CN110828908A - 一种电池电芯及其制造方法、锂电池 - Google Patents

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朴镇奎
李根雨
孙俊吉
曹启飞
金虎权
周滢杰
郭恒志
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Hunan Lingpai New Energy Technology Co Ltd
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Lingpa New Energy Technology Shanghai Co Ltd
Hunan Xinminya New Energy Technology Co Ltd
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Abstract

本申请提供一种电池电芯及其制造方法，所述电池电芯包括：壳体；卷芯，置于所述壳体中，所述卷芯的端面上设置有极耳端子；盖板，与所述卷芯的设置有极耳端子的端面相配合，所述盖板上设置有电芯端子，所述电芯端子上设置有供所述极耳端子穿进的端子导槽。本申请避免了使用弯折极耳的方式，可以提高壳体内部的空间利用率，增加电芯的能量密度，提升电芯的性能。

Description

一种电池电芯及其制造方法、锂电池
技术领域
本申请涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种电池电芯及其制造方法，以及包含所述电池电芯的锂离子电池。
背景技术
近年来，随着锂离子动力电池技术的突飞猛进，新能源汽车的普及率也越来越高，在普及率增高的同时，关于新能源汽车续航里程的问题也暴露的越来越多，消费者对于新能源汽车续航里程衰减的顾虑也越来越大。对于动力电池企业来说如何生产出高能量密度、高性能、高循环寿命的电池，就决定了企业能否抓住更多的客户，提升自身的竞争力。
目前在行业内部，针对方形铝壳电池的设计方案大致可分为两种，一种是一端出端子，另一种是两端出端子。其中，两端出端子的方案在电池循环过程中流经电池内部的电流密度更为均匀，对于电池内部极片表面活性物质的性能发挥更加均匀，电池性能更加优异。
但是在现有设计方案中，卷芯与顶盖之间的连接多是采用将极耳与连接片超声焊接后再与顶盖的端子进行焊接的方式，在电池入壳盖板焊接后，极耳多是处于弯折状态，在卷芯端面到顶盖表面之间为了给弯折极耳留出一部分空间，导致在此方向上会牺牲一部分空间利用率。
发明内容
本申请要解决的是弯折极耳占用壳体内部空间而导致壳体内部空间利用率降低的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请公开了一种电池电芯，包括：壳体；卷芯，置于所述壳体中，所述卷芯的端面上设置有极耳端子；盖板，与所述卷芯的设置有极耳端子的端面相配合，所述盖板上设置有电芯端子，所述电芯端子上设置有供所述极耳端子穿进的端子导槽。
可选的，所述盖板与所述卷芯端面相配合的面集成有绝缘材料，所述端子导槽还贯穿所述绝缘材料。
可选的，所述绝缘材料上还设置有若干镂空结构。
可选的，所述极耳端子至少有两个，分别设置于所述卷芯的两个相对端面。
可选的，所述极耳端子包括正极耳端子和负极耳端子，所述两相对端面为卷芯的高度方向或宽度方向上的两个端面，所述正极耳端子和负极耳端子中置、同心偏置或不同心偏置于所述两相对端面上。
可选的，所述电芯端子与极耳端子密封连接。
本申请还公开了一种包括上述电池电芯的锂电池。
本申请还公开了一种电池电芯的制造方法，包括：提供卷芯，所述卷芯的端面上设置有极耳端子；将所述卷芯插入壳体中；提供盖板，所述盖板与所述卷芯的设置有极耳端子的端面相配合，所述盖板上设置有电芯端子，所述电芯端子上设置有供所述极耳端子穿进的端子导槽；将所述盖板组装至插有卷芯的壳体，使所述卷芯端面上的极耳端子穿进所述电芯端子上的端子导槽。
可选的，所述盖板与所述卷芯端面相配合的面集成有绝缘材料，将所述盖板组装至插有卷芯的壳体时，使所述绝缘材料与所述卷芯端面贴合。
可选的，所述电池电芯的制造方法还包括：将所述电芯端子与极耳端子密封连接。
可选的，采用激光焊接的方式将所述电芯端子与极耳端子密封连接。
与现有技术相比，本申请技术方案至少具有如下有益效果：
在盖板的电芯端子上设置端子导槽，盖板与壳体组装后，使卷芯上的极耳端子穿进端子导槽与电芯端子连接，避免使用壳体内弯折极耳的方式，由此提升了壳体内部的空间利用率，增加了电芯的能量密度，提升了电芯的性能。
由于避免了加工过程中的极耳弯折及压缩，因此可以避免极耳在压缩后极耳根部与卷芯再接触的机会，减少压缩过度导致的极耳与极片接触短路的风险。
由于避免了加工过程中的极耳弯折，因此可以有效的降低卷芯与盖板端子之间的连接距离，大大的降低连接组件的内阻，同时将原本在电芯内部的极耳及连接片全部集成到顶盖端子内部，改善电芯在循环及倍率放电过程的发热量，进一步提高电芯的寿命及性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例的电池电芯的外观结构示意图；
图2为本申请实施例的电池电芯的卷芯装入壳体的结构示意图；
图3为本申请实施例的电池电芯的盖板与壳体的装配结构示意图；
图4A和图4B为本申请实施例的电池电芯装配后的正视及局部结构示意图；
图5A至图5E为本申请实施例的电池电芯的电芯端子和极耳端子的位置实例示意图。
以下对附图作补充说明：
1-电芯；11-正极端子；12-负极端子；
2-卷芯；21-正极耳端子；22-负极耳端子；3-壳体；
4-负极端盖板；41-负极端子导槽；42-负极盖板塑胶；
5-正极端盖板；51-正极端子导槽；52-正极盖板塑胶；521-镂空孔；
6a-高度方向H上的中置极耳端子；6b-高度方向H上的同心偏置极耳端子；6c-宽度方向W上的中置极耳端子；6d-宽度方向W上的不同心偏置极耳端子；6e-宽度方向W上的同心偏置极耳端子。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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申请和简化描述，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申请的限制。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
为解决相关现有技术中弯折极耳占用壳体内部空间的技术问题，本申请技术方案提供一种电池电芯，通过将预加工后的卷芯极耳穿进带有贯穿式导槽的顶盖端子后再做密封的方式来实现不需要折叠极耳并且最大化利用电芯空间的目的。
以下结合实施例和附图对本申请进行详细说明，本申请实施例是以两端出端子的方形铝壳电池为例，本领域技术人员可以理解，在实际应用中，也可根据需要应用于单端子或者多端子(多于两个)的极耳端子与电芯端子的组装方案中。
请参考图1，本申请实施例的电池电芯1包括两个电芯端子：正极端子11和负极端子12，分别设置于电池电芯1相对的两端面。
图1所示的电池电芯1包括卷芯、壳体和盖板。具体地，请结合参考图2和图3，本实施例中，，壳体3用于承载卷芯2，为卷芯2提供有效束缚及保护。卷芯2置于壳体3中，卷芯2的端面上设置有极耳端子，包括设置在两相对端面上的正极耳端子21和负极耳端子22。
盖板与卷芯的设置有极耳端子的端面相配合，所述盖板上设置有电芯端子，所述电芯端子上设置有供所述极耳端子穿进的端子导槽。请参考图3，本实施例中，对应正极耳端子21和负极耳端子22，盖板包括正极端盖板5和负极端盖板4，正极端盖板5上设置的电芯端子为正极端子11(图2和图3未示出)，负极端盖板4上设置的电芯端子为负极端子12，正极端子11上设置有供正极耳端子21穿进的正极端子导槽51，负极端子12上设置有供负极耳端子22穿进的负极端子导槽41。
正极端子导槽51的结构与正极耳端子21配合，用以引导与连接对应的正极耳端子21。负极端子导槽41的结构与负极耳端子22配合，用以引导与连接对应的负极耳端子22。正极耳端子21和负极耳端子22穿进正极端子导槽51和负极端子导槽41后，在一定程度上可以保证电芯端子与极耳端子间的密封性。
所述电芯端子与极耳端子密封连接，在本实施例中，在正极端盖板5和负极端盖板4组装至壳体3后，正极耳端子21穿进正极端子11上的正极端子导槽51，负极耳端子22穿进负极端子21上的负极端子导槽41，然后可以采用例如激光焊接的方式将正极耳端子21与正极端子11、负极耳端子22与负极端子12进行密封焊接，在保证有效电气连接的同时也保证了电芯的密封。
进一步，所述盖板与所述卷芯端面相配合的面集成有绝缘材料，所述端子导槽还贯穿所述绝缘材料。本实施例中，所述绝缘材料为塑胶材料。具体地，仍请参考图3，正极端盖板5与设置有正极耳端子21的卷芯端面相配合的一面集成了正极盖板塑胶52，正极端子导槽51贯穿正极盖板塑胶52；负极端盖板4与设置有负极耳端子22的卷芯端面相配合的一面集成了负极盖板塑胶42，负极端子导槽41贯穿负极盖板塑胶42。装配后的负极盖板塑胶42与正极盖板塑胶52可以支撑卷芯2的两个端面，对卷芯2起到绝缘及固定支撑的作用，确保卷芯2在工作过程中的安全与稳定。
所述的塑胶材料可以采用聚丙烯(PP)类塑料，其可以在电解液内部能够保持很好的稳定性，同时其绝缘性良好，注塑加工性能优异。塑胶材料也可以采用例如PET类塑料、PFA类塑料等其它绝缘性材料，根据材料的不同，需要在结构上进行调整以与顶盖和电芯结构相匹配。
盖板塑胶的作用有两点：一是绝缘性，确保安全；二是对卷芯端面要起到完整的支撑，以达到固定卷芯的目的。因此，盖板塑胶与卷芯端面配合部分需要平整，不能有凸出，否则凸起的部分会过度挤压卷芯，造成安全隐患。
进一步，如图3所示，本实施例中，盖板上集成的绝缘材料(即盖板塑胶)上还可以设置若干镂空结构521，增加镂空结构可以降低部分塑胶的重量，并且，由于塑胶本身是注塑而成的，其内部有很多空腔，增加镂空结构可以避免在电芯注液后电解液在电池内部困在镂空的空腔里。
本申请实施例还提供一种包括上述电池电芯的锂电池。其中，所述卷芯在结构形式上可以为卷绕结构也可以为叠片结构，在组成关系上可以是单一卷芯也可以是多卷芯并联的结构。在卷芯2的两端分别加工有正极耳端子21与负极耳端子22，通过此种卷芯结构设计，可以有效地改善充放电过程中卷芯内部极片的电流密度分布，使极片上各部分的活性物质性能发挥更均匀，同时预加工后的正极耳端子21与负极耳端子22可以与正极端子11和负极端子12上预留的正极端子导槽51和负极端子导槽41相配合。
本申请实施例还提供一种电池电芯的制造方法，包括：提供卷芯，所述卷芯的端面上设置有极耳端子；将所述卷芯插入壳体中；提供盖板，所述盖板与所述卷芯的设置有极耳端子的端面相配合，所述盖板上设置有电芯端子，所述电芯端子上设置有供所述极耳端子穿进的端子导槽；将所述盖板组装至插有卷芯的壳体，使所述卷芯端面上的极耳端子穿进所述电芯端子上的端子导槽。
进一步地，所述盖板与所述卷芯端面相配合的面集成有绝缘材料，将所述盖板组装至插有卷芯的壳体时，使所述绝缘材料与所述卷芯端面贴合。
具体地，如图2所示，卷芯2上对应两端分别有预先加工好后的正极耳端子21和负极耳端子22，按照图示的安装方向X将卷芯2插入壳体3中；然后再如图3所示，将负极端盖板4按照图示的安装方向X1进行组装，将正极端盖板5按照图示的安装方向X2进行组装，负极端盖板4与正极端盖板5上分别集成有负极盖板塑胶42与正极盖板塑胶52。
电芯2组装后的效果如图4A和图4B所示，负极端盖板4与正极端盖板5安装到位后卷芯2上的正极耳端子21和负极耳端子22会分别穿进正极端盖板5和负极端盖板4上设置的正极端子导槽51和负极端子导槽41，最后再通过例如激光焊接的方式将正极耳端子21和负极耳端子22分别与正极端子11和负极端子12进行焊接，在保证有效电气连接的同时也保证了电芯的密封。装配后的负极盖板塑胶42与正极盖板塑胶52分别与卷芯2的两个端面贴合，可以支撑卷芯2的两个端面，对卷芯2起到绝缘及支撑的作用，确保卷芯2在工作过程中的安全与稳定。
需要说明的是，上述实施例中，所述极耳端子包括正极耳端子和负极耳端子，所述两相对端面为卷芯或电芯的高度方向上的两个端面，所述正极耳端子和负极耳端子设置在高度方向的两相对端面的不同侧，即不同心偏置于高度方向的两相对端面上。在实际应用中，极耳端子和对应的电芯端子的位置并不局限于此，通常还可以与实际的模组方案相适应，例如，所述正极耳端子和负极耳端子可以设置在高度方向H的两相对端面的中间，即中置于高度方向H的两相对端面上，如图5A所示的高度方向H上的中置极耳端子6a；所述正极耳端子和负极耳端子可以设置在高度方向H的两相对端面的同侧，即同心偏置于高度方向H的两相对端面上，如图5B所示的高度方向H上的同心偏置极耳端子6b；所述正极耳端子和负极耳端子可以设置在宽度方向W的两相对端面的中间，即中置于宽度方向W的两相对端面上，如图5C所示的宽度方向W上的中置极耳端子6c；所述正极耳端子和负极耳端子可以设置在宽度方向W的两相对端面的不同侧，即不同心偏置于宽度方向W的两相对端面上，如图5D所示的宽度方向W上的不同心偏置极耳端子6d；所述正极耳端子和负极耳端子可以设置在宽度方向W的两相对端面的同侧，即同心偏置于宽度方向W的两相对端面上，如图5E所示的宽度方向W上的同心偏置极耳端子6e。
综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精神和范围内。
此外，本申请中的某些术语已被用于描述本公开的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本公开的一个或多个实施例中适当地组合。
应当理解，在本公开的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本公开的目的，本申请有时将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。或者，本申请又是将各种特征分散在多个本申请的实施例中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本申请的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本申请中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
在一些实施方案中，表达用于描述和要求保护本申请的某些实施方案的数量或性质的数字应理解为在某些情况下通过术语“约”，“近似”或“基本上”修饰。例如，除非另有说明，否则“约”，“近似”或“基本上”可表示其描述的值的±20％变化。因此，在一些实施方案中，书面描述和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据特定实施方案试图获得的所需性质而变化。在一些实施方案中，数值参数应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述本申请的一些实施方案列出了广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中都列出了尽可能精确的数值。
本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。
最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本申请的范围内。因此，本申请披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本申请中的实施例采取替代配置来实现本申请中的申请。因此，本申请的实施例不限于申请中被精确地描述过的哪些实施例。

Claims (11)

1.一种电池电芯，其特征在于，包括：
壳体；
卷芯，置于所述壳体中，所述卷芯的端面上设置有极耳端子；
盖板，与所述卷芯的设置有极耳端子的端面相配合，所述盖板上设置有电芯端子，所述电芯端子上设置有供所述极耳端子穿进的端子导槽。
2.根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，所述盖板与所述卷芯端面相配合的面集成有绝缘材料，所述端子导槽还贯穿所述绝缘材料。
3.根据权利要求2所述的电池电芯，其特征在于，所述绝缘材料上还设置有若干镂空结构。
4.根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，所述极耳端子至少有两个，分别设置于所述卷芯的两个相对端面。
5.根据权利要求4所述的电池电芯，其特征在于，所述极耳端子包括正极耳端子和负极耳端子，所述两相对端面为卷芯的高度方向或宽度方向上的两个端面，所述正极耳端子和负极耳端子中置、同心偏置或不同心偏置于所述两相对端面上。
6.根据权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，所述电芯端子与极耳端子密封连接。
7.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的电池电芯。
8.一种电池电芯的制造方法，其特征在于，包括：
提供卷芯，所述卷芯的端面上设置有极耳端子；
将所述卷芯插入壳体中；
提供盖板，所述盖板与所述卷芯的设置有极耳端子的端面相配合，所述盖板上设置有电芯端子，所述电芯端子上设置有供所述极耳端子穿进的端子导槽；
将所述盖板组装至插有卷芯的壳体，使所述卷芯端面上的极耳端子穿进所述电芯端子上的端子导槽。
9.根据权利要求8所述的电池电芯的制造方法，其特征在于，所述盖板与所述卷芯端面相配合的面集成有绝缘材料，将所述盖板组装至插有卷芯的壳体时，使所述绝缘材料与所述卷芯端面贴合。
10.根据权利要求8所述的电池电芯的制造方法，其特征在于，还包括：将所述电芯端子与极耳端子密封连接。
11.根据权利要求10所述的电池电芯的制造方法，其特征在于，采用激光焊接的方式将所述电芯端子与极耳端子密封连接。
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CN114284611A (zh) * 2021-12-27 2022-04-05 湖北亿纬动力有限公司 二次电池、电池模组、电池包及二次电池制造方法
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