，所以在极片设计时，可以减少留白宽度的设计，减少正负极集流体的工艺损耗，还会使得多卷心并联的装配容易。另一方面，由于方形卷绕式电池和圆柱形卷绕式电池的结构差异，使得二者的装配方式也会有所差异，将适用于圆柱形卷绕式电池的揉平和/或激光焊接应用在方形卷绕电池中时会遇到困难，基于此，本发明先采用热压和/或冷压的方式对卷芯进行定型，然后再进行揉平和激光焊接，这样可以有效缓解方形卷绕电池难以揉平，极大影响工作效率的问题，为后续的工序打下坚实的基础，使得后续的揉平和激光焊接更高效、顺利的进行，并且定型方式操作简单，容易实现，可控性好。

综上，本发明采用热压和/或冷压的方式对卷芯进行定型，缓解了方形卷绕式电池难以揉平，揉平和焊接等后续工序操作困难的问题，为该装配方法奠定了坚实的基础，极大提升了工作效率；采用揉平技术把正负极留白处(留白区)揉平，减少卷芯无效宽度，提升卷芯在壳体内的有效体积；采用激光焊接将汇流排与卷芯揉平区焊接在一起，减少了焊接造成的无效体积。

应当理解的是，上述卷芯也可以称为电芯，为多层结构卷绕而成，一般是由隔膜、正极和负极按照一定的顺序卷绕而成。例如卷芯为按照隔膜、正极片、隔膜、负极片、隔膜的顺序卷绕而成的多层卷绕结构。

在正极和负极极片的边缘设置有未附着电极材料并用来形成极耳的留白区，留白区一般设置在极片一侧的边缘；将卷芯两端部的正极留白区和负极留白区分别焊接形成正极全极耳和负极全极耳。

在一种优选的实施方式中，通过至少一次热压与至少一次冷压相结合的方式，对卷芯进行定型；

优选地，所述至少一次热压与至少一次冷压相结合包括单次热压与单次冷压相结合、单次热压与多次冷压相结合、多次热压与单次冷压相结合或多次热压与多次冷压相结合。

应当理解的是，上述热压和/或冷压包括单次热压、单次冷压、多次热压、多次冷压或热压与冷压相结合的方式；本发明优选采用通过热压与冷压相结合的方式，对卷芯进行定型。

进一步地讲，根据本发明，正负极片采用全极耳设计，正、负极片与隔膜的组装模式为卷绕，卷芯形状为方形，首先将卷芯定型，而后采用揉平设备把正负极留白区揉平，再采用激光焊接将汇流排与卷芯揉平区焊接在一起。其中，卷芯定型方式为热压和/或冷压，可以理解的是，热压和/或冷压包括热压、冷压以及热压和冷压相结合的操作方式。

需要说明的是，本发明的热压和/或冷压包括多种操作模式，例如可以为单次热压、可以为单次冷压、可以为多次热压、可以为多次冷压，也可以为单次热压和单次冷压结合，也可以为多次热压和多次冷压相结合的方式等。本发明对于上述定型的具体操作模式不做特殊限制，只要不对本发明的目的产生限制即可。

较佳的，通过热压与冷压相结合的方式，对卷芯进行定型；更佳的，通过先进行热压再进行冷压的方式，对卷芯进行定型。其中，热压与冷压相结合的方式包括单次热压与单次冷压相结合、多次热压与单次冷压相结合或多次热压与多次冷压相结合的方式，即可以采用先热压再冷压、热压与冷压交替进行或多次热压和冷压的方式对卷芯进行定型。

这样，通过先进行热压再进行冷压的方式，对卷芯进行定型，可以更好的缓解方形卷绕电池难以揉平，后续工序操作困难，极大影响工作效率的问题，为后续的工序打下坚实的基础，使得后续的揉平和激光焊接更高效、顺利的进行，极大提升工作效率。

在一种优选的实施方式中，所述热压的温度为65～105℃，时间为20～140s，卷芯压力为0.1～11MPa，优选热压温度为70～100℃，时间为30～120s，卷芯压力为0.1～10MPa；

和/或，所述冷压的温度为≤35℃，时间为20～140s，卷芯压力为0.1～1.1MPa，优选冷压温度为≤30℃，时间为30～120s，卷芯压力为0.1～1MPa。

需要说明的是，本发明对于热压和冷压所采用的设备以及具体操作方式不做特殊限制，只要不对本发明的目的产生限制即可。

较佳的，热压的温度为65～105℃，优选为70～100℃，典型但非限制性的例如可以为60℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或105℃；热压的时间为20～140s，优选为30～120s，典型但非限制性的例如可以为20s、30s、50s、60s、80s、90s、100s、120s或140s；卷芯压力为0.1～11MPa，优选为0.1～10MPa，典型但非限制性的例如可以为0.1Mpa、0.5Mpa、1Mpa、2Mpa、3Mpa、5Mpa、8Mpa或10Mpa。

较佳的，冷压的温度为≤35℃，优选为≤30℃，典型但非限制性的例如可以为35℃、30℃、28℃、25℃、20℃、18℃、15℃或10℃等；冷压的时间为20～140s，优选为30～120s，典型但非限制性的例如可以为20s、30s、50s、60s、80s、90s、100s、120s或140s；卷芯压力为0.1～1.1MPa，优选为0.1～1MPa，典型但非限制性的例如可以为0.1Mpa、0.2Mpa、0.5Mpa、0.6Mpa、0.8Mpa或1Mpa。

在上述操作条件下对卷芯进行定型，可以更方便后续的揉平和激光焊接工序的进行，能耗低，效率高。

在一种优选的实施方式中，将全部正极留白区揉平，或者将部分正极留白区揉平；

和/或，将全部负极留白区揉平，或者将部分负极留白区揉平；

优选地，将部分正极留白区揉平的方式包括将正极留白区和正极揉平区依次交替的设置在卷芯的一端，或者将正极留白区和正极揉平区连续的设置在卷芯的一端；

优选地，将部分负极留白区揉平的方式包括将负极留白区和负极揉平区依次交替的设置在卷芯的一端，或者将负极留白区和负极揉平区连续的设置在卷芯的一端。

根据本发明，揉平可以是把整个留白区全部揉平，也可以是揉平部分留白区，其中，揉平部分留白区可以是连续的揉平也可以是间隔的揉平。例如，连续的揉平部分留白区可以是上部分是揉平区，而下部分是留白区；间隔的揉平可以是揉平区和留白区依次的交替设置，即自上而下依次可以为揉平区、留白区、揉平区和留白区。

这样，可以更好的适应不同装配要求的方形卷绕式锂离子电池，适应性强，灵活性好，可控性好，应用范围广。

在一种优选的实施方式中，所述揉平的方式包括超声揉平、机械振动揉平或揉搓中的至少一种；

优选地，进行揉平时，先将正极留白区揉平再将负极留白区揉平，或者先将负极留白区揉平再将正极留白区揉平，或者同时将正极留白区和负极留白区揉平；

优选地，正极揉平区的深度为0.5～5mm，优选为1～4mm；

和/或，负极揉平区的深度为0.5～5mm，优选为1～4mm。

需要说明的是，本发明对于揉平所采用的设备以及具体操作方式不做特殊限制，只要不对本发明的目的产生限制即可。

较佳的，揉平可以采用超声揉平设备，也可以采用其他机械振动揉平设备或采用揉搓的模式。揉平可以是逐一将正极留白区和负极留白区揉平，也可以是同时将正极留白区和负极留白区揉平。揉平可以一次只揉平一只卷芯，也可以同时揉平多只卷芯。

需要说明的是，本发明针对的是方形卷绕式锂离子电池，由于结构的差异，揉平操作较为困难，因而在揉平时，需要用夹具或工装夹紧卷芯。

揉平就是把正极留白区和负极留白区揉凹陷一定深度，例如揉平区(正极揉平区或负极揉平区)的深度为0.5～5mm，优选为1～4mm，典型但非限制性的例如可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm或5mm。在此范围内的揉平深度可以较少卷芯的无效宽度，增加卷芯的有效占比，提高电池的能量密度。

在一种优选的实施方式中，先将正极汇流排与正极盖板焊接在一起，再将正极汇流排与正极揉平区激光焊接在一起；

和/或，先将负极汇流排与负极盖板焊接在一起，再将负极汇流排与负极揉平区激光焊接在一起。

应当理解的是，在将汇流排与揉平区焊接在一起之前，优选先将汇流排与盖板焊接在一起，也可以直接采用汇流排与盖板一体式的结构，其为本领域技术人员可以得知的，本发明在此不再详细描述。

可选的，汇流排可以只连接一只卷芯，也可以同时连接多只卷芯。汇流排的宽度小于卷芯的宽度。

在一种优选的实施方式中，在激光焊接和入壳之间设有包绝缘膜的步骤；

优选地，所述包绝缘膜包括：采用绝缘膜包覆所述卷芯，其中，与所述正极汇流排和/或负极汇流排接触的绝缘膜的厚度不低于0.1mm，其余的绝缘膜的厚度不低于0.05mm。

根据本发明，在焊接完之后入壳之前需要进行包绝缘膜，即采用绝缘膜将焊接后的卷芯的五个面包裹起来，其中，与汇流排接触面的绝缘膜的厚度不低于0.1mm，与卷芯壳体内壁接触面的绝缘膜的厚度不低于0.05mm，另外两个面的绝缘膜的厚度也是不低于0.05mm。这样可以防击穿，并且当卷芯温度过高时，还能保障其收缩后仍能全面包裹，提高安全性。

在一种优选的实施方式中，所述卷芯包括单只卷芯或多只并联卷芯的卷芯组合体；

优选地，卷芯为多只并联的卷芯组合体时，在揉平之前将多只卷芯并联在一起，或者在激光焊接之后将多只卷芯并联在一起。

根据本发明，上述方形卷芯，可以是单只卷芯，也可以是多只卷芯并联在一起，并联采用的方法可采用胶带捆绑，也可以采用其他方式捆绑。卷芯并联时，可以在揉平之前进行，也可以在焊接之后进行，本发明采用激光焊接的方式，不会存在传统的超声焊接存在的多卷芯并联装配困难的问题。

应当理解的是，上述装配方法的说明中未详细描述的内容，均是本领域技术人员容易想到的常用参数，因此可以省略对其的详细说明。

第二方面，在至少一个实施例中提供一种锂离子电池，利用上述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法得到。

应当理解的是，该锂离子电池的核心其装配方式，锂离子中的正极材料、负极材料、隔膜材料和电解液等采用现有的即可，本发明对此不做特殊限制。

第三方面，在至少一个实施例中提供包含上述锂离子电池的电动工具、电动车辆或电力储存系统。

本发明的方形卷绕式锂离子电池利用本发明的装配方法得到，具有能量密度大，电化学性能优异等特点。并且，包含本发明的锂离子电池的电动工具、电动车辆或电力储存系统，至少具有与上述锂离子电池相同的优势。

应当理解的是，电动工具可以是是使用锂离子电池作为驱动电源来移动移动部件的电动工具。电动车辆可以是依靠锂离子电池作为驱动电源运行的电动车辆，并且可以是除了锂离子电池之外还装备有其他驱动源的汽车，包括混合动力车，例如可以是电动汽车、电动摩托车等。电力储存系统可以是使用锂离子电池作为电力储存源的电力储存系统。

下面结合具体实施例、对比例和附图，对本发明作进一步说明。

实施例1(单只卷芯锂离子电池装配工艺)

一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：

(1)卷芯定型：将卷好的卷芯，先通过热压机热压，温度控制在80℃，时间控制在60s，卷芯压力为5MPa；而后用冷压机冷压，温度控制在20℃，时间控制在60s，卷芯压力为0.5MPa；定型后的卷芯如图1所示；

(2)揉平：采用超生揉平机将卷芯的正极留白区和负极留白区揉平，揉平为将全部的留白区揉平，揉平深度为2mm；揉平后的效果如图2所示；

(3)焊接：将正极汇流排与正极盖板焊接在一起、负极汇流排与负极盖板焊接在一起，而后采用激光焊接将正极汇流排与正极揉平区激光焊接在一起、负极汇流排与负极揉平区激光焊接在一起，焊接后的效果如图3所示；

(4)包绝缘膜：采用绝缘膜将步骤(3)加工后卷芯的五个面包裹起来，其中，与汇流排接触面的绝缘膜的厚度不低于0.1mm，与卷芯壳体内壁接触面的绝缘膜的厚度不低于0.05mm，另外两个面的绝缘膜的厚度也是不低于0.05mm；

(5)入壳：将步骤(4)加工后的卷芯装入壳体内。

实施例2(单只卷芯锂离子电池装配工艺)

一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，与实施例1的区别在于：

(1)卷芯定型：将卷好的卷芯，先通过热压机热压，温度控制在100℃，时间控制在120s，卷芯压力为10MPa；而后用冷压机冷压，温度控制在30℃，时间控制在100s，卷芯压力为1MPa；

(2)揉平：采用机械振动揉平设备将卷芯的正极留白区和负极留白区揉平，揉平为将部分留白区揉平，上部分为揉平区、下部分为留白区，揉平深度为4mm；揉平后的效果如图4所示；

(3)焊接：将正极汇流排与正极盖板焊接在一起、负极汇流排与负极盖板焊接在一起，而后采用激光焊接将正极汇流排与正极揉平区激光焊接在一起、负极汇流排与负极揉平区激光焊接在一起，焊接后的效果如图5所示。

实施例3(单只卷芯锂离子电池装配工艺)

一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，与实施例1的区别在于：

(1)卷芯定型：将卷好的卷芯，先通过热压机热压，温度控制在70℃，时间控制在30s，卷芯压力为0.2MPa；而后用冷压机冷压，温度控制在25℃，时间控制在30s，卷芯压力为0.1MPa；

(2)揉平：采用超声揉平机将卷芯的正极留白区和负极留白区揉平，揉平为将部分留白区揉平，揉平区与留白区依次交替的设置，揉平深度为1mm；揉平后的效果如图6所示；

(3)焊接：将正极汇流排与正极盖板焊接在一起、负极汇流排与负极盖板焊接在一起，而后采用激光焊接将正极汇流排与正极揉平区激光焊接在一起、负极汇流排与负极揉平区激光焊接在一起，焊接后的效果如图7所示。

实施例4(单只卷芯锂离子电池装配工艺)

一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，与实施例1的区别在于：

(1)卷芯定型：将卷好的卷芯，先通过热压机进行二次热压，温度分别控制在65℃和90℃，时间分别控制在50s和100s，卷芯压力为5MPa；而后用冷压机冷压，温度控制在22℃，时间控制在90s，卷芯压力为0.8MPa。

实施例5－7(两只及以上卷芯锂离子电池装配工艺)

一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：

(1)卷芯定型：将卷好的卷芯，先通过热压机热压，温度控制在70～100℃，时间控制在30～120s，卷芯压力为0.1～10MPa；而后用冷压机冷压，温度控制在≤30℃，时间控制在30～120s，卷芯压力为0.1～1MPa；

(2)卷芯并联：将两只及以上的步骤(1)加工后的卷芯对齐，正极对正极，负极对负极，用终止胶带绑定；卷芯并联的效果如图8所示；

(3)揉平：采用超生揉平机将卷芯的正极留白区和负极留白区揉平，揉平深度为1～4mm；

其中，实施例5的揉平为将全部的留白区揉平，揉平后的效果如图9所示；

实施例6的揉平为将部分留白区揉平，上部分为揉平区、下部分为留白区，揉平后的效果如图10所示；

实施例7的揉平为将部分留白区揉平，揉平区与留白区依次交替的设置，揉平后的效果如图11所示；

(4)焊接：将正极汇流排与正极盖板焊接在一起、负极汇流排与负极盖板焊接在一起，而后采用激光焊接将正极汇流排与正极揉平区激光焊接在一起、负极汇流排与负极揉平区激光焊接在一起；其中实施例6焊接后的效果如图12所示；

(5)包绝缘膜：采用绝缘膜将步骤(4)加工后卷芯的五个面包裹起来，其中，与汇流排接触面的绝缘膜的厚度不低于0.1mm，与卷芯壳体内壁接触面的绝缘膜的厚度不低于0.05mm，另外两个面的绝缘膜的厚度也是不低于0.05mm；

(6)入壳：将步骤(5)加工后的卷芯装入壳体内。

实施例8(两只及以上卷芯锂离子电池装配工艺)

一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，与实施例6的区别在于：

(1)卷芯定型，同实施例6；

(2)揉平，同实施例6；

(3)卷芯与汇流排焊接：采用激光焊接将正极汇流排与正极揉平区激光焊接在一起、负极汇流排与负极揉平区激光焊接在一起；

(4)卷芯并联：将两只及以上的步骤(3)加工后的卷芯对齐，正极对正极，负极对负极，用终止胶带绑定；卷芯并联的效果如图12所示；

(5)盖板与汇流排焊接：将连接卷芯的多只正、负极极耳与盖板的正、负极极柱采用超声焊接、激光焊接或其他焊接方式连接在一起；

(6)包绝缘膜，同实施例6；

(7)入壳，同实施例6。

对比例1

一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，与实施例1的区别在于：省略了步骤(1)卷芯定型，即本对比例直接将卷好的卷芯进行揉平。

对比例2

一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，与实施例1的区别在于：步骤(3)中采用超声焊接，即本对比例利用超声焊接的方式分别将正极揉平区和负极揉平区与正极汇流排和负极汇流排焊接在一起。

对比例3(单只卷芯锂离子电池装配工艺)

与实施例1的区别在于：

现有的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，包括：卷绕—定型—卷心正负极与汇流排焊接(汇流排与盖板是一体的)—包绝缘膜—入壳。

对比例4(两只及以上卷芯锂离子电池装配工艺)

与实施例5的区别在于：

现有的方形卷绕式锂离子电池的装配方法。

性能测试

分别对各实施例和对比例的方形卷绕式锂离子电池进行比能量密度性能测试，测试结果如表1所示。

上述电池的正极材料为磷酸亚铁锂，负极材料为人造石墨，电解液为锂离子电池常规有机电解液。

表1方形卷绕式锂离子电池性能测试结果

项目	比能量密度(Wh/kg)
		实施例1	151
实施例2	145
		实施例3	144
实施例4	146
		实施例5	173
实施例6	173
		实施例7	175
实施例8	173
		对比例1	130
对比例2	132
		对比例3	135
对比例4	154

由以上可以看出，本发明的方形卷绕式锂离子电池装配方法，可以提升卷芯在壳体内的有效占比，对电芯能量密度的提升提交明显。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种方形卷绕式锂离子电池的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过至少一次热压和/或至少一次冷压的方式，对卷芯进行定型，所述卷芯的两端分别为正极留白区和负极留白区；

将定型后的卷芯的至少一部分正极留白区和至少一部分负极留白区进行揉平，分别形成正极揉平区和负极揉平区；

利用激光焊接的方式将正极揉平区与正极汇流排焊接在一起，将负极揉平区与负极汇流排焊接在一起；

入壳，得到方形卷绕式锂离子电池。

2.根据权利要求1所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，其特征在于，通过至少一次热压与至少一次冷压相结合的方式，对卷芯进行定型；

优选地，所述至少一次热压与至少一次冷压相结合包括单次热压与单次冷压相结合、单次热压与多次冷压相结合、多次热压与单次冷压相结合或多次热压与多次冷压相结合。

3.根据权利要求1或2所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，其特征在于，所述热压的温度为65～105℃，时间为20～140s，卷芯压力为0.1～11MPa，优选热压温度为70～100℃，时间为30～120s，卷芯压力为0.1～10MPa；

和/或，所述冷压的温度为≤35℃，时间为20～140s，卷芯压力为0.1～1.1MPa，优选冷压温度为≤30℃，时间为30～120s，卷芯压力为0.1～1MPa。

4.根据权利要求1所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，其特征在于，将全部正极留白区揉平，或者将部分正极留白区揉平；

优选地，将部分正极留白区揉平的方式包括将正极揉平区和正极留白区依次交替的设置在卷芯的一端，或者将正极揉平区和正极留白区连续的设置在卷芯的一端；

和/或，将全部负极留白区揉平，或者将部分负极留白区揉平；

优选地，将部分负极留白区揉平的方式包括将负极揉平区和负极留白区依次交替的设置在卷芯的一端，或者将负极揉平区和负极留白区连续的设置在卷芯的一端。

5.根据权利要求1或4所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，其特征在于，所述揉平的方式包括超声揉平、机械振动揉平或揉搓中的至少一种；

优选地，进行揉平时，先将正极留白区揉平再将负极留白区揉平，或者先将负极留白区揉平再将正极留白区揉平，或者同时将正极留白区和负极留白区揉平；

优选地，正极揉平区的深度为0.5～5mm，优选为1～4mm；

和/或，负极揉平区的深度为0.5～5mm，优选为1～4mm。

6.根据权利要求1所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，其特征在于，先将正极汇流排与正极盖板焊接在一起，再将正极汇流排与正极揉平区激光焊接在一起；

和/或，先将负极汇流排与负极盖板焊接在一起，再将负极汇流排与负极揉平区激光焊接在一起。

7.根据权利要求1所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，其特征在于，在激光焊接和入壳之间设有包绝缘膜的步骤；

优选地，所述包绝缘膜包括：采用绝缘膜包覆所述卷芯，其中，与所述正极汇流排和/或负极汇流排接触的绝缘膜的厚度不低于0.1mm，其余的绝缘膜的厚度不低于0.05mm。

8.根据权利要求1所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法，其特征在于，所述卷芯包括单只卷芯或多只并联卷芯的卷芯组合体；

优选地，卷芯为多只并联卷芯的卷芯组合体时，在揉平之前将多只卷芯并联在一起，或者在激光焊接之后将多只卷芯并联在一起。

9.一种锂离子电池，其特征在于，利用权利要求1～8任一项所述的方形卷绕式锂离子电池的装配方法得到。

10.一种电动工具、电动车辆或电力储存系统，其特征在于，包含权利要求9所述的锂离子电池。