CN115347329B - 一种圆柱锂电池新型汇流片结构、电芯及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种圆柱锂电池新型汇流片结构、电芯及其制造工艺，该汇流片结构的汇流片激光焊接位置厚度高于壳底激光焊接位置厚度，汇流片增加厚度的位置与卷芯的中心孔位置对应；采用上述汇流片结构的电芯及其制造工艺包括，将固定好汇流片的卷芯端朝向壳底放入壳体中，使汇流片的激光焊接位置与壳底接触，并与卷芯的中心孔位置对应，壳底激光焊接位置厚度比壳底的其他区域厚度薄；本发明实现了在不影响电芯有效空间和容量的基础上显著提升壳底与汇流片焊接的结合强度、焊接良率，降低报废、返修成本，保障电芯长期密封性和安全性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种圆柱锂电池新型汇流片结构、电芯及其制造工艺。
背景技术
全极耳大圆柱锂离子电池内阻低、可实现快充、功率密度及能量密度高、PACK成本低、发热量小、成本优势显著，PACK空间利用率、体积能量密度均可以和刀片电池相媲美，倍率性能比刀片电池更有优势，得益于电芯结构上的变革所带来的各种优势。
现有技术中，桶状壳体的圆柱电芯在装配时需要将比汇流片厚3-4倍的壳底与汇流片焊接在一起，通常采用电阻点焊或激光焊接实现电连接；而电阻点焊强度低、焊接面积小，焊接时电芯内部易出现打火、飞溅等异常无法检出，给电芯安全性能带来隐患；激光焊接灵活性高、速度快、熔深大、变形小，但需从壳底外部实现厚壳底与薄汇流片焊接，焊接功率低时焊接界面熔深小，连接面积不足，强度低，影响电芯倍率温升，焊接功率高时容易焊穿壳体，影响电芯密封性和安全性。
因此，亟需解决从壳底外部焊接较厚壳底与较薄汇流片时存在的虚焊、壳底焊穿等问题，提供一种圆柱锂电池新型汇流片结构、电芯及其制造工艺，实现在不影响电芯有效空间和容量的基础上显著提升壳底与汇流片焊接的结合强度、焊接良率，降低报废、返修成本，保障电芯长期密封性和安全性能是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种解决壳底焊穿、虚焊问题、提高焊接良率、且不影响电芯有效空间和容量的圆柱锂电池新型汇流片结构、电芯及其制造工艺。
本发明技术方案是：一种圆柱锂电池新型汇流片结构，汇流片激光焊接位置厚度高于邻近的壳底激光焊接位置厚度，所述汇流片增加厚度的位置与卷芯的中心孔位置对应。
一种采用上述汇流片结构的电芯制造工艺，它包括以下步骤：
步骤1）：将汇流片与卷芯一端的极耳焊接固定，并对卷芯两端进行包胶处理，汇流片激光焊接位置厚度为0.6～3.0mm，汇流片激光焊接位置厚度高于邻近的壳底激光焊接位置厚度；
步骤2）：将带端盖汇流片与卷芯另一端的极耳焊接固定；
步骤3）：将固定好汇流片的卷芯端朝向壳底放入壳体中，使汇流片的激光焊接位置与壳底接触，并与卷芯的中心孔位置对应，壳底激光焊接位置厚度比壳底的其他区域厚度薄，壳底激光焊接位置的厚度为0.3～1.2mm，壳底的其他区域厚度为0.5～1.5mm；
步骤4）：压紧壳底与汇流片，从壳底外部进行激光穿透焊接，实现内部汇流片与壳体的导电连接；
步骤5）：将带端盖汇流片伸出卷芯的部分进行折弯，使端盖与壳体的开口端进行闭合，并经过焊接封口完成电芯制造。
在步骤5）焊接过程中，采用焊缝熔深实时监测设备对焊缝质量进行全过程监控。
一种电芯，由卷芯、汇流片、桶状的壳体及带端盖汇流片组成，卷芯包括电芯本体，正极极耳、负极极耳、中心孔，采用前述的电芯制造工艺制得。
本发明具有以下优点：本发明圆柱锂电池新型汇流片结构，通过增加汇流片与壳底激光焊接位置的厚度，解决了从壳底外部焊接较厚壳底与较薄汇流片时存在的虚焊、壳底焊穿等问题；汇流片增加厚度的位置与卷芯的中心孔位置对应，从而不影响电芯有效空间和容量；本发明显著提升了壳底与汇流片激光焊接的结合强度、焊接良率，降低了报废、返修成本，保障了电芯长期密封性和安全性能；本发明采用该汇流片结构的电芯制造工艺，在焊接过程通过焊缝熔深实时监测设备对焊缝质量进行全过程监控，进一步保证了焊接的稳定可靠；本发明由该电芯制造工艺制得的电芯具有密封性高和安全性能高的优点。
附图说明
图1是本发明一种圆柱锂电池新型汇流片结构的示图；
图2是图1的D-D剖视图；
图3是本发明电芯的整体结构图；
图4是图3的剖视图；
图5是本发明电芯及其制造工艺中壳底与汇流片激光焊接位置的细节图。
图中：10、电芯本体；11、正极极耳；12、负极极耳；13、中心孔；20、壳体；21、壳底；30、汇流片；40、带端盖汇流片；41、端盖；50、壳底与汇流片激光焊接区域；51、汇流片与壳底接触表面、D、壳底激光焊接位置厚度；H、汇流片激光焊接位置厚度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例
如图1和图2所示，一种圆柱锂电池新型汇流片结构，汇流片激光焊接位置厚度H高于邻近的壳底激光焊接位置厚度D，所述汇流片30增加厚度的位置与卷芯的中心孔13位置对应。
一种采用上述汇流片结构的电芯制造工艺，它包括以下步骤：
步骤1）：将汇流片30与卷芯一端的负极极耳12焊接固定，并对卷芯两端进行包胶处理，汇流片30的结构如图1和图2所示，汇流片激光焊接位置厚度H为0.6～3.0mm，汇流片30的激光焊接位置厚度H高于邻近的壳底激光焊接位置厚度D；
步骤2）：将带端盖汇流片40与卷芯另一端的正极极耳11焊接固定；
步骤3）：如图2和图4所示，将固定好汇流片30的卷芯负极端朝向壳底21放入壳体20中，使汇流片30的激光焊接位置即汇流片与壳底接触表面51与壳底21接触，并与卷芯的中心孔13位置对应，壳底激光焊接位置厚度D比壳底21的其他区域厚度薄，壳底激光焊接位置厚度D为0.3～1.2mm，壳底21的其他区域厚度为0.5～1.5mm；
步骤4）：压紧壳底21与汇流片30，从壳底21外部进行激光穿透焊接，壳底与汇流片激光焊接区域50如图5中所示，实现内部汇流片30与壳体20的导电连接，焊接面积、形状根据过流要求设定；
步骤5）：如图4所示，将带端盖汇流片40伸出卷芯的部分进行折弯，使端盖41与壳体20的开口端进行闭合，并经过焊接封口完成电芯制造，如图3所示。
为了更好的效果，在步骤5）焊接过程中，采用焊缝熔深实时监测设备对焊缝质量进行全过程监控，进一步保证了焊接的稳定可靠。
一种电芯，由卷芯、汇流片30、桶状的壳体20及带端盖汇流片40组成，卷芯包括电芯本体10，正极极耳11、负极极耳12、中心孔13，并采用上述电芯制造工艺制得，其中，所述壳体20为钢壳，且组装后的电芯壳体带负电，整体结构如图3和图4所示。
实施例
如图1和图2所示，一种圆柱锂电池新型汇流片结构，汇流片激光焊接位置厚度H高于邻近的壳底激光焊接位置厚度D，所述汇流片30增加厚度的位置与卷芯的中心孔13位置对应。
一种采用上述汇流片结构的电芯制造工艺，它包括以下步骤：
步骤1）：将汇流片30与卷芯一端的正极极耳11焊接固定，并对卷芯两端进行包胶处理，汇流片30的结构如图1和图2所示，汇流片激光焊接位置厚度H为0.8～3.0mm，汇流片30的激光焊接位置厚度H高于邻近的壳底激光焊接位置厚度D；
步骤2）：将带端盖汇流片40与卷芯另一端的负极极耳12焊接固定；
步骤3）：如图2和图4所示，将固定好汇流片30的卷芯正极端朝向壳底21放入壳体20中，使汇流片30的激光焊接位置即汇流片与壳底接触表面51与壳底21接触，并与卷芯的中心孔13位置对应，壳底激光焊接位置厚度D比壳底21的其他区域厚度薄，壳底激光焊接位置厚度D为0.6～1.5mm，壳底21的其他区域厚度为0.4～1.2mm；
步骤4）：压紧壳底21与汇流片30，从壳底21外部进行激光穿透焊接，壳底与汇流片激光焊接区域50如图5中所示，实现内部汇流片30与壳体20的导电连接，焊接面积、形状根据过流要求设定；
步骤5）：如图4所示，将带端盖汇流片40伸出卷芯的部分进行折弯，使端盖41与壳体20的开口端进行闭合，并经过焊接封口完成电芯制造，如图3所示。
为了更好的效果，在步骤5）焊接过程中，采用焊缝熔深实时监测设备对焊缝质量进行全过程监控，进一步保证了焊接的稳定可靠。
一种电芯，由卷芯、汇流片30、桶状的壳体20及带端盖汇流片40组成，卷芯包括电芯本体10，正极极耳11、负极极耳12、中心孔13，并采用上述电芯制造工艺制得，其中，所述壳体20为铝壳，且组装后的电芯壳体带正电，整体结构如图3和图4所示。
需要说明的是，汇流片30除焊接位置厚度要求外，具体形状不局限于图1所示；壳底21除激光焊接位置厚度要求外，也不局限于图5所示；端盖41与壳体20密封的方法有激光焊接、机械压缩密封等，可根据情况选择。
本发明圆柱锂电池新型汇流片结构，通过增加汇流片30与壳底21激光焊接位置的厚度，解决了从壳底21外部焊接较厚壳底与较薄汇流片时存在的虚焊、壳底焊穿等问题；汇流片30增加厚度的位置与卷芯的中心孔13位置对应，从而不影响电芯有效空间和容量；本发明显著提升了壳底21与汇流片30激光焊接的结合强度、焊接良率，降低了报废、返修成本，保障了电芯长期密封性和安全性能；本发明采用该汇流片结构的电芯制造工艺，在焊接过程通过焊缝熔深实时监测设备对焊缝质量进行全过程监控，进一步保证了焊接的稳定可靠；本发明由该电芯制造工艺制得的电芯具有密封性高和安全性能高的优点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种圆柱锂电池新型汇流片结构，其特征在于：汇流片激光焊接位置厚度高于邻近的壳底激光焊接位置厚度，所述汇流片增加厚度的位置与卷芯的中心孔位置对应；
一种电芯制造工艺，采用所述的圆柱锂电池新型汇流片结构，它包括以下步骤：
步骤1）：将汇流片与卷芯一端的极耳焊接固定，并对卷芯两端进行包胶处理，汇流片激光焊接位置厚度为0.6～3.0mm，汇流片激光焊接位置厚度高于邻近的壳底激光焊接位置厚度；
步骤2）：将带端盖汇流片与卷芯另一端的极耳焊接固定；
步骤3）：将固定好汇流片的卷芯端朝向壳底放入壳体中，使汇流片的激光焊接位置与壳底接触，并与卷芯的中心孔位置对应，壳底激光焊接位置厚度比壳底的其他区域厚度薄，壳底激光焊接位置的厚度为0.3～1.2mm，壳底的其他区域厚度为0.5～1.5mm；
步骤4）：压紧壳底与汇流片，从壳底外部进行激光穿透焊接，实现内部汇流片与壳体的导电连接；
步骤5）：将带端盖汇流片伸出卷芯的部分进行折弯，使端盖与壳体的开口端进行闭合，并经过焊接封口完成电芯制造；
在步骤5）焊接过程中，采用焊缝熔深实时监测设备对焊缝质量进行全过程监控。
2.一种电芯，由卷芯、汇流片、桶状的壳体及带端盖汇流片组成，卷芯包括电芯本体，正极极耳、负极极耳、中心孔，其特征在于：采用权利要求1所述的电芯制造工艺制得。
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