CN110165134A - 一种动力电池的制造方法及动力电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池的制造方法及动力电池，属于电池生产技术领域。该制造方法通过先将正连接片与正极柱、负连接片和负极柱焊接，此时由于焊接过程发生在卷芯外，不会有焊渣掉落至卷芯内的风险；然后将正连接片与卷芯的正极耳、负连接片与卷芯的负极耳超声焊接，此时由于采用超声焊接，在焊接过程中不会产生焊渣，因此也不存在焊渣掉落至卷芯内的风险；最后将卷芯、正连接片和负连接片置于电池壳体内，正、负极柱分别穿过设置在外壳顶盖上的正、负极孔，并将外壳顶盖和电池壳体扣装以及进行边缘焊接，此时由于电池壳体和外壳顶盖能够防护卷芯，故焊渣也不会掉落至卷芯内。该制造方法能够避免焊渣进入卷芯内，降低了动力电池短路的风险。

Description

一种动力电池的制造方法及动力电池

技术领域

本发明涉及电池生产技术领域，尤其涉及一种动力电池的制造方法及动力电池。

背景技术

随着全球范围内日益严重的能源危机和环境污染问题，绿色可持续发展能源逐渐成为全球追逐的目标。锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、自放电低以及对环境友好等特点，已经成为电子产品和电动汽车的能量源。

当前动力电池提升其电芯能量密度主要从以下三个方面着手：第一个方面是从化学材料体系上，通过提高活性物质能量密度实现，比如使用高镍三元和硅碳负极；第二个方面从电极配方上，尽量减少非活性物质的用量，在保证产品性能的基础上减少铝箔、铜箔的使用以及降低机械件的重量；第三个方面是通过优化电池内部结构，提升电池体积利用率，例如采用取消折极耳的装配工艺。局限于材料领域的发展速度以及非活性物质用量的减少量有限，从上述第一方面和第二方面提升电芯能量密度均比较困难。而取消折极耳的装配工艺能够使弯折极耳的无效空间被利用起来，显著的提升了动力电池的能量密度。因此，现有技术中多从第三个方面来提升动力电池的能量密度。

动力电池在取消折极耳装配工艺后的常规生产方法是：首先是将卷芯与连接片连接,然后将连接片与设置在顶盖板上的正、负极柱通过激光焊接组装到一起。但是由于激光焊接过程产生的金属熔池不可避免地会出现大量飞溅焊渣，因此在将连接片和正负极柱激光焊接时，焊接过程中形成的金属焊渣会掉落至与连接片连接的卷芯内。动力电池活化后或后续使用过程中位于卷芯内部的金属焊渣会在卷芯内部发生移动，极易引发电池内部短路，具有很大的安全风险。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种动力电池的制造方法，在制造动力电池的过程中焊接产生的焊渣不会掉入卷芯内，能够降低动力电池在使用过程中发生短路的风险，有利于提高安全性能。

本发明的另一个目的在于提供一种动力电池，该动力电池在使用过程中不易发生短路，使用安全性能较高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力电池的制造方法，包括以下步骤：

制备具有正极片和负极片的卷芯；

将正连接片的一端与正极柱焊接，将负连接片的一端与负极柱焊接；

将所述正连接片的另一端与所述正极片上的正极耳超声焊接，将所述负连接片的另一端与所述负极片上的负极耳超声焊接；

将所述卷芯、所述正连接片和所述负连接片置于电池壳体内；

将所述正极柱穿过设置在外壳顶盖上的正极孔，将所述负极柱穿过设置在所述外壳顶盖上的负极孔；

将所述外壳顶盖扣装在所述电池壳体上，并将所述外壳顶盖和所述电池壳体的边缘焊接。

作为优选，采用激光焊、超声焊或者电阻焊将所述正连接片和所述正极柱焊接；和/或

采用激光焊、超声焊或者电阻焊将所述负连接片和所述负极柱焊接。

作为优选，采用激光焊或者氩弧焊将所述外壳顶盖和所述电池壳体的边缘焊接。

作为优选，制造具有正极片和负极片的卷芯具体包括如下步骤：

制备所述正极片，裁切所述正极片形成所述正极耳；

制备所述负极片，裁切所述负极片形成所述负极耳；

环绕卷针的周向卷绕层叠设置的所述正极片、内隔膜、所述负极片和外隔膜形成裸电芯；

利用具有预设温度和预设压力的压板对所述裸电芯进行整形，以形成所述卷芯。

作为优选，制备所述正极片，裁切所述正极片形成所述正极耳具体包括如下步骤：

将正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂涂覆在正极集流体的部分结构上形成所述正极片；

按照所述正极活性材料、所述正极导电剂以及所述正极粘结剂在所述正极集流体上的涂覆位置将所述正极片分为正极片涂覆区和正极片未涂覆区；

裁切所述正极片未涂覆区形成所述正极耳。

作为优选，制备所述负极片，裁切所述负极片形成所述负极耳具体包括如下步骤：

将负极活性材料、负极导电剂以及负极粘结剂涂覆在负极集流体的部分结构上形成所述负极片；

按照所述负极活性材料、所述负极导电剂以及所述负极粘结剂在所述负极集流体上的涂覆位置将所述负极片分为负极片涂覆区和负极片未涂覆区；

裁切所述负极片未涂覆区形成所述负极耳。

作为优选，在将正连接片的一端与正极柱焊接，并将负连接片的一端与负极柱焊接之后还包括如下步骤：

清洗所述正连接片和所述正极柱的焊接处；

清洗所述负连接片和所述负极柱的焊接处。

作为优选，在将所述正极柱穿过设置在外壳顶盖上的正极孔，将所述负极柱穿过设置在所述外壳顶盖上的负极孔之后还包括如下步骤：

在所述正极柱和所述正极孔之间、所述负极柱和所述负极孔之间设置密封圈。

作为优选，在将所述外壳顶盖扣装在所述电池壳体上，并将所述外壳顶盖和所述电池壳体的边缘焊接之后还包括如下步骤：

依次进行真空干燥工序、注液工序、化成工序、除气工序和分容工序。

一种动力电池，包括卷芯、正连接片、负连接片、正极柱、负极柱、电池壳体和外壳顶盖，所述卷芯上一体成型有正极耳和负极耳，所述正连接片的一端与所述正极柱焊接，另一端与所述正极耳超声焊接，所述负连接片的一端与所述负极柱焊接，另一端与所述负极耳超声焊接；所述卷芯、所述正连接片和所述负连接片置于所述电池壳体内，所述正极柱穿过所述外壳顶盖上的正极孔设置，所述负极柱穿过所述外壳顶盖上的负极孔设置；所述外壳顶盖盖设在所述电池壳体的开口处，并与所述电池壳体焊接。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种动力电池的制造方法，该制造方法先将正连接片与正极柱、负连接片和负极柱焊接，此时由于焊接过程发生在卷芯外，因此在焊接过程中即使产生焊渣，也不会有焊渣掉落至卷芯内的风险；然后将正连接片与卷芯的正极耳、负连接片与卷芯的负极耳超声焊接，此时由于采用超声焊接，在焊接过程中不会产生焊渣，因此也不存在焊渣掉落至卷芯内的风险；最后将卷芯、正连接片和负连接片置于电池壳体内，正、负极柱分别穿过设置在外壳顶盖上的正、负极孔，并将外壳顶盖和电池壳体扣装以及进行边缘焊接，此时由于电池壳体和外壳顶盖能够防护卷芯，因此即使在焊接过程中产生焊渣，焊渣也不会掉落至卷芯内。利用上述制造方法在动力电池的整个制造过程中，均不会出现焊渣进入卷芯的问题，从而在极大程度上降低了动力电池在活化后或后续使用过程中发生短路的风险，有利于提高动力电池的使用安全性能。

附图说明

图1是本发明所提供的动力电池的制造方法的流程图；

图2是本发明所提供的正极片裁切前的结构示意图；。

图3是本发明所提供的正极片裁切后的结构示意图；

图4是本发明所提供的负极片裁切前的结构示意图；

图5是本发明所提供的负极片裁切后的结构示意图；

图6是本发明所提供的卷芯的结构示意图；

图7是本发明所提供的正连接片与正极柱焊接后的示意图；

图8是本发明所提供的动力电池的两个卷芯利用连接片连接后的示意图；

图9是本发明所提供的动力电池的结构示意图；

图10是本发明所提供的动力电池的俯视图。

图中：

1、卷芯；2、正连接片；3、负连接片；4、密封圈；

5、正极片；501、正极片涂覆区；502、正极片未涂覆区；503、正极耳；

6、负极片；601、负极片涂覆区；602、负极片未涂覆区；603、负极耳；

7、正极柱；8、负极柱；9、电池壳体；10、外壳顶盖；11、注液口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种动力电池的制造方法，该动力电池如图2至图9所示，包括卷芯1、正连接片2、负连接片3、正极柱7、负极柱8、电池壳体9和外壳顶盖10，卷芯1上设置有正极耳503和负极耳603。

如图1所示，该动力电池的制造方法包括如下步骤：

制备具有正极片5和负极片6的卷芯1；

将正连接片2的一端与正极柱7焊接，将负连接片3的一端与负极柱8焊接；

将正连接片2的另一端与正极耳503超声焊接，将负连接片3的另一端与负极耳603超声焊接；

将卷芯1、正连接片2和负连接片3置于电池壳体9内；

将正极柱7穿过设置在外壳顶盖10上的正极孔，将负极柱8穿过设置在外壳顶盖10上的负极孔；

将外壳顶盖10扣装在电池壳体9上，并将外壳顶盖10和电池壳体9的边缘处焊接。

在本实施例中，该制造方法通过先进行正连接片2与正极柱7、负连接片3和负极柱8焊接，从而使正连接片2与正极柱7、负连接片3和负极柱8的焊接过程发生在卷芯1外，因此在焊接过程中即使产生焊渣，也不会有焊渣掉落至卷芯1内的风险。然后将正连接片2与卷芯1的正极耳503、负连接片3与卷芯1的负极耳603超声焊接，此时虽然焊接位置距离卷芯1较近，但是由于正连接片2与正极耳503、负连接片3与负极耳603采用超声焊接，在焊接过程中不会产生焊渣，因此也不存在焊渣掉落至卷芯1内的风险。最后将卷芯1、正连接片2和负连接片3置于电池壳体9内，正、负极柱8分别穿过设置在外壳顶盖10上的正、负极孔，并将外壳顶盖10和电池壳体9扣装以及进行边缘焊接，此时由于电池壳体9和外壳顶盖10能够防护卷芯1，即使在焊接过程中产生焊渣，焊渣也会被电池壳体9和外壳顶盖10阻挡在卷芯1外部，因此也不会发生焊渣掉落至卷芯1内部的情况。

通过合理规划动力电池各部件的装配工艺，以及选择合适的焊接工艺，使动力电池在装配的各工序内均不会发生焊渣进入卷芯1内部的现象，避免了焊渣在动力电池活化后或后续使用过程中发生移动，在极大程度上降低了动力电池发生短路的风险，有利于提高动力电池的使用安全性能。

进一步地，在本实施例中，上述制造具有正极片5和负极片6的卷芯1具体包括如下步骤：

制备正极片5，裁切正极片5形成正极耳503；

制备负极片6，裁切负极片6形成负极耳603；

环绕卷针的周向卷绕层叠设置的正极片5、内隔膜、负极片6和外隔膜形成裸电芯；

利用具有预设温度和预设压力的压板对裸电芯进行整形，以形成卷芯1。

具体地，在制备正极片5时，通过在正极集流体上涂覆正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂以形成正极片5，正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂均为现有技术，在此不做详细描述。在涂覆时，如图2所示，将正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂涂覆在正极集流体的部分结构上，按照正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂在正极集流体上的涂覆位置将正极片5分为正极片涂覆区501和正极片未涂覆区502。在本实施例中，正极片涂覆区501和正极片未涂覆区502均为长条形，且正极片涂覆区501的宽度大于正极片未涂覆区502的宽度。如此设置便于后期直接裁切正极片未涂覆区502形成正极耳503，有利于提高裸电芯的结构紧凑性。如图3所示，裁切形成的正极耳503呈矩形结构，正极耳503的数量为多个。在正极片5、内隔膜、负极片6和外隔膜卷绕形成裸电芯后，如图6所示，多个正极耳503上下层叠正对设置。

同理，在制备负极片6时，通过在负极集流体上涂覆负极活性材料、负极导电剂以及负极粘结剂以形成负极片6。在涂覆时，如图4所示，将负极活性材料、负极导电剂以及负极粘结剂涂覆在负极集流体的部分结构上形成负极片涂覆区601，按照负极活性材料、负极导电剂以及负极粘结剂在负极集流体上的涂覆位置将负极片6分为负极片涂覆区601和负极片未涂覆区602。如此设置便于后期裁切负极片未涂覆区602形成负极耳603。如图5所示，裁切形成的负极耳603呈矩形结构，负极耳603的数量为多个。在正极片5、内隔膜、负极片6和外隔膜卷绕形成裸电芯后，如图6所示，多个负极耳603上下层叠负对设置。

如图7所示，正连接片2呈T字型，其包括垂直设置的横板和竖板，正极柱7焊接在竖板上。在焊接正连接片2和正极柱7焊接时，根据需求可以选择激光焊、超声焊或者电阻焊中的一种。虽然采用激光焊和电阻焊会在焊接过程中产生焊渣，但是此时由于该焊接过程是在卷芯1外部进行的，因此即使产生焊渣，也不会进入卷芯1内部。而采用超声焊时，由于超声焊接过程根本不会产生焊渣，因此更不会出现焊渣进入卷芯1内部的情况。除了采用焊接外，正连接片2和正极柱7还可以选择一体成型。同理，负连接片3也呈T字型，负极柱8同样设置在负连接片3的竖板上。在焊接负连接片3和负极柱8时，同样可以选择激光焊、超声焊或者电阻焊中的一种。上述焊接具体采用哪一种焊接方式根据实际情况决定，在此不做具体限制。除了采用焊接外，负连接片3和负极柱8还可以选择一体成型。

为了避免残留在正连接片2和正极柱7、负连接片3和负极柱8焊接处的焊渣在动力电池后期加工过程中进入卷芯1内部，在将正连接片2的竖板与正极柱7焊接，并将负连接片3的竖板与负极柱8焊接之后需要清洗正连接片2和正极柱7的焊接处以及负连接片3和负极柱8的焊接处。具体的清洗方式不做限制，根据具体情况具体选择。

当动力电池内部设置有两个以上卷芯1时，需要将多个卷芯1利用正连接片2和负连接片3连接。如图8所示，以两个卷芯1为例进行介绍，正连接片2横板的一端与一个卷芯1的正极耳503焊接，另一端与另一个卷芯1的正极耳503焊接；负连接片3横板的一端与一个卷芯1的负极耳603焊接，另一端与另一个卷芯1的负极耳603焊接。此时，为了避免焊接过程中产生的焊渣进入卷芯1内部，只能采用不会产生焊渣的超声焊。

进一步地，如图9和图10所示，在将正极柱7穿过设置在外壳顶盖10上的正极孔，将负极柱8穿过设置在外壳顶盖10上的负极孔之后还需要在正极柱7和正极孔之间、负极柱8和负极孔之间设置密封圈4。可选地，密封圈4为橡胶圈。利用密封圈4密封正极柱7和正极孔之间、负极柱8和负极孔之间的空隙，避免后期往注液口11内注液时发生泄漏。

进一步地，在将焊接外壳顶盖10和电池壳体9的边缘处(图9中虚线位置)焊接起来时，可以选择激光焊或者氩弧焊。激光焊或者氩弧焊在焊接过程中虽然会产生焊渣，但是由于电池壳体9和外壳顶盖10能够防护卷芯1，产生的焊渣会掉落至电池壳体9和外壳顶盖10的外部，从而不会进入卷芯1内部。

进一步地，该动力电池的生产方法在将外壳顶盖10扣装在电池壳体9上，并将外壳顶盖10和电池壳体9的边缘处焊接之后还需要依次进行真空干燥工序、注液工序、化成工序、除气工序和分容工序。真空干燥工序、注液工序、化成工序、除气工序和分容工序均是现有技术，在此不做详细的描述。

本实施例还提供了一种动力电池，该动力电池内部结构稳定，不存在焊渣，发生短路的风险较低，使用安全性较高。如图2至图9所示，该动力电池包括电池壳体9和外壳顶盖10组成的电池外壳、设置在电池外壳内的卷芯1、正连接片2、负连接片3、正极柱7、负极柱8。在本实施例中，正连接片2为铝连接片，负连接片3为铜连接片。

具体地，卷芯1由裸电芯整形形成，裸电芯由正极片5、内隔膜、负极片6和外隔膜卷绕形成。卷芯1上一体成型有正极耳503和负极耳603，由于正极耳503是裁切正连接片2形成的，因此正极耳503为铝极耳；同理，负极耳603是裁切负连接片3形成的，因此正极耳503为铜极耳。正连接片2的一端与正极柱7焊接，另一端与正极耳503超声焊接，负连接片3的一端与负极柱8焊接，另一端与负极耳603超声焊接，卷芯1、正连接片2和负连接片3置于电池壳体9内，正极柱7穿过外壳顶盖10上的正极孔设置，负极柱8穿过外壳顶盖10上的负极孔设置；外壳顶盖10盖设在电池壳体9的开口处，并与电池壳体9焊接。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备具有正极片(5)和负极片(6)的卷芯(1)；

将正连接片(2)的一端与正极柱(7)焊接，将负连接片(3)的一端与负极柱(8)焊接；

将所述正连接片(2)的另一端与所述正极片(5)上的正极耳(503)超声焊接，将所述负连接片(3)的另一端与所述负极片(6)上的负极耳(603)超声焊接；

将所述卷芯(1)、所述正连接片(2)和所述负连接片(3)置于电池壳体(9)内；

将所述正极柱(7)穿过设置在外壳顶盖(10)上的正极孔，将所述负极柱(8)穿过设置在所述外壳顶盖(10)上的负极孔；

将所述外壳顶盖(10)扣装在所述电池壳体(9)上，并将所述外壳顶盖(10)和所述电池壳体(9)的边缘焊接。

2.根据权利要求1所述的动力电池的制造方法，其特征在于，

采用激光焊、超声焊或者电阻焊将所述正连接片(2)和所述正极柱(7)焊接；和/或

采用激光焊、超声焊或者电阻焊将所述负连接片(3)和所述负极柱(8)焊接。

3.根据权利要求1所述的动力电池的制造方法，其特征在于，

采用激光焊或者氩弧焊将所述外壳顶盖(10)和所述电池壳体(9)的边缘焊接。

4.根据权利要求1所述的动力电池的制造方法，其特征在于，制造具有正极片(5)和负极片(6)的卷芯(1)具体包括如下步骤：

制备所述正极片(5)，裁切所述正极片(5)形成所述正极耳(503)；

制备所述负极片(6)，裁切所述负极片(6)形成所述负极耳(603)；

环绕卷针的周向卷绕层叠设置的所述正极片(5)、内隔膜、所述负极片(6)和外隔膜形成裸电芯；

利用具有预设温度和预设压力的压板对所述裸电芯进行整形，以形成所述卷芯(1)。

5.根据权利要求4所述的动力电池的制造方法，其特征在于，制备所述正极片(5)，裁切所述正极片(5)形成所述正极耳(503)具体包括如下步骤：

将正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂涂覆在正极集流体的部分结构上形成所述正极片(5)；

按照所述正极活性材料、所述正极导电剂以及所述正极粘结剂在所述正极集流体上的涂覆位置将所述正极片(5)分为正极片涂覆区(501)和正极片未涂覆区(502)；

裁切所述正极片未涂覆区(502)形成所述正极耳(503)。

6.根据权利要求4所述的动力电池的制造方法，其特征在于，制备所述负极片(6)，裁切所述负极片(6)形成所述负极耳(603)具体包括如下步骤：

将负极活性材料、负极导电剂以及负极粘结剂涂覆在负极集流体的部分结构上形成所述负极片(6)；

按照所述负极活性材料、所述负极导电剂以及所述负极粘结剂在所述负极集流体上的涂覆位置将所述负极片(6)分为负极片涂覆区(601)和负极片未涂覆区(602)；

裁切所述负极片未涂覆区(602)形成所述负极耳(603)。

7.根据权利要求1所述的动力电池的制造方法，其特征在于，在将正连接片(2)的一端与正极柱(7)焊接，并将负连接片(3)的一端与负极柱(8)焊接之后还包括如下步骤：

清洗所述正连接片(2)和所述正极柱(7)的焊接处；

清洗所述负连接片(3)和所述负极柱(8)的焊接处。

8.根据权利要求1所述的动力电池的制造方法，其特征在于，在将所述正极柱(7)穿过设置在外壳顶盖(10)上的正极孔，将所述负极柱(8)穿过设置在所述外壳顶盖(10)上的负极孔之后还包括如下步骤：

在所述正极柱(7)和所述正极孔之间、所述负极柱(8)和所述负极孔之间设置密封圈(4)。

9.根据权利要求1所述的动力电池的制造方法，其特征在于，在将所述外壳顶盖(10)扣装在所述电池壳体(9)上，并将所述外壳顶盖(10)和所述电池壳体(9)的边缘焊接之后还包括如下步骤：

依次进行真空干燥工序、注液工序、化成工序、除气工序和分容工序。

10.一种动力电池，包括卷芯(1)、正连接片(2)、负连接片(3)、正极柱(7)、负极柱(8)、电池壳体(9)和外壳顶盖(10)，其特征在于，

所述卷芯(1)上一体成型有正极耳(503)和负极耳(603)，所述正连接片(2)的一端与所述正极柱(7)焊接，另一端与所述正极耳(503)超声焊接，所述负连接片(3)的一端与所述负极柱(8)焊接，另一端与所述负极耳(603)超声焊接；

所述卷芯(1)、所述正连接片(2)和所述负连接片(3)置于所述电池壳体(9)内，所述正极柱(7)穿过所述外壳顶盖(10)上的正极孔设置，所述负极柱(8)穿过所述外壳顶盖(10)上的负极孔设置；

所述外壳顶盖(10)盖设在所述电池壳体(9)的开口处，并与所述电池壳体(9)焊接。