CN112599807A - 一种电池及电池的组装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及电池的组装工艺，其包括碳棒集流筒一体件，碳棒集流筒一体件包括一体成型的碳棒和集流筒，碳棒沿轴向贯穿设置有中空腔，集流筒紧密贴附在中空腔的壁面上。该电池的碳棒集流筒一体件结构具有一定的强度，一方面在组装过程中能够轻松入壳，且保证结构的完整性，另一方面，不会因电池处于不同的放电姿态或反复振动而引起结构的松散和破坏。而且，该电池不仅避免了正极颗粒压制方案中的电池短路和压实不均电池质量差的问题，同时，相较于挤出成型的棒状正极与单镍针集流的组合，该电池又避免了镍针插入碳棒致使碳棒开裂破坏的问题。相较之下，该电池的结构强度高，易于组装，且具有稳定的放电性能。

Description

一种电池及电池的组装工艺

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及电池的组装工艺。

背景技术

锂亚硫酰氯电池具有高的比能量(420Wh/Kg)，其工作电压在3.6V，可以在-60℃～+85℃较宽的温度下持续工作，使用寿命长达10年，而且电池在常温下具有低的年自放电率(＜1％)等优势，近些年在物联网上有广泛的应用。

锂亚硫酰氯电池的正极有两种常见的结构：(1)采用直径2-4mm的颗粒正极，将颗粒正极分两次或三次下料压实在钢壳中，形成实心或空心结构的；或者通过模具先将颗粒正极压制成型实心或空心棒状正极，再组装入钢壳中。在组装过程上此两种方式存在一些不足，①若采用直接下料至钢壳中成型的方式，颗粒正极由于具有静电作用，若现场管控不佳时，正极在设备自动下料压实过程中，正极有可能飞出负极壳外，或者夹在负极和隔膜片之间，有导致电池的微短路的风险，另外分多次下料碳包内部会出现断层面，有可能引起正极碳包压实密度不均匀。②若采用在钢壳外压制成型的方式，成型的棒状正极强度不高，正极在搬运时，组装入壳时，集流体插入时，正极容易松散，表现出差的可装配性。在正极结构上此两种方式存在的不足是，正极在插入集流针或者集流筒时，很难保证集流筒的不变形，插入后易破坏原有紧实的正极结构，引起相对不好的集流效果。(2)采用挤出成型的棒状正极，直接组装入电池中。集流方式主要为单镍针集流，这种结构存在一定的不足的是，镍针插入过程容易导致正极碳棒开裂，从而破坏正极的结构完整性，而且正极碳棒具有一定的硬度，镍针插入过程容易弯曲变形，导致集流效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池，结构强度高，易于组装，且具有稳定的放电性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池，包括碳棒集流筒一体件，所述碳棒集流筒一体件包括一体成型的碳棒和集流筒，所述碳棒沿轴向贯穿设置有中空腔，所述集流筒紧密贴附在所述中空腔的壁面上。

可选地，包括边膜筒，所述边膜筒沿所述碳棒的轴向套设在所述碳棒的外侧，所述碳棒的外侧面划分为多个贴合部和间隔部，相邻的所述贴合部之间设置有所述间隔部，所述贴合部能够与所述边膜筒的内壁面贴合，所述间隔部能够与所述边膜筒的内壁间隔设置。

可选地，所述碳棒的横截面呈花形、多边形或不规则曲面形。

可选地，所述集流筒为镍网。

可选地，还包括：

钢壳；

钢壳密封盖，所述钢壳密封盖与所述钢壳配合形成密封腔；

锂带，所述锂带、所述边膜筒和所述碳棒集流筒一体件由外向内依次同轴设置在所述密封腔内；

底膜片，所述底膜片紧附在所述钢壳的底面的内侧面上；

上膜片，所述上膜片紧附在所述碳棒集流筒一体件的顶面上。

可选地，所述钢壳密封盖上设置有集流棒，所述集流筒与所述集流棒通过导流片连接。

可选地，所述导流片为镍带。

本发明的另一个目的在于提供一种电池的组装工艺，组装过程简单易操作，组装出的电池具有较高的结构强度和稳定的放电性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种上述电池的组装工艺，包括以下步骤：

S1：制造所述碳棒集流筒一体件；

S2：安装锂带：将所述锂带卷绕成筒状并安装在钢壳的侧面内壁面上；

S3：形成空腔：将底膜片安装在所述钢壳的内侧底面上，将边膜筒安装在所述锂带内，且与所述锂带同轴设置，以使所述底膜片和所述边膜筒共同形成所述空腔；

S4：安装所述碳棒集流筒一体件：将所述碳棒集流筒一体件插入所述空腔内；

S5：安装上膜片：将上膜片安装于所述碳棒集流筒一体件的顶面上；

S6：连接所述集流筒与集流棒：将所述集流筒与钢壳密封盖上的所述集流棒通过导流片点焊连接；

S7：焊接所述钢壳密封盖：将所述钢壳密封盖与所述钢壳之间对位压紧，并激光焊接封口；

S8：注入电解液：从所述钢壳密封盖上的注液孔向所述钢壳与所述钢壳密封盖形成的密封腔内注入所述电解液，并安装密封钉以密封所述注液孔。

可选地，步骤S3中，所述底膜片通过压装的方式压入所述钢壳的内侧底面；边膜片卷入所述锂带内并撑开，以形成所述边膜筒；

步骤S5中，所述上膜片通过冲压的方式压在所述碳棒集流筒一体件的顶面上。

可选地，还包括：

S9：清洗所述电池，将组装好的所述电池通过全自动清洗机进行清洗。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种电池，包括碳棒集流筒一体件，碳棒集流筒一体件包括一体成型的碳棒和集流筒，碳棒沿轴向贯穿设置有中空腔，集流筒紧密贴附在中空腔的壁面上。该电池的碳棒集流筒一体件结构具有一定的强度，一方面在组装过程中能够轻松入壳，且保证结构的完整性，另一方面，不会因电池处于不同的放电姿态或反复振动而引起结构的松散和破坏。而且，该电池不仅避免了正极颗粒压制方案中的电池短路和压实不均电池质量差的问题，同时，相较于挤出成型的棒状正极与单镍针集流的组合，该电池又避免了镍针插入碳棒致使碳棒开裂破坏的问题。相较之下，该电池的结构强度高，易于组装，且具有稳定的放电性能。本发明还提供了一种电池的组装工艺，该工艺由于采用了碳棒集流筒一体件，组装工艺简单，且相较于其他组装工艺，该组装工艺不破坏碳棒结构的完整性，有利于保证碳棒的强度和放电性能。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的电池的剖面图；

图2是本发明实施例所提供的电池的组装工艺的流程示意图。

图中：

1、碳棒集流筒一体件；11、碳棒；12、集流筒；

2、边膜筒；3、钢壳；

4、钢壳密封盖；41、密封钉；42、集流棒；

5、锂带；6、底膜片；7、上膜片；8、导流片。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本实施例提供了一种电池，包括钢壳3和钢壳密封盖4，钢壳3和钢壳密封盖4固定连接，且二者相配合形成了内部的密封腔。密封腔内设置有锂带5、边膜筒2、碳棒集流筒一体件1、底膜片6和上膜片7。其中，锂带5、边膜筒2和碳棒集流筒一体件1均呈筒状，且三者是由外向内依次同轴套设，底膜片6设置在密封腔的底部，且紧附在钢壳3的内侧底面上，底膜片6与边膜筒2共同形成了内部的空腔，碳棒集流筒一体件1设置在空腔内，锂带5设置在空腔外，由此保证了碳棒集流筒一体件1与锂带5始终保持隔开的状态，且环状的上膜片7设置在碳棒集流筒一体件1的顶面上。

碳棒集流筒一体件1包括一体成型的碳棒11和集流筒12，碳棒11呈筒状，碳棒11内沿轴向贯穿设置有中空腔，集流筒12紧密贴附在中空腔的壁面上。由于碳棒集流筒一体件1是一体成型，其结构具有一定的强度，一方面在组装过程中碳棒集流筒一体件1能够轻松入壳，且保证了碳棒集流筒一体件1结构的完整性，另一方面，不会因电池处于不同的放电姿态或反复振动而引起结构的松散和破坏。而且，该电池不仅避免了正极颗粒压制方案中的电池短路和压实不均电池质量差的问题，同时，相较于挤出成型的棒状正极与单镍针集流的组合，该电池又避免了镍针插入碳棒11致使碳棒11开裂和镍针弯曲的问题。相较之下，该电池的结构强度高，不仅易于安装，且碳棒11和集流网的结构都能保证完整无变形，能够保证电池具有良好的集流效果和稳定的放电性能。

在本实施例中，集流筒12采为镍网材料制成的镍网集流筒12，该集流筒12既能作为骨架来保证正极碳棒11结构的完整性，当正极碳棒11吸收电解液后发生膨胀时，集流网的弹性也具有一定缓存体积膨胀的作用，保证了电池放电过程的稳定性。

优选地，碳棒11的外侧面划分为多个贴合部和间隔部，相邻的贴合部之间设置有间隔部，边膜筒2沿碳棒11的轴向套设在碳棒11的外侧，碳棒11的贴合部能够与边膜筒2的内壁面贴合，碳棒11的间隔部能够与边膜筒2的内壁间隔设置。这样的碳棒11结构能够进一步缓冲正极碳棒11吸收电解液后的膨胀，以及反应过程中的持续体积膨胀，进一步地保证了电池放电过程的稳定性。

在本实施例中，可选地，碳棒11的横截面呈花形、多边形或不规则曲面形。例如八瓣梅花形，其八个花瓣的切面能够与边膜筒2贴合接触，其相邻花瓣间的间隔部，能够与边膜筒2的内壁不接触，并形成一定的空隙，保证有足够的空间来缓冲正极碳棒11吸收电解液膨胀和反应过程中的体积膨胀。

另外，在钢壳密封盖4上还设置有集流棒42，集流筒12与集流棒42通过导流片8连接，在本实施例中，导流片8为镍带，镍带具有良好的导流性能。在钢壳密封盖4上还设置有注液孔，电解液从注液孔注入到密封腔内，密封钉41用来密封注液孔。

下面以实验数据说明本实施例所提供的电池相较于现有的电池具有良好的放电性能：

本实施例：采用碳棒集流筒一体件1，且正极采用梅花状的中空碳棒11。

对比例1：正极采用截面为梅花状的实心碳棒11，组装过程中插入镍针。

对比例2：正极采用截面为圆形的实心碳棒11，组装过程中插入镍针。

对比例3：正极采用颗粒正极直接压制成中空碳棒11。

电池的其他参数包括：

电解液采用1.5mol/L四氯铝锂的亚硫酰氯溶液，电池为ER14505电池，温度为常温。

测试电芯在直立、平躺、倒立状态下1800Ω放电容量，测试数据如下表所示。

由本实施例与对比例1的数据比较可知，本实施例在各种放置状态下，其放电性能和放电稳定性均优于对比例1，即采用碳棒集流筒一体件1的电池，其放电性能和稳定性优于插入镍针的实心碳棒11。

由对比例1与对比例2的数据比较可知，对比例1在各种放置状态下，其放电性能和放电稳定性均优于对比例2。对比例1与对比例2的区别仅在于碳棒11的形状，对比例1中的碳棒11的横截面为梅花状，对比例2中的碳棒11为圆柱状。由此可知，电池的碳棒11采用梅花状结构能够提升放电性能和稳定性。

由本实施例与对比例3的数据比较可知，本实施例在直立状态下的放电性略低于对比例3，但在平躺和倒立状态下的放电性能高于对比例3，且本实施例在各种放置状态下的放电性能更为稳定。由此可知，采用碳棒集流筒一体件1的电池，比采用颗粒正极直接压制成中空碳棒11的电池，其放电稳定性更好。

本实施例还提供了上述电池的组装工艺，如图2所示，该电池的组装工艺包括以下步骤：

S1：制造碳棒集流筒一体件1。

具体是将集流筒12插入挤出成型的碳棒11中，经过一定的工艺步骤形成碳棒11和集流筒12贴合紧密的碳棒集流筒一体件1。

S2：安装锂带5。

示例性地，可以在负极机上裁切出一定宽度、厚度的锂带5，置于圆柱型卷绕棒上成型，然后将锂带5卷入钢壳3中，并贴合在钢壳3的侧面内壁面上，再压实锂带5，使其贴紧钢壳3。

S3：形成空腔。

在裁切机中剪出底膜片6，然后将底膜片6安装在钢壳3的内侧底面上，并压实底膜片6使其贴紧钢壳3；在裁切机中剪出边膜片，将边膜片卷入锂带5内并撑开，以形成与锂带5同轴设置的边膜筒2，底膜片6和边膜筒2共同形成了空腔。

S4：安装碳棒集流筒一体件1。

具体地，将S1制造的碳棒集流筒一体件1直接插入空腔内。

S5：安装上膜片7。

可选地，将固定直径隔膜片冲切成环状，将环状的上膜片7冲压在碳棒集流筒一体件1的顶面上。

S6：连接集流筒12与集流棒42。

可选地，将集流筒12与钢壳密封盖4上的集流棒42通过导流片8点焊连接。

S7：焊接钢壳密封盖4。

将钢壳密封盖4与钢壳3之间对位压紧，并激光焊接钢壳密封盖4与钢壳3的接缝处。

S8：注入电解液。

示例性地，可以使用全自动真空注液机，从钢壳密封盖4上的注液孔向钢壳3与钢壳密封盖4形成的密封腔内注入电解液，并用密封钉41将钢壳密封盖4上的注液孔压实密封。

S9：清洗电池。

将组装好的电池通过全自动清洗机进行清洗。

本实施例所提供的组装工艺步骤简单，且一体成型的碳棒集流筒一体件1结构能够直接插入钢壳3内，大大地简化了组装的步骤，且组装出的电池具有较高的结构强度和稳定的放电性能。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括碳棒集流筒一体件(1)，所述碳棒集流筒一体件(1)包括一体成型的碳棒(11)和集流筒(12)，所述碳棒(11)沿轴向贯穿设置有中空腔，所述集流筒(12)紧密贴附在所述中空腔的壁面上。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，包括边膜筒(2)，所述边膜筒(2)沿所述碳棒(11)的轴向套设在所述碳棒(11)的外侧，所述碳棒(11)的外侧面划分为多个贴合部和间隔部，相邻的所述贴合部之间设置有所述间隔部，所述贴合部与所述边膜筒(2)的内壁面贴合，所述间隔部能够与所述边膜筒(2)的内壁间隔设置。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述碳棒(11)的横截面呈多边形或曲面形。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述集流筒(12)为镍网。

5.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，还包括：

钢壳(3)；

钢壳密封盖(4)，所述钢壳密封盖(4)与所述钢壳(3)配合形成密封腔；

锂带(5)，所述锂带(5)、所述边膜筒(2)和所述碳棒集流筒一体件(1)由外向内依次同轴设置在所述密封腔内；

底膜片(6)，所述底膜片(6)紧附在所述钢壳(3)的底面的内侧面上；

上膜片(7)，所述上膜片(7)紧附在所述碳棒集流筒一体件(1)的顶面上。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述钢壳密封盖(4)上设置有集流棒(42)，所述集流筒(12)与所述集流棒(42)通过导流片(8)连接。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述导流片(8)为镍带。

8.一种如权利要求6-7任一项所述电池的组装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：安装所述锂带(5)：将所述锂带(5)卷绕成筒状并安装在所述钢壳(3)的侧面内壁面上；

S2：形成空腔：将所述底膜片(6)安装在所述钢壳(3)的内侧底面上，将所述边膜筒(2)安装在所述锂带(5)内，且与所述锂带(5)同轴设置，以使所述底膜片(6)和所述边膜筒(2)共同形成所述空腔；

S3：安装所述碳棒集流筒一体件(1)：将所述碳棒集流筒一体件(1)插入所述空腔内；

S4：安装所述上膜片(7)：将所述上膜片(7)安装于所述碳棒集流筒一体件(1)的顶面上；

S5：连接所述集流筒(12)与所述集流棒(42)：将所述集流筒(12)与所述钢壳密封盖(4)上的所述集流棒(42)通过所述导流片(8)点焊连接；

S6：焊接所述钢壳密封盖(4)：将所述钢壳密封盖(4)与所述钢壳(3)之间对位压紧，并激光焊接封口；

S7：注入电解液：从所述钢壳密封盖(4)上的注液孔向所述钢壳(3)与所述钢壳密封盖(4)形成的所述密封腔内注入所述电解液，并安装密封钉(41)以密封所述注液孔。

9.根据权利要求8所述的电池的组装工艺，其特征在于：

步骤S2中，所述底膜片(6)通过压装的方式压入所述钢壳(3)的内侧底面；边膜片卷入所述锂带(5)内并撑开，以形成所述边膜筒(2)；

步骤S4中，所述上膜片(7)通过冲压的方式压在所述碳棒集流筒一体件(1)的顶面上。

10.根据权利要求9所述的电池的组装工艺，其特征在于，还包括：

S8：清洗所述电池，将组装好的所述电池通过全自动清洗机进行清洗。

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