CN115548421A - 一种圆柱电池的制备方法、圆柱电池及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种圆柱电池的制备方法，包括以下步骤，将正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，多个正极耳交叠于电芯的一端，多个负极耳交叠于电芯的另一端，将交叠的多个正极耳一并焊接于正极转接片，将交叠的多个负极耳一并焊接于负极转接片，焊接的方式为超声焊，将焊接后的正极耳、负极耳进行弯折，以对正极耳和负极耳分别远离电芯的一端沿电芯的中心轴折平。本发明的制备方法不需要揉平极耳，使得电芯不会产生金属碎屑，有效地提高了电池结构的安全性。此外，本发明还公开了一种圆柱电池和一种用电装置。
Description
技术领域
本发明属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种圆柱电池的制备方法、圆柱电池及用电装置。
背景技术
锂离子电池具有质轻、高容、长寿命、自放电率低、无记忆效应、无污染等优点，随着现代社会的发展、人们环保意识的增强及新能源行业的日益发展，越来越多的设备选择以锂离子电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等。
在现有的电池中，圆柱电池的制备方法加工复杂，其中，当采用揉极耳的工艺制备电池时，需要先采用揉极耳的方式将极耳揉成一个平面，再使汇流盘和揉平后的极耳采用激光焊接到一起。然而，这种揉极耳的方式具有易产生金属碎屑的缺点，不仅会导致电池产生短路的现象，还降低了产品安全性。为此，亟需提出一种新型的技术方案以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种圆柱电池的制备方法，其不需要揉平极耳，使得电芯不会产生金属碎屑，有效地提高了电池结构的安全性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种圆柱电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、使正极片上形成多个间隔分布的正极耳，使负极片上形成多个间隔分布的负极耳，将正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，其中，多个正极耳交叠于电芯的一端，多个负极耳交叠于电芯的另一端；
S2、将交叠的多个正极耳一并焊接于正极转接片，将交叠的多个负极耳一并焊接于负极转接片，焊接的方式为超声焊，将焊接后的正极耳、负极耳进行弯折，以对正极耳和负极耳分别远离电芯的一端沿电芯的中心轴折平；
S3、将正极转接片与第一顶盖电连接，将负极转接片与第二顶盖电连接，将电芯安装入壳体，第一顶盖、第二顶盖分别从壳体的相对两端盖合壳体。
优选的，所述S2还包括：将正极转接片的一端与多个交叠的正极耳一并弯折，交叠的多个正极耳呈弧形包围正极转接片的一端。
优选的，所述S2还包括：将负极转接片的一端与多个交叠的负极耳一并弯折，交叠的多个负极耳呈弧形包围负极转接片的一端。
优选的，所述S2还包括：对正极转接片的一端预留不进行弯折处理的第一延伸部，将第一延伸部藏于正极耳的弯折空间。
优选的，所述S2还包括：对负极转接片的一端预留不进行弯折处理的第二延伸部，将第二延伸部藏于负极耳的弯折空间。
优选的，所述S2还包括：将正极转接片与正极耳对应的部位设置为弧形，将负极转接片与负极耳对应的部位设置为弧形。
优选的，所述S2还包括：将正极耳置于焊座中的弧形承托面，采用弧形的超声焊头焊接正极耳和正极转接片；将负极耳置于焊座中的弧形承托面，采用弧形的超声焊头焊接负极耳和负极转接片。
优选的，所述S1还包括：将正极片卷绕后形成多个相隔分布的第一极耳单元，各个第一极耳单元分别具有多个交叠的正极耳；和/或
将负极片卷绕后形成多个相隔分布的第二极耳单元，各个第二极耳单元分别具有多个交叠的负极耳。
优选的，所述S2还包括：正极转接片形成有与多个第一极耳单元一一对应的多个第一翻折部，将第一极耳单元沿第一翻折部的表面弯折；和/或
负极转接片形成有与多个第二极耳单元一一对应的多个第二翻折部，将第二极耳单元沿第二翻折部的表面弯折。
优选的，所述S3还包括：对正极转接片和第一顶盖预留相对应的功能孔；或对负极转接片和第二顶盖预留相对应的功能孔。
本发明的目的之二在于：提供一种圆柱电池，所述圆柱电池由上述的制备方法制成，所述圆柱电池包括电芯、正极转接片和负极转接片，所述电芯的一端通过所述正极转接片连接于第一顶盖，所述电芯的另一端通过所述负极转接片连接于第二顶盖，所述电芯容置于壳体，所述壳体具有相对的第一开口和第二开口，所述第一顶盖密封所述第一开口，所述第二顶盖密封所述第二开口，所述正极转接片和/或所述负极转接片具有翻折部，所述电芯的极耳沿所述翻折部的表面弯折。
本发明的目的之三在于：提供一种用电装置，包括如上的所述圆柱电池。
本发明的有益效果在于，1)本发明的制备方法避免了揉极耳易产生金属碎屑、导致短路、降低产品安全性的情况，避免了激光焊接极耳和转接片所产生的焊渣或爆点的情况；2)本发明的制备方法得到的极耳结构的过流能力更好，正极耳、负极耳进行弯折后能够更高效地利用电池内部的空间，并且，本发明的极耳结构避免了极耳揉平后会严重阻碍电解液浸润裸电芯内部的情况，从而提高了电池的能量密度和循环性能。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本发明中实施方式一的流程图。
图2为本发明中实施方式一的操作示意图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。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。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
传统圆柱电池极耳和顶盖的焊接采用引出极耳和顶盖连接片焊接，这种方式过电流能力弱，同时，引出极耳会严重浪费电池空间，影响电池能量密度的提升。并且，发明人发现正负极均揉极耳后，存在注液困难的问题，因此，本申请提出了一种新型的圆柱电池的制备方法解决上述问题。以下结合附图1～2对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施方式一
下面结合附图1描述实施方式一
一种圆柱电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、使正极片上形成多个间隔分布的正极耳，使负极片上形成多个间隔分布的负极耳，将正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，其中，多个正极耳交叠于电芯的一端，多个负极耳交叠于电芯的另一端；
S2、将交叠的多个正极耳一并焊接于正极转接片，将交叠的多个负极耳一并焊接于负极转接片，焊接的方式为超声焊，将焊接后的正极耳、负极耳进行弯折，以对正极耳和负极耳分别远离电芯的一端沿电芯的中心轴折平；
S3、将正极转接片与第一顶盖电连接，将负极转接片与第二顶盖电连接，将电芯安装入壳体，第一顶盖、第二顶盖分别从壳体的相对两端盖合壳体。
具体地，在S1步骤中，正极片和负极片均可以采用脉冲激光器通过激光模切的方式形成多个间隔分布的极耳，在激光模切的过程中，脉冲激光器的切割速度可以为10m/min-80m/min，切割功率可以为 60W-200W，切割频率可以为20kHz-1500kHz，从而能够保障极耳的模切高效稳定。
优选的，S2步骤中还包括：将正极转接片的一端与多个交叠的正极耳一并弯折，交叠的多个正极耳呈弧形包围正极转接片的一端，其中，正极转接片选用可弯折的结构，正极耳沿正极转接片的表面弯折后，能够使正极转接片有效支撑正极耳，从而显著提高了正极耳和正极转接片的过流能力和装配稳定性。
优选的，S2步骤中还包括：将负极转接片的一端与多个交叠的负极耳一并弯折，交叠的多个负极耳呈弧形包围负极转接片的一端，其中，负极转接片选用可弯折的结构，负极耳沿负极转接片的表面弯折后，能够使负极转接片有效支撑负极耳，从而显著提高了负极耳和负极转接片的过流能力和装配稳定性。
具体地，S2步骤中还包括：采用3000W-5500W的焊接功率将正极转接片焊接于正极耳；采用3000W-5500W的焊接功率将负极转接片焊接于负极耳，由于焊接的方式为超声焊，这样就避免了激光焊接极耳和转接片所产生的焊渣或爆点的情况。同时，本方案不需要揉极耳操作，避免了揉极耳易产生金属碎屑、导致短路、降低产品安全性的情况，使得其不存在揉极耳后所产生的注液困难的问题。
优选的，S2步骤中还包括：对正极转接片的一端预留不进行弯折处理的第一延伸部，将第一延伸部藏于正极耳的弯折空间，其中，将正极转接片的一端划分出第一延伸部和第一焊接区，第一焊接区沿第一延伸部的边缘弯折并焊接于正极耳，第一延伸部对第一焊接区起到支撑的作用，使得正极转接片的过流能力和结构强度大大提高。
优选的，S2步骤中还包括：对负极转接片的一端预留不进行弯折处理的第二延伸部，将第二延伸部藏于负极耳的弯折空间，其中，将负极转接片的一端划分出第二延伸部和第二焊接区，第二焊接区沿第二延伸部的边缘弯折并焊接于负极耳，第二延伸部对第二焊接区起到支撑的作用，使得负极转接片的过流能力和结构强度大大提高。
优选的，S2步骤中还包括：将正极转接片与正极耳对应的部位设置为弧形，将负极转接片与负极耳对应的部位设置为弧形，从而可以使转接片与极耳的表面更匹配贴合，防止极耳在超声焊接中出现断裂的情况，增大转接片和极耳的焊接面积和焊接稳定性，并有效地提高了极耳的过流能力。
优选的，S2步骤中还包括：将正极耳置于焊座中的弧形承托面，采用弧形的超声焊头焊接正极耳和正极转接片；将负极耳置于焊座中的弧形承托面，采用弧形的超声焊头焊接负极耳和负极转接片。当采用的超声焊接装置中的焊座具有用于承托极耳并与极耳的形状相匹配的弧形承托面，装置中的超声焊头具有与弧形承托面相匹配的弧形焊接面时，由于超声焊头和焊座分别与极耳的接触面均为弧形，这样能够使超声焊头和焊座均能够与极耳的表面更匹配贴合，从而能够有效减少极耳开裂损伤等情况的出现，防止极耳在超声焊接中出现断裂的情况，增大转接片和极耳的焊接面积和焊接稳定性，并有效地提高了极耳的过流能力。
在S3步骤中，正极转接片与第一顶盖、负极转接片与第二顶盖可以通过超声焊的方式进行连接，其中，正极转接片和负极转接片可以按需进行折弯整形处理，从而高效利用了电池内部的空间。
优选的，S3步骤中还包括：对正极转接片和第一顶盖预留相对应的功能孔；或对负极转接片和第二顶盖预留相对应的功能孔，其中，上述的功能孔可以用于注液或泄压，以使电池形成有注液通道或泄压通道。
具体地，壳体可以采用钢壳结构，第一顶盖或第二顶盖可以与壳体绝缘连接，当第一顶盖、第二顶盖分别从壳体的相对两端盖合壳体完成顶盖与壳体的装配后，可以在真空度≤-90kPa的条件下采用 80℃～90℃的高温烘烤电芯，以高效除去电芯的水分，接着，再依次通过注液-化成-老化-注液-密封的步骤制备电池，其中，可以采用抽芯铆钉将注液孔密封牢固。
实施方式二
与实施方式一不同的是，本实施方式的S1步骤中还包括：将正极片卷绕后形成多个相隔分布的第一极耳单元，各个第一极耳单元分别具有多个交叠的正极耳；和/或将负极片卷绕后形成多个相隔分布的第二极耳单元，各个第二极耳单元分别具有多个交叠的负极耳。其中，多个第一极耳单元可以沿电芯的中心轴对称或错开分布，多个第二极耳单元可以沿电芯的中心轴对称或错开分布。
优选的，S2步骤中还包括：正极转接片形成有与多个第一极耳单元一一对应的多个第一翻折部，将第一极耳单元沿第一翻折部的表面弯折；和/或负极转接片形成有与多个第二极耳单元一一对应的多个第二翻折部，将第二极耳单元沿第二翻折部的表面弯折。当极耳单元呈错开分布时，与极耳单元相对应的翻折部也呈错开分布，从而能够便于超声焊接的多个焊接头可以同时地进行焊接，并显著地提高了电池的加工效率。
本实施方式的其他步骤均与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式三
一种圆柱电池，由实施方式一或二的制备方法制成，包括电芯、正极转接片和负极转接片，电芯的一端通过正极转接片连接于第一顶盖，电芯的另一端通过负极转接片连接于第二顶盖，电芯容置于壳体，壳体具有相对的第一开口和第二开口，第一顶盖密封第一开口，第二顶盖密封第二开口，其中，正极转接片和/或负极转接片设置有翻折部，电芯的极耳沿翻折部的表面弯折。
实施方式四
一种用电装置，包括实施方式三的一种圆柱电池，其中，该用电装置可以是车辆、手机、便携式装置、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种圆柱电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、使正极片上形成多个间隔分布的正极耳，使负极片上形成多个间隔分布的负极耳，将正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，其中，多个正极耳交叠于电芯的一端，多个负极耳交叠于电芯的另一端；
S2、将交叠的多个正极耳一并焊接于正极转接片，将交叠的多个负极耳一并焊接于负极转接片，焊接的方式为超声焊，将焊接后的正极耳、负极耳进行弯折，以对正极耳和负极耳分别远离电芯的一端沿电芯的中心轴折平；
S3、将正极转接片与第一顶盖电连接，将负极转接片与第二顶盖电连接，将电芯安装入壳体，第一顶盖、第二顶盖分别从壳体的相对两端盖合壳体。
2.如权利要求1所述的一种圆柱电池的制备方法，其特征在于，所述S2还包括：将正极转接片的一端与多个交叠的正极耳一并弯折，交叠的多个正极耳呈弧形包围正极转接片的一端；
将负极转接片的一端与多个交叠的负极耳一并弯折，交叠的多个负极耳呈弧形包围负极转接片的一端。
3.如权利要求1所述的一种圆柱电池的制备方法，其特征在于，所述S2还包括：对正极转接片的一端预留不进行弯折处理的第一延伸部，将第一延伸部藏于正极耳的弯折空间；
对负极转接片的一端预留不进行弯折处理的第二延伸部，将第二延伸部藏于负极耳的弯折空间。
4.如权利要求1～3任一项所述的一种圆柱电池的制备方法，其特征在于，所述S2还包括：将正极转接片与正极耳对应的部位设置为弧形，将负极转接片与负极耳对应的部位设置为弧形。
5.如权利要求1～3任一项所述的一种圆柱电池的制备方法，其特征在于，所述S2还包括：将正极耳置于焊座中的弧形承托面，采用弧形的超声焊头焊接正极耳和正极转接片；将负极耳置于焊座中的弧形承托面，采用弧形的超声焊头焊接负极耳和负极转接片。
6.如权利要求1～3任一项所述的一种圆柱电池的制备方法，其特征在于，所述S1还包括：将正极片卷绕后形成多个相隔分布的第一极耳单元，各个第一极耳单元分别具有多个交叠的正极耳；和/或
将负极片卷绕后形成多个相隔分布的第二极耳单元，各个第二极耳单元分别具有多个交叠的负极耳。
7.如权利要求6所述的一种圆柱电池的制备方法，其特征在于，所述S2还包括：正极转接片形成有与多个第一极耳单元一一对应的多个第一翻折部，将第一极耳单元沿第一翻折部的表面弯折；和/或
负极转接片形成有与多个第二极耳单元一一对应的多个第二翻折部，将第二极耳单元沿第二翻折部的表面弯折。
8.如权利要求1～3任一项所述的一种圆柱电池的制备方法，其特征在于，所述S3还包括：对正极转接片和第一顶盖预留相对应的功能孔；或对负极转接片和第二顶盖预留相对应的功能孔。
9.一种圆柱电池，如权利要求1～8任一项所述制备方法制成，其特征在于：包括电芯、正极转接片和负极转接片，所述电芯的一端通过所述正极转接片连接于第一顶盖，所述电芯的另一端通过所述负极转接片连接于第二顶盖，所述电芯容置于壳体，所述壳体具有相对的第一开口和第二开口，所述第一顶盖密封所述第一开口，所述第二顶盖密封所述第二开口，所述正极转接片和/或所述负极转接片具有翻折部，所述电芯的极耳沿所述翻折部的表面弯折。
10.一种用电装置，其特征在于：包括如权利要求9的所述圆柱电池。
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| CN202210907005.7A Pending CN115548421A (zh) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | 一种圆柱电池的制备方法、圆柱电池及用电装置 |
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Citations (7)
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2022
- 2022-07-29 CN CN202210907005.7A patent/CN115548421A/zh active Pending
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