CN111129564A - 储能装置的组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能装置的组装方法。所述储能装置包括壳体和裸电芯，所述裸电芯呈块状结构，在所述裸电芯的至少一个表面贴合有电极端子，所述壳体的内部形成密闭的腔体，所述壳体具有用于导通的导通部。该组装方法包括：将所述裸电芯放置到所述腔体内，其中，所述电极端子与所述导通部相对；对所述腔体进行抽真空，利用大气压力将所述导通部压紧在所述电极端子上。利用大气压力将壳体的导通部与电极端子接触。相对于采用焊接的方式将二者连接。通过这种方式，当电池滥用时，电池产生一定温度膨胀或者气体的情况下将导致引出端与内部裸电芯接触断开而断路，起到电池安全保护的作用，极大增加电池安全性能。

Description

储能装置的组装方法

技术领域

本发明涉及能量转换技术领域，更具体地，涉及一种储能装置的组装方法。

背景技术

传统电池，电极输出采用焊接方式增加可靠性，但是也影响安全性能，比如钢壳纽扣电池，通常由两个外壳半体，中间增加一个绝缘层密封胶圈，卷芯上设置有两个极耳，极耳一端与电极焊接在一起，极耳另外一端与外壳焊接在一起，形成导通，当电池在滥用情况下，由于被焊接固定而无法断电保护，影响安全。

现有技术中，在电池极耳上制作刻痕后者缺口，从而形成弱化带，使得电池在膨胀时可以撕裂极耳弱化带而保护电池断电，此外大型铝壳动力电池，软包电池，为了增加短路滥用安全性能，也会在极耳上设置有缺口，从而增加局部内阻，提升电池安全性能。

但是这种方法会造成产品收成率低，且电池内阻增加，电池功率特性收到影响，此外电池保护开启条件受限，比如纽扣电池只有膨胀到较大的程度才开启，所以断电保护性能较差，铝壳动力、软包电池只有电流足够大，足够烧断薄弱点才可以保护，此时极耳金属融化温度点为高温，铝带温度达到600℃，镍带＞1000℃，足够引爆电池，导致安全事故。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述至少一个技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种储能装置的组装方法的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种储能装置的组装方法。所述储能装置包括壳体和裸电芯，所述裸电芯引出至少一个电极端子，所述壳体的内部形成密闭的腔体，所述壳体具有用于导通的导通部；该组装方法包括：

将所述裸电芯放置到所述腔体内，其中，所述电极端子与所述导通部相对；对所述腔体进行抽真空，利用大气压力将所述导通部与所述电极端子相抵持。

可选地，在对所述腔体进行抽真空之前，还包括：向所述腔体内注入电解液；对所述壳体进行第一次封口；利用机械压力将所述导通部压紧在所述电极端子上，并进行化成工序。

可选地，在对所述腔体进行抽真空之后，还包括对所述壳体进行第二次封口。

可选地，所述壳体包括密封连接在一起的第一半壳体和第二半壳体，所述第一半壳体和所述第二半壳体中的至少一个包括凹陷结构和围绕由所述凹陷结构的边缘向外延伸形成的边缘部，所述边缘部被配置为用于进行密封连接，所述凹陷结构构成所述腔体的至少一部分，在所述凹陷结构上设置有所述导通部。

可选地，所述第一半壳体和所述第二半壳体均包括所述凹陷结构和所述边缘部，所述第一半壳体的凹陷结构和所述第二半壳体的凹陷结构相对设置，并共同构成所述腔体。

可选地，所述腔体呈长方体形，在将所述裸电芯放置到所述腔体内之后，对所述长方体的三条边上的边缘部进行密封，另外一条边上的边缘部形成注液口，所述注液口被配置为用于注入电解液。

可选地，所述腔体呈圆柱形，所述裸电芯呈圆柱形，在所述裸电芯的两个端面上分别设置有电极端子，在所述壳体的与所述腔体的两个端面相对应的部位分别设置有导通部。

可选地，所述壳体包括导体层和位于所述导体层内侧的绝缘层，在所述绝缘层上形成开窗结构，所述导体层的位于开窗结构的部分为所述导通部。

可选地，在所述裸电芯的内部设置有芯柱，所述芯柱的端部与所述电极端子相对。

可选地，在所述导通部和/或所述电极端子的用于接触的部位设置有凸点。

可选地，在所述电极端子和所述导通部之间设置有元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金、所述电极端子为元素周期表中原子序数在镍以上的金属、所述电极端子为多层金属的复合结构，其中一层为元素周期表中原子序数在镍以上的金属、或者所述电极端子里掺杂有元素周期表中原子序数在镍以上的金属。

根据本公开的一个实施例，通过对腔体进行抽真空，利用大气压力将壳体的导通部与电极端子接触。相对于采用焊接的方式将二者连接。通过这种方式，裸电芯不会受到高温的影响，从而保持良好的能量转换性能。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本公开实施例的组装过程中的软包电池的分解图。

图2是根据本公开实施例的一种半壳体的分解图。

图3是根据本公开实施例的未进行抽真空的软包电池的剖视图。

图4是根据本公开实施例的抽真空后的软包电池的剖视图。

图5是根据本公开实施例的另一种软包电池的立体图

图6是根据本公开实施例的一种软包电池的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种储能装置的组装方法。储能装置可以是但不限于电容器、电池等。电池为一次电池或者二次电池。下面以锂离子电池为例进行说明。例如，锂离子电池为软包电池或者纽扣电池。

如图1-图4所示，所述储能装置包括壳体和裸电芯11。裸电芯11用于化学能和电能之间的转换。例如，裸电芯11为卷绕结构或者叠片结构。卷绕结构即整片的电极片(例如，电极片包括正极片、负极片和位于正极片和负极片之间的隔离膜)卷绕成螺旋结构。叠片结构即电极片被分割为多个片材，多个片材层叠在一起。

所述裸电芯11呈块状结构。例如，长方体结构、圆柱体结构、椭圆柱体结构等。所述裸电芯11引出至少一个电极端子。电极端子与裸电芯11的电极连接。例如，电极端子为极耳111。极耳111为镍片等。还可以是，电极端子为裸电芯11的极片的空箔区。空箔区即极片的未覆盖电极活性材料的部位。

所述壳体的内部形成密闭的腔体。所述壳体具有用于导通的导通部。如图4和图5所示，壳体呈长方体结构、圆柱体结构、椭圆柱体结构等。导通部用于裸电芯11与外部电路的导通。例如，导通部的材质为金属。电极端子的一端与裸电芯连接，另一端与导通部连接。

该组装方法包括：

将所述裸电芯放置到所述腔体内，其中，所述电极端子与所述导通部相对；

对所述腔体进行抽真空，利用大气压力将所述导通部与所述电极端子相抵持。在抽真空时，腔体内的气压小于大气压强。在大气压力的作用下壳体的局部发生形变。导通部逐渐靠近电极端子，最终与电极端子相抵持，并紧密贴合在一起。在进行充、放电时，裸电芯11通过电极端子、导通部与外部电路进行导通。

在本公开实施例中，通过对腔体进行抽真空，利用大气压力将壳体的导通部与电极端子接触。相对于采用焊接的方式将二者连接。通过这种方式，裸电芯不会受到高温的影响，从而保持良好的能量转换性能。

此外，储能装置内出现气体时，例如，内部的气压大于大气压强时，由于内部气力的作用，故壳体逐渐膨胀。导通部逐渐远离裸电芯11，直至与电极端子分离。这样，导通部与电极端子形成断路，停止进行充、放电。通过这种方式，能有效地避免储能装置发生爆炸。

图1是根据本公开实施例的组装过程中的软包电池的分解图。在该例子中，所述壳体包括密封连接在一起的第一半壳体12和第二半壳体13。所述第一半壳体12和所述第二半壳体13中的至少一个包括凹陷结构14和围绕由所述凹陷结构14的边缘向外延伸形成的边缘部15。所述边缘部15被配置为用于进行密封连接，所述凹陷结构14构成所述腔体的至少一部分，在所述凹陷结构14上设置有所述导通部。

例如，其中一个半壳体具有凹陷结构14，另一个半壳体为片状结构。片状结构密封在凹陷结构14上。也可以是，两个半壳体均具有凹陷结构14。

在一个例子中，如图3-图4所示，所述第一半壳体12和所述第二半壳体13均包括所述凹陷结构14和所述边缘部15，所述第一半壳体12的凹陷结构14和所述第二半壳体13的凹陷结构14相对设置，并共同构成所述腔体。

在组装时，两个凹陷结构14相对。第一半壳体12和第二半壳体13的边缘部15贴合在一起。例如，在边缘部15设置有热塑材料，通过热压的方式将第一半壳体12和第二半壳体13的边缘部15连接在一起。

例如，第一半壳体12和第二半壳体13均为金属塑膜，例如铝塑膜、钢塑膜等。金属塑膜上的塑料材质能通过热压的方式形成密封连接。

还可以是，第一半壳体12和第二半壳体13为塑料，例如聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯(PP)等。上述材料本身为热塑性材料，能通过热压的方式连接。

两个半壳体的边缘部15也可以采用激光焊接、超声焊接的方式连接在一起你。在进行激光焊接时，两个绝缘部15均由热塑材料制成。例如塑料，两个绝缘部15存在色差。例如，其中一个绝缘部15为透明塑料，另一个绝缘部15为有色塑料。有色塑料可以是自身带有颜色，例如黑色、红色、绿色、蓝色、紫色等。也可以是，涂油有色油墨的塑料材料。在进行激光焊接时，激光从透明塑料一侧射入，并到达有色塑料处。由于有色塑料能够吸收激光能量，从而快速熔化，故使得激光焊接的效果更好。

例如，在进行激光焊接时，焊道围绕凹陷结构14设置有多圈，这使得两个绝缘部15的密封、连接效果更好。

在一个例子中，在对所述腔体进行抽真空之前，还包括：向所述腔体内注入电解液。例如，所述腔体呈长方体形，在将所述裸电芯放置到所述腔体内之后，对所述长方体的三条边上(例如三条短边15b)的边缘部15进行密封。另外一条边(例如15a)上的边缘部15形成注液口151。所述注液口151被配置为用于注入电解液。

例如，先将两个半壳体的边缘部15的短边15b进行封口。在长边15a没有完全封口，以形成注液口151。例如长边15a的边缘连接，以形成袋部。袋部用于容纳活化时产生的气体。电解液是离子传输的载体。例如，锂离子在电解液中迁移，从而进行充、放电。

在注入电解液后，对所述壳体进行第一次封口。例如，在注液口151处向腔体内注入电解液。在加注完毕后，进行第一次封口，以将注液口151封闭。

利用机械压力将所述导通部压紧在所述电极端子上，并进行化成工序。例如，通过由导通部外侧向电极端子方向施加压力，以使二者接触。在保持接触的条件下，对裸电芯11进行充、放电，以对储能装置进行化成工序。

在该例子中，由于导通部与电极端子是相对的，故仅需要通过施加机械压力，即可以实现二者的导通。在进行化成时，操作容易。

此外，在裸电芯11不合格的条件下，由于导通部与电极端子是能够随时分离的，故更换裸电芯11变得容易。

在一个例子中，在对所述腔体进行抽真空之后，还包括对所述壳体进行第二次封口。例如，在化成工序结束后，将长边15a打开，例如，在第一次封口处的靠近裸电芯11一侧，进行切断，以形成开口152。在开口152处进行抽真空。此时，腔体内的气体以及多余的电解液会从开口152处排出。由于大气压力的作用，故导通部与电极端子被压合到一起，以形成接触。

在抽真空结束后，在15a的根部进行第二次封口，以将壳体封闭。最终形成完整的储能装置。

在一个例子中，如图3-图4所示，所述腔体呈圆柱形。所述裸电芯呈圆柱形。在所述裸电芯的两个端面上分别设置有电极端子。在所述壳体的与所述腔体的两个端面相对应的部位分别设置有导通部。

例如，第一半壳体12和第二半壳体13的底部均设置有导通部。电极端子与导通部一一对应。在该例子中，两个导通部相对设置，这使得储能装置与外部设备的连接变得容易。

在一个例子中，如图3-图4所示，所述壳体包括导体层和位于所述导体层内侧的绝缘层，在所述绝缘层上形成开窗结构121，所述导体层的位于开窗结构121的部分为所述导通部。例如，壳体呈多层复合结构。绝缘层的材质为PP、PEEK、PEK等。在导体层的上、下表面上均设置有绝缘层。通过蚀刻、刮取的方式在绝缘层的设定的部位形成开窗结构121，以在开窗结构121中露出导通部。通过这种方式，在壳体上直接形成导通部，这使得导通部的设置变得容易。

在一个例子中，如图2-图4所示，开窗结构121为通孔。导通部为金属片115，例如金属片115为圆形、矩形、椭圆形、半圆形等。在金属片115的边缘处设置有热塑材料环，例如塑料环116。在进行热压时，热塑材料环熔化，并获得粘性。热塑材料环粘结在通孔的边缘上，从而将金属片115封闭通孔。金属片115作为导通部。

当然，也可以采用激光焊接的方式将塑料环116与金属片115连接在一起。

在一个例子中，如图6所示，在所述裸电芯的内部设置有芯柱121。所述芯柱112的端部与所述电极端子相对。例如，芯柱112为绝缘材料，例如其材质为塑料、陶瓷、玻璃等。芯柱112的形状为圆柱、方形柱、椭圆形柱、多棱柱等。

例如，裸电芯11绕设在芯柱112外。在裸电芯11的轴向的两端设置有电极端子。两个电极端子分别与芯柱112的两端相抵。在抽真空时，芯柱112能够与导通部一起挤压电极端子，从而使得电极端子与导通部能够良好的接触。芯柱121还能起到支撑壳体的作用，防止壳体因受到外力而挤压变形。

在其他示例中，裸电芯11为叠片结构。芯柱112垂直于每层的表面。在该裸电芯11的中部设置有贯穿各层的芯柱112。该芯柱112同样能起到支撑电极端子的作用。

在一个例子中，如图6所示，在所述导通部和/或所述电极端子的用于接触的部位设置有凸点118。例如，在电极端子上设置有凸点118。多个凸点118呈矩阵分布。在进行抽真空时，凸点118首先导通部接触。由于大气压力的作用，故导通部形成凹坑。凸点118与凹坑相配合，能够有效地防止电极端子相对于导通部发生移动。

此外，在导通部和电极端子压合完全时，凸点118能够增大二者的接触面积，并且导通部和电极端子在空间上形成接触，而不仅仅在平面内的接触。这使得二者的电连接更稳定。

在一个例子中，如图1所示，在所述电极端子和所述导通部之间设置有元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金，例如金、银等制成的片材，通过设置中间金属层119，电极端子与导通部的连接更牢固，导通作用更显著；或者

所述电极端子为元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金，金属的种类如前所述。在该例子中，极耳111或者电极片为镍以上的金属，上述金属的电阻小，在充放电时发热量小，安全可靠；或者

所述电极端子为多层金属的复合结构，其中一层为元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金，例如，极耳111或电极片由上述至少两种金属层复合而成。通过这种方式，电极端子的导电性能和结构强度更高；或者

所述电极端子里掺杂有元素周期表中原子序数在镍以上的金属。这种材料的导通效果良好。

在一个例子中，如图1所示，在所述电极端子的靠近所述裸电芯之间设置有绝缘部件117。例如，绝缘部件117为塑料、橡胶、硅胶等材料。绝缘部件117能防止电极端子与裸电芯11接触，从而避免形成短路。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种储能装置的组装方法，其特征在于：所述储能装置包括壳体和裸电芯，所述裸电芯引出至少一个电极端子，所述壳体的内部形成密闭的腔体，所述壳体具有用于导通的导通部；该组装方法包括：

将所述裸电芯放置到所述腔体内，其中，所述电极端子与所述导通部相对；

对所述腔体进行抽真空，利用大气压力将所述导通部与所述电极端子相抵持。

2.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于：在对所述腔体进行抽真空之前，还包括：向所述腔体内注入电解液；

对所述壳体进行第一次封口；

利用机械压力将所述导通部压紧在所述电极端子上，并进行化成工序。

3.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于：在对所述腔体进行抽真空之后，还包括对所述壳体进行第二次封口。

4.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于：所述壳体包括密封连接在一起的第一半壳体和第二半壳体，所述第一半壳体和所述第二半壳体中的至少一个包括凹陷结构和围绕由所述凹陷结构的边缘向外延伸形成的边缘部，所述边缘部被配置为用于进行密封连接，所述凹陷结构构成所述腔体的至少一部分，在所述凹陷结构上设置有所述导通部。

5.根据权利要求4所述的组装方法，其特征在于：所述第一半壳体和所述第二半壳体均包括所述凹陷结构和所述边缘部，所述第一半壳体的凹陷结构和所述第二半壳体的凹陷结构相对设置，并共同构成所述腔体。

6.根据权利要求5所述的组装方法，其特征在于：所述腔体呈长方体形，在将所述裸电芯放置到所述腔体内之后，对所述长方体的三条边上的边缘部进行密封，另外一条边上的边缘部形成注液口，所述注液口被配置为用于注入电解液。

7.根据权利要求5所述的组装方法，其特征在于：所述腔体呈圆柱形，所述裸电芯呈圆柱形，在所述裸电芯的两个端面上分别设置有电极端子，在所述壳体的与所述腔体的两个端面相对应的部位分别设置有导通部。

8.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于：在所述裸电芯的内部设置有芯柱，所述芯柱的端部与所述电极端子相对。

9.根据权利要求1-8中的任意一项所述的组装方法，其特征在于：在所述导通部和/或所述电极端子的用于接触的部位设置有凸点。

10.根据权利要求1-8中的任意一项所述的组装方法，其特征在于：在所述电极端子和所述导通部之间设置有元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金、

所述电极端子为元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金、

所述电极端子为多层金属的复合结构，其中一层为元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金、或者

所述电极端子里掺杂有元素周期表中原子序数在镍以上的金属。

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