CN114050362A - 一种快速固化密封的集成电极结构及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速固化密封的集成电极结构，包括集成电极本体，所述集成电极本体包括由第一金属导体制成的正极电极和由第二金属导体制成的负极电极，所述正极电极上方装设有负极电极，所述正极电极和负极电极之间涂覆有绝缘层；所述绝缘层采用固化装置进行快速固化；所述固化后的绝缘层、正极电极和负极电极一起组成集成电极本体；所述集成电极本体下方焊接固定有壳体；所述集成电极本体和壳体之间装设有电芯；所述电芯一端装设有正极耳，另一端装设有负极耳，所述正极电极与正极耳固定连接，所述负极电极与负极耳固定连接；本发明节约了制造时间，提高了制造效率，提高了电池成品率，降低因为密封产生的报废率，适合批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池电极技术领域，特别涉及一种快速固化密封的集成电极结构及制造方法。
背景技术
现有的钢壳电池，为了将电解液进行密封，通常在正极壳盖和负极电极之间装设有密封胶圈，所述密封胶圈除了防止内部电解液向外流出，并且还起到防止外界的水滴等导电介质进入到电池内部，同时还起到了绝缘作用，即防止正极壳盖和负极电极导通的作用，但是密封胶圈的制造复杂，防水性能还是有限，密封效果并不好，还是存在非常大的安全隐患。
此外，在对正极壳盖、负极电极和密封胶圈进行装配过程中，需要分别单独对一个放置在正极壳盖和负极电极之间的密封胶圈进行铆压、陶瓷烧结、胶压合，密封胶圈墩封扣边等密封工艺；上述工艺工作效率较低、生产周期长，零件之间容易产生磨损，其中墩封、铆压是机械挤压达成的密封容易出现机械慢性反弹泄露，高温陶瓷烧结密封周期长，高温烧结导致零件变形零件密度变异，工艺复杂成本高效率慢，时间长等现象。
同时，在墩封和铆压过程中，正极壳盖和负极电极容易在外力过大的情况下发生下压的深度过大，造成机械性损伤，从而直接挤压电池卷芯，导致电池卷芯的损坏，导致电池内部掉粉脱落短路等风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种快速固化密封的集成电极结构及制造方法；节约了制造时间，提高了制造效率，提高了电池成品率，降低因为密封产生的报废率，适合批量生产。
为实现上述目的，本发明提供了一种快速固化密封的集成电极结构，包括集成电极本体，所述集成电极本体包括由第一金属导体制成的正极电极和由第二金属导体制成的负极电极，所述正极电极上方装设有负极电极，所述正极电极和负极电极之间涂覆有绝缘层；所述绝缘层采用固化装置进行快速固化；所述固化后的绝缘层、正极电极和负极电极一起组成集成电极本体；所述集成电极本体下方焊接固定有壳体；所述集成电极本体和壳体之间装设有电芯；所述电芯一端装设有正极耳，另一端装设有负极耳，所述正极电极与正极耳固定连接，所述负极电极与负极耳固定连接。
作为优选的，所述绝缘层采用无影胶材料构件、密封胶材料构件、环氧树脂材料构件或者粘合剂材料构件；采用喷涂、点滴或者涂抹的方式涂覆在正极电极和负极电极之间。
作为优选的，所述固化装置内部装设有加热部件和紫外线发射部件；将绝缘层快速固化。
作为优选的，所述固化装置内部容纳50至100件集成电极本体。
作为优选的，所述集成电极本体装设在钢壳圆柱电池、钢壳方型电池和钢壳针型电池上。
作为优选的，所述集成电极本体与壳体采用外部周边焊接的方式进行连接；所述电极本体与壳体之间形成焊缝。
作为优选的，所述正极电极包括环形正极电极侧边和中间凸型正极电极；所述负极电极呈环形，所述环形正极电极侧边上方装设有负极电极，所述环形正极电极侧边和负极电极之间装设有环形绝缘层；所述中间凸型正极电极的上表面高于负极电极的上表面；所述环形正极电极侧边的外径小于环形绝缘层的外径，所述环形正极电极侧边的外径大于环形绝缘层的内径，所述环形绝缘层的外径小于负极电极的外径；所述负极电极下方焊接固定有壳体。
作为优选的，所述中间凸型正极电极底部还设有凹槽；所述环形绝缘层一侧设有绝缘凸起，所述绝缘凸起一侧装设有负极电极；所述绝缘凸起顶面与负极电极顶面平齐。
作为优选的，所述正极电极为环形正极电极；所述负极电极呈圆形，所述环形正极电极上方装设有圆形负极电极；所述环形正极电极和圆形负极电极之间装设有环形绝缘层；所述环形正极电极的外径大于环形绝缘层的外径，所述环形正极电极的内径小于环形绝缘层的内径，所述圆形负极电极大于环形绝缘层的内径；小于环形绝缘层的外径，所述环形正极电极下方焊接固定有壳体。
本发明还提供了一种制造上述所述的一种快速固化密封的集成电极结构的方法，包括以下步骤：
步骤S1；利用第一金属导体冲压制作出片状的正极电极；利用第二金属导体冲压制作出片状的负极电极；
步骤S2；将负极电极放置在正极电极上方；并在负极电极和正极电极之间涂覆有绝缘层；
步骤S3；将正极电极、负极电极和绝缘层一起放入到固化装置中将绝缘层进行固化；得到集成电极本体；
步骤S4；所述集成电极本体下方装设有电芯；所述电芯上的正极耳与正极电极焊接固定连接，所述电芯上的负极耳与负极电极焊接固定连接；
步骤S5；所述集成电极本体下方焊接固定有壳体；将电芯进行密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明将正极电极、负极电极和绝缘层集成在一起组成集成电极本体，并作为锂电池的一个组成部分，放置在锂电池的顶部；将集成电极本体做成模块化；有利于锂电池的模块化组装，只要在集成电极本体的下部装设有电芯，并在集成电极本体的下部周围焊接壳体，就可以将电芯进行密封，组成一个锂电池，采用上述结构，在制造集成电极本体时可以进行批量的模块化制造，连接密封壳体时，只需要在壳体周边焊接一圈；连接简单，节约了制造时间，提高了制造效率，提高了电池成品率，降低因为密封产生的报废率，适合批量生产。
2、本发明在正极电极和负极电极之间涂覆有绝缘层；省略了现有技术中在将密封胶圈压紧在正极壳盖和负极壳盖之间的步骤，改善了制造工艺，降低了制造难度，使得集成电极本体可以进行批量生产，而不需要和现有技术一样，需要一个一个的单独压装；极大的节约了生产时间，提高了生产效率。
3、本发明所述绝缘层采用喷涂、点滴或者涂抹的方式涂覆在正极电极和负极电极之间，并且所述绝缘层采用热固化材料或者光固化材料，使用内部装设有加热部件和紫外线发射部件的固化装置，将绝缘层进行快速固化；所述固化装置内部可以容纳多件集成电极本体，一次固化50至100件集成电极本体，可以大幅度降低成本，提高生产效率，更适合大批量生产。
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是本发明实施例一提供的集成电极本体的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的包含集成电极本体的锂电池的结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的集成电极本体的结构示意图；
图4是本发明实施例二提供的包含集成电极本体的锂电池的结构示意图；
图5是本发明实施例三提供的集成电极本体的结构示意图；
图6是本发明实施例三提供的包含集成电极本体的锂电池的结构示意图。
在图中包括有：
1-集成电极本体、2-正极电极、3-负极电极、4-绝缘层、6-壳体、5-电芯、51-正极耳、52-负极耳、7-焊缝、21-环形正极电极侧边、22-中间凸型正极电极、24-凹槽、41-绝缘凸起、25-环形正极电极。
具体实施方式
下面将结合本发明本实施方式中的附图，对本发明本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本实施方式是本发明的一种实施方式，而不是全部的本实施方式。基于本发明中的本实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他本实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参考图1和图2，本发明实施例一提供了一种快速固化密封的集成电极结构。
如图1所示，所述集成电极结构包括集成电极本体1，所述集成电极本体1包括由第一金属导体冲压或者一体成型制作出的正极电极1和由第二金属导体冲压或者一体成型制作出的负极电极3，所述第一金属导体和第二金属导体一般是不同的金属导体，也可以是复合的金属材料构件。
如图1所示，在本实施例中，所述正极电极2上方装设有负极电极3，在其他实施例中，也可以在所述正极电极2下方装设有负极电极3，总之，所述正极电极2和负极电极3的上下关系，以及所述正极电极2和负极电极3的定义都容易想要，并且可以进行互换的，还可以根据实际情况进行确定，本发明并不限制，都是本发明的保护范围。
如图1所示，所述正极电极2和负极电极3之间涂覆有绝缘层4；具体的，所述绝缘层4采用喷涂、点滴或者涂抹的方式涂覆在正极电极2和负极电极3之间；如此可以采用人工或者机械手进行批量的涂覆，适合大批量的生产，可以节约生产时间；本发明采用涂覆绝缘层的工艺；可以省略现有技术中在将密封胶圈压紧在正极壳盖和负极壳盖之间的步骤，改善了制造工艺，降低了制造难度，使得集成电极本体1可以进行批量生产，而不需要和现有技术一样，需要一个一个的单独压装；极大的节约了生产时间，提高了生产效率。
进一步的，所述绝缘层4可以采用热固化材料或者光固化材料，使其在光照和加热的条件下，可以快速固化；更进一步的，所述绝缘层4采用无影胶材料构件、密封胶材料构件、环氧树脂材料构件或者粘合剂材料构件；在正极电极2和负极电极3之间涂覆好绝缘层4后，将其整体放入内部装设有加热部件和紫外线发射部件的固化装置中进行快速固化；如此，所述固化后的绝缘层4、正极电极2和负极电极3一起组成集成电极本体1；进一步的，所述固化装置的内部可以容纳多件集成电极本体1，一次固化50至100件集成电极本体，可以大幅度降低成本，提高生产效率，更适合大批量生产。
如图2所示，所述集成电极本体1下方焊接固定有壳体6；具体的，所述集成电极本体1与壳体6采用外部周边焊接的方式进行连接；所述电极本体1与壳体6之间形成焊缝7；进一步的，所述负极电极3的边缘与壳体6焊接在一起，从而所述壳体6也是锂电池的负极；更进一步的，所述集成电极本体1和壳体6之间还装设有电芯5；所述电芯5一端装设有正极耳51，另一端装设有负极耳52，所述正极电极2与正极耳51固定连接，所述负极耳52固定焊接在壳体6的底部。
如图1所示，所述正极电极2、负极电极3和绝缘层4集成在一起组成集成电极本体1，并作为锂电池的一个组成部分，放置在锂电池的顶部；如此，将集成电极本体1模块化；有利于锂电池的模块化的快速组装，具体的，只要在集成电极本体1的下部连接有电芯5，并在集成电极本体1的下部周围焊接壳体6，就可以将电芯5进行密封，组成一个锂电池，采用上述结构，在制造集成电极本体1时可以进行批量的模块化制造，连接密封壳体6时，只需要在壳体6周边焊接一圈；连接简单，节约了制造时间，提高了制造效率，提高了电池成品率，降低因为密封产生的报废率，适合批量生产。
具体的，所述电极本体1的具体结构，如图1所示，所述正极电极2包括环形正极电极侧边21和中间凸型正极电极22；所述负极电极3呈环形，所述环形正极电极侧边21上方装设有负极电极3，所述环形正极电极侧边21和负极电极3之间装设有环形绝缘层4；所述中间凸型正极电极22的上表面高于负极电极3的上表面；所述环形正极电极侧边21的外径小于环形绝缘层4的外径，所述环形正极电极侧边21的外径大于环形绝缘层4的内径，所述环形绝缘层4的外径小于负极电极3的外径；所述负极电极3下方焊接固定有壳体6。
在其他实施例中，所述集成电极本体1装设在钢壳圆柱电池、钢壳方型电池和钢壳针型电池上。
实施例二
请参考图3和图4，本发明实施例二提供了一种快速固化密封的集成电极结构。
实施例二和实施例一基本一样，不同的是：为了降低成本，本实施例中的正极电极1采用冲压工艺进行生产，为了更好适应冲压工艺，所述正极电极1做出了一定的适应性改变；所述中间凸型正极电极22底部还设有冲压后形成的凹槽24；也可以一定程度降低正极电极1的重量，减少制造成本。
如图3所示；所述环形绝缘层4一侧设有绝缘凸起41，所述绝缘凸起41一侧装设有负极电极3；进一步的，所述绝缘凸起41顶面与负极电极3顶面平齐；装设有绝缘凸起41可以挡住负极电极3向中间凸型正极电极22靠近，可以防止负极电极3与中间凸型正极电极22连接在一起，降低锂电池短路的发生，提高锂电池的安全性。
实施例三
请参考图5和图6，本发明实施例三提供了一种快速固化密封的集成电极结构。
实施例三和实施例一基本一样，不同的是：如图5所示；为了进一步降低成本，本实施例中的正极电极1采用冲压工艺进行生产，所述正极电极2为环形正极电极25；所述负极电极3覆盖在环形正极电极25上方，并且呈圆形；所述环形正极电极25和圆形负极电极3之间装设有环形绝缘层4；所述环形正极电极25的外径大于环形绝缘层4的外径，所述环形正极电极25的内径小于环形绝缘层4的内径，所述圆形负极电极3大于环形绝缘层4的内径；小于环形绝缘层4的外径。
如图6所示；所述环形正极电极25下方焊接固定有壳体6；从而所述壳体6也是锂电池的正极；进一步的，所述集成电极本体1和壳体6之间还装设有电芯5；所述电芯5一端装设有正极耳51，另一端装设有负极耳52，所述负极耳52与上方的负极电极3固定连接，所述正极耳51固定焊接在壳体6的底部。
实施例四
本发明实施例四提供了一种制造如实施例一所述的一种快速固化密封的集成电极结构的方法，包括以下步骤。
步骤S1；利用第一金属导体冲压或者一体成型制作出片状的正极电极1；利用第二金属导体冲压或者一体成型制作出片状的负极电极3。
步骤S2；将负极电极3放置在正极电极2上方；并在负极电极3和正极电极2之间涂覆有绝缘层4。
具体的，所述绝缘层4采用喷涂、点滴或者涂抹的方式涂覆在正极电极2和负极电极3之间。
进一步的，所述绝缘层4可以采用热固化材料或者光固化材料，使其在光照和加热的条件下，可以快速固化。
更进一步的，所述绝缘层4采用无影胶材料构件、密封胶材料构件、环氧树脂材料构件或者粘合剂材料构件。
步骤S3；将正极电极2、负极电极3和绝缘层4一起放入到固化装置中将绝缘层4进行固化；得到集成电极本体1。
具体的，在正极电极2和负极电极3之间涂覆好绝缘层4后，将其整体放入内部装设有加热部件和紫外线发射部件的固化装置中进行快速固化；如此，所述固化后的绝缘层4、正极电极2和负极电极3一起组成集成电极本体1。
进一步的，所述固化装置的内部可以容纳多件集成电极本体1，一次固化50至100件集成电极本体，可以大幅度降低成本，提高生产效率，更适合大批量生产。
步骤S4；所述集成电极本体1下方装设有电芯5；所述电芯5上的正极耳51与正极电极2焊接固定连接，所述电芯5上的负极耳52与负极电极3焊接固定连接。
具体的，由于集成电极本体1中的正极电极2与负极电极3相互遮挡，不方便同时将正极耳51与负极耳52都分别与装设在上方的正极电极2与负极电极3相连接；可以将正极耳51或者负极耳52与壳体6的下端连接，这样可以更方便进行连接，满足连接的需要。
步骤S5；所述集成电极本体1下方焊接固定有壳体6；将电芯5进行密封。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，包括集成电极本体(1)，所述集成电极本体(1)包括由第一金属导体制成的正极电极(2)和由第二金属导体制成的负极电极(3)，所述正极电极(2)上方装设有负极电极(3)，所述正极电极(2)和负极电极(3)之间涂覆有绝缘层(4)；所述绝缘层(4)采用固化装置进行快速固化；所述固化后的绝缘层(4)、正极电极(2)和负极电极(3)一起组成集成电极本体(1)；所述集成电极本体(1)下方焊接固定有壳体(6)；所述集成电极本体(1)和壳体(6)之间装设有电芯(5)；所述电芯(5)一端装设有正极耳(51)，另一端装设有负极耳(52)，所述正极电极(2)与正极耳(51)固定连接，所述负极电极(3)与负极耳(52)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，所述绝缘层(4)采用无影胶材料构件、密封胶材料构件、环氧树脂材料构件或者粘合剂材料构件；采用喷涂、点滴或者涂抹的方式涂覆在正极电极(2)和负极电极(3)之间。
3.根据权利要求2所述的一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，所述固化装置内部装设有加热部件和紫外线发射部件；将绝缘层(4)快速固化。
4.根据权利要求3所述的一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，所述固化装置内部容纳50至100件集成电极本体(1)。
5.根据权利要求1所述的一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，所述集成电极本体(1)装设在钢壳圆柱电池、钢壳方型电池和钢壳针型电池上。
6.根据权利要求1所述的一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，所述集成电极本体(1)与壳体(6)采用外部周边焊接的方式进行连接；所述电极本体(1)与壳体(6)之间形成焊缝(7)。
7.根据权利要求1所述的一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，所述正极电极(2)包括环形正极电极侧边(21)和中间凸型正极电极(22)；所述负极电极(3)呈环形，所述环形正极电极侧边(21)上方装设有负极电极(3)，所述环形正极电极侧边(21)和负极电极(3)之间装设有环形绝缘层(4)；所述中间凸型正极电极(22)的上表面高于负极电极(3)的上表面；所述环形正极电极侧边(21)的外径小于环形绝缘层(4)的外径，所述环形正极电极侧边(21)的外径大于环形绝缘层(4)的内径，所述环形绝缘层(4)的外径小于负极电极(3)的外径；所述负极电极(3)下方焊接固定有壳体(6)。
8.根据权利要求7所述的一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，所述中间凸型正极电极(22)底部还设有凹槽(24)；所述环形绝缘层(4)一侧设有绝缘凸起(41)，所述绝缘凸起(41)一侧装设有负极电极(3)；所述绝缘凸起(41)顶面与负极电极(3)顶面平齐。
9.根据权利要求1所述的一种快速固化密封的集成电极结构，其特征在于，所述正极电极(2)为环形正极电极(25)；所述负极电极(3)呈圆形，所述环形正极电极(25)上方装设有圆形负极电极(3)；所述环形正极电极(25)和圆形负极电极(3)之间装设有环形绝缘层(4)；所述环形正极电极(25)的外径大于环形绝缘层(4)的外径，所述环形正极电极(25)的内径小于环形绝缘层(4)的内径，所述圆形负极电极(3)大于环形绝缘层(4)的内径；小于环形绝缘层(4)的外径，所述环形正极电极(25)下方焊接固定有壳体(6)。
10.一种制造如权利要求1至9任意一项所述的一种快速固化密封的集成电极结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1；利用第一金属导体冲压制作出片状的正极电极(1)；利用第二金属导体冲压制作出片状的负极电极(3)；
步骤S2；将负极电极(3)放置在正极电极(2)上方；并在负极电极(3)和正极电极(2)之间涂覆有绝缘层(4)；
步骤S3；将正极电极(2)、负极电极(3)和绝缘层(4)一起放入到固化装置中将绝缘层(4)进行固化；得到集成电极本体(1)；
步骤S4；所述集成电极本体(1)下方装设有电芯(5)；所述电芯(5)上的正极耳(51)与正极电极(2)焊接固定连接，所述电芯(5)上的负极耳(52)与负极电极(3)焊接固定连接；
步骤S5；所述集成电极本体(1)下方焊接固定有壳体(6)；将电芯(5)进行密封。
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