CN115295860B - 二次电池的制备方法、二次电池及电池模组 - Google Patents

二次电池的制备方法、二次电池及电池模组 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种二次电池的制备方法、二次电池及电池模组。二次电池的制备方法包括：将卷芯放置于壳体内；将卷芯的一端与壳体的底部进行焊接；将集流盘根据卷芯的位置放置于壳体内，集流盘与壳体的侧壁抵接；将集流盘朝向卷芯的一侧与卷芯的另一端进行焊接；将端盖推入壳体，以使端盖的边缘部分与集流盘及壳体均抵接；将端盖在壳体与集流盘的抵接处进行封口焊接。本申请中，将端盖的边缘部分抵接在集流盘和壳体之后，将端盖在壳体和集流盘的抵接处将三者进行一次性封口焊接，而不需要在壳体和集流盘之间的抵接处焊接后，再将端盖推入壳体内与集流盘焊接，减少壳体和集流盘之间的焊接工艺，从而提高二次电池制备的效率。

Description

二次电池的制备方法、二次电池及电池模组
技术领域
本申请涉及新能源电池技术领域，具体涉及一种二次电池的制备方法、二次电池及电池模组。
背景技术
在传统的二次电池的生产过程中，通常是将卷芯放入壳体内，然后再将集流盘放置于壳体内，并将集流盘与壳体内的卷芯进行焊接；在焊接集流盘后的卷芯进行封口时，将集流盘与壳体进行焊接，然后放入端盖，对端盖周边进行焊接完成封口。前述的封口处理中，需要进行多次焊接，工序繁杂，焊接效率低下。
发明内容
本申请提供了一种二次电池的制备方法、二次电池及电池模组，至少用于解决二次电池封口处理过程中需要进行多次焊接的问题。
本申请提供的二次电池的制备方法包括：将卷芯放置于壳体内；将所述卷芯的一端与所述壳体的底部进行焊接；将集流盘根据所述卷芯的位置放置于所述壳体内，所述集流盘与所述壳体的侧壁抵接；将所述集流盘朝向所述卷芯的一侧与所述卷芯的另一端进行焊接；将端盖推入所述壳体，以使所述端盖的边缘部分与所述集流盘及所述壳体均抵接；将所述端盖在所述壳体与所述集流盘的抵接处进行封口焊接。
本申请提供的二次电池由本申请任一实施方式所述的二次电池的制备方法获得。
本申请提供的电池模组包括本申请任一实施方式所述的二次电池。
本申请的二次电池的制备方法、二次电池及电池模组中，卷芯放置在壳体内后，此时，将卷芯的一端与壳体的底部进行焊接，将卷芯定位在壳体内，集流盘根据固定后的卷芯的位置在壳体内摆放正确，并使集流盘与壳体的侧壁抵接，然后再将卷芯的另一端与集流盘朝向卷芯的一侧进行焊接，先将卷芯与壳体进行焊接，可以有效避免集流盘与卷芯焊接时出现虚焊的现象。集流盘与卷芯焊接完成后，将端盖推入壳体内，以使端盖的边缘部分与集流盘及壳体均抵接，将端盖在壳体和集流盘的抵接处将三者进行一次性封口焊接，而不需要在壳体和集流盘之间的抵接处焊接后，再将端盖推入壳体内与集流盘焊接，减少壳体和集流盘之间的焊接工艺，从而提高二次电池制备的效率。另外，本申请中不需要在壳体和集流盘之间的抵接处进行焊接，消除了壳体和集流盘焊接时产生的焊渣掉落到壳体内的卷芯中而使卷芯出现短路的现象，保证二次电池使用的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请实施方式提供的一种二次电池的结构示意图；
图2是本申请实施方式提供的一种二次电池的制备方法的流程示意图。
附图标记：
二次电池100、壳体10、开口11、卷芯20、集流盘30、集流部31、支撑部33、收容空间40、端盖50、主体部51、凸缘部53。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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实施方式，都属于本申请保护的范围。
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本可用以实施的特定实施例。本中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本，而不是指示或暗指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的限制。
此外，本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
在传统的二次电池的生产过程中，通常是将卷芯放入壳体内，然后再将集流盘放置于壳体内，并将集流盘与壳体内的卷芯进行焊接；在焊接集流盘后的卷芯进行封口时，将集流盘与壳体进行焊接，然后放入端盖，对端盖周边进行焊接完成封口。前述的封口处理中，需要进行多次焊接，工序繁杂，焊接效率低下。
请参阅图1，为了解决上述问题，本申请提供一种二次电池100的制备方法，本申请的二次电池100的制备方法中，卷芯20放置在壳体10内后，此时，将卷芯20的一端与壳体10的底部进行焊接，将卷芯20定位在壳体10内，集流盘30根据固定后的卷芯20的位置在壳体10内摆放正确，并使集流盘30与壳体10的侧壁抵接，然后再将卷芯20的另一端与集流盘30朝向卷芯20的一侧进行焊接，先将卷芯20与壳体10进行焊接，可以有效避免集流盘30与卷芯20焊接时出现虚焊的现象。集流盘30与卷芯20焊接完成后，将端盖50推入壳体10内，以使端盖50的边缘部分与集流盘30及壳体10均抵接，将端盖50在壳体10和集流盘30的抵接处将三者进行一次性封口焊接，而不需要在壳体10和集流盘30之间的抵接处焊接后，再将端盖50推入壳体10内与集流盘30焊接，减少壳体10和集流盘30之间的焊接工艺，从而提高二次电池100制备的效率。另外，本申请中不需要在壳体10和集流盘30之间的抵接处进行焊接，消除了壳体10和集流盘30焊接时产生的焊渣掉落到壳体10内的卷芯20中而使卷芯20出现短路的现象，保证二次电池100使用的安全性。
本申请中，二次电池100可以是圆柱形二次电池100，集流盘30呈圆盘状，当然，二次电池100还可以是其他形状，如方形，集流盘30也呈方形。本申请以二次电池100为圆柱形二次电池100为例进行详细说明。
请参阅图2，图2为本申请实施方式提供的一种二次电池100的制备方法的流程示意图，该二次电池100的制备方法包括以下步骤S201~S206，其中：
S201：将卷芯20放置于壳体10内。
在一种可能的实施方式中，卷芯20沿轴向的相对两端均形成有极耳，将卷芯20放置于壳体10内之前还可包括：
将阴极片、隔膜和阳极片进行卷绕，以获取卷芯20；
将卷芯20相对两端的极耳进行揉压；
将揉压后的卷芯20放入壳体10中。
其中，隔膜可包括第一隔膜和第二隔膜，第一隔膜和第二隔膜的材质和尺寸可相同，例如，第一隔膜和第二隔膜均可由具有微孔结构的高分子材料制成，以防止阴极片和阳极片接触而发生短路，同时保证二次电池100内部的离子在充电和放电期间能够正常通过第一隔膜和第二隔膜上的微孔通道以保证二次电池100正常工作。
在一种可能的实施方式中，将阴极片、隔膜和阳极片进行卷绕，以获取卷芯20的实施方式可以是：通过卷针将依次层叠的第一隔膜、阴极片、第二隔膜和阳极片进行卷绕，以获取卷芯20。
若只在阴极片和阳极片之间设有第一隔膜或第二隔膜，卷针将依次层叠设置的阴极片、第一隔膜（或第二隔膜）和阳极片进行卷绕时，卷针直接接触阴极片，在卷绕过程中，卷针会磨损阴极片，从而导致卷芯20损坏。本申请中，将第一隔膜、阴极片、第二隔膜和阳极片依次层叠设置后，再通过卷针进行卷绕，在卷绕过程中，卷针与第一隔膜接触，可以防止阴极片直接接触卷针而在卷绕过程中损伤阴极片。且阴极片和阳极片之间通过第二隔膜隔开，防止阴极片和阳极片直接接触而发生短路。
卷绕过程中，可通过检测器对阴极片和阳极片沿宽度方向的两端进行检测，防止卷绕过程中出现阴极片和阳极片对不齐的现象，而导致制得的卷芯20报废。且，卷绕过程中检测阴极片和阳极片是否出现偏移，使得卷绕完成后形成一个圆柱形的卷芯20，倒立放置于壳体10内后，卷芯20的高度不在预设范围内而影响集流盘30不能正确放置于壳体10内，影响集流盘30的焊接。
在一种可能的实施方式中，将卷芯20放置于壳体10内后，卷芯20的远离壳体10的底部的一端到壳体10的开口11之间的距离等于集流盘30沿卷芯20的轴向延伸的高度。
在卷绕过程中，将阴极片和阳极片沿宽度方向的两端进行对齐，并控制阴极片和阳极片的宽度等于集流盘30放置于壳体10内后沿卷芯20的轴向延伸的高度，保证集流盘30入壳抵接卷芯20后，集流盘30不会外漏于壳体10的开口11外，使得集流盘30靠近壳体10的开口11的一端与壳体10顶部在卷芯20的径向上对齐，便于后续端盖50放置于壳体10内后能够与壳体10、集流盘30均抵接，进而将端盖50在集流盘30和壳体10抵接处一次性将三者焊接在一起以实现封口。
其中，卷芯20的沿轴向的相对两端均形成有极耳，卷芯20卷绕完成后，可采用机械揉平或超声波揉平的方式通过揉平段子对卷芯20相对两端的极耳进行揉压，使得极耳的两端揉为一个均匀的平面，以便于后续极耳与集流盘30焊接。其中，极耳揉平过程中需要保证极耳的揉平端面的平面度与极耳标准平面度偏差±0.5mm，避免揉压处理后的卷芯20出现一边高一边低无法有效焊接。
卷芯20揉压完成后，若卷芯20为放平状态，即卷芯20放置于水平面时，将卷芯20翻转90°，使卷芯20处于立直状态，再将卷芯20放入壳体10内，并使卷芯20的底部与壳体10底部抵接，以便于后续将卷芯20的底部与壳体10的底部焊接时不会出现虚焊的现象。
卷芯20放入壳体10内时，卷芯20的中心孔（卷针抽出后卷芯20形成的中心孔）位于壳体10沿径向的正中心。
S202：将卷芯20的一端与壳体10的底部进行焊接。
在集流盘30放入壳体10之前，将卷芯20的一端（靠近壳体10底部的一端）与壳体10的底部进行焊接，将卷芯20固定在壳体10内，避免后续放置集流盘30时触碰到卷芯20而使卷芯20在壳体10内发生位移，进而导致集流盘30的中心部分对不准卷芯20的中心孔。
在一种可能的实施方式中，将卷芯20的一端与壳体10的底部进行焊接的实现方法可以是：将焊针穿设卷芯20的中心孔，并将卷芯20的一端与壳体10的底部通过焊针进行点底焊焊接。
其中，卷芯20的中心孔的直径大小可以是8mm。焊针的直径大小可以是6mm±1mm，例如，5mm、6mm、或7mm。若焊针的直径大小5mm，焊针穿设卷芯20的中心孔后与壳体10进行点底焊的面积过小，卷芯20的一端与壳体10的底部之间的稳固性较弱，卷芯20的一端和壳体10的底部连接容易断开。焊针的直径大小为6mm±1mm，保证焊针能够正常穿设中心孔将卷芯20的一端与壳体10的底部进行点底焊，以将卷芯20与壳体10连接，使得二次电池100整体形成一个回路。
S203：将集流盘30根据卷芯20的位置放置于壳体10内，集流盘30与壳体10的侧壁抵接。
在一种可能的实施方式中，集流盘30设有通孔，将集流盘30放入壳体10内时，将集流盘30的通孔对准卷芯20的中心孔，使得集流盘30根据卷芯20的位置居中摆放于卷芯20的一端，如此，当电解液经由集流盘30的通孔能够更快地注入中心孔，以使电解液从中心孔浸润到卷芯20的其他部位。
进一步地，集流盘30沿卷芯20的径向延伸的长度等于壳体10的开口11大小，如此，集流盘30放置于壳体10内后，集流盘30沿卷芯20的径向相对的两侧能够与壳体10的侧壁抵接，以方便后续端盖50在集流盘30和壳体10的侧壁的抵接处一次性将端盖50、壳体10、集流盘30三者进行封口焊接。
S204：将集流盘30朝向卷芯20的一侧与卷芯20的另一端进行焊接。
其中，卷芯20的另一端为卷芯20沿轴向设置且靠近壳体10的开口11的一端。在一种可能的实施方式中，将集流盘30朝向卷芯20的一侧与卷芯20的另一端进行焊接的实现方法可以是：将激光器发射的激光透过集流盘30，使集流盘30朝向卷芯20的一侧与卷芯20的另一端进行激光焊接；对激光焊接后的集流盘30和卷芯20进行除尘处理。
激光器发射的激光穿设集流盘30将集流盘30焊接在卷芯20上时产生的焊渣将会收集在集流盘30背离卷芯20的一侧，避免焊渣掉落在壳体10中卷芯20所在的一侧而使卷芯20出现短路的现象。集流盘30与卷芯20焊接后，将掉落在集流盘30背离卷芯20的一侧的焊渣进行除尘处理，避免后续端盖50入壳后，端盖50与集流盘30之间存在有焊渣，导致端盖50朝向集流盘30的一侧无法整面与集流盘30抵接，影响集流盘30与端盖50之间的过流能力。
S205：将端盖50推入壳体10，以使端盖50的边缘部分与集流盘30及壳体10均抵接。
在一种可能的实施方式中，端盖50包括主体部51和凸缘部53，凸缘部53从主体部51的外周面的远离卷芯20的一端沿卷芯20的径向凸出。集流盘30包括支撑部33和集流部31，支撑部33设于集流部31的边缘，支撑部33和集流盘30共同形成有收容空间40。
其中，集流部31呈圆盘状，集流部31与卷芯20抵接，且集流部31的朝向卷芯20的一侧与卷芯20激光焊接。支撑部33沿集流部31的背离卷芯20的一侧表面的边缘环绕设置，支撑部33和集流部31形成的收容空间40在集流部31的周向上闭合，集流部31与卷芯20激光焊接产生的焊渣集中收集在收容空间40内，且收容空间40在集流部31的周向上闭合，可防止焊渣从集流部31的边缘掉落到卷芯20内，避免卷芯20出现短路的现象。集流部31与卷芯20激光焊接完成后，支撑部33的远离集流部31的一侧表面与壳体10的开口11侧的一端齐平，且支撑部33远离收容空间40的一侧与壳体10的侧壁抵接，初步将卷芯20所在的一侧壳体10内部进行封闭。
在一种可能的实施方式中，将端盖50推入壳体10，以使端盖50的边缘部分与集流盘30及壳体10均抵接的实现方法可以是：将主体部51推入收容空间40内，并将主体部51与集流部31的远离卷芯20的一侧抵接；凸缘部53封闭壳体10的开口11，凸缘部53与支撑部33的远离卷芯20的一侧、及壳体10均抵接。
端盖50推入壳体10时，端盖50的主体部51伸入集流盘30形成的收容空间40内，并与集流部31抵接，主体部51与集流部31抵接时，端盖50的凸缘部53刚好抵接在集流盘30的支撑部33远离集流部31的一侧表面上，在进行封口焊接时，只需要在壳体10和支撑部33之间的抵接处附近将凸缘部53焊接在壳体10和支撑部33上即可，壳体10、支撑部33和凸缘部53之间只需要进行一次焊接即可完成封口，且在壳体10、支撑部33和凸缘部53之间的焊接点少，焊接工艺少，有效节省加工成本，且焊接操作简单，提高封口焊接效率高，从而提高二次电池100的制备效率。
S206：将端盖50在壳体10和集流盘30的抵接处进行封口焊接。
在一种可能的实施方式中，将端盖50在壳体10和集流盘30的抵接处进行封口焊接的实现方法可以是：将凸缘部53在壳体10与支撑部33的抵接处通过激光器进行封口焊接。
在凸缘部53与壳体10、支撑部33均抵接时，将激光器发射的激光从凸缘部53中对应壳体10和支撑部33的抵接处的位置穿过，将凸缘部53在壳体10和支撑部33之间的抵接处附近进行封口焊接处理，可一次性将三者焊接在一起，且凸缘部53能够封闭壳体10的开口11，在三者焊接在一起后，即可完成二次电池100的封口处理。
进一步地，将凸缘部53在壳体10与支撑部33的抵接处通过激光器进行封口焊接的实现方法可以是：采集进行封口焊接时的环境湿度H0，在封口焊接时的焊接湿度小于或等于20%H0的情况下，将凸缘部53在壳体10和支撑部33的抵接处通过激光器进行封口焊接。例如，采集得到封口焊接时的环境湿度H0后，对封口焊接的环境进行除湿处理，以使进行封口焊接时的焊接湿度小于或等于20%H0，以保证封口焊接效果。
进一步地，将凸缘部53在壳体10与支撑部33的抵接处进行封口焊接时，控制封口焊接的洁净度级别为十万级别，防止环境中的杂质影响封口焊接效果，保证二次电池的安全性能。其中，洁净度为封口焊接时的空气环境中空气所含尘埃量多少的程度。
进一步地，凸缘部53在壳体10与支撑部33的抵接处进行封口焊接时的焊接温度的数值范围为[22℃，28℃]。例如，凸缘部53在壳体10与支撑部33的抵接处进行封口焊接时的焊接温度可以是22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、或28℃，避免封口焊接时产生的高温焊渣点燃环境中的其他易燃器件，保证二次电池生产环境的安全性。
需要说明的是，通过激光器进行激光焊接的功率可以是1200W±100W，例如，1100W、1200W、或1300W。本申请对此不作限定。
本申请还提供一种二次电池100，二次电池100由上述任一实施方式提供的二次电池100的制备方法获得。
本申请还提供一种电池模组，电池模组包括本申请任一实施方式提供的二次电池100。
本申请的二次电池100和电池模组中，卷芯20放置在壳体10内后，此时，将卷芯20的一端与壳体10的底部进行焊接，将卷芯20定位在壳体10内，集流盘30根据固定后的卷芯20的位置在壳体10内摆放正确，并使集流盘30与壳体10的侧壁抵接，然后再将卷芯20的另一端与集流盘30朝向卷芯20的一侧进行焊接，先将卷芯20与壳体10进行焊接，可以有效避免集流盘30与卷芯20焊接时出现虚焊的现象。集流盘30与卷芯20焊接完成后，将端盖50推入壳体10内，以使端盖50的边缘部分与集流盘30及壳体10均抵接，将端盖50在壳体10和集流盘30的抵接处将三者进行一次性封口焊接，而不需要在壳体10和集流盘30之间的抵接处焊接后，再将端盖50推入壳体10内与集流盘30焊接，减少壳体10和集流盘30之间的焊接工艺，从而提高二次电池100制备的效率。另外，本申请中不需要在壳体10和集流盘30之间的抵接处进行焊接，消除了壳体10和集流盘30焊接时产生的焊渣掉落到壳体10内的卷芯20中而使卷芯20出现短路的现象，保证二次电池100使用的安全性。
以上是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种二次电池的制备方法，其特征在于，包括：
将卷芯放置于壳体内；
将所述卷芯的一端与所述壳体的底部进行焊接；
将集流盘根据所述卷芯的位置放置于所述壳体内，所述集流盘与所述壳体的侧壁抵接；
将所述集流盘朝向所述卷芯的一侧与所述卷芯的另一端进行焊接；
将端盖推入所述壳体，以使所述端盖的边缘部分与所述集流盘及所述壳体均抵接，所述端盖包括主体部和凸缘部，所述凸缘部从所述主体部的外周面的远离所述卷芯的一端沿所述卷芯的径向凸出，所述集流盘包括支撑部和集流部，所述支撑部设于所述集流部的边缘，所述支撑部和所述集流部共同形成有收容空间，所述将所述端盖推入所述壳体，以使所述端盖的边缘部分与所述集流盘及所述壳体均抵接，包括：
将所述主体部推入所述收容空间内，并将所述主体部与所述集流部的远离所述卷芯的一侧抵接；
所述凸缘部封闭所述壳体的开口，所述凸缘部与所述支撑部的远离所述卷芯的一侧、及所述壳体均抵接；
将所述端盖在所述壳体与所述集流盘的抵接处进行封口焊接，所述将所述端盖在所述壳体与所述集流盘的抵接处进行封口焊接，包括：
将所述凸缘部在所述壳体与所述支撑部的抵接处通过激光器进行封口焊接。
2.根据权利要求1所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述将卷芯放置于壳体内，包括：
将所述卷芯放置于所述壳体内后，所述卷芯的远离所述壳体的底部的一端到所述壳体的开口之间的距离等于所述集流盘沿所述卷芯的轴向延伸的高度。
3.根据权利要求1所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述将所述卷芯的一端与所述壳体的底部进行焊接，包括：
将焊针穿设所述卷芯的中心孔，并将所述卷芯的一端与所述壳体的底部通过所述焊针进行点底焊焊接。
4.根据权利要求1所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述将所述集流盘朝向所述卷芯的一侧与所述卷芯的另一端进行焊接，包括：
将激光器发射的激光透过所述集流盘，使所述集流盘朝向所述卷芯的一侧与所述卷芯的另一端进行激光焊接；
对激光焊接后的所述集流盘和所述卷芯进行除尘处理。
5.根据权利要求1所述的二次电池的制备方法，其特征在于，将所述凸缘部在所述壳体与所述支撑部的抵接处通过激光器进行封口焊接，包括：
采集进行封口焊接时的环境湿度H0；
在封口焊接时的焊接湿度小于或等于20%H0的情况下，将所述凸缘部在所述壳体与所述支撑部的抵接处通过所述激光器进行封口焊接。
6.根据权利要求1所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述凸缘部在所述壳体与所述支撑部的抵接处进行封口焊接时的洁净度级别为十万级。
7.根据权利要求1所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述凸缘部在所述壳体与所述支撑部的抵接处通过所述激光器进行封口焊接时的焊接温度的数值范围为[22℃，28℃]。
8.根据权利要求1所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述卷芯沿轴向的相对两端均形成有极耳，在所述将卷芯放置壳体内之前，还包括：
将阴极片、隔膜和阳极片进行卷绕，以获取所述卷芯；
将所述卷芯相对两端的所述极耳进行揉压；
将揉压后的所述卷芯放入所述壳体中。
9.根据权利要求8所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，所述将阴极片、隔膜和阳极片进行卷绕，以获取卷芯，包括：
通过卷针将依次层叠的所述第一隔膜、所述阴极片、所述第二隔膜和所述阳极片进行卷绕，以获取所述卷芯。
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池根据权利要求1-9任一项所述的二次电池的制备方法获取。
11.一种电池模组，其特征在于，包括根据权利要求10所述的二次电池。
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