CN113964370B - 一种四极组结构的动力电池及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种四极组结构的动力电池及其制备方法，包括电池盖、第一、二、三、四极组、第一、二正极连接片和负极连接片，第一、二极组的正极耳通过第一正极连接片的极组连接区并联，第一、二极组的负极耳通过第一负极连接片的极组连接区并联；第三、四极组的正极耳通过第二正极连接片的极组连接区并联，第三、四极组的负极耳通过第二负极连接片的极组连接区并联；第一、二极组正极耳的盖板连接区与电池盖的正极连接片连接区固接，第一、二极组负极耳的盖板连接区与电池盖的负极连接片连接区固接构成四极组结构。有益效果：本发明可以节省电池内部空间，提升能量密度，又可以简化电池装配流程，提升材料利用率。

Description

一种四极组结构的动力电池及其装配方法
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种四极组结构的动力电池及其装配方法。
背景技术
锂离子电池在动力行业，消费电子行业等都有了普遍的应用，尤其是在动力交通工具行业，电动车的续航里程成了行业发展和竞争的关键，这对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。目前的动力电池体积朝着做大的方向发展，空间利用率的提升成为了电池结果发展的关键。
动力电池多采用多层切极耳卷绕或叠片的蝴蝶焊装配结构。如：授权公告号为CN212461968U的专利文献公开了一种动力电池包括第一引脚和卷芯，卷芯由依次层叠第一极片、隔膜及第二极片卷绕而成，第一极片包括第一集流体，至少部分第一集流体向卷芯的一侧延伸形成第一极耳群和第二极耳群，第一引脚分别与第一极耳群和第二极耳群焊接。授权公告号为CN 213150963 U的专利文献公开了一种动力电池模组，包括：壳体，包括底板以及设置于底板上的若干绝缘框，若干所述绝缘框依次套设，相邻两个所述绝缘框之间留有间隙；电芯组，包括第一电芯和第二电芯，所述第一电芯设置于最内圈的所述绝缘框内，所述第二电芯套设于所述绝缘框且位于所述间隙，所述第一电芯与所述第二电芯串联，所述电芯组形成有电性不同的第一电极和第二电极；盖板，盖设于所述壳体；第一极柱，设置于所述盖板上，与所述第一电极电连接；第二极柱，设置于所述盖板上，与所述第二电极电连接。
上述动力电池装配结构的多层极耳偏心（或中心）叠合与连接焊接后与电池盖极柱内侧连接。该种结构需要保留较长的极耳，以保证多层箔极耳叠合焊接后的过流能力和可装配性，且随着电池厚度增加，焊接单位极组厚度增加，极耳长度也会相应的增加。这种情况下，一方面过长极耳在激光切（模切），叠片（或卷绕）过程中出现容易极耳塌陷、翻折和破损的情况，且不容易通过CCD或其他手段检出；同时又会造成大量箔材的浪费。
为了解决以上问题，目前行业内出现了增加连接片弯折结构的方法，但是该方法会引起高度空间利用率的损失。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种四极组结构的动力电池及其装配方法，可以解决厚电池装配过程中极耳过长和连接片弯折占用空间的问题，一方面节省电池内部空间，提升能量密度，另一方面简化电池装配流程，提升材料利用率。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种四极组结构的动力电池，其特征是：包括电池盖、第一极组、第二极组、第三极组、第四极组、第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片，所述电池盖内侧设有正极连接片连接区和负极连接片连接区，所述第一极组、第二极组、第三极组和第四极组上分别设有正极耳及负极耳，所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片分别由极组连接区和盖板连接区构成整体片状结构，所述第一极组的正极耳和第二极组的正极耳通过第一正极连接片的极组连接区并联，所述第一极组的负极耳和第二极组的负极耳通过第一负极连接片的极组连接区并联；所述第三极组的正极耳和第四极组的正极耳通过第二正极连接片的极组连接区并联，所述第三极组的负极耳和第四极组的负极耳通过第二负极连接片的极组连接区并联；第一正极连接片的盖板连接区和第二极组正极耳的盖板连接区与电池盖的正极连接片连接区固接，第一负极连接片的盖板连接区和第二极组负极耳的盖板连接区与电池盖的负极连接片连接区固接构成四极组结构。
所述电池盖外侧设有正极极柱和负极极柱，正、负极极柱采用单极性双极柱的结构，或单极性单极柱的结构。
所述电池盖内侧的正极连接片连接区和负极连接片连接区采用单极性双连接区结构，或单极性单连接区结构。
所述极耳长度8至40mm，宽度6至60mm，极耳形状呈矩形或梯形结构，极耳周边的边角设有圆角。
所述第一极组、第二极组、第三极组和第四极组采用叠片式结构或卷绕式结构，第一极组、第二极组、第三极组和第四极组之间的正负极片层数相同或不同。
所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片的形状呈C型或H型，其边角设有圆角。
所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片采用厚度为0.1至2.5mm的单层或多层结构。
所述所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片上设有焊接凹坑，凹坑深度0至5mm，凹坑形状呈圆形或椭圆形。
一种四极组结构的动力电池的装配方法，其特征是：具体步骤如下：
1）将第一极组、第二极组的正极耳通过第一正极连接片并联，第一极组、第二极组的负极耳通过第一负极连接片并联形成第一卷芯组；将第三极组、第四极组的正极耳通过第二正极连接片并联，第三极组、第四极组的负极耳通过第二负极连接片并联形成第二卷芯组连接方式采用超声焊或激光焊方式；
2）将第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片、第二负极连接片的盖板连接区分别与同极性的电池盖内侧连接区焊接，第二极组完成正、负极耳弯折后，与第一正极连接片和第一负极连接片平面呈90度夹具固定或焊接固定，第一极组与第二极组处于L型摆放状态；第三极组完成正、负极耳弯折后，与第二正极连接片和第二负极连接片平面呈90度夹具固定或焊接固定，第三极组与第四极组处于L型摆放状态；
3）将第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片的盖板连接区与对应盖板内侧上的正极连接片连接区和负极连接片连接区采用激光焊接固定；
4）正、负极连接片与电池盖内部连接区连接后，将四个极组进行第一极组和第四极组分别向上折弯，进行合芯处理，四个极组合芯后均与盖板平面呈垂直连接；
5）进行贴胶，包膜入壳操作，完成装配。
有益效果：与现有技术相比，本发明解决了现有技术存在着“采用多层切极耳卷绕或叠片蝴蝶焊装配而增加连接片弯折” 的动力电池导致高度空间利用率损失的问题，解决了厚电池装配过程中极耳过长和连接片弯折占用空间的问题，既可以节省电池内部空间，提升能量密度，又可以简化电池装配流程，提升材料利用率。
附图说明
图1是本发明的极组结构示意图；
图2a是本发明的正极连接片结构示意图；
图2b是本发明的负极连接片结构示意图；
图3a是本发明的电池盖内侧结构示意图；
图3b是本发明的电池盖外侧结构示意图；
图4a图4b是极组的正极耳通过正极连接片并联形成卷芯组的示意图；
图4c图4d是图4a、图4b的俯视图；
图5是四个连接片的电池盖连接区与电池盖的连接示意图；
图6是四个极组进行合芯处理后的结构示意图；
图7是四极组结构的动力电池装配后的结构示意图。（摘要附图）
图中：1、电池盖， 1-1、正极连接片连接区，1-2、负极连接片连接区，1-3、正极极柱，1-4、负极极柱，2、第一极组，2A、第二极组，2B、第三极组，2C、第四极组，2-1、正极耳，2-2、负极耳，3、第一正极连接片，3A、第二正极连接片，3-1、极组连接区，3-2、盖板连接区，4、第一负极连接片，4A、第二负极连接片，4-1、极组连接区，4-2、盖板连接区，5、第一卷芯组，6、第二卷芯组。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
详见附图1-3，本实施例提供了一种四极组结构的动力电池，包括电池盖1、第一极组、第二极组、第三极组、第四极组，统称极组2、第一正极连接片、第二正极连接片，统称正极连接片3、第一负极连接片和第二负极连接片，统称负极连接片4，所述电池盖内侧设有正极连接片连接区1-1和负极连接片连接区1-2，所述第一极组、第二极组、第三极组和第四极组上分别设有正极耳2-1及负极耳2-2，所述第一正极连接片、第二正极连接片分别由极组连接区3-1和盖板连接区3-2构成，第一负极连接片和第二负极连接片分别由极组连接区4-1和盖板连接区4-2构成整体片状结构，所述第一极组的正极耳和第二极组的正极耳通过第一正极连接片的极组连接区并联，所述第一极组的负极耳和第二极组的负极耳通过第一负极连接片的极组连接区并联；所述第三极组的正极耳和第四极组的正极耳通过第二正极连接片的极组连接区并联，所述第三极组的负极耳和第四极组的负极耳通过第二负极连接片的极组连接区并联；第一正极连接片的盖板连接区和第二极组正极耳的盖板连接区与电池盖的正极连接片连接区固接，第一负极连接片的盖板连接区和第二极组负极耳的盖板连接区与电池盖的负极连接片连接区固接构成四极组结构。所述电池盖外侧设有正极极柱1-3和负极极柱1-4，正、负极极柱采用单极性双极柱的结构，或单极性单极柱的结构。所述电池盖内侧的正极连接片连接区和负极连接片连接区采用单极性双连接区结构，或单极性单连接区结构。所述极耳长度8-40mm，宽度6-60mm，极耳形状呈矩形或梯形结构，极耳周边的边角可按照需求做不同程度的圆角；所述第一极组、第二极组、第三极组和第四极组采用叠片式结构或卷绕式结构，第一极组、第二极组、第三极组和第四极组之间的正负极片层数相同或不同。所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片的形状呈C型或H型，本实施例采用C型，其边角设有圆角。所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片采用厚度为0.1-2.5mm的单层或多层结构。所述所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片上设有焊接凹坑，凹坑深度0-5mm，凹坑形状呈圆形或椭圆形，有利于焊接点更牢固。正极连接片上也可按需求设置熔断结构。
详见附图4-7，一种四极组结构的动力电池的装配方法，具体步骤如下：
1）将第一极组、第二极组的正极耳通过第一正极连接片并联，第一极组、第二极组的负极耳通过第一负极连接片并联形成第一卷芯组；将第三极组、第四极组的正极耳通过第二正极连接片并联，第三极组、第四极组的负极耳通过第二负极连接片并联形成第二卷芯组连接方式采用超声焊或激光焊方式；
2）将第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片、第二负极连接片的盖板连接区分别与同极性的电池盖内侧连接区焊接，第二极组完成正、负极耳弯折后，与第一正极连接片和第一负极连接片平面呈90度夹具固定或焊接固定，第一极组与第二极组处于L型摆放状态；第三极组完成正、负极耳弯折后，与第二正极连接片和第二负极连接片平面呈90度夹具固定或焊接固定，第三极组与第四极组处于L型摆放状态；本实施例采用夹具固定；
3）将第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片的盖板连接区与对应盖板内侧上的正极连接片连接区和负极连接片连接区采用激光焊接固定；
4）正、负极连接片与电池盖内部连接区连接后，将四个极组进行第一极组和第四极组分别向上折弯，进行合芯处理，四个极组合芯后均与盖板平面呈垂直连接；
5）进行贴胶，包膜入壳操作，完成装配。
实施例
详见附图1-3，实例1介绍的一种双飞式电池结构和装配方式生产的电池结构，结构包括电池盖、第一极组、第二极组、第三极组、第四极组、第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片、第二负极连接片，第一极组、第二极组、第三极组、第四极组采用叠片式结构，极耳长度15-20mm，极耳宽度30-45mm；
详见附图2a、图2b，第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片、第二负极连接片采用非对称式C形结构边角机型圆角处理，正极连接片厚度0.4~1.0mm，负极连接片厚度0.2~0.8mm；
详见附图3a、图3b，电池盖内侧采用单极性单接区结构，电池盖外侧采用单极性单极柱的结构；
装配步骤：
1）详见附图4，分别将第一极组、第二极组的正极耳通过第一正极连接片并联，第一极组、第二极组的负极耳通过第一负极连接片并联形成第一卷芯组1，连接方式可以是超声焊或激光焊；
2）分别将第三极组、第四极组的正极耳通过第二正极连接片并联，第三极组、第四极组的负极耳通过第二负极连接片并联形成第二卷芯组6，连接方式可以是超声焊或激光焊；
3）将第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片、第二负极连接片的电池盖连接区分别和同极性的电池盖内侧连接区装配；
4）第一极组与第二极组处于L型状态摆放，第二极组完成箔极耳弯折，与第一正极连接片和第一负极连接片平面呈90℃左右固定，第三极组与第四极组处于L型状态摆放，第三极组完成箔极耳弯折，与第二正极连接片和第二负极连接片平面呈90℃左右固定；
5）详见附图5，将四个连接片的电池盖连接区与电池盖上的连接区进行激光焊接处理；
6)详见附图6，正负极连接片与电池盖内部连接区连接后，将四个极组进行合芯处理，将四个极组合芯至均与电池盖平面垂直的方向；
7）详见附图7，组装后的四极组结构的动力电池的结构状态。
上述参照实施例对该一种四极组结构的动力电池及其装配方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种四极组结构的动力电池，其特征是：包括电池盖、第一极组、第二极组、第三极组、第四极组、第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片，
所述电池盖内侧设有正极连接片连接区和负极连接片连接区，所述第一极组、第二极组、第三极组和第四极组上分别设有正极耳及负极耳，所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片分别由极组连接区和盖板连接区构成整体片状结构，所述第一极组的正极耳和第二极组的正极耳通过第一正极连接片的极组连接区并联，所述第一极组的负极耳和第二极组的负极耳通过第一负极连接片的极组连接区并联；所述第三极组的正极耳和第四极组的正极耳通过第二正极连接片的极组连接区并联，所述第三极组的负极耳和第四极组的负极耳通过第二负极连接片的极组连接区并联；第一正极连接片的盖板连接区和第二正极连接片的盖板连接区与电池盖的正极连接片连接区固接，第一负极连接片的盖板连接区和第二负极连接片的盖板连接区与电池盖的负极连接片连接区固接构成四极组结构；
所述电池盖内侧的正极连接片连接区和负极连接片连接区采用单极性双连接区结构，或单极性单连接区结构；
所述的四极组结构的动力电池的装配方法，具体步骤如下：
1)将第一极组、第二极组的正极耳通过第一正极连接片并联，第一极组、第二极组的负极耳通过第一负极连接片并联形成第一卷芯组；将第三极组、第四极组的正极耳通过第二正极连接片并联，第三极组、第四极组的负极耳通过第二负极连接片并联形成第二卷芯组，连接方式采用超声焊或激光焊方式；
2)将第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片、第二负极连接片的盖板连接区分别与同极性的电池盖内侧连接区采用激光焊接固定，第二极组完成正、负极耳弯折后，与第一正极连接片和第一负极连接片平面呈90度夹具固定或焊接固定，第一极组与第二极组处于L型摆放状态；第三极组完成正、负极耳弯折后，与第二正极连接片和第二负极连接片平面呈90度夹具固定或焊接固定，第三极组与第四极组处于L型摆放状态；
3)正、负极连接片与电池盖内部连接区连接后，将四个极组进行第一极组和第四极组分别向上折弯，进行合芯处理，四个极组合芯后均与盖板平面呈垂直连接；
4)进行贴胶，包膜入壳操作，完成装配。
2.根据权利要求1所述的四极组结构的动力电池，其特征是：所述电池盖外侧设有正极极柱和负极极柱，正、负极极柱采用单极性双极柱的结构，或单极性单极柱的结构。
3.根据权利要求1所述的四极组结构的动力电池，其特征是：所述极耳长度8至40mm，宽度6至60mm，极耳形状呈矩形或梯形结构，极耳周边的边角设有圆角。
4.根据权利要求1所述的四极组结构的动力电池，其特征是：所述第一极组、第二极组、第三极组和第四极组采用叠片式结构或卷绕式结构。
5.根据权利要求1所述的四极组结构的动力电池，其特征是：所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片的形状呈C型或H型，其边角设有圆角。
6.根据权利要求1或5所述的四极组结构的动力电池，其特征是：所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片采用厚度为0.1至2.5mm的单层或多层结构。
7.根据权利要求6所述的四极组结构的动力电池，其特征是：所述第一正极连接片、第二正极连接片、第一负极连接片和第二负极连接片上设有焊接凹坑，凹坑深度0至5mm，凹坑形状呈圆形或椭圆形。
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