CN115084430A - 一种全极耳电芯、电池及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全极耳电芯、电池及装配方法，所述全极耳极片包括集流体，所述集流体表面由一侧边缘至另一侧边缘依次分为揉平区、打孔区和涂布区，所述涂布区形成极片，所述打孔区和揉平区形成全极耳，所述打孔区位于所述全极耳的根部；所述涂布区内设置有浆料层，所述打孔区内开设若干通孔，所述通孔的孔径为0.2~2mm；所述打孔区的孔隙率为15~50%；所述全极耳电芯的揉平部设置有锡膏层。本发明通过在全极耳极片的一侧留白区内划分出揉平区和打孔区，在揉平区揉皱压平提高焊接良率，在打孔区打孔形成电解液流道，提升浸润效果，成本低且效果明显，不会影响电芯容量，能有效降低电性内阻，并提高内阻一致性。

Description

一种全极耳电芯、电池及装配方法

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种全极耳电芯、电池及装配方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对能源危机和环境污染问题尤为关注，开始持续不断地对新能源行业进行深入研究探索，致使新能源行业蓬勃发展，其中锂电池行业凭借其能量密度高、功率密度高、循环性能好的特点广受人们关注，在电动(混动)汽车、便携式电源、储能电站和电网、智能家居等领域都具有广泛的应用。近年来，随着电动汽车技术的日益完善，纯电动或者混合动力汽车在人们生活中扮演着越来越重要的角色，人们也对汽车动力电动化提出了更高的要求，这种日益增长的物质精神需求给企业带来了巨大的商机和挑战。

目前，单体锂电池主要有圆柱型、方形和软包，其电池制作过程中采取的方法主要有叠片式和卷绕式，叠片式一般是模切后再分裁进而叠片，生产效率较低、一致精度低、倍率与循环性能较低；卷绕式生产效率较高，但是一般非模切工艺的电芯都采取后工序焊接极耳的方式进行引流，不能很好的满足动力电池的高倍率性能，难以充分满足纯电或混动汽车市场高倍率需求。

其中，卷绕式电池多为单极耳工艺和多极耳工艺，单极耳工艺为极片卷绕之前将极耳通过超声焊接的方式与极片连接，进而卷绕成电池通过焊接的极耳引流；多极耳工艺是将极片进行模切，模切完成后可以分两种：一是分裁后进行叠片，二是直接卷绕，两种最终都是以极片端部为极耳，进行多极耳的超声焊接作为引流端子。由于单极耳的正负极均在同一侧，载流面积小，导致过电流能力差，倍率性能差，且由于单极耳工艺需要另外单独在极片上焊接极耳，工艺繁琐，生产效率较低。虽然多极耳倍率性能较单极耳高，但其正负极均在同一侧，载流面积小，过电流能力差，倍率性能也不够满足电动汽车的高倍率需求；且多极耳工艺需要模切工序，生产工序较多、设备投入大，工艺复杂效率较低。

传统的18650和21700圆柱电芯多采用单、双极耳工艺，电池功率和能量密度低，内阻大，全极耳大圆柱电芯是解决此问题的一个有效途径。

CN108461700A公开了一种高倍率全极耳型锂电池及其制备方法，所述锂电池包括两端开口的中空电池壳体、设置在电池壳体内的电芯、以及分别设置在电池壳体两端将电池壳体的两端开口密封的上盖板组件和下盖板组件；上盖板组件包括正极极柱，下盖板组件包括负极极柱；电芯为按照隔膜、正极极片、隔膜、负极极片、隔膜的顺序卷绕而成的多层卷绕结构；正极极片的一端为覆有正极材料的正极极片储电部分，另一端为空白的正极极片空白部分；负极极片的一端为覆有负极材料的负极极片储电部分，另一端为空白的负极极片空白部分；正极极片空白部分和负极极片空白部分分别位于电芯的两端，并分别焊接在一起形成正极全极耳和负极全极耳，正极全极耳和负极全极耳分别与正极极柱和负极极柱连接。但该技术方案中采用了全极耳电芯，在注入电解液后，电解液无法进入电芯内部，导致电解液浸润性变差。

CN112310574A公开了一种圆柱型电池单体、电池、用电装置、制造方法及制造系统。圆柱型电池单体包括：壳体，具有开口；电极组件，设置于壳体内，电极组件包括隔膜以及极耳，沿电极组件的轴向，极耳位于电极组件的一端且朝开口延伸，极耳包括第一部分和第二部分，第二部分环绕第一部分的外周，隔膜包覆第二部分，以隔离第二部分与壳体；其中，沿轴向，第一部分超出第二部分和隔膜，第二部分不超出隔膜。本技术方案采用了全极耳电芯，主要解决了单体电池存在的短路问题，并未解决电解液浸润性下降的问题。

CN209981351U公开了一种全极耳电池和电池组，包括电池壳体、正极端盖和电池卷芯，所述电池卷芯设于所述电池壳体内，所述正极端盖设于所述电池壳体的一端并与所述电池卷芯的正极集流体通过过盈配合进行电连接，所述全极耳电池还包括正极极柱和安全阀，所述正极极柱沿垂直于所述正极端盖表面的方向突出所述正极端盖的上表面设置，所述正极极柱远离所述正极端盖的一端设有所述固定腔，所述安全阀设于所述固定腔内用于对所述全极耳电池的电池壳体内的内腔进行泄压。该技术方案虽然减少了全极耳电池的内阻，但是由于全极耳的存在也影响了电解液的浸润性，导致电芯容量下降。

目前大圆柱极耳工艺多采用挤压揉平极耳、切跌极耳和多极耳三种，其中切跌极耳和多极耳均需要使用昂贵的激光模切机，挤压揉平极耳由于工艺简单、成本低而被广泛使用。但是挤压揉平极耳工艺存在着揉平时金属摩擦导致的金属屑，极易造成短路风险；且挤压揉平时极耳不平整、无规则堆叠导致局部孔洞，导致极耳焊接时炸火、熔隔膜，存在严重的安全隐患；因揉平后极耳密集堆叠，导致注液困难。铜产品反射率高，很难聚集激光加热铜；铜产品导热系数很大，热输入大，激光加热比较集中，不能有效补偿铜的热损失，而锂离子电池负极多采用铜箔作为集流体，所以铜负极激光焊接时更易发生虚焊、炸火现象。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种全极耳电芯、电池及装配方法，本发明通过在全极耳极片的一侧留白区内划分出揉平区和打孔区，在揉平区揉皱压平提高焊接良率，在打孔区打孔形成电解液流道，提升浸润效果，成本低且效果明显，不会影响电芯容量，能有效降低电性内阻，并提高内阻一致性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种全极耳电芯，所述全极耳电芯包括全极耳极片，所述全极耳极片包括集流体，所述集流体表面由一侧边缘至另一侧边缘依次分为揉平区、打孔区和涂布区；所述涂布区形成极片，所述打孔区和揉平区形成全极耳，所述打孔区位于所述全极耳的根部；所述揉平区卷绕后形成所述全极耳电芯的揉平部，所述揉平部顶部设置有锡膏层。

所述涂布区内设置有浆料层，所述打孔区内开设若干通孔，所述通孔的孔径为0.2~2mm，例如可以是0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述打孔区的孔隙率为15~50%，例如可以是15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

采用本发明提供的全极耳极片在卷绕形成电芯后，全极耳根部的打孔区内的通孔逐一贯通形成孔道，注液后电解液不仅可以在层内流动浸润本层内的极片，也可以通过孔道流到其他层内浸润其他极片，提高了电解液的注液效率，提升了极片的浸润效果，而且在一定程度上，通过通孔形成的孔道还能增加电芯的散热能力。此外，本发明的揉平区内不打孔，在卷绕形成电芯后将揉平区揉皱压平，以保障揉平后的极耳尽可能的密集堆叠，减少孔洞产生，保障焊接良率。因此，本发明通过在全极耳极片的一侧留白区内划分出揉平区和打孔区，在揉平区揉皱压平提高焊接良率，在打孔区打孔形成电解液流道，提升浸润效果，成本低且效果明显，不会影响电芯容量，能有效降低电性内阻，并提高内阻一致性。

本发明通过在极耳留白区的部分区域打孔，卷绕后，通过通孔叠加形成贯通的电解液流道，从而促进电解液流入每一层极片，提高电解液对极片浸润效率。因此，打孔区内的通孔的孔径和孔隙率至关重要，本发明限定了通孔的孔径为0.2~2mm，打孔区的孔隙率为15~50%，在此范围内可以保障电解液流通速率的同时提供足以防止揉平极耳根部打孔区发生变形的高机械强度。防止如果打孔区内的通孔过于密集，会影响打孔区的机械强度，揉平后的极耳打孔区会因强度不足而与揉平区一起被压平倒塌；反之，如果打孔区内的通孔过于稀疏，会导致通孔形成的孔道尺寸减小，浸润性降低。

在本发明中，揉平后的极耳呈无规则堆叠状态，内部存在深度和大小不规则的孔洞，而激光焊接集流盘（设置于端盖处）时无法规避，极易造成激光穿透焊接区域，导致极耳直接熔化隔膜，进而造成短路。采用锡膏涂覆后的极耳揉平端面孔洞被锡膏补平，激光焊接时整体焊接区域厚度一致，激光能量仅需控制不穿透焊层即可，不存在激光穿透焊层而熔化隔膜的现象。

需要说明的是，本发明对打孔区内通孔的开设方式不作具体要求和特殊限定，可以采用现有技术中已公开的打孔方式或新技术中未公开的打孔方式在打孔区内打孔，示例性地，可以采用压花或激光等方式进行打孔。

作为本发明一种优选的技术方案，所述通孔沿所述打孔区的长度方向成排设置，所述打孔区内设置有至少一排通孔。

需要说明的是，本发明在打孔区内开设的通孔需要有规律的成排设置，而不能无规律的随机分布，这是由于极片卷绕后，打孔区内的通孔需要叠加后形成贯通的电解液流道，只有规则的成排分布才能确保全部通孔可以在至少部分区域实现重叠。

作为本发明一种优选的技术方案，所述全极耳电芯由正极极片、隔膜和负极极片依次层叠后卷绕形成，所述正极极片和所述负极极片为所述全极耳极片。

层叠时，所述正极极片的全极耳和所述负极极片的全极耳分别由所述隔膜的两侧边缘伸出，分别形成正极全极耳和负极全极耳。

卷绕后，所述正极极片的揉平区和所述负极极片的揉平区形成全极耳电芯的揉平部，所述正极极片的打孔区和所述负极极片的打孔区形成全极耳电芯的孔道部。

所述正极极片打孔区的至少部分和所述负极极片打孔区的至少部分伸出所述隔膜的边缘并露出所述通孔的至少部分，卷绕后的通孔依次贯通形成供电解液流动的孔道。

在本发明中，将正极极片的正极全极耳和负极极片的负极全极耳分两侧布置，在正极极片和负极极片之间设置一隔膜，层叠卷绕形成全极耳电芯，例如，左侧形成全极耳电芯的正极全极耳，右侧形成全极耳电芯的负极全极耳。全极耳结构设计相对于多极耳而言，结构简单、对设备要求低、发热少且功率密度高。

需要说明的是，本发明中的正极极片和负极极片的结构与本发明限定的全极耳极片的结构完全相同。当全极耳极片中的浆料层为正极浆料层，集流体为铝箔时，相应的全极耳极片即为本发明提及的正极极片；当全极耳极片中的浆料层为负极浆料层，集流体为铜箔时，相应的全极耳极片即为本发明提及的负极极片。

作为本发明一种优选的技术方案，所述正极极片的通孔孔径大于所述负极极片的通孔孔径，和/或所述正极极片打孔区的孔隙率大于所述负极极片打孔区的孔隙率。

本发明对正极极片和负极极片的通孔孔径和孔隙率的大小关系进行了特殊限定，在保证打孔区具有足够机械强度的基础上，正极极片打孔区的通孔孔径和/或孔隙率要略大于负极极片打孔区的通孔孔径和/或孔隙率。这是由于，相较于全极耳的负极极片，全极耳的正极极片的材料碾压延展率更高，在辊压的过程中，正极极片的全极耳部分会被碾压而变长，且全极耳边缘处的张力无法释放，因此左右两侧的全极耳的延展量不平衡，进而导致正极极片的边缘因延展率高而呈弧形，影响产品良率。因此，在正极极片侧的全极耳上开设更大或更密的通孔，降低正极极片全极耳的刚度，有效地释放了辊压过程中的累积应力，平衡了正极极片和负极极片的碾压变形，解决了正极极片全极耳边缘因辊压出现的弧形缺陷，大大提高了卷绕电芯的良品率。

作为本发明一种优选的技术方案，所述锡膏层的厚度为0.2~1mm，例如可以是0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明特别限定了锡膏层的厚度为0.2~1mm，锡膏层的厚度与激光能量相关联，既要保证焊接拉伸强度，又不宜过厚而导致电池能量密度降低。

第二方面，本发明提供了一种包括第一反面所述的全极耳电芯的电池，所述电池包括外壳、端盖和全极耳电芯，所述全极耳电芯位于所述外壳内，所述全极耳电芯的揉平部压平后将所述端盖盖设于所述外壳的开口端，所述揉平部抵住所述端盖的内表面。

第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的电池的装配方法，所述装配方法包括：

将正极极片、隔膜和负极极片依次层叠后卷绕形成全极耳电芯，将全极耳电芯两端的全极耳压平并放入外壳内，焊接全极耳和端盖，向外壳内注入电解液，将端盖与外壳的开口端密封固定。

作为本发明一种优选的技术方案，所述装配方法还包括：在靠近外壳开口端的一侧全极耳压平后，在压平后的全极耳表面涂覆锡膏，再盖设端盖。

在采用激光技术焊接全极耳的过程中，由于全极耳金属箔材在揉平阶段的不确定因素，存在揉平面崎岖不平的情况，导致后续焊接存在爆孔、虚焊等情形，影响全极耳电池的安全性能；且在加大焊接功率覆盖所有极耳的情况下，热影响区域进一步扩大，对全极耳电池内部电芯的安全造成影响，存在安全隐患。为了避免焊接过程中极耳因压平而存在间隙，从而导致焊接过程中爆孔、虚焊等情形。本发明在压平后的全极耳表面涂覆锡膏，保证了极耳的平整度，提高了全极耳的粘连率和焊接强度，由于全极耳粘连率的提高，使电流通道扩宽，进一步降低了电池的内阻，保证了电池的安全性能。

作为本发明一种优选的技术方案，所述全极耳与端盖的焊接方式为激光焊接。

所述激光焊接采用的激光能量为50~1000W，例如可以是50W、100W、150W、200W、250W、300W、350W、400W、450W、500W、550W、600W、650W、700W、750W、800W、850W、900W、950W或1000W，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明特别限定了激光的输出功率，在特定的输出功率范围内，可以有效避免激光焊接过程中对热作用区域输出热量过大或者过多，防止热作用区域内的能量堆积，进而温升过高破坏电池内部的电芯结构。

示例性地，本发明提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，所述制备方法分为三部分：制备全极耳极片、卷绕电芯和电池装配。具体包括：

（1）制备全极耳极片：提供正极集流体和负极集流体，并在涂布区分别涂覆正极活性浆料和负极活性浆料并进行辊压和烘干；随后，分别在打孔区开设至少一排通孔，正极集流体的通孔孔径为0.2~2mm，孔隙率为15~50%；负极集流体的通孔孔径为0.2~2mm，孔隙率为15~50%；

（2）卷绕电芯：将正极极片、隔膜和负极极片依次层叠后卷绕形成全极耳电芯，层叠时，正极极片的全极耳和负极极片的全极耳分别由隔膜两侧伸出并露出打孔区的通孔；

（3）电池装配：将全极耳电芯两端的全极耳压平并放入外壳内，在压平后的全极耳表面涂覆0.2~1mm厚的锡膏，采用50~1000W的输出功率焊接全极耳和端盖，向外壳内注入电解液，将端盖与外壳的开口端密封固定，得到成品电池。

本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用本发明提供的全极耳极片在卷绕形成电芯后，全极耳根部的打孔区内的通孔逐一贯通形成孔道，注液后电解液不仅可以在层内流动浸润本层内的极片，也可以通过孔道流到其他层内浸润其他极片，提高了电解液的注液效率，提升了极片的浸润效果，而且在一定程度上，通过通孔形成的孔道还能增加电芯的散热能力。此外，本发明的揉平区内不打孔，在卷绕形成电芯后将揉平区揉皱压平，以保障揉平后的极耳尽可能的密集堆叠，减少孔洞产生，保障焊接良率。因此，本发明通过在全极耳极片的一侧留白区内划分出揉平区和打孔区，在揉平区揉皱压平提高焊接良率，在打孔区打孔形成电解液流道，提升浸润效果，成本低且效果明显，不会影响电芯容量，能有效降低电性内阻，并提高内阻一致性。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式提供的全极耳极片的结构示意图；

图2为本发明一个具体实施方式提供的全极耳电芯的层叠状态示意图；

图3为本发明实施例1-3提供的电池装配过程示意图；

图4为本发明对比例1-3提供的电池装配过程示意图。

其中，1-揉平区；2-打孔区；3-涂布区；4-通孔；5-负极极片；6-隔膜；7-正极极片；8-锡膏层。

具体实施方式

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种全极耳电芯，所述全极耳电芯包括全极耳极片，如图1所示，所述全极耳极片包括集流体，所述集流体表面由一侧边缘至另一侧边缘依次分为揉平区1、打孔区2和涂布区3；所述涂布区3形成极片，所述打孔区2和揉平区1形成全极耳，所述打孔区2位于所述全极耳的根部；所述揉平区1卷绕后形成所述全极耳电芯的揉平部，所述揉平部顶部设置有锡膏层8。

所述涂布区3内设置有浆料层，所述打孔区2内开设若干通孔4，所述通孔4的孔径为0.2~2mm。

所述打孔区2的孔隙率为15~50%。

采用本发明提供的全极耳极片在卷绕形成电芯后，全极耳根部的打孔区2内的通孔4逐一贯通形成孔道，注液后电解液不仅可以在层内流动浸润本层内的极片，也可以通过孔道流到其他层内浸润其他极片，提高了电解液的注液效率，提升了极片的浸润效果，而且在一定程度上，通过通孔4形成的孔道还能增加电芯的散热能力。此外，本发明的揉平区1内不打孔，在卷绕形成电芯后将揉平区1揉皱压平，以保障揉平后的极耳尽可能的密集堆叠，减少孔洞产生，保障焊接良率。因此，本发明通过在全极耳极片的一侧留白区内划分出揉平区1和打孔区2，在揉平区1揉皱压平提高焊接良率，在打孔区2打孔形成电解液流道，提升浸润效果，成本低且效果明显，不会影响电芯容量，能有效降低电性内阻，并提高内阻一致性。

本发明通过在极耳留白区的部分区域打孔，卷绕后，通过通孔4叠加形成贯通的电解液流道，从而促进电解液流入每一层极片，提高电解液对极片浸润效率。因此，打孔区2内的通孔4的孔径和孔隙率至关重要，本发明限定了通孔4的孔径为0.2~2mm，打孔区2的孔隙率为15~50%，在此范围内可以保障电解液流通速率的同时提供足以防止揉平极耳根部打孔区2发生变形的高机械强度。防止如果打孔区2内的通孔4过于密集，会影响打孔区2的机械强度，揉平后的极耳打孔区2会因强度不足而与揉平区1一起被压平倒塌；反之，如果打孔区2内的通孔4过于稀疏，会导致通孔4形成的孔道尺寸减小，浸润性降低。

在本发明中，揉平后的极耳呈无规则堆叠状态，内部存在深度和大小不规则的孔洞，而激光焊接集流盘（设置于端盖处）时无法规避，极易造成激光穿透焊接区域，导致极耳直接熔化隔膜6，进而造成短路。采用锡膏涂覆后的极耳揉平端面孔洞被锡膏补平，激光焊接时整体焊接区域厚度一致，激光能量仅需控制不穿透焊层即可，不存在激光穿透焊层而熔化隔膜6的现象。

需要说明的是，本发明对打孔区2内通孔4的开设方式不作具体要求和特殊限定，可以采用现有技术中已公开的打孔方式或新技术中未公开的打孔方式在打孔区2内打孔，示例性地，可以采用压花或激光等方式进行打孔。

进一步地，所述通孔4沿所述打孔区2的长度方向成排设置，所述打孔区2内设置有至少一排通孔4。

需要说明的是，本发明在打孔区2内开设的通孔4需要有规律的成排设置，而不能无规律的随机分布，这是由于极片卷绕后，打孔区2内的通孔4需要叠加后形成贯通的电解液流道，只有规则的成排分布才能确保全部通孔4可以在至少部分区域实现重叠。

进一步地，如图2所示，所述全极耳电芯由正极极片7、隔膜6和负极极片5依次层叠后卷绕形成，所述正极极片7和所述负极极片5为所述全极耳极片。

层叠时，所述正极极片7的全极耳和所述负极极片5的全极耳分别由所述隔膜6的两侧边缘伸出，分别形成正极全极耳和负极全极耳。

卷绕后，所述正极极片7的揉平区1和所述负极极片5的揉平区1形成全极耳电芯的揉平部，所述正极极片7的打孔区2和所述负极极片5的打孔区2形成全极耳电芯的孔道部。

所述正极极片7打孔区2的至少部分和所述负极极片5打孔区2的至少部分伸出所述隔膜6的边缘并露出所述通孔4的至少部分，卷绕后的通孔4依次贯通形成供电解液流动的孔道。

在本发明中，将正极极片7的正极全极耳和负极极片5的负极全极耳分两侧布置，在正极极片7和负极极片5之间设置一隔膜6，层叠卷绕形成全极耳电芯，例如，左侧形成全极耳电芯的正极全极耳，右侧形成全极耳电芯的负极全极耳。全极耳结构设计相对于多极耳而言，结构简单、对设备要求低、发热少且功率密度高。

需要说明的是，本发明中的正极极片7和负极极片5的结构与本发明限定的全极耳极片的结构完全相同。当全极耳极片中的浆料层为正极浆料层，集流体为铝箔时，相应的全极耳极片即为本发明提及的正极极片7；当全极耳极片中的浆料层为负极浆料层，集流体为铜箔时，相应的全极耳极片即为本发明提及的负极极片5。

进一步地，所述正极极片7的通孔4孔径大于所述负极极片5的通孔4孔径，和/或所述正极极片7打孔区2的孔隙率大于所述负极极片5打孔区2的孔隙率。

本发明对正极极片7和负极极片5的通孔4孔径和孔隙率的大小关系进行了特殊限定，在保证打孔区2具有足够机械强度的基础上，正极极片7打孔区2的通孔4孔径和/或孔隙率要略大于负极极片5打孔区2的通孔4孔径和/或孔隙率。这是由于，相较于全极耳的负极极片5，全极耳的正极极片7的材料碾压延展率更高，在辊压的过程中，正极极片7的全极耳部分会被碾压而变长，且全极耳边缘处的张力无法释放，因此左右两侧的全极耳的延展量不平衡，进而导致正极极片7的边缘因延展率高而呈弧形，影响产品良率。因此，在正极极片7侧的全极耳上开设更大或更密的通孔4，降低正极极片7全极耳的刚度，有效地释放了辊压过程中的累积应力，平衡了正极极片7和负极极片5的碾压变形，解决了正极极片7全极耳边缘因辊压出现的弧形缺陷，大大提高了卷绕电芯的良品率。

进一步地，所述锡膏层8的厚度为0.2~1mm。

本发明特别限定了锡膏层8的厚度为0.2~1mm，锡膏层8的厚度与激光能量相关联，既要保证焊接拉伸强度，又不宜过厚而导致电池能量密度降低。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种包括上述的全极耳电芯的电池，所述电池包括外壳、端盖和全极耳电芯，所述全极耳电芯位于所述外壳内，所述全极耳电芯的揉平部压平后将所述端盖盖设于所述外壳的开口端，所述揉平部抵住所述端盖的内表面。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种上述电池的装配方法，所述装配方法包括：

将正极极片7、隔膜6和负极极片5依次层叠后卷绕形成全极耳电芯，将全极耳电芯两端的全极耳压平并放入外壳内，焊接全极耳和端盖，向外壳内注入电解液，将端盖与外壳的开口端密封固定。

进一步地，所述装配方法还包括：在靠近外壳开口端的一侧全极耳压平后，在压平后的全极耳表面涂覆锡膏，再盖设端盖。

在采用激光技术焊接全极耳的过程中，由于全极耳金属箔材在揉平阶段的不确定因素，存在揉平面崎岖不平的情况，导致后续焊接存在爆孔、虚焊等情形，影响全极耳电池的安全性能；且在加大焊接功率覆盖所有极耳的情况下，热影响区域进一步扩大，对全极耳电池内部电芯的安全造成影响，存在安全隐患。为了避免焊接过程中极耳因压平而存在间隙，从而导致焊接过程中爆孔、虚焊等情形。本发明在压平后的全极耳表面涂覆锡膏，保证了极耳的平整度，提高了全极耳的粘连率和焊接强度，由于全极耳粘连率的提高，使电流通道扩宽，进一步降低了电池的内阻，保证了电池的安全性能。

进一步地，所述全极耳与端盖的焊接方式为激光焊接。

所述激光焊接采用的激光能量为50~1000W。

本发明特别限定了激光的输出功率，在特定的输出功率范围内，可以有效避免激光焊接过程中对热作用区域输出热量过大或者过多，防止热作用区域内的能量堆积，进而温升过高破坏电池内部的电芯结构。

示例性地，本发明提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，所述制备方法分为三部分：制备全极耳极片、卷绕电芯和电池装配。具体包括：

（1）制备全极耳极片：提供正极集流体和负极集流体，并在涂布区3分别涂覆正极活性浆料和负极活性浆料并进行辊压和烘干；随后，分别在打孔区2开设至少一排通孔4，正极集流体的通孔4孔径为0.2~2mm，孔隙率为15~50%；负极集流体的通孔4孔径为0.2~2mm，孔隙率为15~50%；

（2）卷绕电芯：将正极极片7、隔膜6和负极极片5依次层叠后卷绕形成全极耳电芯，层叠时，正极极片7的全极耳和负极极片5的全极耳分别由隔膜6两侧伸出并露出打孔区2的通孔4；

（3）电池装配：将全极耳电芯两端的全极耳压平并放入外壳内，在压平后的全极耳表面涂覆0.2~1mm厚的锡膏，采用50~1000W的输出功率焊接全极耳和端盖，向外壳内注入电解液，将端盖与外壳的开口端密封固定，得到成品电池。

实施例1

本实施例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，所述制备方法分为三部分：制备全极耳极片、卷绕电芯和电池装配。具体包括：

（1）制备全极耳极片：提供正极集流体和负极集流体，并在涂布区3分别涂覆正极活性浆料和负极活性浆料并进行辊压和烘干；随后，分别在打孔区2开设一排通孔4，正极集流体的通孔4孔径为1mm，孔隙率为20%；负极集流体的通孔4孔径为0.5mm，孔隙率为20%；

（2）卷绕电芯：将正极极片7、隔膜6和负极极片5依次层叠后卷绕形成全极耳电芯，层叠时，正极极片7的全极耳和负极极片5的全极耳分别由隔膜6两侧伸出并露出打孔区2的通孔4，伸出的宽度为6mm；

（3）电池装配：将全极耳电芯两端的全极耳压平并放入外壳内，挤压揉平后的全极耳端面距离隔膜6边缘1mm；在压平后的全极耳表面涂覆1mm厚的锡膏层8（如图3所示），采用500W的输出功率焊接全极耳和端盖，向外壳内注入电解液，将端盖与外壳的开口端密封固定，得到成品电池。

对比例1

本对比例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤（3）中并未在压平后的全极耳表面涂覆锡膏层8（如图4所示）。其他操作过程和工艺参数与实施例1完全相同。

对实施例1和对比例1在电池制备过程中的焊接炸火率和注液时间进行统计计算，并对电池成品的内阻进行测试，计算结果和测试结果如表1。

表1

项目	实施例1	对比例1
			焊接炸火率	0.5%	4%
注液时间	0.5h	1h
			内阻	0.6±0.1mΩ	0.8±0.2mΩ

实施例2

本实施例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，所述制备方法分为三部分：制备全极耳极片、卷绕电芯和电池装配。具体包括：

（1）制备全极耳极片：提供正极集流体和负极集流体，并在涂布区3分别涂覆正极活性浆料和负极活性浆料并进行辊压和烘干；随后，分别在打孔区2开设两排通孔4，正极集流体的通孔4孔径为0.5mm，孔隙率为20%，上排孔和下排孔之间错位0.5mm；负极集流体的通孔4孔径为0.2mm，孔隙率为15%，上排孔和下排孔之间错位0.5mm；

（2）卷绕电芯：将正极极片7、隔膜6和负极极片5依次层叠后卷绕形成全极耳电芯，层叠时，正极极片7的全极耳和负极极片5的全极耳分别由隔膜6两侧伸出并露出打孔区2的通孔4，伸出的宽度为5mm；

（3）电池装配：将全极耳电芯两端的全极耳压平并放入外壳内，挤压揉平后的全极耳端面距离隔膜6边缘1mm；在压平后的全极耳表面涂覆0.2mm厚的锡膏层8（如图3所示），采用50W的输出功率焊接全极耳和端盖，向外壳内注入电解液，将端盖与外壳的开口端密封固定，得到成品电池。

对比例2

本对比例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，与实施例2的区别在于，步骤（3）中并未在压平后的全极耳表面涂覆锡膏层8（如图4所示）。其他操作过程和工艺参数与实施例2完全相同。

对实施例2和对比例2在电池制备过程中的焊接炸火率和注液时间进行统计计算，并对电池成品的内阻进行测试，计算结果和测试结果如表2。

表2

项目	实施例2	对比例2
			焊接炸火率	0.5%	4%
注液时间	1h	2h
			内阻	1.0±0.15mΩ	1.2±0.3mΩ

实施例3

本实施例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，所述制备方法分为三部分：制备全极耳极片、卷绕电芯和电池装配。具体包括：

（1）制备全极耳极片：提供正极集流体和负极集流体，并在涂布区3分别涂覆正极活性浆料和负极活性浆料并进行辊压和烘干；随后，分别在打孔区2开设一排通孔4，正极集流体的通孔4孔径为2mm，孔隙率为50%；负极集流体的通孔4孔径为1.5mm，孔隙率为40%；

（2）卷绕电芯：将正极极片7、隔膜6和负极极片5依次层叠后卷绕形成全极耳电芯，层叠时，正极极片7的全极耳和负极极片5的全极耳分别由隔膜6两侧伸出并露出打孔区2的通孔4，伸出的宽度为5mm；

（3）电池装配：将全极耳电芯两端的全极耳压平并放入外壳内，挤压揉平后的全极耳端面距离隔膜6边缘1.5mm；在压平后的全极耳表面涂覆0.5mm厚的锡膏层8（如图3所示），采用1000W的输出功率焊接全极耳和端盖，向外壳内注入电解液，将端盖与外壳的开口端密封固定，得到成品电池。

对比例3

本对比例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，与实施例3的区别在于，步骤（3）中并未在压平后的全极耳表面涂覆锡膏层8（如图4所示）。其他操作过程和工艺参数与实施例3完全相同。

对实施例3和对比例3在电池制备过程中的焊接炸火率和注液时间进行统计计算，并对电池成品的内阻进行测试，计算结果和测试结果如表3。

表3

项目	实施例3	对比例3
			焊接炸火率	0.5%	4%
注液时间	1.5h	3h
			内阻	1.3±0.15mΩ	1.5±0.3mΩ

由表1、表2和表3提供的数据可以看出，未涂覆锡膏的对比例的焊接炸火率、注液时间和内阻均高于涂覆锌膏的实施例。

对比例4

本对比例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，与实施例1的区别仅在于步骤（1）中的正极集流体的通孔4孔径为0.15mm；其他工艺参数和操作步骤与实施例1完全相同。

对比例5

本对比例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，与实施例1的区别仅在于步骤（1）中的正极集流体的通孔4孔径为2.5mm；其他工艺参数和操作步骤与实施例1完全相同。

对比例6

本对比例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，与实施例1的区别仅在于步骤（1）中的正极集流体的孔隙率为12%；其他工艺参数和操作步骤与实施例1完全相同。

对比例7

本对比例提供了一种具有全极耳电芯的电池的制备方法，与实施例1的区别仅在于步骤（1）中的正极集流体的孔隙率为55%；其他工艺参数和操作步骤与实施例1完全相同。

对实施例1以及对比例4-7制备得到的全极耳电芯的揉平部进行挤压，观察实施例1以及对比例4-7中全极耳电芯的孔道部的变形情况，实施例1中的孔道部存在轻微变形，但其中的孔道结构仍较为完整，电解液可顺利流入。而对比例4-7中的孔道部完全变形，电解液无法顺利流入。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种全极耳电芯，其特征在于，所述全极耳电芯包括全极耳极片，所述全极耳极片包括集流体，所述集流体表面由一侧边缘至另一侧边缘依次分为揉平区、打孔区和涂布区；所述涂布区形成极片，所述打孔区和揉平区形成全极耳，所述打孔区位于所述全极耳的根部；所述揉平区卷绕后形成所述全极耳电芯的揉平部，所述揉平部顶部设置有锡膏层；

所述涂布区内设置有浆料层，所述打孔区内开设若干通孔，所述通孔的孔径为0.2~2mm，所述打孔区的孔隙率为15~50%。

2.根据权利要求1所述的全极耳电芯，其特征在于，所述通孔沿所述打孔区的长度方向成排设置，所述打孔区内设置有至少一排通孔。

3.根据权利要求1所述的全极耳电芯，其特征在于，所述全极耳电芯由正极极片、隔膜和负极极片依次层叠后卷绕形成，所述正极极片和所述负极极片为所述全极耳极片；

层叠时，所述正极极片的全极耳和所述负极极片的全极耳分别由所述隔膜的两侧边缘伸出，分别形成正极全极耳和负极全极耳；

卷绕后，所述正极极片的揉平区和所述负极极片的揉平区形成全极耳电芯的揉平部，所述正极极片的打孔区和所述负极极片的打孔区形成全极耳电芯的孔道部；

所述正极极片打孔区的至少部分和所述负极极片打孔区的至少部分伸出所述隔膜的边缘并露出所述通孔的至少部分，卷绕后的通孔依次贯通形成供电解液流动的孔道。

4.根据权利要求3所述的全极耳电芯，其特征在于，所述正极极片的通孔孔径大于所述负极极片的通孔孔径，和/或所述正极极片打孔区的孔隙率大于所述负极极片打孔区的孔隙率。

5.根据权利要求1所述的全极耳电芯，其特征在于，所述锡膏层的厚度为0.2~1mm。

6.一种包括权利要求1-5任一项所述的全极耳电芯的电池，其特征在于，所述电池包括外壳、端盖和全极耳电芯，所述全极耳电芯位于所述外壳内，所述全极耳电芯的揉平部压平后将所述端盖盖设于所述外壳的开口端，所述揉平部抵住所述端盖的内表面。

7.一种权利要求6所述的电池的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括：

将正极极片、隔膜和负极极片依次层叠后卷绕形成全极耳电芯，将全极耳电芯两端的全极耳压平并放入外壳内，焊接全极耳和端盖，向外壳内注入电解液，将端盖与外壳的开口端密封固定。

8.根据权利要求7所述的装配方法，其特征在于，所述装配方法还包括：在靠近外壳开口端的一侧全极耳压平后，在压平后的全极耳表面涂覆锡膏，再盖设端盖。

9.根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于，所述全极耳与端盖的焊接方式为激光焊接；

所述激光焊接采用的激光能量为50~1000W。

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