CN112349949A - 无极耳焊接的电池及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无极耳焊接的电池及制备方法，电池包括外壳及由正极片、负极片和隔膜构成的电芯，所述外壳底部设有凸起焊槽，凸起焊槽镶嵌到外露的正负极集流体中，在凸起焊槽的最薄处将正负极集流体与外壳激光焊接。本发明通过对跟正负极集流体直接接触的电池壳体底部和电池盖顶盖的改进优化，增加了两者的接触面积和牢靠性，同时再通过直接焊接的方式增强了两者间的焊接效果，具有较高的实用价值。

Description

无极耳焊接的电池及制备方法

技术领域

本发明涉及电池领域，具体是一种无极耳焊接的电池及制备方法。

背景技术

随着目前市场对电池的需求量急速增加，对电池的要求也越来越高，为满足市场需求，各大厂家不断地从提升电池能量密度、降低电池成本、提高电池大电流充放电能力等方面对电池进行设计改造。最常见和主流的是对电池进行“无极耳”或“全极耳”的设计，其中一种为增加电池内部空间提高容量，采用正负极集流体直接与电池壳体紧密接触或直接焊接方式，摒弃了正负极集流体-“盖板”（集流盘）-电池壳体的焊接方式，这样虽然增加电池内部空间提高能量，但其紧密接触方式和直接焊接方式的结构和技术存在一些不足。第一，正负极集流体和电池壳体的接触方式再紧密，仍会有空隙，同时在使用过程中，由于电池使用情况的复杂，会不断加大这种空隙的产生，造成电池内阻的不稳定，电池电能输出和输入的损耗较大，影响电池的快充和大电流放电及使用寿命；第二，正负极集流体和电池壳体直接焊接，本质上没有问题，在实际使用中，受到电池壳体焊接处材料的厚度影响，厚度越厚，焊接效果越差，甚至可能造成虚焊或焊不上，导致电池内阻不稳定。

针对于以上问题，如何保证正负极集流体和电池壳体的焊接牢靠为该课题的主要改善方向。

发明内容

本发明提出了一种无极耳焊接的电池及制备方法，在正负极集流体和电池壳体直接焊接的基础上进行改进，优化焊接效果、降低焊接内阻。

一种无极耳焊接的电池，包括外壳及由正极片、负极片和隔膜构成的电芯，所述外壳底部设有凸起焊槽，凸起焊槽镶嵌到外露的正负极集流体中，在凸起焊槽的最薄处将正负极集流体与外壳激光焊接。

优选地，所述的外壳包括顶部开口的主壳体（电池壳）和机械密封于主壳体顶部开口的连接壳体（电池盖），所述的主壳体（电池壳）呈圆柱形或者方形；所述的连接壳体（电池盖）包括至少一个金属件和一个绝缘件。

所述凸起焊槽朝向正负极集流体的方向冲压设置。

所述凸起焊槽未冲穿，凸起焊槽的最薄厚度控制在0-0.2mm。在焊接正负极流体与外壳体时，先用一定的压力能使正负极集流体与电池壳底部或电池盖顶盖充分接触的同时使其凸起的凸槽能直接镶嵌到外露的正负极集流体中，然后再直接用激光焊接凸槽处最薄处，使两者紧密焊接上。

所述凸起焊槽冲穿设置，凸起焊槽的最薄厚度控制在0mm。然后再击穿处放置同正负极集流体相同或相融合的金属材质，正极端放置的金属材质包括但不限制铝、铝合金、锡等；负极端放置的金属材质包括但不限制铜、铜合金、镍、镍合金、锡等。在焊接正负极流体与外壳体时，先用一定的压力能使正负极集流体与电池壳底部或电池盖顶盖充分接触的同时使其凸起的焊槽能直接镶嵌到外露的正负极集流体中，然后再放置金属材质的位置进行直接用激光焊接，使两者紧密焊接上且没有漏空。

优选地，所述凸起焊槽的冲穿处设置有金属材质或合金材质细丝，焊接时在放置有金属材质或合金材质细丝的位置直接进行激光焊接，使正负极集流体与外壳紧密焊接上且没有漏空。

所述正极片和负极片均包括涂料区和留白区，所述留白区的边缘超过隔膜的边缘。所述正极片和负极片的无料区（留白）分别与主壳体（电池壳）和连接壳体（电池盖）的顶盖直接接触。

所述，冲压的凸起焊槽高度不能高于对应的正负极集流体的留白宽度，防止在制作过程中造成电池短路。

优选地，凸起焊槽的数量及排列形状可自行控制，可根据实际需要，灵活设置凸起焊槽的形状和数量，形成接触点多且牢固的焊接焊槽。

所述的无极耳焊接的电池的制备方法，步骤如下：

（a）在金属箔材上，按照正负极工艺配比将活性物质涂敷在金属箔材上，分切后分别得到一边形成留白区的正极片和负极片；

（b）将隔膜、正极片和负极片依次层叠后通过卷绕或者堆叠的方式形成卷芯，并使得正、负极片设置有留白区的一端分别置于所述隔膜两长边的外侧，且留白超过隔膜边缘外侧；

（c）对外壳进行前期加工处理，使其朝向正负极集流体方向的部分做凸起焊槽的冲压，形成焊接凸槽；

（d）将卷芯置于外壳壳体中，用一定的压力将正负极集流体与外壳壳体充分接触，同时使其凸起焊槽直接镶嵌到外露的正负极集流体中，然后再直接用激光焊接凸槽处，使两者紧密焊接上；

（e）对电池进行封口，在注液口处抽真空注入电解液后密封，制作完成后，经过化成、分容工序，制得无极耳电池。

所述凸起焊槽设置为若干个。

本发明的有益效果是：本发明通过对跟正负极集流体直接接触的电池壳体底部和电池盖顶盖的改进优化，增加了两者的接触面积和牢靠性，同时再通过直接焊接的方式增强了两者间的焊接效果，具有较高的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为本发明的凸槽未直接冲穿的侧剖结构示意图；

图2是本发明的凸槽直接冲穿的结构示意图；

图3a-3f是本发明凸槽排列和焊接效果的形状图；

图4是本发明中实施例中正负极结构示意图；

图5是本发明实施例中卷芯结构示意图；

图6是本发明实施例中无极耳电池结构示意图；

图7是本发明对比例中不焊接的无极耳电池结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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付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。

实施例1

一种无极耳焊接电池的制备方法，包括以下步骤：

（a）制备圆柱32650无极耳电池，在金属箔材上，按照正负极工艺配比将活性物质涂敷在箔材上，形成涂料区402，分切后分别得到一边形成留白区401的正极片501和负极片503，正负极留白宽度为4±0.5mm，见图4；

（b）将隔膜502和正负极依次层叠后通过卷绕或者堆叠的方式形成卷芯500，包括正极端504和负极端505，并使得正、负极片设置有留白的一端分别置于所述隔膜两长边的外侧，且留白区401超过隔膜502边缘外侧，见图5；

（c）对主壳体（电池壳）进行前期加工处理，使其朝向负极集流体方向的部分做凸起焊槽100的冲压（图1），以电池壳体底部圆心为准，在距离底部圆心的3mm处平均四份，冲压为图3a形状的焊槽（图3a中两条横线为若干相邻凸起连接在一块形成的线槽，凸起很小），焊槽规格为2mm宽*10mm长（误差+0.05mm）；

由于卷芯中间有空心（图3中间虚线圆），因此设置凸起焊槽时要避开中间部位，可以按照图3a-3f图示设置；

（d）焊槽的冲压最高点高度为2.0±0.1mm（焊槽最高点高度要小于正负极留白宽度），焊槽不能冲穿，将焊槽最薄厚度控制在0.1mm±0.05mm，形成凸起的焊槽；

（e）将卷芯置于主壳体（电池壳）中，用一定的压力将负极集流体与电池壳底部充分接触，同时使其凸起焊槽100能直接镶嵌到外露的负极集流体中，然后再直接用激光焊接凸槽处，使两者紧密焊接上，见图6的6a；

（f）将连接壳体（电池盖）置于于主壳体（电池壳）开口侧，用一定压力将电池盖与正极集流体充分接触，然后用激光焊接将两者紧密焊接，然后对电池进行封口；

（g）在注液口处抽真空注入电解液后密封；

（h）制作完成后，经过化成、分容等工序，制得无极耳电池。

实施例2

一种无极耳焊接电池的制备方法，包括以下步骤：

（a）制备圆柱32650无极耳电池，在金属箔材上，按照正负极工艺配比将活性物质涂敷在箔材上，形成涂料区402，分切后分别得到一边形成留白区401的正极片501和负极片503，正负极留白宽度为4±0.5mm，见图4；

（b）将隔膜502和正负极依次层叠后通过卷绕或者堆叠的方式形成卷芯，并使得正、负极片设置有留白的一端分别置于所述隔膜两长边的外侧，且留白区401超过隔膜502边缘外侧，见图5；

（c）对主壳体（电池壳）进行前期加工处理，使其朝向负极集流体方向的部分做凸起焊槽100的冲压，以电池壳体底部圆心为准，在距离底部圆心的3mm处平均四份，冲压为图3a形状的焊槽（图3a中两条横线为若干相邻凸起连接在一块形成的线槽，凸起很小），焊槽规格为2mm宽*10mm长（误差+0.05mm）；

由于卷芯中间有空心（图3中间虚线圆），因此设置凸起焊槽时要避开中间部位，可以按照图3a-3f图示设置；

（d）焊槽的冲压最高点高度为2.0±0.1mm（焊槽最高点高度要小于正负极留白宽度），将焊槽冲穿（图2），将焊槽最薄厚度控制在0mm，形成凸起的焊槽；同时在在凸起焊槽100处嵌入镀镍铜丝，镀镍铜丝规格为2mm宽*10mm长（误差-0.5mm）；

（e）将卷芯置于主壳体（电池壳）中，用一定的压力将负极集流体与电池壳底部充分接触，同时使其凸起焊槽100能直接镶嵌到外露的负极集流体中，然后再直接用激光焊接凸槽内嵌入的镀镍铜丝，使两者紧密焊接上，见图6的6b；

（f）将连接壳体（电池盖）置于于主壳体（电池壳）开口侧，用一定压力将电池盖与正极集流体充分接触，然后用激光焊接将两者紧密焊接，然后对电池进行封口；

（g）在注液口处抽真空注入电解液后密封；

（h）制作完成后，经过化成、分容等工序，制得无极耳电池。

对比例1

一种不进行焊接的无极耳制备方法，包括以下步骤：

1、制备圆柱32650无极耳电池，在金属箔材上，按照正负极工艺配比将活性物质涂敷在箔材上，分切后分别得到一边形成留白的正极片和负极片，正负极留白宽度为4±0.5mm，见图4；

2、将隔膜和正负极依次层叠后通过卷绕或者堆叠的方式形成卷芯，并使得正、负极片设置有留白的一端分别置于所述隔膜两长边的外侧，且留白超过隔膜边缘外侧，见图5；

3、将卷芯置于主壳体（电池壳）中，用一定的压力将负极集流体与电池壳底部充分接触，见图7；

4、向主壳体中注入电解液；

5、将连接壳体（电池盖）置于于主壳体（电池壳）开口侧，用一定压力将电池盖与正极集流体充分接触，然后对电池进行封口；

6、制作完成后，经过化成、分容等工序，制得无极耳电池。

将上述实施1、2以及对比例1制备的无极耳电池进行性能测试，测试结果见表1所示，测试方法采用本领域常规的方法。

由上表可知，与对比例，按照本发明实施例所述方法制备的无极耳电池，起内阻明显稳定，且极片集流体与壳体焊接牢固，接触紧密，保证了电池性能的稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无极耳焊接的电池，包括外壳（10）及由正极片（501）、负极片（503）和隔膜（502）构成的电芯，其特征在于：所述外壳（10）底部设有凸起焊槽（100），凸起焊槽（100）镶嵌到外露的正负极集流体（102）中，在凸起焊槽（100）的最薄处将正负极集流体与外壳（10）激光焊接。

2.根据权利要求1所述的无极耳焊接的电池，其特征在于：所述凸起焊槽（100）朝向正负极集流体（102）的方向冲压设置。

3.根据权利要求1所述的无极耳焊接的电池，其特征在于：所述凸起焊槽（100）未冲穿，凸起焊槽（100）的最薄厚度控制在0-0.2mm。

4.根据权利要求1所述的无极耳焊接的电池，其特征在于：所述凸起焊槽（100）冲穿设置，凸起焊槽（100）的最薄厚度控制在0mm。

5.根据权利要求4所述的无极耳焊接的电池，其特征在于：所述凸起焊槽（100）的冲穿处设置有金属丝（101），焊接时在放置有金属丝（101）的位置直接进行激光焊接，使正负极集流体（102）与外壳（10）紧密焊接上且没有漏空。

6.根据权利要求1-5任一项所述的无极耳焊接的电池，其特征在于：所述正极片（501）和负极片（503）均包括涂料区（402）和留白区（401），所述留白区（401）的边缘超过隔膜（502）的边缘。

7.根据权利要求6所述的无极耳焊接的电池，其特征在于：所述凸起焊槽（100）的高度不能高于留白区（401）的宽度。

8.权利要求7所述的无极耳焊接的电池的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（a）在金属箔材上，按照正负极工艺配比将活性物质涂敷在金属箔材上，分切后分别得到一边形成留白区（401）的正极片（501）和负极片（503）；

（b）将隔膜（502）、正极片（501）和负极片（503）依次层叠后通过卷绕或者堆叠的方式形成卷芯，并使得正、负极片设置有留白区（401）的一端分别置于所述隔膜（502）两长边的外侧，且留白超过隔膜边缘外侧；

（c）对外壳进行前期加工处理，使其朝向正负极集流体方向的部分做凸起焊槽（100）的冲压，形成焊接凸槽；

（d）将卷芯置于外壳（10）壳体中，用一定的压力将正负极集流体（102）与外壳（10）壳体充分接触，同时使其凸起焊槽（100）直接镶嵌到外露的正负极集流体（102）中，然后再直接用激光焊接凸槽处，使两者紧密焊接上；

（e）对电池进行封口，在注液口处抽真空注入电解液后密封，制作完成后，经过化成、分容工序，制得无极耳电池。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述凸起焊槽（100）设置为若干个。

10.权利要求8或9所述的制备方法制备的无极耳焊接的电池。

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