CN115189079A - 一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，包括如下步骤：S1、对电极组件进行预焊；S2、将极耳通过主焊连接于电极组件，极耳分为主焊区和极耳未焊区；S3、将带有极耳的电极组件放入容纳部，容纳部内设有软包装材料；S4、通过单因子试验观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果；通过优化楔形封头楔角距壳体距离，可有效解决集中较大问题及有其导致金属层和内层热封层（CPP或PP）产生微裂纹、裂纹和破损问题，应力由应力集中点优化为应力线装分布，解决极耳弯折时角位破损问题；以楔角距壳体距离的单因子试验，并通过固定角度的极耳弯折试验去观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果。
Description
技术领域
本发明涉及软包电池技术领域，尤其涉及一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法。
背景技术
体积大的二次电池组成电池包时不利于工况条件下散热，散热不良不仅影响电动汽车安全、而且降低电池使用寿命。采用大长宽比、软包装的长条形动力电池方案逐渐取代传统的类正方体及圆柱电池。为提高电池能量密和适用模组机械结构，单折边和楔形封头也被用于软包装的动力电池。单折边的软包装电池封装工艺一般为在单片铝塑膜上，间隔很小的距离分别冲壳形成两个容纳部，电极组件先置于一个容纳部中，以两个容纳部中间的轴线反折，再对两容纳部交迭处侧边、顶底部进行热融合密封；或者在单片软包装材料上冲壳形成一个容纳部，电极组件先置于容纳部中，沿纳部的长边为轴线反折，再对容纳部的另一边同软包材料的交迭处侧边、顶底部进行热融合密封。软包装单折边的动力电池在极耳弯折时容易在两个容纳部中间的轴线或单个容纳部的未封区轴线上产生应力集中，形成尖角并在尖角位破损，特别是对于偏极耳布置的动力电池来说尤为严重。尖角位破损常表现为软包装材料内层热封层(CPP或PP)或金属层残存的厚度偏薄、受损，甚至破裂，电解质通过内层热封层(CPP或PP)上的裂纹对金属层产生化学腐蚀；金属离子会与阳极中的锂离子发生反应，锂金属合金，进一步消耗铝，并带来外部水分进入电池和电池漏液等失效的风险。
例如，一种在中国专利文献上公开的“软包电池顶封封头”，其公告号：CN2018101707785，公开了极耳通槽，但是该方案未能解决上述问题。
发明内容
为了解决大长宽比、偏极耳、单折边的动力电池在极耳弯折时容易两个容纳部中间的轴线或单个容纳部的未封区侧边轴线产生应力集中，导致应力集中形成尖角并在尖角位破损的问题，本发明提供一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，应力由应力集中点优化为应力线装分布，解决极耳弯折时角位破损问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对电极组件进行预焊；将电极组件中正极片、负极片、隔离膜连接；
S2、将极耳通过主焊连接于电极组件，将极耳分为主焊区和极耳未焊区；极耳末端设有极耳未焊区，极耳未焊区连接有主焊区，极耳连接有极耳胶，极耳胶与极耳未焊区分别位于主焊区两侧。
S3、将带有极耳的电极组件放入容纳部，容纳部内设有软包装材料；容纳部包括两个并排放置的冲坑壳体。便于经注液、化成制备成动力电池。
S4、通过单因子试验观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果。应力由应力集中点优化为应力线装分布减少极耳弯折时角位破损，从而通过弯折试验后角位状态、显微图像和剖面显微图像情况观察角位破损情况。
作为优选的，S1中包括，电极组件外延有集流体极耳，集流体极耳预焊于电极组件两端。预焊后的集流体极耳与极耳通过金属导体主焊连接，集流体极耳末端设有集流体极耳预焊区，集流体极耳预焊区与主焊区、极耳未焊区连接。便于减少金属层和内层热封层产生微裂纹、裂纹和破损问题。
作为优选的，S2中极耳未焊区超出主焊区的宽度为1.5～3mm，距负极片为5～10mm。即极耳未焊区的宽度为1.5～3mm，主焊区与负极片分别位于极耳未焊区的两侧，极耳未焊区靠近负极片一侧边缘距负极片5～10mm。能够将金属层的焊接区域划分，减少对内层热封层的影响，便于优化楔形封头楔角距壳体距离。
作为优选的，S3中软包装材料沿两个容纳部中间的轴线反折，再对两容纳部交迭处侧边、顶底部进行热融合密封。使其贴合。
作为优选的，S3中包括顶底封封头形状为楔形、宽度为5～7mm，极耳未焊区距冲坑壳体距离为8～15mm。能够将极耳折弯时的应力集中分散为线状分布，避免在容纳部中间或单个容纳部侧边线上形成尖角。
作为优选的，S4包括做楔角距壳体距离的单因子试验，并通过固定角度的极耳弯折试验去观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果。能够通过折弯极耳时的应力造成的形变进行判断，试验数据可靠，检测快速。
作为优选的，楔形封头的楔角距冲坑壳体的圆角距离大于2mm。通过优化楔形封头楔角距壳体距离，可有效解决集中较大问题及有其导致金属层和内层热封层(CPP或PP)产生微裂纹、裂纹和破损问题。
本发明具有如下优点：
通过优化楔形封头楔角距壳体距离，可有效解决集中较大问题及有其导致金属层和内层热封层(CPP或PP)产生微裂纹、裂纹和破损问题；通过调整楔形封头楔角距离、II的距离来调整极耳弯折时在单折边软包装电池的两个容纳部中间的轴线或单个容纳部的未封区侧边轴线上I和II之间产生的应力分布，应力由应力集中点优化为应力线装分布，避免在容纳部中间的轴线或单个容纳部的未封区侧边轴线上形成尖角，以此来解决极耳弯折时角位破损问题；以楔角距壳体距离的单因子试验，并通过固定角度的极耳弯折试验去观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1是本发明一种单折边软包装电池的电极组件入壳示意图。
图2是本发明对比例的一种软包装电池楔形封头楔角距壳体距离示意图。
图3是本发明对比例和实施例实施中的一软包装电池顶封封装剖视图。
图4是实施例中的一种优化后软包装电池楔形封头楔角距壳体距离示意图。
图5是本发明的方法流程图。
图中：1-冲坑壳体；11-壳体圆角；2-电极组件；21-负极片；22-隔离膜；23-正极片；3-集流体极耳；31-集流体极耳预焊区；4-极耳；41-极耳胶；42-主焊区；43-极耳未焊区；5-楔形封头封印区；I-极耳未焊区下沿的主焊区平行线；II-软包装材料冲坑壳体上边沿线；L-楔形封头封角与II间距；Lg-软包装材料冲坑壳体圆角距封印区楔角距离；L1-I和II间距。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
如图5所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种软包装动力电池楔形封头楔角距壳体距离优化方法，通过调整楔形封头楔角距离、II线的距离来调整极耳弯折时在单折边软包装电池的两个容纳部中间的轴线或单个容纳部的未封区侧边轴线上I和II之间产生的应力分布，以楔角距壳体距离的单因子试验，并通过固定角度的极耳弯折试验去观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果。
包括如下步骤：
S1:电极组件制作。如图2所示的极片组件2由负极片21、隔离膜22和、正极片23交替堆叠或卷绕而成；极片组件外延有集流体极耳3；集流体极耳3在电极组件制作时通过预焊焊接在一起；
S2:预焊后的集流体极耳3用极耳4的金属导体通过主焊焊接在一起。
极耳4由极耳金属导体和极耳胶41组成；极耳未焊区43超出主焊区42的宽度为1.5～3mm,距负极片21为5～10mm；
S3:把焊接有极耳的电极组件2置入如图1的一个容纳部1中，软包装材料沿两个容纳部中间的轴线反折，再对两容纳部交迭处侧边、顶底部进行热融合密封，封头封底设有楔形封头封印区5，并经注液、化成制备成动力电池；楔形封头封印区5宽度为5～7mm；极耳未焊区下沿I距冲坑壳体上边沿II距离L为8～15mm。
楔形楔角距II距离为L。
S4:楔角距壳体距离的做单因子试验，并通过固定角度的极耳弯折试验去观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果。楔形封头楔角距壳体圆角11距离Lg距离大于2mm。
对比例：一种软包装电池楔形封头楔角距壳体距离设计；
如图2所示，集流体极耳预焊区31为5.0mm，主焊区宽度42为4.5mm，极耳未焊区43超出主焊区42的宽度为2mm，楔形封头封印区5宽度为6mm，极耳未焊区下沿I距冲坑壳体上边沿II距离L为6mm。楔形封头楔角距离II距离9mm。
实施例：一种软包装电池楔形封头楔角距壳体距离优化设计；
如图4所示，集流体极耳预焊区31为5.0mm，主焊区宽度42为4.5mm，极耳未焊区43超出主焊区42的宽度为2mm，楔形封头封印区5宽度为6mm，极耳未焊区下沿I距冲坑壳体上边沿II距离L为6mm。以实施例中的楔形封头楔角距离II距离9mm为基础楔角到II距离进行单因子试验，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6中优化后的楔角距离II距离分别设置为6mm、3mm、1mm、0mm、-1mm、-2mm。
分别对对比例和实施例中的软包电池极耳沿电芯平行方向进行左右偏斜45°角30次弯折试验，观察角位破损情况。
对比例和实施例弯折试验后角位破损情况如下表：
对比例和实施例4相比在弯折试验后较为有明显破损，实施例4没有明显产生微裂纹、裂纹和破损问题。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对电极组件进行预焊；
S2、将极耳通过主焊连接于电极组件，极耳分为主焊区和极耳未焊区；
S3、将带有极耳的电极组件放入容纳部，容纳部内设有软包装材料；
S4、通过单因子试验观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果。
2.根据权利要求1所述的一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，其特征在于，S1中包括，电极组件外延有集流体极耳，集流体极耳预焊于电极组件两端。
3.根据权利要求1或2所述的一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，其特征在于，S2中极耳未焊区超出主焊区的宽度为1.5~3mm, 距负极片为5~10mm。
4.根据权利要求3所述的一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，其特征在于，S3中软包装材料沿两个容纳部中间的轴线反折，再对两容纳部交迭处侧边、顶底部进行热融合密封。
5.根据权利要求1或4所述的一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，其特征在于，S3中包括顶底封封头形状为楔形、宽度为5~7mm，极耳未焊区距冲坑壳体距离为8~15mm。
6.根据权利要求5所述的一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，其特征在于，S4包括做楔角距壳体距离的单因子试验，并通过固定角度的极耳弯折试验去观察是否形成应力集中的尖角和角位显微观察去判断优化效果。
7.根据权利要求6所述的一种软包装动力电池楔形封头楔角与壳体距离优化方法，其特征在于，楔形封头的楔角距冲坑壳体的圆角距离大于2mm。
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