CN113921765A - 一种圆柱型锂电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱型锂电池及其制备方法，涉及锂电池技术领域。该圆柱型锂电池包括钢壳和圆柱极组，钢壳包括钢壳基底和与钢壳基底相对设置的开口端。圆柱极组包括正极片、负极片和隔膜，正极片上设置有正极耳，负极片上设置有负极耳，负极片、隔膜和正极片依次叠放后卷绕成圆柱极组，正极耳和负极耳分别设置于圆柱极组的两端，负极耳所在一端朝向钢壳基底，将圆柱极组放入钢壳内；正极耳从开口端引出，与正极端子焊接连接；钢壳基底通过激光焊与负极耳导电连接。本发明提供的圆柱型锂电池，使得应用钢壳制成的圆柱型锂电池，不仅具有更高的结构强度和安全性能，而且提高了体积能量密度。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种圆柱型锂电池及其制备方法。
背景技术
圆柱型锂电池主要有钢壳电池和铝壳电池等品类，其中钢壳的物理稳定性和抗压力远远高于铝壳，因此钢壳电池较铝壳电池具有更高的结构强度，安全性好，此外钢壳的成本也会相对较低。
但是钢质的密度是要显著高于铝质的密度，进而导致钢壳电池的能量密度明显低于铝壳电池。此外，传统钢壳电池采用滚槽封口的工艺，这样进一步限制了电池高度方向的空间利用率，从而导致了钢壳电池体积能量密度偏低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆柱型锂电池及其制备方法，应用该圆柱型锂电池制备的圆柱型锂电池，不仅具有更高的结构强度和安全性能，而且提高了空间利用率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种圆柱型锂电池，包括：
钢壳，包括钢壳基底和与所述钢壳基底相对设置的开口端；
圆柱极组，包括正极片、负极片和隔膜，所述正极片上设置有正极耳，所述负极片上设置有负极耳，所述负极片、所述隔膜和所述正极片依次叠放后卷绕成所述圆柱极组，所述正极耳和所述负极耳分别设置于所述圆柱极组的两端，所述负极耳所在一端朝向所述钢壳基底，将所述圆柱极组放入所述钢壳内；所述正极耳从所述开口端引出，与正极端子焊接连接；所述钢壳基底与所述负极耳焊接连接。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，沿所述正极片的边缘箔材区均匀间隔设置有多个正极耳，沿所述负极片的边缘箔材区均匀间隔设置有多个负极耳，多个所述正极耳和多个所述负极耳在卷绕过程中均压制成与所述圆柱极组的端面平行，多个所述正极耳通过正极集流盘集流，并与所述正极端子焊接连接，多个所述负极耳与所述钢壳基底焊接连接。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，所述钢壳基底上设置有凹槽，通过所述凹槽与所述负极耳焊接连接。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，所述正极耳和所述负极耳均呈梯形。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，梯形的所述正极耳和梯形的所述负极耳的下底的长度均为L1，相邻两个所述正极耳的中心距和相邻两个所述负极耳的中心距均为L1+(1mm～2mm)。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，圆柱型锂电池还包括绝缘垫片和正极盖板，所述绝缘垫片设置于所述正极集流盘和所述正极盖板之间。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，所述钢壳上设置有镀镍层。
一种圆柱型锂电池的制备方法，用于制备如以上任一方案所述的圆柱型锂电池，包括以下步骤：
在所述正极片的边缘箔材区模切正极耳，在所述负极片的边缘箔材区模切所述负极耳；
所述负极片、所述隔膜和所述正极片依次叠放，通过卷绕机卷绕成所述圆柱极组，所述正极耳和所述负极耳分别设置于所述圆柱极组的两端；
将所述正极耳通过焊接与所述正极端子连接，所述负极耳所在的一端朝向所述钢壳基底放入所述钢壳中；
采用脉冲激光穿透焊，将所述钢壳基底与所述负极耳焊接。
作为圆柱型锂电池的制备方法的一个可选方案，通过卷绕机卷绕成圆柱极组的步骤还包括：
所述卷绕机通过卷轴卷绕所述负极片、所述隔膜和所述正极片；
在所述卷轴的两端分别设置有一个压辊，通过压辊将所述正极耳和所述负极耳压制成与所述圆柱极组的端面平行。
作为圆柱型锂电池的制备方法的一个可选方案，多个所述正极耳通过正极集流盘集流，所述正极集流盘上设置有绝缘垫片和正极盖板，所述圆柱型锂电池的制备方法还包括以下步骤：
将所述正极集流盘与所述圆柱极组的所述正极耳所在的一端压合，并通过焊接连接；
然后将所述正极端子与所述正极集流盘焊接连接；
在所述正极集流盘上放置所述绝缘垫片，并将所述正极盖板塞入所述钢壳内；
所述正极集流盘和所述钢壳，以及所述正极盖板与所述钢壳均通过焊接连接。
本发明的有益效果：
本发明提供的圆柱型锂电池，钢壳包括钢壳基底和与钢壳基底相对设置的开口端，在卷绕圆柱极组时，正极耳和负极耳分别位于相对的两端，然后将负极片、隔膜和正极片依次叠加，并卷绕成圆柱极组。将负极耳所在一端朝向钢壳基底，将圆柱极组放入钢壳内。正极耳从开口端引出，与正极端子焊接连接。钢壳基底与负极耳焊接连接，使得整个钢壳形成负极端子。本发明提供的圆柱型锂电池，通过将钢壳基底直接与负极耳焊接连接，使得负极端子无需占用钢壳高度方向上的空间，提高了圆柱型锂电池的空间利用率。使得应用钢壳制成的圆柱型锂电池，不仅具有更高的结构强度和安全性能，而且提高了体积能量密度。
本发明提供的圆柱型锂电池的制备方法，用于制备上述的圆柱型锂电池，在正极片的边缘箔材区模切正极耳，在负极片的边缘箔材区模切负极耳，负极片、隔膜和正极片依次叠放，通过卷绕机卷绕成圆柱极组，正极耳通过脉冲激光焊与正极端子焊接连接，负极耳与钢壳基底焊接。本发明提供的圆柱型锂电池的制备方法，使得圆柱型锂电池的负极端子无需占用钢壳高度方向上的空间，提高了空间利用率，避免了因钢壳的密度高于铝壳的密度，导致的钢壳圆柱型锂电池体积能量密度偏低的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的圆柱型锂电池的分解示意图；
图2是本发明实施例提供的圆柱型锂电池的圆柱极组的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的圆柱极组卷绕过程的示意图；
图4是本发明实施例提供的圆柱型锂电池的俯视图；
图5是本发明实施例提供的圆柱型锂电池的仰视图；
图6是本发明实施例提供的正极片的结构示意图；
图7是图6中A处的局部放大图；
图8是图6中B处的局部放大图；
图9是本发明实施例提供的圆柱型锂电池的制备方法的流程图。
图中：
100、卷轴；200、压辊；300、圆柱极组；
301、圆柱极组中心孔；302、正极端面；303、负极端面；
1、正极片；2、负极片；3、隔膜；4、钢壳；5、正极集流盘；6、绝缘垫片；7、正极盖板；8、标识孔；9、未留极耳区；
11、正极耳；12、正极敷料层；13、正极端子；41、钢壳基底；42、凹槽；
131、注液孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征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。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-图5所示，本实施例提供了一种圆柱型锂电池，包括钢壳4和圆柱极组300，钢壳4包括钢壳基底41和与钢壳基底41相对设置的开口端。圆柱极组300包括正极片1、负极片2和隔膜3，正极片1上设置有正极耳11，负极片2上设置有负极耳，负极片2、隔膜3和正极片1依次叠放后卷绕成圆柱极组300，正极耳11和负极耳分别设置于圆柱极组300的两端，负极耳所在一端朝向钢壳基底41，将圆柱极组300放入钢壳4内；正极耳11从开口端引出，与正极端子13焊接连接；钢壳基底41与负极耳焊接连接。
本实施例提供的圆柱型锂电池，钢壳4包括钢壳基底41和与钢壳基底41相对设置的开口端，在卷绕圆柱极组300时，正极耳11和负极耳分别位于相对的两端，然后将负极片2、隔膜3和正极片1依次叠加，并卷绕成圆柱极组300。将负极耳所在一端朝向钢壳基底41，将圆柱极组300放入钢壳4内。正极耳11从开口端引出，与正极端子13焊接连接。钢壳基底41与负极耳焊接连接，使得整个钢壳4形成负极端子。本实施例提供的圆柱型锂电池，通过将钢壳基底41直接与负极耳导电连接，使得负极端子无需占用钢壳4高度方向上的空间，提高了圆柱型锂电池的空间利用率。使得应用钢壳4制成的圆柱型锂电池，不仅具有更高的结构强度和安全性能，而且提高了体积能量密度。
如图6-图8所示，正极片1以厚度为12μm的铝箔为基体，在铝箔基体上设置有正极敷料层12，正极敷料层12以镍钴锰酸锂为主要活性材料、石墨烯-碳纳米管混合物为导电助剂、聚偏氟乙烯为粘结剂制成，正极敷料层12的单面面密度为150g/m2～180g/m2，双面面密度为300g/m2～360g/m2。
负极片2以厚度为6μm的铜箔为基体，在铜箔基体上设置有负极敷料层，负极敷料层以人工石墨为主要活性材料、石墨烯-导电炭黑为导电助剂、聚四氟乙烯为粘结剂制成，负极敷料层的单面面密度为95g/m2～115g/m2，双面面密度为190g/m2～230g/m2。
隔膜3由2μm～4μm陶瓷涂层和9μm～12μm聚乙烯基膜组成。
继续参照图2和图3，在卷绕圆柱极组300的过程中，每圈均按照“负极片2-隔膜3-正极片1-隔膜3”的叠放次序，卷轴100设置于圆柱极组中心孔301的位置，卷绕体随卷轴100进行逆时针转动。正极耳11和负极耳相对设置，从圆柱极组300的两端引出后分别形成正极端面302和负极端面303。正极端面302和负极端面303的厚度均为2mm，圆柱极组中心孔301的内径为6mm。然后将卷绕好的圆柱极组300放入钢壳4内，负极端面303朝向钢壳基底41设置。
可选地，多个正极耳11通过正极集流盘5集流，并与正极端子13焊接连接，多个负极耳与钢壳基底41焊接连接。正极集流盘5压入正极端面302，用于多个正极耳11的集流，正极集流盘5与正极端面302通过激光焊焊接连接，正极集流盘5远离正极端面302的一侧与正极端子13通过激光焊焊接连接，实现正极片1与正极端子13的导电连接。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，钢壳基底41上设置有凹槽42，通过凹槽42与负极集流盘焊接连接。通过在钢壳基底41上冲压三个弧形的凹槽42，使得弧形的凹槽42与负极端面303的连接更紧密，在通过脉冲激光焊接时，沿着弧形的凹槽42焊接，更容易穿透，使得钢壳基底41与负极端面303的连接更紧密。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，圆柱型锂电池还包括绝缘垫片6和正极盖板7，绝缘垫片6设置于正极集流盘5和正极盖板7之间。在正极盖板7和绝缘垫片6的中心位置均设置有避让孔，用于避让正极端子13。将圆柱极组300放入钢壳4内，然后将绝缘垫片6和正极盖板7依次穿过正极端子13压入钢壳4内。正极集流盘5和正极盖板7均与钢壳4之间通过连续激光分段焊接固定。
可选地，正极盖板7的厚度为2mm～3mm，正极端子13的高度为1mm～2mm。正极集流盘5的厚度0.3mm～0.6mm，绝缘垫片6的厚度为80μm～120μm。在本实施例中，正极盖板7的厚度为2mm，正极端子13的高度为2mm。正极集流盘5的厚度为0.4mm，绝缘垫片6的厚度为100μm。
为了提高钢壳4的焊接性能，便于钢壳4与正极集流盘5、正极盖板7和负极端面303的焊接。钢壳4上设置有镀镍层。
可选地，钢壳4的厚度为0.2mm～0.5mm，镀镍层的厚度为5μm～10μm。在本实施例中，钢壳4的厚度为0.4mm，镀镍层的厚度为5μm。
为了追求大容量和高功率的圆柱型电池，通常采用正极片1和负极片2的全极耳设计，需要对极耳进行揉平后才能焊接连接片和盖板。常规的全极耳揉平要么采用机械揉平工艺，要么采用超声揉平工艺。其中，机械揉平会导致极耳揉平端面闭孔，影响电解液浸润，进而导致电池的循环寿命低。而超声揉平虽然不会导致极耳断面闭孔，但是在持续不断的超声揉平条件下会产生非常多的金属碎屑，导致装配电池短路报废的比例大幅攀升。
为了提升电解液浸润效果以延长圆柱型锂电池的循环使用寿命，同时保证圆柱型电池的大容量和高功率。本实施例提供的圆柱型锂电池，沿正极片1的边缘箔材区均匀间隔设置有多个正极耳11，沿负极片2的边缘箔材区均匀间隔设置有多个负极耳，多个正极耳11和多个负极耳在卷绕过程中均压制成与圆柱极组300的端面平行。这样的设置，使得电解液能够沿着正极片1之间的间隙或负极片2之间的间隙浸入圆柱极组300内部，提升了电解液的浸润效果，从而延长了圆柱型锂电池的循环使用寿命。
正极片1的上边缘留有箔材区(不涂覆正极敷料层12)，负极片2的下边缘留有箔材区(不涂覆负极敷料层)，正极片1和负极片2上留有的箔材区的宽度均为1mm。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，正极耳11和负极耳均呈梯形。梯形的正极耳11和梯形的负极耳的设置，使得相邻两个正极耳11或相邻两个负极耳之间的间隙在卷绕成圆柱极组300之后，靠近圆柱极组300中心位置的间隙不至于太小，使得电解液能够浸入圆柱极组300的内部。
作为圆柱型锂电池的一个可选方案，梯形的正极耳11和梯形的负极耳的下底的长度均为L1，相邻两个正极耳11的中心距和相邻两个负极耳的中心距均为L1+(1mm～2mm)。以保证相邻两个正极耳11和相邻两个负极耳之间的间隙，使得电解液能够顺利浸入圆柱极组300的内部。
可选地，梯形正极耳11和梯形负极耳的下底的长度均为5mm～10mm，上底的长度均为4mm～8mm，高度均为4mm～10mm，相邻两个正极耳11的中心距和相邻两个负极耳的中心距均为6mm～12mm。在本实施例中，梯形的正极耳11和梯形的负极耳的下底的长度均为6mm，上底的长度均为4mm，高度均为5mm，相邻两个正极耳11的中心距和相邻两个负极耳的中心距均为7mm。
如图9所示，本实施例还提供了一种圆柱型锂电池的制备方法，用于制备上述的圆柱型锂电池，包括以下步骤：
S10、在正极片1的边缘箔材区模切正极耳11，在负极片2的边缘箔材区模切负极耳。
如图6-图8所示，在本实施例中，正极片1的上边缘留有箔材区(不涂覆正极敷料层12)，负极片2的下边缘留有箔材区(不涂覆负极敷料层)，正极片1和负极片2上留有的箔材区的宽度均为1mm。在正极片1的箔材区通过激光模切形成正极耳11，在负极片2的箔材区通过激光模切形成负极耳。正极耳11和负极耳均呈梯形，下底的长度为6mm，上底的长度为4mm，高度为5mm，相邻两个正极耳11之间的中心距和相邻两个负极耳之间的中心距均为7mm。
正极片1的正极敷料区的宽度为68mm，负极片2的负极敷料区的宽度为70mm。正极片1连续激光模切正极耳114.75m，再连续切出0.5m未留极耳区9。负极片2连续激光模切极耳4.80m，再连续切出0.58m未留极耳区9。
正极片1和负极片2在未留极耳区9的收尾处均切一个卷绕识别裁断的标识孔8，在标识孔8之后再循环进行激光模切，以形成连续的正极片料卷和负极片料卷。
S20、负极片2、隔膜3和正极片1依次叠放，通过卷绕机卷绕成圆柱极组300，正极耳11和负极耳分别设置于圆柱极组300的两端。
如图3所示，可选地，通过卷绕机卷绕成圆柱极组300的步骤还包括：
S21、卷绕机通过卷轴100卷绕正极片1、隔膜3和负极片2。
在本实施例中，每圈按照“负极片2-隔膜3-正极片1-隔膜3”的叠放次序，卷绕机带动卷轴100逆时针转动形成圆柱极组300，正极耳11和负极耳分别设置于圆柱极组300的两端。
S22、在卷轴100的两端分别设置有一个压辊200，通过压辊200将正极耳11和负极耳压制成与圆柱极组300的端面平行。
在卷绕机卷绕过程中，卷轴100两端的压辊200也转动，将正极耳11和负极耳压制成与圆柱极组300的端面平行。在本实施例中，压辊200为锥形辊。
圆柱极组300两端的正极耳11的厚度和负极耳的厚度均为2mm，圆柱极组中心孔301的内径为6mm。圆柱极组300的直径为48mm，长度为78mm。
S30、将正极耳11通过焊接与正极端子13连接，负极耳所在的一端朝向钢壳基底41放入钢壳4中。
通过正极集流盘5将多个正极耳11集流，正极集流盘5与正极端子13通过激光焊焊接连接。然后将圆柱极组300放入钢壳4内，负极端面303朝向钢壳基底41放置。
可选地，还包括以下步骤：
将正极集流盘5与圆柱极组300的正极耳11所在的一端压合，并通过焊接连接；
然后将正极端子13与正极集流盘5焊接连接；
在正极集流盘5上放置绝缘垫片6，并将正极盖板7塞入钢壳4内；
正极集流盘5和钢壳4，以及正极盖板7与钢壳4均通过激光焊焊接。
将多个正极耳11通过正极集流盘5集流，并与正极端子13焊接连接，正极集流盘5与正极耳11所在端面压合，通过脉冲激光焊接。然后将绝缘垫片6和正极盖板7塞入钢壳4内，正极集流盘5和正极盖板7的周向均与钢壳4的内壁焊接，通过连续激光分段焊接。
S40、采用脉冲激光穿透焊，将钢壳基底41与负极耳焊接。
在本实施例中，在钢壳基底41设置有三个弧形的凹槽42，脉冲激光沿着弧形的凹槽42穿透焊接，将钢壳基底41与负极集流盘焊接，以使整个钢壳4为负极端子。
最后，经80℃烘烤24小时除水、注液55g、预充、封口等工序后，最终形成圆柱型锂电池。
在本实施例中，正极端子13上设置有注液孔131，通过注液孔131向圆柱极组300内注液。
本实施例提供的圆柱型锂电池的制备方法，用于制备上述的圆柱型锂电池，在正极片1的边缘箔材区模切正极耳11，在负极片2的边缘箔材区模切负极耳，负极片2、隔膜3和正极片1依次叠放，通过卷绕机卷绕成圆柱极组300，正极耳11通过脉冲激光与正极端子13焊接连接，负极耳与钢壳基底41焊接。本实施例提供的圆柱型锂电池的制备方法，使得圆柱型锂电池的负极端子无需占用钢壳4高度方向上的空间，提高了空间利用率，避免了因钢壳4的密度高于铝壳的密度，导致的钢壳4圆柱型锂电池体积能量密度偏低的问题。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种圆柱型锂电池，其特征在于，包括：
钢壳(4)，包括钢壳基底(41)和与所述钢壳基底(41)相对设置的开口端；
圆柱极组(300)，包括正极片(1)、负极片(2)和隔膜(3)，所述正极片(1)上设置有正极耳(11)，所述负极片(2)上设置有负极耳，所述负极片(2)、所述隔膜(3)和所述正极片(1)依次叠放后卷绕成所述圆柱极组(300)，所述正极耳(11)和所述负极耳分别设置于所述圆柱极组(300)的两端，所述负极耳所在一端朝向所述钢壳基底(41)，将所述圆柱极组(300)放入所述钢壳(4)内；所述正极耳(11)从所述开口端引出，与正极端子(13)焊接连接；所述钢壳基底(41)与所述负极耳焊接连接。
2.根据权利要求1所述的圆柱型锂电池，其特征在于，沿所述正极片(1)的边缘箔材区均匀间隔设置有多个所述正极耳(11)，沿所述负极片(2)的边缘箔材区均匀间隔设置有多个所述负极耳，多个所述正极耳(11)和多个所述负极耳在卷绕过程中均压制成与所述圆柱极组(300)的端面平行，多个所述正极耳(11)通过正极集流盘(5)集流，并与所述正极端子(13)焊接连接，多个所述负极耳与所述钢壳基底(41)焊接连接。
3.根据权利要求2所述的圆柱型锂电池，其特征在于，所述钢壳基底(41)上设置有凹槽(42)，通过所述凹槽(42)与所述负极耳焊接连接。
4.根据权利要求2所述的圆柱型锂电池，其特征在于，所述正极耳(11)和所述负极耳均呈梯形。
5.根据权利要求4所述的圆柱型锂电池，其特征在于，梯形的所述正极耳(11)和梯形的所述负极耳的下底的长度均为L1，相邻两个所述正极耳(11)的中心距和相邻两个所述负极耳的中心距均为L1+(1mm～2mm)。
6.根据权利要求2所述的圆柱型锂电池，其特征在于，所述圆柱型锂电池还包括绝缘垫片(6)和正极盖板(7)，所述绝缘垫片(6)设置于所述正极集流盘(5)和所述正极盖板(7)之间。
7.根据权利要求1所述的圆柱型锂电池，其特征在于，所述钢壳(4)上设置有镀镍层。
8.一种圆柱型锂电池的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-7任一项所述的圆柱型锂电池，包括以下步骤：
在所述正极片(1)的边缘箔材区模切所述正极耳(11)，在所述负极片(2)的边缘箔材区模切所述负极耳；
所述负极片(2)、所述隔膜(3)和所述正极片(1)依次叠放，通过卷绕机卷绕成所述圆柱极组(300)，所述正极耳(11)和所述负极耳分别设置于所述圆柱极组(300)的两端；
将所述正极耳(11)通过焊接与所述正极端子(13)连接，所述负极耳所在的一端朝向所述钢壳基底(41)放入所述钢壳(4)中；
采用脉冲激光穿透焊，将所述钢壳基底(41)与所述负极耳焊接。
9.根据权利要求8所述的圆柱型锂电池的制备方法，其特征在于，通过卷绕机卷绕成圆柱极组(300)的步骤还包括：
所述卷绕机通过卷轴(100)卷绕所述负极片(2)、所述隔膜(3)和所述正极片(1)；
在所述卷轴(100)的两端分别设置有一个压辊(200)，通过所述压辊(200)将所述正极耳(11)和所述负极耳压制成与所述圆柱极组(300)的端面平行。
10.根据权利要求8所述的圆柱型锂电池的制备方法，其特征在于，多个所述正极耳(11)通过正极集流盘(5)集流，所述正极集流盘(5)上设置有绝缘垫片(6)和正极盖板(7)，所述圆柱型锂电池的制备方法还包括以下步骤：
将所述正极集流盘(5)与所述圆柱极组(300)的所述正极耳(11)所在的一端压合，并通过焊接连接；
然后将所述正极端子(13)与所述正极集流盘(5)焊接连接；
在所述正极集流盘(5)上放置所述绝缘垫片(6)，并将所述正极盖板(7)塞入所述钢壳(4)内；
所述正极集流盘(5)和所述钢壳(4)，以及所述正极盖板(7)与所述钢壳(4)均通过焊接连接。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN114597504A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 安徽镭腾能源科技有限公司 | 一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件 |
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| WO2022247665A1 (zh) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | 微宏动力系统（湖州）有限公司 | 极耳极片及卷绕电池 |
| CN117175086A (zh) * | 2022-06-03 | 2023-12-05 | 株式会社Lg新能源 | 电池单元、制造电池单元的方法、电池组和车辆 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104577190A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种钢壳圆柱锂离子电池及其制备方法 |
| CN111211358A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-05-29 | 联动天翼新能源有限公司 | 一种多极耳快充圆柱锂电池 |
| CN111668534A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-15 | 大连中比能源科技有限公司 | 锂电池及锂电池的制备方法 |
-
2021
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104577190A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种钢壳圆柱锂离子电池及其制备方法 |
| CN111211358A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-05-29 | 联动天翼新能源有限公司 | 一种多极耳快充圆柱锂电池 |
| CN111668534A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-15 | 大连中比能源科技有限公司 | 锂电池及锂电池的制备方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022247665A1 (zh) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | 微宏动力系统（湖州）有限公司 | 极耳极片及卷绕电池 |
| CN114597504A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 安徽镭腾能源科技有限公司 | 一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件 |
| CN115051043A (zh) * | 2022-05-28 | 2022-09-13 | 楚能新能源股份有限公司 | 一种锂离子电池的制造方法 |
| CN117175086A (zh) * | 2022-06-03 | 2023-12-05 | 株式会社Lg新能源 | 电池单元、制造电池单元的方法、电池组和车辆 |
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