CN111403653B - 一种大容量电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种大容量电池及其制作方法,属于电池技术领域。包括金属外壳、无极耳圆柱卷芯、正极盖板、负极盖板、正极汇流片、负极汇流片、绝缘导热片和电池支架；金属外壳与包卷芯体的金属圆筒通过挤压或铸造方法，制作为一个整体；金属外壳内设有无极耳圆柱卷芯，卷芯正极基体与正极汇流片、负极基体与负极汇流片进行焊接；负极端在负极汇流片和负极盖板之间填充有绝缘导热片；负极端用电池支架固定圆柱形卷芯，电池支架卡在无极耳圆柱卷芯之间；正极基体、正极汇流片与无极耳圆柱卷芯的正极端的金属圆筒进行焊接。减小连接电阻，大幅提高散热性能和倍率性能、单体电池的合格率、功率输出能力、循环寿命。结构简单，加工过程简单，综合成本低。
Description
技术领域
本申请涉及一种大容量电池及其制作方法,属于电池技术领域。
背景技术
在现有的锂电池应用中，常涉及大容量电池的使用。众所周知相比小容量电池，大容量电池加工工艺难度大、成品率低、成本高。由于大容量电池尺寸较大，在使用时会存在大面易膨胀，散热困难、倍率性能差、循环寿命短、安全性差等问题。
因此，有人将若干小容量电池并联组合成大容量电池，例如专利申请号为201210382758.7(公开号为CN102881948A)，专利名称为一种方形锂离子电池及加工方法的发明专利，采取圆柱卷绕式卷芯，极片间隙和松紧度均匀，生产效率高。卷芯辅助模块能够支撑和保护卷芯，提高了方形电池的机械强度和安全性。通过增加卷芯的个数可以增加电池的容量。专利申请号为201621215288.5(公告号为CN206388790U)，专利名称为一种方形动力电池的实用新型，将多个圆柱形卷芯并排放入方形外壳中，组成了一个方形动力电池，解决了方形电池易膨胀的问题。专利申请号201720727978.7(公告号CN206976440U)，专利名称为一种电池包，其结构包括多个卷绕电芯及用于收容多个卷绕电芯的塑料材质的支架、这些卷绕电芯并联后形成大容量电池。但上述三个专利中所用的固定卷芯的支架或是辅助模块均为绝缘导热性能较差的材质，散热性甚至比普通大容量电池还差，无法达到提高散热、倍率性能及提高寿命的目的。专利申请号202010202785.6，专利名称为一种大容量电池及其制作方法，通过把内部金属管焊接在一起做为固定卷芯的支架，同时具有散热能力。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提出了一种大容量电池及其制作方法。
不同于专利申请号202010202785.6所采用的焊接的方法，本申请通过采用挤压或铸造等方法，将金属外壳和容纳圆柱卷芯的金属圆管制作成一个整体，再与无极耳圆柱卷芯的正极基体与正极汇流片焊接形成一个整体；将无极耳圆柱卷芯的负极基体与负极汇流片也焊接成一个整体，减小了连接电阻，由此可大幅提高每个无极耳圆柱卷芯的散热性能和倍率性能。
本申请设计的大容量电池，包括金属外壳、无极耳圆柱卷芯、正极盖板、负极盖板、正极汇流片、负极汇流片、绝缘导热片和电池支架；
金属外壳的外部形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意需要的形状；
无极耳圆柱卷芯由卷芯体和容纳卷芯体的金属圆筒组成；卷芯的一端为正极基体(比如铝箔)，另一端为负极基体(比如铜箔)；
金属外壳与容纳卷芯体的金属圆筒通过挤压或铸造等方法，制作为一个整体；
金属外壳内设有若干个无极耳圆柱卷芯，无极耳圆柱卷芯的正极基体与正极汇流片进行焊接，无极耳圆柱卷芯的负极基体与负极汇流片进行焊接，如此焊接成一个卷芯组；
负极端在负极汇流片和负极盖板之间填充有绝缘导热片，用于绝缘和导热；
绝缘导热片的材质具有绝缘性及较高的导热系数，可以是硅胶片、硅橡胶、橡胶等具有此特性的任何一种，且不局限于所述的这些种类。
负极汇流片和绝缘导热片上均开设有若干个圆孔，便于注液。
负极端使用电池支架固定圆柱形卷芯，电池支架卡在各无极耳圆柱卷芯之间；其轴向上方位以绝缘导热片和负极盖板限位，轴向下方位以金属圆筒限位。
正极基体、正极汇流片与无极耳圆柱卷芯的正极端的金属圆筒进行焊接；
负极盖板上设置有负极柱(带绝缘密封圈)和防爆阀。防爆阀所在位置为注液口，完成注液后，在注液口的位置焊接防爆阀。
本申请大容量电池内部的无极耳圆柱卷芯由同样体系的正负极组成，比如磷酸铁锂-石墨卷芯、锰酸锂-石墨卷芯、镍钴锰酸锂-石墨卷芯、钴酸锂-石墨卷芯、钴酸锂-钛酸锂卷芯、锰酸锂-钛酸锂卷芯、超级电容器卷芯、金属氢化物-镍卷芯、镉-镍卷芯、锌-镍卷芯等化学电源中的任何一种，且不局限于上述体系。
同时本申请大容量电池内部的无极耳圆柱卷芯可以用不同材料体系的卷芯进行组合，例如锰酸锂-石墨卷芯与镍钴锰酸锂-石墨卷芯组合、功率型的超级电容器卷芯与同类正极材料的能量型的锂离子卷芯组合等。通过不同特性的两类卷芯并联组合成大容量电池，在提高性能的同时降低成本。
需要说明的是，不同的电池体系适用的金属种类不同，这属于本行业的公知技术，比如锂离子电池采用铝作为金属外壳和金属圆筒的材质，且无极耳圆柱卷芯的正极基体为铝箔，负极基体为铜箔；比如电容器和以钛酸锂为负极材料的电池，采用铝作为金属外壳和金属圆筒的材质，且无极耳圆柱卷芯的正极与负极基体均为铝箔；也可以采用不锈钢或其他材料作为金属外壳和金属圆筒的材质。
按照前述的大容量电池的加工方法包括如下步骤：
(1)将电池金属外壳和无极耳圆柱卷芯的金属圆筒通过挤压
或铸造的方法制作成一个整体；
(2)将无极耳圆柱卷芯的卷芯体放入金属圆筒内；
(3)将电池支架卡在无极耳圆柱卷芯负极端，固定住无极耳圆
柱卷芯；
(4)将正极汇流片与无极耳圆柱卷芯的正极基体进行焊接；
(5)将负极汇流片与无极耳圆柱卷芯的负极基体进行焊接；
(6)将正极盖板与正极汇流片进行焊接；
(7)将正极盖板与金属外壳进行焊接封闭；
(8)在负极汇流片上覆盖一层绝缘导热片；
(9)将负极盖板与负极汇流片进行焊接；
(10)最后将负极盖板与金属外壳进行焊接封闭。
(11)烘干内部水分；
(12)通过注液口对电池注液；
(13)开口化成(也可焊接防爆阀后进行闭口化成)；
(14)清洁注液口，并焊接防爆阀。
本申请具有如下的技术效果和优点：
1、通过采用挤压或铸造的方法将电池金属外壳和容纳圆柱卷芯的金属圆管制作成一个整体，再与无极耳圆柱卷芯的正极基体、正极汇流片焊接形成一个整体；无极耳圆柱卷芯的负极基体、负极汇流片也焊接成一个整体，减小了连接电阻，由此可大幅提高每个无极耳圆柱卷芯的散热性能和倍率性能。
2、用小容量无极耳圆柱卷芯并联成大容量单体电池，由于小容量无极耳圆柱卷芯一致性好，大幅提高了大容量单体电池的合格率。
3、无极耳圆柱卷芯通过正负极汇流片分别与正极基体、负极基体进行焊接，增加了焊接面积，缩短了焊接路径，大幅提高了功率输出能力。
4、此大容量电池可在无极耳圆柱卷芯与壳体的空隙处加入电解液，生产过程的注液效率高，且可由于较多的电解液储备，提高循环寿命。
5、结构简单，加工过程简单，综合成本低。
附图说明
图1为本申请的大容量电池的爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
图1为本申请的大容量电池的爆炸图。在附图中，1为负极盖板，3为负极汇流片，4为金属外壳，5为电池支架，7为正极汇流片，8为正极盖板，61为卷芯体，62为金属圆筒，66为负极绝缘导热片。
本申请设计的大容量电池，包括金属外壳4、无极耳圆柱卷芯、正极盖板8、负极盖板1、正极汇流片7、负极汇流片3、绝缘导热片66和电池支架5；
金属外壳4的外部形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意需要的形状；
无极耳圆柱卷芯由卷芯体61和容纳卷芯体的金属圆筒62组成；卷芯的一端为正极基体(比如铝箔)，另一端为负极基体(比如铜箔)；
金属外壳4与包卷芯体61的金属圆筒62通过挤压或铸造等方法，制作为一个整体；
金属外壳4内设有若干个无极耳圆柱卷芯，无极耳圆柱卷芯的正极基体与正极汇流片7进行焊接，无极耳圆柱卷芯的负极基体与负极汇流片3进行焊接，如此焊接成一个卷芯组；
负极端在负极汇流片3和负极盖板1之间填充有绝缘导热片66，用于绝缘和导热；
绝缘导热片66的材质具有绝缘性及较高的导热系数，可以是硅胶片、硅橡胶、橡胶等具有此特性的任何一种，且不局限于所述的这些种类。
负极汇流片3和绝缘导热片66上均开设有若干个圆孔，便于注液。
负极端使用电池支架5固定圆柱形卷芯，电池支架5卡在各无极耳圆柱卷芯之间；其轴向上方位以绝缘导热片66和负极盖板1限位，轴向下方位以金属圆筒62限位。
正极基体、正极汇流片7与无极耳圆柱卷芯的正极端的金属圆筒62进行焊接；
负极盖板1上设置有负极柱(带绝缘密封圈)和防爆阀。防爆阀所在位置为注液口，完成注液后，在注液口的位置焊接防爆阀。
上述本申请的大容量电池的加工方法包括如下步骤：
(1)将金属外壳4和无极耳圆柱卷芯的金属圆筒62通过拉伸
方法制作成一个整体；
(2)将无极耳圆柱卷芯的卷芯体61放入金属圆筒62内；
(3)将电池支架5卡在无极耳圆柱卷芯负极端，固定住无极耳
圆柱卷芯；
(4)将正极汇流片7与无极耳圆柱卷芯的正极基体进行焊接；
(5)将负极汇流片3与无极耳圆柱卷芯的负极基体进行焊接；
(6)将正极盖板8与正极汇流片7进行焊接；
(7)将正极盖板8与金属外壳4进行焊接封闭；
(8)在负极汇流片3上填充一层绝缘导热片66；
(9)将负极盖板1与负极汇流片3进行焊接，
(10)最后将负极盖板1与金属外壳4进行焊接封闭；
(11)烘干内部水分；
(12)通过注液口对电池注液；
(13)开口化成(也可焊接防爆阀后进行闭口化成)；
(14)清洁注液口，并焊接防爆阀。
实施例1：
本申请的大容量电池的金属外壳4与包卷芯体61的金属圆筒62用挤压成型的方法制作成一个整体，用6个磷酸铁锂正极-石墨负极卷芯体(直径32mm高度140mm)，用上述的加工方法做成3.2V72Ah的大容量电池。
实施例2：
本申请的大容量电池的金属外壳4与包卷芯体61的金属圆筒62用铸造成型的方法制作成一个整体，用6个锰酸锂正极-石墨负极卷芯体(直径35mm高度130mm)，用上述的加工方法做成3.6V120Ah的大容量电池。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种大容量电池，其特征在于，其包括金属外壳(4)、无极耳圆柱卷芯、正极盖板(8)、负极盖板(1)、正极汇流片(7)、负极汇流片(3)、绝缘导热片(660)和电池支架(5)；金属外壳(4)的外部形状为圆柱形或方形；无极耳圆柱卷芯由卷芯体(61)和包裹卷芯体的金属圆筒(62)组成；卷芯的一端为铝箔的正极基体，另一端为铜箔的负极基体；金属外壳(4)与包卷芯体(61)的金属圆筒(62)通过挤压或铸造方法，制作为一个整体；金属外壳(4)内设有若干个无极耳圆柱卷芯，无极耳圆柱卷芯的正极基体与正极汇流片(7)进行焊接，无极耳圆柱卷芯的负极基体与负极汇流片(3)进行焊接，如此焊接成一个卷芯组；负极端在负极汇流片(3)和负极盖板(1)之间填充有绝缘导热片(66)，用于绝缘和导热；绝缘导热片(66)的材质是硅胶片、硅橡胶或橡胶；负极汇流片(3)和绝缘导热片(66)上均开设有若干个圆孔，便于注液；负极端使用电池支架(5)固定圆柱形卷芯，电池支架(5)卡在各无极耳圆柱卷芯之间；其轴向上方位以绝缘导热片(66)和负极盖板(1)限位，轴向下方位以金属圆筒(62)限位；正极基体、正极汇流片(7)与无极耳圆柱卷芯的正极端的金属圆筒(62)进行焊接；负极盖板(1)上设置有带绝缘密封圈的负极柱和防爆阀，防爆阀所在位置为注液口，完成注液后，在注液口的位置焊接防爆阀；上述大容量电池的加工方法包括如下步骤：
步骤1：将金属外壳(4)和无极耳圆柱卷芯的金属圆筒(62)通过挤压或铸造的方法制作成一个整体；
步骤2：将无极耳圆柱卷芯的卷芯体(61)放入金属圆筒(62)内；
步骤3：将电池支架(5)卡在无极耳圆柱卷芯负极端，固定住无极耳圆柱卷芯；
步骤4：将正极汇流片(7)与无极耳圆柱卷芯的正极基体进行焊接；
步骤5：将负极汇流片(3)与无极耳圆柱卷芯的负极基体进行焊接；
步骤6：将正极盖板(8)与正极汇流片(7)进行焊接；
步骤7：将正极盖板(8)与金属外壳(4)进行焊接封闭；
步骤8：在负极汇流片(3)上填充一层绝缘导热片(66)；
步骤9：将负极盖板(1)与负极汇流片(3)进行焊接，
步骤10：最后将负极盖板(1)与金属外壳(4)进行焊接封闭；
步骤11：烘干内部水分；
步骤12：通过注液口对电池注液；
步骤13：开口化成；
步骤14：清洁注液口，并焊接防爆阀；
这样，通过采用挤压或铸造方法，将金属外壳和容纳圆柱卷芯的金属圆筒制作成一个整体，再与无极耳卷芯的正极基体与正极汇流片焊接形成一个整体；将无极耳卷芯的负极基体与负极汇流片也焊接成一个整体，从而减小连接电阻；用小容量无极耳圆柱卷芯并联成大容量单体电池；无极耳圆柱卷芯通过正负极汇流片分别与正极基体、负极基体进行焊接，增加焊接面积，缩短焊接路径；在无极耳卷芯与壳体的空隙处加入电解液。
2.一种大容量电池的制作方法，其特征在于，该大容量电池包括金属外壳(4)、无极耳圆柱卷芯、正极盖板(8)、负极盖板(1)、正极汇流片(7)、负极汇流片(3)、绝缘导热片(660)和电池支架(5)；金属外壳(4)的外部形状为圆柱形或方形；无极耳圆柱卷芯由卷芯体(61)和包裹卷芯体的金属圆筒(62)组成；卷芯的一端为铝箔的正极基体，另一端为铜箔的负极基体；金属外壳(4)与包卷芯体(61)的金属圆筒(62)通过挤压或铸造方法，制作为一个整体；金属外壳(4)内设有若干个无极耳圆柱卷芯，无极耳圆柱卷芯的正极基体与正极汇流片(7)进行焊接，无极耳圆柱卷芯的负极基体与负极汇流片(3)进行焊接，如此焊接成一个卷芯组；负极端在负极汇流片(3)和负极盖板(1)之间填充有绝缘导热片(66)，用于绝缘和导热；绝缘导热片(66)的材质是硅胶片、硅橡胶或橡胶；负极汇流片(3)和绝缘导热片(66)上均开设有若干个圆孔，便于注液；负极端使用电池支架(5)固定圆柱形卷芯，电池支架(5)卡在各无极耳圆柱卷芯之间；其轴向上方位以绝缘导热片(66)和负极盖板(1)限位，轴向下方位以金属圆筒(62)限位；正极基体、正极汇流片(7)与无极耳圆柱卷芯的正极端的金属圆筒(62)进行焊接；负极盖板(1)上设置有带绝缘密封圈的负极柱和防爆阀，防爆阀所在位置为注液口，完成注液后，在注液口的位置焊接防爆阀；上述大容量电池的加工方法包括如下步骤：
步骤1：将金属外壳(4)和无极耳圆柱卷芯的金属圆筒(62)通过挤压或铸造的方法制作成一个整体；
步骤2：将无极耳圆柱卷芯的卷芯体(61)放入金属圆筒(62)内；
步骤3：将电池支架(5)卡在无极耳圆柱卷芯负极端，固定住无极耳圆柱卷芯；
步骤4：将正极汇流片(7)与无极耳圆柱卷芯的正极基体进行焊接；
步骤5：将负极汇流片(3)与无极耳圆柱卷芯的负极基体进行焊接；
步骤6：将正极盖板(8)与正极汇流片(7)进行焊接；
步骤7：将正极盖板(8)与金属外壳(4)进行焊接封闭；
步骤8：在负极汇流片(3)上填充一层绝缘导热片(66)；
步骤9：将负极盖板(1)与负极汇流片(3)进行焊接，
步骤10：最后将负极盖板(1)与金属外壳(4)进行焊接封闭；
步骤11：烘干内部水分；
步骤12：通过注液口对电池注液；
步骤13：开口化成；
步骤14：清洁注液口，并焊接防爆阀；
这样，通过采用挤压或铸造方法，将金属外壳和容纳圆柱卷芯的金属圆筒制作成一个整体，再与无极耳卷芯的正极基体与正极汇流片焊接形成一个整体；将无极耳卷芯的负极基体与负极汇流片也焊接成一个整体，从而减小连接电阻；用小容量无极耳圆柱卷芯并联成大容量单体电池；无极耳圆柱卷芯通过正负极汇流片分别与正极基体、负极基体进行焊接，增加焊接面积，缩短焊接路径；在无极耳卷芯与壳体的空隙处加入电解液。
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