CN110277582A - 一种方形电池及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方形电池及其制造方法，包括壳体、盖体、设于壳体与盖体内的正极片、负极片和集流板，正极片与负极片紧密贴合并通过隔膜分隔，正极片和负极片均包括基体和极耳，极耳上设置有折弯形成的焊接面，极耳与集流板通过焊接面焊接；通过折弯形成的焊接面，增大极耳与集流板的焊接面积，降低极耳的焊接难度，提高焊接效率；且在制造过程中通过设置定位条，起到便于折弯部的成型和保护基体的作用，避免出现焊穿或熔融金属液进入到极组内部致基体损坏的问题，进一步降低了焊接难度和焊接缺陷率；且定位条可重复利用，降低了制造成本。

Description

一种方形电池及制造方法

技术领域

本发明涉及方形电池技术领域，更具体地说，它涉及一种方形电池及制造方法。

背景技术

随着国家新能源建设的逐步推进，新能源的研究步入一个快速发展的轨道，电池的研究引起各国的重视，尤其正负极板的导流片和极板之间的连接和导电能力决定了电池快速充放电能力和循环寿命等关键质量水平。

目前，市面上的方形电池的电芯组主要由多个极组组成，每个极组由正极板和负极板交叠而成，每片正极板和负极板都由极耳和基体组成，极耳的一侧与基体焊接，通过激光将集流板与极耳的另一侧焊接，实现将多片正极板或多片负极板焊接在一起，每组正极板设有一个正极引出端子，每组负极板设有负极引出端子，实际使用时通过将正负极引出端子搭线连通即可实现充电或者放电；然而，在现有的方形电池的极耳焊接过程中，由于焊接的热量需要穿透导流片进行焊接，导流片的厚度通常不大于1.0mm，且因基体的宽度大于极耳的宽度，激光穿过导流片时，容易出现虚焊或焊穿极耳致基体损坏的问题，造成减低了生产率的同时，增加了方形电池的制造成本以及集流板与极耳焊接的工艺难度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种方形电池及制造方法，避免传统工艺容易出现虚焊或焊穿极耳致基体损坏的问题，具有焊接工艺简单和焊接率高的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种方形电池，包括壳体、盖体、设置于所述壳体与所述盖体内的正极片、负极片和集流板，所述正极片与所述负极片紧密贴合并通过隔膜分隔，所述正极片和负极片均包括基体和极耳，所述极耳上设置有折弯形成的焊接面，所述极耳与所述集流板通过所述焊接面焊接。

进一步设置：所述焊接面由一组均朝所述极耳厚度的同一方向弯折的所述极耳组成。

进一步设置：所述焊接面由两组分别沿所述极耳的宽度朝相反方向弯折的极耳组成。

进一步设置：所述焊接面由相邻两个所述极耳均相对折弯组成。

一种方形电池的制造方法，包括以下电芯组制造步骤：

步骤一，于工作台上将负极片与正极片相叠形成极组，使正极片和负极片的极耳分别位于极组两侧；工作台上设有支承结构，用于支承最底层极组两侧的极耳；在负极片和封装完成的正极片相叠的过程中，于相邻极耳之间叠放定位条，通过夹具将负极片和正极片以及定位条与极耳夹紧到位；

步骤二，将极耳朝工作台的高度方向折弯形成折弯部，所有折弯部压平形成焊接面；

步骤三，将集流板平放置于焊接面，压紧并用焊接装置将集流板和焊接面连接；

步骤四，最后，取下定位条，将焊接完成的极组和集流板放置于壳体内封装即可。

进一步设置：所述定位条为钢条，所述钢条两侧与所述极耳两侧紧密接触，所述钢条的长度大于所述极组的长度。

进一步设置：所述钢条位于所述极组外的侧面上开设有通槽，所述通槽的槽口均相通。

进一步设置：所述焊接面是由相邻所述折弯部依次相互层叠接触形成。

进一步设置：步骤二中，所述支承结构为第一垫板，在所述负极片和所述正极片相叠前，先于工作台上放置第一垫板，用于支承最底层的所述极组两侧的极耳；再依次放置相叠的所述负极片、所述正极片和所述定位条，之后在所述极组远离工作台的极组两侧的所述极耳上放置第二垫板。

进一步设置：所述极组与工作台之间设置有基板，所述基板两侧分别与所述极组和工作台接触，所述基板上开设有供所述第一垫板放置的让位槽，所述极组远离所述工作台的一侧设置有压板，所述压板一侧与所述极组接触，所述压板上开设有供所述第二垫板放置的限位槽。

进一步设置：所述定位条位于所述极组外的两侧设置有限位板，所述定位条靠近所述基体的一侧均与所述限位板接触，所述限位板与所述基体接触。

进一步设置：所述折弯部的宽度小于等于相邻所述极耳之间的距离。

进一步设置：所述折弯部的宽度大于相邻所述极耳之间的距离，且所述折弯部的宽度小于等于相邻所述极耳之间距离的两倍。

通过采用上述技术方案，本发明与现有技术相比：本发明易于制造，通过极耳折弯形成的焊接面，起到增大极耳与集流板焊接面积的作用，将传统的线与面焊接或点面焊接改为面与面焊接，实现降低极耳和集流板的焊接难度，提高了焊接效率；在制造过程中通过定位条，起到便于折弯部朝定位条宽度方向弯折以成型和保护基体的作用，避免在极耳和集流板的焊接过程中，出现的虚焊或焊穿或熔融金属液进入到极组内部致基体损坏的问题，进一步降低焊接工艺难度、焊接缺陷率和减少制造成本；另外，在极耳和集流板焊接完成后，将定位条取下以便下次重复利用，进一步降低了制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大视图；

图3为本发明实施例的部分结构示意图；

图4为本发明定位条的部分结构示意图；

图5为本发明限位板、极组和定位条的部分结构示意图；

图6为本发明中极耳第一种折弯方式形成的折弯部的结构示意图；

图7为本发明中极耳第二种折弯方式形成的折弯部的结构示意图；

图8为本发明中极耳第三种折弯方式形成的折弯部的结构示意图；

图9为本发明中极耳第四种折弯方式形成的折弯部的结构示意图。

图中：1、正极片；2、负极片；3、集流板；4、焊接面；5、基体；6、极耳(为正极片或负极片的无浆部分)；7、定位条；8、折弯部；9、极组；10、第一垫板；11、第二垫板；12、基板；13、压板；14、通槽；15、限位槽；16、让位槽；17壳体；18、盖体；19、限位板。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。需要说明的是，全文描述中使用的极耳的厚度和折弯部的宽度均以图2为参照面，其中，极耳厚度方向为与极组叠放的方向平行。

本发明最关键的构思在于：通过极耳6弯折形成的焊接面4，起到增大极耳6焊接面4积的作用，降低焊接难度和提高焊接效率；在制造过程中通过定位条7，起到便于折弯部8的成型和保护基体5的作用，避免出现的虚焊或焊穿或熔融金属液进入到极组9内部致基体5损坏的问题，进一步的降低焊接工艺难度和焊接缺陷率；另外，在制造过程中，定位条7是夹于极耳6之间，在极耳6和集流板3焊接完成后，将定位条7取下以便于下次重复利用，进一步降低了制造成本。

请参照图1至图5所示，一种方形电池，包括壳体17、盖体18、设置于壳体17与盖体18内的正极片1、负极片2和集流板3，正极片1与负极片2紧密贴合并通过隔膜分隔，正极片1和负极片2均包括基体5和极耳6，极耳6上设置有折弯形成的焊接面4，极耳6与集流板3通过焊接面4焊接。

从上述描述可知，通过极耳6折弯形成的焊接面4，起到增大极耳6与集流板3的接触面积的作用，避免在极耳6和集流板3的焊接过程中造成的虚焊、焊穿的问题，实现降低极耳6和集流板3的焊接难度，提高焊接效率；同时折弯部8保证了电导通性和减少电池内阻。

进一步的，焊接面4由一组均朝极耳6宽度的同一方向弯折的极耳6组成。

从上述描述可知，通过将极耳6均朝极耳6宽度的同一方向弯折形成焊接面4，将传统的线与面焊接或点面焊接改为面与面焊接，实现降低极耳6和集流板3的焊接难度，同时，朝一个方向弯折提高了整体焊接效率。

进一步的，焊接面4由两组分别沿极耳6的宽度朝相反方向弯折的极耳6组成。

从上述描述可知，通过先将极耳6划分为两组，再将这两组分别沿极耳6宽度的相反方向弯折形成焊接面4，将传统的线与面焊接或点面焊接改为面与面焊接，以实现降低极耳6和集流板3的焊接难度。

进一步的，焊接面4由相邻两个极耳6均相对折弯组成。

从上述描述可知，通过将所有相邻的两个极耳6相对折弯形成焊接面4，实现将传统的线与面焊接或点面焊接改为面与面焊接，进而实现降低极耳6和集流板3的焊接难度。

本实施例的制造方法，包括以下电芯组制造步骤：

步骤一，于工作台上将负极片2与封装完成的正极片1相叠形成极组9，使正极片1和负极片2的极耳6分别位于极组9两侧；工作台上设有支承结构，用于支承最底层极组9两侧的极耳6；在负极片2和封装完成的正极片1相叠的过程中，于相邻极耳6之间叠放定位条7，通过夹具(图中未示出，下文如同)将负极片2和封装完成的正极片1以及定位条7与极耳6夹紧到位；

步骤二，将极耳6朝工作台的高度方向折弯从而形成折弯部8，所有折弯部8压平形成焊接面4；

步骤三，将集流板3平放置于焊接面4，压紧并用焊接装置将集流板3和焊接面4连接；

步骤四，最后，取下定位条7，将焊接完成的极组9和集流板3放置于壳体17内封装即可。

从上述描述可知，通过将极耳6另一侧朝定位条7宽度方向弯折以形成折弯部8，起到增大极耳6焊接面4积和减少后续壳体17的占用体积的作用，降低焊接难度；通过定位条7，起到便于折弯部8朝定位条7宽度方向弯折以成型的作用；同时通过夹具将极耳6靠近折弯部8的一侧与定位条7紧密接触，起到保护基体5的作用，避免在极耳6和集流板3的焊接过程中，造成的虚焊、焊穿或熔融金属液进入到极组9内部致基体5损坏的问题，进一步降低焊接工艺难度、焊接缺陷率和减少制造成本；另外，定位条7通过夹具夹于极耳6之间，便于极耳6和集流板3焊接完成后，将定位条7取下重复利用，进一步降低了制造成本；通过上述整体制造步骤降低了制造工艺难度，且无需在极片上进行打孔，降低了成本的同时，减少了极耳6于壳体17内的占用体积，加快作业速度。

进一步的；焊接面4是由相邻折弯部8依次相互层叠接触形成。

从上述描述可知，焊接面4通过相邻折弯部8依次相互层叠接触形成，保证焊接面的平整度，同时，进一步避免在极耳6和集流板3的焊接过程中，造成的虚焊、焊穿或熔融金属液进入到极组9内部致基体5损坏的问题，实现减少焊接缺陷率的问题。

进一步的：定位条7为钢条，钢条两侧与极耳6两侧紧密接触，钢条的长度大于极组9的长度。

从上述描述可知，定位条7采用钢条，利用钢具有强度高、价格低、耐高温和不渗漏性的优点，起到节约成本、便于定位条7更好的起到保护基体5和重复利用的作用；钢条的长度大于极组9的长度，起到便于定位条7的取放的作用。

进一步的：钢条位于极组9外的侧面上开设有通槽14，通槽14的槽口均相通。

从上述描述可知，通过开设于钢条位于极组9外侧面且槽口相通的通槽14，起到进一步便于将定位条7统一从相邻极耳6中取出的作用。

进一步的：步骤二中，支承结构为第一垫板10，在负极片2和封装完成的正极片1相叠前，先于工作台上放置第一垫板10，用于支承最底层的极组9两侧的极耳6；再依次放置相叠的负极片2、封装完成的正极片1和定位条7，之后在极组9远离工作台一侧的极耳6上放置第二垫板11。

从上述描述可知，通过放置于工作台上的第一垫板10，起到支撑位于最底层且与工作台直接接触的极组9两侧的极耳6的作用，通过第二垫板11，起到保护极组9远离工作台一侧的极耳6的作用；避免夹具对极组9夹紧的过程中，造成极耳6的弯折和损坏，起到保护极耳6的作用。

进一步的：极组9与工作台之间设置有基板12，基板12两侧分别与极组9和工作台接触，基板12上开设有供第一垫板10放置的让位槽16，极组9远离工作台的一侧设置有压板13，压板一侧与极组9接触，压板13上开设有供第二垫板11放置的限位槽15。

从上述描述可知，通过设置于极组9与工作台之间的基板12和设置于极组9远离工作台一侧的压板13，起到对正极片1、负极片2与隔膜板4以及定位条7与极耳6初步压合的作用；通过将第一点为伴部分放置于第一垫板10开设于基板12上的让位槽16，起到限定第一垫板10、基板12和极组9的位置的作用，从而实现防止极组9、第一垫板10在夹具夹紧前沿两侧极耳6方向晃动的作用，增强正极片1和负极片2的位置精度。

进一步的：定位条7位于极组9外的两侧设置有限位板19，定位条7靠近基体5的一侧均与限位板19接触，限位板19与基体5接触。

从上述描述可知，通过设置于定位条7位于极组9外两侧的限位板19，起到限定定位条7于极耳6之间位置的作用，从而实现在对极耳6另一侧压弯形成弯折部8的过程中，防止定位条7朝基体5的方向移动的作用。

进一步的：折弯部8的宽度小于等于相邻极耳6之间的距离。

从上述描述可知，通过折弯部8的宽度小于等于相邻极耳6之间的距离，在将集流板3与焊接面4压紧过程中，起到保证焊接面4的一致性，同时，提高电池的电导通性的作用。

进一步的：折弯部8的宽度大于相邻极耳6之间的距离，且折弯部8的宽度小于等于相邻极耳6之间距离的两倍。

从上述描述可知，通过折弯部8的宽度大于相邻极耳6之间的距离并小于等于相邻极耳6之间距离的两倍，起到增强极耳6与集流板3之间的紧密度；同时起到增大折弯部8的焊接厚度的作用，避免在极耳6与集流板3的焊接过程中焊穿致基体5损坏的问题；进一步起到降低焊接工艺难度和焊接缺陷率的作用。

参照图1至图5，本发明提供的实施例一为：

本发明提供的一种方形电池，如图1和图2所示，包括壳体17、盖体18、设置于壳体17与盖体18内的正极片1、负极片2和集流板3；正极片1与负极片2之间紧密贴合并通过隔膜分离。

如图1和图2所示，正极片1和负极片2均包括基体5和极耳6，基体5与极耳6的一侧连接；极耳6的另一侧设置有有折弯形成的焊接面4，极耳6与集流板3通过焊接面4焊接；折弯部8的宽度大于相邻极耳6之间距离，且折弯部8的宽度小于等于相邻极耳6之间距离的两倍。

实施例2：与实施例1不同之处在于，折弯部8的宽度小于等于相邻极耳6之间的距离。

上述两个实施例中的折弯部8形成的方式分为以下四种情况：一、如图6所示，极耳6的另一侧均朝极耳6宽度的同一方向弯折，相邻折弯部8相互层叠接触，弯折部8弯折近乎水平位置；二、如图7所示，极耳6的另一侧分两组分别朝极耳6宽度相背方向弯折，弯折部8均弯折近乎水平位置；三、如图8所示，极耳6的另一侧分两组分别朝极耳6宽度相对方向弯折，此种情况下，位于极组9中间的两组弯折部8的宽度小于极组9两侧的弯折部8的宽度，以达到弯折部8均弯折近乎水平位置的作用；四、如图9所示，相邻两个极耳6相对折弯形成折弯部8，相邻折弯部8相互接触，此种情况下，相邻的两个折弯部8的宽度之和等于相邻极耳6之间的距离，或相邻的两个折弯部8的宽度之和等于相邻极耳6之间的距离两倍；上述四种属第一种为最优折弯方案，降低焊接难度的同时，提高了焊接速度。

传统方形电池电芯制造工艺为：搅拌、涂布、辊压、分切、极耳成型、电极缺陷、叠片、热压、真空烘烤、极耳焊接和封装。

其中，本发明针对上述电芯组制造中的叠片至极耳焊接改良如下：

步骤一，先于工作台上放置第一垫板10，再将负极片2与正极片1相叠形成极组9，使正极片1和负极片2的极耳6分别位于极组9两侧，位于最底层的极组9两侧极耳6通过第一垫片支承至自然高度，在负极片2和正极片1相叠的过程中，于相邻极耳6之间叠放定位条7，之后在极组9远离工作台一侧的极耳6上放置第二垫板11；通过夹具将负极片2和正极片1以及定位条7与极耳6夹紧至极组和极耳的自然高度；

步骤二，将极耳6朝工作台的高度方向折弯从而形成折弯部8，相邻折弯8部依次相互层叠接触形成焊接面(全文中工作台的高度方向与极组叠放的方向平行)；

步骤三，将集流板3平放置于焊接面4，压紧并用焊接装置将集流板3和焊接面4连接；

步骤四，最后，取下定位条7，将焊接完成的极组9和集流板3放置于壳体17内封装即可。

如图3和图5所示，在制造步骤中，优先选用正极片1隔膜热封完成后与负极片2相叠，实现增大相邻的正极片1和负极片2之间的宽度，提高正极片与负极片的整体工作效率，定位条7采用钢条，钢条两侧与极耳6两侧紧密接触，钢条的长度大于极组9的长度；钢条位于极组9外的侧面上开设有通槽14，通槽14的槽口均相通。极组9与工作台之间设置有基板12，基板12两侧分别与极组9和工作台接触，基板12上开设有供第一垫板10放置的让位槽16；极组9远离工作台的一侧设置有压板13，压板13一侧与极组9接触，压板13上开设有供第二垫板11放置的限位槽15；第一垫板10和第二垫板11的长度均大于等于定位条7的长度。

如图5所示，定位条7位于极组9外的两侧设置有限位板19，定位条7靠近基体5的一侧均与限位板19接触，限位板19与基体5接触。

综上，本发明与现有技术相比易于制造，实测的电池内阻小于1毫欧，远超传统电池焊接电阻，起到保证了电导通性和减少电池内阻的作用，通过焊接面4紧密贴合，起到增大极耳6与集流板3的焊接面积的作用，实现降低极耳6和集流板3的焊接难度，提高了焊接效率；在制造过程中，通过定位条7，起到便于折弯部8的成型和保护基体5的作用，避免在极耳6和集流板3的焊接过程中，出现的虚焊或焊穿或熔融金属液进入到极组9内部致基体5损坏的问题，进一步降低焊接工艺难度、焊接缺陷率和减少制造成本；另外，定位条7通过夹具夹于极耳6之间，在极耳6和集流板3焊接完成后，将定位条7取下以便于下次的重复利用，进一步降低了制造成本；同时减少了极耳6于壳体17内的占用体积，实现以低成本高生产率制造。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种方形电池，包括壳体、盖体、设置于所述壳体与所述盖体内的正极片、负极片和集流板，所述正极片与所述负极片紧密贴合并通过隔膜分隔，所述正极片和负极片均包括基体和极耳，其特征在于：所述极耳上设置有折弯形成的焊接面，所述极耳与所述集流板通过所述焊接面焊接。

2.根据权利要求1所述的一种方形电池，其特征在于：所述焊接面由一组均朝所述极耳厚度的同一方向弯折的所述极耳组成。

3.根据权利要求1所述的一种方形电池，其特征在于：所述焊接面由两组分别沿所述极耳的宽度朝相反方向弯折的极耳组成。

4.根据权利要求1所述的一种方形电池，其特征在于：所述焊接面由相邻两个所述极耳均相对折弯组成。

5.根据权利要求1所述的一种方形电池的制造方法，其特征在于：包括以下电芯组制造步骤：

步骤一，于工作台上将负极片与正极片相叠形成极组，使正极片和负极片的极耳分别位于极组两侧；工作台上设有支承结构，用于支承最底层极组两侧的极耳；在负极片和封装完成的正极片相叠的过程中，于相邻极耳之间叠放定位条，通过夹具将负极片和正极片以及定位条与极耳夹紧到位；

步骤二，将极耳朝工作台的高度方向折弯形成折弯部，所有折弯部压平形成焊接面；

步骤三，将集流板平放置于焊接面，压紧并用焊接装置将集流板和焊接面连接；

步骤四，最后，取下定位条，将焊接完成的极组和集流板放置于壳体内封装即可。

6.根据权利要求5所述的一种方形电池及制造方法，其特征在于：所述焊接面是由相邻所述折弯部依次相互层叠接触形成。

7.根据权利要求5所述的一种方形电池及制造方法，其特征在于：所述定位条为钢条，所述钢条两侧与所述极耳两侧紧密接触，所述钢条的长度大于所述极组的长度。

8.根据权利要求7所述的一种方形电池及制造方法，其特征在于：所述钢条位于所述极组外的侧面上开设有通槽，所述通槽的槽口均相通。

9.根据权利要求5所述的一种方形电池及制造方法，其特征在于：步骤二中，所述支承结构为第一垫板，在所述负极片和所述正极片相叠前，先于工作台上放置第一垫板，用于支承最底层的所述极组两侧的所述极耳；再依次放置相叠的所述负极片、所述正极片和所述定位条，之后在所述极组远离工作台的极组两侧的所述极耳上放置第二垫板。

10.根据权利要求9所述的一种方形电池及制造方法，其特征在于：所述极组与工作台之间设置有基板，所述基板两侧分别与所述极组和工作台接触，所述基板上开设有供所述第一垫板放置的让位槽，所述极组远离所述工作台的一侧设置有压板，所述压板一侧与所述极组接触，所述压板上开设有供所述第二垫板放置的限位槽。

11.根据权利要求7所述的一种方形电池及制造方法，其特征在于：所述定位条位于所述极组外的两侧设置有限位板，所述定位条靠近所述基体的一侧均与所述限位板接触，所述限位板与所述基体接触。

12.根据权利要求5所述的一种方形电池，其特征在于：所述折弯部的宽度小于等于相邻所述极耳之间的距离。

13.根据权利要求5所述的一种方形电池，其特征在于：所述折弯部的宽度大于相邻所述极耳之间的距离，且所述折弯部的宽度小于等于相邻所述极耳之间距离的两倍。