CN111081966B - 一种锂离子圆柱电池及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子圆柱电池，包括壳体以及设置与所述壳体内的卷芯，所述壳体两端均固定连接有集流盘，所述卷芯包括依次叠加并卷绕成圆柱形的正极片、内隔膜、负极片、外隔膜，所述正极片的一端设有正极极耳，所述负极片远离所述正极极耳的一端设有负极极耳，所述卷芯的高度小于所述壳体的高度，所述卷芯的两端为圆台结构，所述集流盘上开设有与所述卷芯上的圆台配合的圆环形凹槽,本申请在正负极处切割一部分极耳，形成间断布置的与极片连接的极耳形式，因而减少了极耳的长度，使得极耳的长度小于极片的长度，减轻了电池的重量，只需一次焊接即可，降低了焊接次数，同时也提高了焊接质量降低了因焊接击穿而造成的不良率。

Description

一种锂离子圆柱电池及其加工方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种锂离子圆柱电池及其加工方法。

背景技术

锂电池具有体积小、容量大、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优点，目前被广泛应用于商用车、专用车、电动自行车、储能系统、医疗器械等。目前在电池外形尺寸一定的条件下，随着电池容量的提升，导致电池内部的空间减少，导致电池注液困难，且存在一定的安全风险。集流盘上的焊接轨迹，一般为大于等于2条，焊接时激光器需多次出光易造成击穿且影响焊接效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子圆柱电池及其加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂离子圆柱电池，包括壳体以及设置与所述壳体内的卷芯，所述壳体两端均固定连接有集流盘，所述卷芯包括依次叠加并卷绕成圆柱形的正极片、内隔膜、负极片、外隔膜，所述正极片的一端设有正极极耳，所述负极片远离所述正极极耳的一端设有负极极耳，所述卷芯的高度小于所述壳体的高度，所述卷芯的两端为圆台结构，所述集流盘上开设有与所述卷芯上的圆台配合的圆环形凹槽。

作为本发明进一步的方案：所述卷芯中部轴向为中空圆柱结构。

作为本发明进一步的方案：所述集流盘外侧固定连接有盖板。

作为本发明进一步的方案：所述正极极耳的长度小于所述正极片的长度，所述负极极耳的长度小于负极片的长度。

作为本发明进一步的方案：所述卷芯上端圆台包括卷绕后的正极极耳，所述卷芯下端圆台包括卷绕后的负极极耳。

作为本发明进一步的方案：所述正极极耳与所述卷芯上端的集流盘上的环形凹槽焊接连接，所述负极极耳与所述卷芯下端的集流盘上的环形凹槽焊接连接。

作为本发明进一步的方案：所述正极极耳或负极极耳与所述集流盘通过激光焊接连接，所述焊接区域面积小于所述圆环形凹槽的区域面积。

一种锂离子圆柱电池加工工艺，所述加工方法包括以下步骤：

步骤1、电池极片分切：分切电池正极片和电池负极片；

步骤2、电池极耳裁切：对正极片的极耳区域进行局部裁剪，裁剪后形成间断式的正极极耳，对负极片的极耳区域进行局部裁剪，裁剪后形成间断式的负极极耳；

步骤3、电池卷芯卷绕：将正极片、内隔膜、负极片、外隔膜依次叠放在一起并进行卷绕，卷绕时在卷芯轴线位置留出圆柱形空间，；

步骤4、电池极耳揉平：对卷绕成型后的卷芯的正极极耳、负极极耳进行超声波焊接，然后进揉平，其中，对卷芯的正极极耳、负极极耳进行揉平时，仅对有极耳区域进行揉平，对于卷芯非极耳部分不进行揉平处理；

步骤5、电池集流盘焊接：将步骤中的卷芯与壳体进行组装，然后将正极极耳、负极极耳与集流盘焊接；

步骤6、合盖，完成圆柱电池加工。

作为本发明进一步的方案：所述正极极耳、负极极耳与集流盘上的环形凹槽焊接时，焊接的轨迹的首尾留有间隙。

作为本发明进一步的方案：所述步骤2中的裁切方式为激光切，所述步骤5中的焊接方式为脉冲焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本申请在正负极处切割一部分极耳，形成间断布置的极耳形式，因而减少了极耳的长度，使得极耳的长度小于极片的长度，减轻了电池的重量，同时也增加了电池壳体内的空间，增加了注液量，提高了电池的质量；

2、本申请通过剩余的部分极耳在卷芯两端形成凸台结构，然后通过焊接与设有圆环形凹槽的集流盘进行焊接连接，焊接时集流盘上的圆环形凹槽与卷芯上由极耳形成的环形凸台进行贴合激光焊接，因而只需一次焊接即可，降低了焊接次数，而且更易进行焊接加工，同时也提高了焊接质量降低了因焊接击穿而造成的不良率；

3、本申请在揉极耳时，正负极极耳先进行超声波焊接，再进行机械揉平，超声波焊接使卷芯的极耳之间相互搭接，可防止进行机械揉平使极耳翻折，造成正负极接触短路，而且只需对有极耳部分进行揉平，对于卷芯两端无极耳部分不需要进行揉平，进而使得未揉平部位的极片与隔膜之间存有空隙，可以加速电解液流入到卷芯内部，提高了电池质量和生产效率。

附图说明

图1为本实施例结构示意图；

图2为本实施例俯视图；

图3为本实施例剖视图；

图4为本实施例圆柱电池卷芯结构示意图；

图5为本实施例正负极极片结构视图；

图6为本实施例电池卷芯展开结构示意图；

图7为本实施例盖板结构示意图。

图中：1-卷芯、11-正极片、12-负极片、13-外隔膜、14-内隔膜、15-正极极耳、16-负极极耳、2-壳体、3-盖板、4-集流盘、41-圆环形凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。

请参阅图1-7，本发明实施例中，一种锂离子圆柱电池，包括壳体2以及设置与壳体2内的卷芯1，壳体2两端均固定连接有集流盘4，集流盘4外侧固定连接有盖板3。

卷芯1包括依次叠加并卷绕成圆柱形的正极片11、内隔膜14、负极片12、外隔膜13，正极片11、内隔膜14、负极片12、外隔膜13依次叠放并进行卷绕形成圆柱形结构的卷芯1，而且卷芯1中部为空心圆柱结构，正极片11的一端设有正极极耳15，正极极耳15为在正极片11在极片区域剪切多余部分而形成的，如图5所示，剩余的正极极耳15具有一定的长度和高度并均与的分布在正极片上端，同理，在负极片12远离正极极耳15的一端设有负极极耳16，将正极片11、内隔膜14、负极片12、外隔膜13卷绕成型后，正极极耳15成多层环形且位于卷芯1上方，并在卷芯1的上方形成凸台结构，负极极耳16成多层环形且位于卷芯1下方并形成凸台结构，在将卷芯1与激流体4进行焊接的过程中，由于正极极耳15和负极极耳16在卷芯上下端形成凸台结构，同时集流盘4与卷芯配合的位置设有圆环形凹槽41，因而在组装的过程中，将正极极耳15和负极极耳16在卷芯上下端形成凸台卡接在集流盘4上的圆环形凹槽41内，然后对圆环形凹槽41进行激光焊接即可，同时焊接区域的面积教育圆环形凹槽41的面积，卷芯1的高度小于壳体2的高度，因而在将卷芯1放置在壳体2时，卷芯1的两端会与壳体2的两端留有一定的空隙，因而增加了电池内部空间，增加了注液量。

一种锂离子圆柱电池加工工艺，加工方法包括以下步骤：

步骤1、电池极片分切：分切电池正极片11和电池负极片12，为电池电芯准备物料；

步骤2、激光切割制作极耳：如图5所示，对正极片11的极耳区域进行局部裁剪，裁剪后形成间断式的正极极耳15，对负极片12的极耳区域进行裁剪，裁剪后形成间断式的负极极耳16，经过裁剪后，正负极片上分别留有均匀分布的一定长度和高度的正极极耳15和负极极耳16，该步骤中的裁切方式为激光切；

步骤3、卷绕：如图6所示，将正极片11、内隔膜14、负极片12、外隔膜13依次叠放在一起并进行卷绕，叠放时，正极极耳15与负极极耳16不处于同一侧，然后对叠放后的正极片11、内隔膜14、负极片12、外隔膜13进行卷绕并形成卷芯1，卷绕时在卷芯1轴线位置留出圆柱形空间；

步骤4、揉平：对卷绕成型后的卷芯1的正极极耳15、负极极耳16进行超声波焊接，然后进揉平，超声波焊接使得卷芯的极耳之间互相搭接，可以防止在机械揉平的过程中极耳翻转，造成正负极接触短路，而且只需对有极耳部分进行揉平，对于卷芯1两端无极耳部分不需要进行揉平，进而使得未揉平部位的极片与隔膜之间存有空隙，可以加速电解液流入到卷芯1内部，在卷芯1上下两端形成有正极极耳15和负极极耳16组成的凸台结构，该凸台结构与集流盘4上的圆环形凹槽41配合设置；

步骤5、焊接：将步骤3中的卷芯1与壳体2进行组装，首先将卷芯1放置到壳体2中，在本实施例中，卷芯1的高度小于壳体2的高度，当将卷芯1放置到壳体2内以后，然后对一侧的极耳与集流盘4进行焊接，焊接沿圆环形凹槽41进行，而且焊接的首尾不想接，当一段的集流盘4焊接完成后，从另一端注入电解液，在注液的过程中，将电解液注入到卷芯1中部的空腔内，然后电解液顺空腔向下流到，由于卷芯1的高度小于壳体2的高度，因而卷芯1的两端与壳体2的两端留有空隙，便于电解液在卷芯1之间快速流动，然后将另一端集流盘4焊接即可；

步骤6：将电池两端端盖合盖到圆柱电池两端，进而完成整个圆柱形电池的加工。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种锂离子圆柱电池，包括壳体(2)以及设置于所述壳体(2)内的卷芯(1)，所述壳体(2)两端均固定连接有集流盘(4)，其特征在于，所述卷芯(1)包括依次叠加并卷绕成圆柱形的正极片(11)、内隔膜(14)、负极片(12)、外隔膜(13)，所述正极片(11)在极片区域剪切部分极片形成正极极耳(15)，所述负极片(12)远离所述正极极耳(15)的一端设有负极极耳(16)，所述负极片(12)在极片区剪切部分极片形成负极极耳(16)，所述正极极耳(15)的长度小于所述正极片(11)的长度，所述负极极耳(16)的长度小于负极片(12)的长度，所述卷芯(1)的高度小于所述壳体(2)的高度，所述正极片(11)上端的正极极耳(15)在所述正极片(11)卷绕成卷芯(1)后在卷芯(1)的上端形成圆台结构，所述负极片(12)上端的负极极耳(16)在所述负极片(12)卷绕成卷芯(1)后在卷芯(1)的上端形成圆台结构，所述集流盘(4)上开设有与所述卷芯(1)上的圆台配合的圆环形凹槽(41)，所述正极极耳(15)与所述卷芯(1)上端的集流盘(4)上的环形凹槽(41)激光焊接连接，所述负极极耳(16)与所述卷芯(1)下端的集流盘(4)上的环形凹槽(41) 激光焊接连接，所述焊接区域面积小于所述圆环形凹槽(41)的区域面积。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于，所述卷芯(1)中部轴向为中空圆柱结构。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于，所述集流盘(4)外侧固定连接有盖板(3)。

4.如权利要求1所述的锂离子圆柱电池的一种锂离子圆柱电池加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括以下步骤：

步骤1、电池极片分切：分切电池正极片(11)和电池负极片(12)；

步骤2、电池极耳裁切：对正极片(11)的极耳区域进行局部裁剪，裁剪后形成间断式的正极极耳(15)，对负极片(12)的极耳区域进行局部裁剪，裁剪后形成间断式的负极极耳(16)；

步骤3、电池卷芯卷绕：将正极片(11)、内隔膜(14)、负极片(12)、外隔膜(13)依次叠放在一起并进行卷绕，卷绕时在卷芯(1)轴线位置留出圆柱形空间；

步骤4、电池极耳揉平：对卷绕成型后的卷芯(1)的正极极耳(15)、负极极耳(16)进行超声波焊接，然后进揉平，其中，对卷芯(1)的正极极耳(15)、负极极耳(16)进行揉平时，仅对有极耳区域进行揉平，对于卷芯(1)非极耳部分不进行揉平处理；

步骤5、电池集流盘焊接：将步骤3中的卷芯(1)与壳体(2)进行组装，然后将正极极耳(15)、负极极耳(16)与集流盘(4)焊接；

步骤6、合盖，完成圆柱电池加工。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子圆柱电池加工工艺，其特征在于，所述正极极耳(15)、负极极耳(16)与集流盘(4)上的环形凹槽(41)焊接时，焊接的轨迹的首尾留有间隙。

6.根据权利要求4所述的一种锂离子圆柱电池加工工艺，其特征在于，所述步骤2中的裁切方式为激光切，所述步骤5中的焊接方式为脉冲焊接。

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