CN115548464A - 一种电池极芯、电池其电池极芯的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电池领域，提供了一种电池极芯、电池其电池极芯的制造方法。电池极芯包括卷芯部和极耳部，所述极耳部一体连接于所述卷芯部且凸出于所述卷芯部的端部；所述卷芯部包括卷绕成型的极片，所述极耳部包括至少两个一体连接于同一所述极片且于所述极片卷绕时层叠的极耳；所述电池极芯还包括设置于所述卷芯部端部的隔圈，所述隔圈设置有用于供所述极耳部穿过的穿孔。电池具有上述电池极芯。本发明所提供的一种电池极芯、电池其电池极芯的制造方法，极耳部的电流传导稳定性佳且电流传导均匀，可降低溢液风险，提高注液效率，可以大限度的增大极芯的有效利用空间，利于增大电池容量。

Description

一种电池极芯、电池其电池极芯的制造方法
技术领域
本发明属于动力电池领域，尤其涉及一种电池极芯、电池其电池极芯的制造方法。
背景技术
目前，圆柱电池中正负极极耳处理方式，现有技术中主要采用以下两种技术方案：
第一种：没有传统意义上的极耳和集流盘，其电池极芯没有外露极耳，引片与极片相连，引片从极芯中伸出与连接片通过焊接相连，连接片与盖帽或极柱通过焊接相连，完成电连接回路，通过引片替代极耳和集流盘，引片连接到连接片；引片为金属材质，可以是镍、铜等阻抗小的材料，受引片尺寸及连接方式限制，而单层极片过薄过软，无法焊接，引片与极片无法使用焊接等机械方式相连，一般使用胶带将引片固定连接在极耳上，且引片尺寸需要尽可能小及薄，避免因引片尺寸、重量问题撕裂、刺穿极片导致电池失效；受限于极片厚度、引片与极片连接方式及引片尺寸，此方案过流能力有限，只能用于小电池，无法满足大电池的过流需求，而且，用胶带将引片固定连接在极耳上，传导稳定性差，且电流传导不均，仅通过引片所在区域传导，局部发热过大，电流超过一定范围有热失控风险，无法应用于大电池。
第二种：采用极耳揉平后连接集流盘的方式，极芯外露的正负极极耳通过设备揉平压实，揉平后极耳内部有微小孔隙，并非为融合成一个整体；此方案焊接方式为“厚穿薄”，焊接工艺难度大，焊接精度要求高，焊接时容易焊穿极耳，造成极芯短路，生产效率低，生产良率不稳定；极耳揉平压实后覆盖在极芯上下表面，极耳致密度高，极耳内部孔隙微小，无法渗透电解液；除揉平工艺中心通孔外无其他孔隙供电解液渗透，此方案结构不利于电解液注入、渗透、浸润，影响注液效率及成功性；而注液效率会影响电池生产节拍，降低电池产线生产效率，大电池使用此方案问题会更突出；为满足焊接要求且不焊穿极耳，极耳揉平后需具备一点高度和致密度，Z向(高度方向)占用空间大，电池极芯空间利用率低，不利于电池提高容量；将集流盘放置于揉平的极耳之上并通过焊接的方式连接，极耳揉平后致密度高，除揉平工艺孔外无其他孔隙供电解液渗透，电解液注入困难，影响后续电解液渗透、浸润，导致注液效率低且溢液概率高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中至少一不足，提供了一种电池极芯、电池其电池极芯的制造方法，其可以有效降低极耳与集流盘的焊接难度，提高焊接成功率及效率，利于消除极耳过流限制，可增大极芯的有效利用空间以利于增大电池容量。
本发明的技术方案是：一种电池极芯，包括卷芯部和极耳部，所述极耳部一体连接于所述卷芯部且凸出于所述卷芯部的端部；所述卷芯部包括卷绕成型的极片，所述极耳部包括至少两个一体连接于同一所述极片且于所述极片卷绕时层叠的极耳；
所述电池极芯还包括设置于所述卷芯部端部的隔圈，所述隔圈设置有用于供所述极耳部穿过的穿孔。
可选地，所述卷芯部自中心起卷绕有多圈极片，从卷芯部的中心起设定圈数后的极片开始设置有所述极耳。
可选地，所述极片自中心起卷绕设定圈数后，所述极耳在设定圈数开始连续层叠设置。
可选地，所述极耳自设定圈数后的极片开始，外圈极片上极耳的高度大于内圈极片上极耳的高度。
可选地，所述极耳模切成型于所述极片的侧面。
可选地，所述极芯组件还包括集流盘，所述集流盘设置于所述隔圈上，所述极耳穿过所述穿孔且连接于所述集流盘。
可选地，所述极耳预焊有极耳保护片，所述极耳保护片或/和所述极耳通过激光焊接于所述集流盘。
可选地，所述极片包括正极极片和负极极片，所述正极极片与所述负极极片之间由隔膜隔开；所述极耳部包括至少一组正极极耳部和至少一组负极极耳部，所述正极极耳部包括一体连接于所述正极极片且凸出于所述卷芯部一端的正极极耳，所述负极极耳部包括一体连接于所述负极极片且凸出于所述卷芯部另一端的负极极耳。
可选地，所述正极极耳部设置有至少有两组，各组所述正极极耳沿周向均匀间隔设置；
所述负极极耳部设置有至少有两组，各组所述负极极耳沿周向均匀间隔设置。
本发明还提供了一种电池，包括盖帽组件和上述的一种电池极芯，所述盖帽组件连接于所述电池极芯的端部。
可选地，所述盖帽组件包括盖帽片和防爆阀，所述盖帽片设置有防爆阀安装孔，所述防爆阀设置于所述防爆阀安装孔处，所述防爆阀上设置有防爆阀保护膜；所述盖帽片的边缘连接有密封圈。
可选地，所述电池极芯的集流盘通过集流盘连接片与所述盖帽组件焊接。
可选地，所述电池为圆柱电池。
本发明还提供了一种电池极芯的制造方法，用于制造上述的一种电池极芯，包括以下步骤：
制备极片和具有穿孔的隔圈，所述极片具有至少两个一体连接于同一所述极片且于所述极片卷绕时层叠以形成极耳部的极耳；
将极片卷绕形成卷芯部，在极片卷绕形成卷芯部的过程中，所述极耳层叠形成极耳部；
将所述隔圈连接于所述卷芯部的端部且使所述极耳部穿过于所述穿孔。
本发明所提供的一种电池极芯、电池其电池极芯的制造方法，至少两个极片可以随极片的卷绕而层叠形成极耳部，极耳部包括至少两层一体成型于极片的极耳，极耳部的电流传导稳定性佳且电流传导均匀，极耳的此种设置方式，可以有效降低极耳与集流盘焊接难度，提高焊接成功率及效率，且可以预留出大量非填充区以供电解液注入、渗透、浸润；此非填充区有利于电解液的快速注入、渗透、浸润，降低溢液风险，提高注液效率，通过调整极耳数量、大小、形状及长度，可适应不同容量和过流需求的电池，尤其适配大容量圆柱电池，利于消除极耳过流限制；且极耳的Z向占用空间小，可以大限度的增大极芯的有效利用空间，利于增大电池容量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电池极芯中卷芯部和极耳部的立体示意图；
图2是本发明实施例提供的一种电池极芯的立体示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电池极芯装配有隔圈、集流盘时的装配示意图；
图4是本发明实施例提供的一种电池的部分分解示意图；
图5是本发明实施例提供的一种电池(极耳从集流盘内侧经过)的剖面示意图；
图6是图5中的一种电池的平面示意图；
图7是本发明实施例提供的一种电池(极耳从集流盘外侧经过)的剖面示意图；
图8是图7中的一种电池的平面示意图；
图9是本发明实施例提供的一种电池(极耳分别从集流盘内侧和外侧经过)的剖面示意图；
图10是图9中的一种电池的平面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。
另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其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结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须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。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。
在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
如图1至图5所示，本发明实施例提供的一种电池极芯，包括卷芯部1和极耳部2，所述极耳部2一体连接于所述卷芯部1且凸出于所述卷芯部1的端部；所述卷芯部1包括卷绕成型的极片，所述电池极芯还包括设置于所述卷芯部1端部的隔圈5，所述隔圈5设置有用于供所述极耳部2穿过的穿孔51。所述极耳部2包括至少两个一体连接于同一所述极片且于所述极片卷绕时层叠的极耳，即至少两极耳可以随极片的卷绕而层叠形成极耳部2，极耳的层数可以根据实际情况设定，可以保证极耳部2的电流传导稳定性及电流传导均匀性，极耳的此种设置方式，焊接时不容易焊穿极耳，可以有效降低极耳与集流盘焊接难度，提高焊接成功率及效率，且可以预留出大量非填充区3以供电解液注入、渗透、浸润；此非填充区3有利于电解液的快速注入、渗透、浸润，降低溢液风险，提高注液效率，注液效率的提高利于保证电池的生产节拍，利于提高电池产线生产效率；通过调整极耳数量、大小、形状及长度，可适应不同容量和过流需求的电池，尤其适配大容量圆柱电池，利于消除极耳过流限制；且模切极耳的Z向占用空间小，可以大限度的增大极芯的有效利用空间，利于增大电池容量。
具体地，所述卷芯部1自中心起卷绕有多圈极片，从卷芯部1的中心起设定圈数后的极片开始设置有所述极耳，即极耳可以远离电池极芯(卷芯部1)的中心，可靠性高且便于装配。本实施例中，极耳与卷芯部1中心的距离大于极耳与卷芯部1外周侧的距离，即极耳部2更靠近于卷芯部1的外周。当然，极耳与卷芯部1中心的距离也可以小于或等极耳与卷芯部1外周侧的距离。
具体应用中，极片可以呈多边形、半圆形、半环形等等，例如矩形、梯形、三角形等。
具体地，所述极片自中心起卷绕设定圈数后，极耳在所述设定圈数开始连续层叠设置，其连续层叠的层数可以根据实际情况设定，即每一个极耳部包括极片的数量可以根据实际情况设定。当然，设定圈数开始后，也可间隔一圈或两圈设置有极耳，只要相邻的极耳可以层叠形成极耳部2即可。
具体地，所述极耳自设定圈数后的极片开始，外圈极片上极耳的高度大于内圈极片上极耳的高度，利于提高导流效果。
具体地，所述极耳通过模切成型于所述极片的侧面，其生产效率高，当然，极耳也可以通过激光切割等方式成型于极片。
具体地，所述极芯组件还包括集流盘4，所述集流盘4设置于所述隔圈5上，所述极耳穿过所述穿孔51且电连接于所述集流盘4，以便于后续装配。
具体地，所述极耳可以通过超声波焊接预焊有极耳保护片，所述极耳保护片或/和所述极耳通过激光焊接于所述集流盘4，可靠性更高。
具体地，所述极片包括正极极片和负极极片，所述正极极片与所述负极极片之间由隔膜隔开.正极极片和负极极片、隔膜一同卷绕形成电芯；所述极耳部2包括至少一组正极极耳部和至少一组负极极耳部，所述正极极耳部包括一体连接于所述正极极片且凸出于所述卷芯部1一端的正极极耳，所述负极极耳部包括一体连接于所述负极极片且凸出于所述卷芯部1另一端的负极极耳，所述极耳包括所述正极极耳和所述负极极耳，本实施例中，正极极耳和所述负极极耳均一体模切成型。
具体应用中，极芯设置有极耳的圈数，以及正极极耳、负极极耳引出位置可根据极芯层数(极片卷绕圈数)及电池容量调整；正极、负极的极耳的数量可以是任意大于1的自然数，正极、负极的极耳可以是任意形状，且切割方式不限，极耳模切后有足够空隙供电解液渗透、浸润，有利于有效提高注液效率降低溢液概率，为圆柱电池增加注液孔由开口化成转换成闭口化成提供一种可行性；而且，可以按设计电池容量大小、过流需求等，控制极耳的数量、形状及极耳从卷芯部1从设定圈数处开始引出，具有操作灵活、可控性高等优点，可以满足各型号电池的容量和过流需求，且极耳的Z向(电池高度方向)占用空间小，可以大限度的增大极芯的有效利用空间，利于增大电池容量，而且，极耳可以放置于集流盘4上方，焊接方式为“薄穿厚”，避免焊接时焊穿极耳，从而防止因此造成电池短路的现象，生产良率高。
具体地，所述正极极耳部设置有至少有两组，各组所述正极极耳沿周向均匀间隔设置；本实施例中，正极极耳设置有四组，四组正极极耳沿周向间隔90度均布，即在设定圈数开始，每一圈极片具有四个正极极耳。
具体地，所述负极极耳部设置有至少有两组，各组所述负极极耳沿周向均匀间隔设置，本实施例中，负极极耳设置有四组，四组负极极耳沿周向间隔90度均布，即在设定圈数开始，每一圈极片具有四个负极极耳。
具体应用中，正极极耳和负极极耳的数量可以相同，形状和数量也可相同，正极极片和负极极片的形状可以相同，兼容性好，利于减少模具数量。
本发明实施例还提供了一种电池，包括盖帽组件和上述的一种电池极芯，所述盖帽组件连接于所述电池极芯的端部，极耳随极片卷绕形成由多个极耳层叠的极耳部2，可以有效降低极耳部2与集流盘4焊接难度，利于提高焊接成功率及效率。
具体地，所述盖帽组件包括盖帽片7和防爆阀9，所述盖帽片7设置有防爆阀安装孔71，所述防爆阀9设置于所述防爆阀安装孔71处，所述防爆阀9上设置有防爆阀保护膜10；所述盖帽片7的边缘连接有密封圈6。
具体应用中，电池的两端均可具有盖帽组件，即电池极芯的两端分别设置有正极盖帽组件和负极盖帽组件。具体应用中，防爆阀9和防爆阀保护膜10可以仅设置于正极盖帽组件内。
具体地，所述电池极芯的集流盘4通过集流盘连接片8与所述盖帽组件焊接，集流盘连接片8可以焊接于盖帽片7。
具体地，所述电池可以为圆柱电池，例如18650锂电池、21700锂电池或4680锂电池等。
具体应用中，极芯组件两端的极耳分别为正极极耳和负极极耳，隔圈5可以设置有两个且分别放置极芯组件两端表面，隔圈5紧贴电池极芯的隔膜，集流盘4放置于隔圈5之上，隔圈5为非金属绝缘件，起绝缘作用；集流盘4的大小、形状视极耳形状数量而定，隔圈5的表面可以设置有定位槽，集流盘4可以由定位槽限位；集流盘4包括正极集流盘和负极集流盘。正极集流盘可为铝或铝合金制件，负极集流盘可为铜、铜合金、镍、镍合金、或钢制件；集流盘4的一面贴于隔圈5，极耳从隔圈5的穿孔51穿过放置于集流盘4的另一面，通过焊接的方式将极耳与集流盘4相连，焊接方式可以为FTT焊(收弧削熔球焊)、点焊或超声焊等任意焊接方式，集流盘4可以呈圆片形或环形；极耳的数量、大小、形状、长度视不同容量电池而定，集流盘4的尺寸、形状视不同容量电池而定；集流盘4通过集流盘连接片8与盖帽组件焊接相连；盖帽片7分为正极盖帽片和负极盖帽片，正极盖帽片可为铝或铝合金制件，负极盖帽片可为铜、铜合金、镍、镍合金、或钢制件；盖帽组件外围装配有密封圈6，密封圈6为非金属弹性体，起绝缘密封作用。
本实施例中，极耳通过模切成型，可预留出大量非填充区3以供电解液注入、渗透、浸润；非填充区3有利于电解液的快速注入、渗透、浸润，降低溢液风险，提高注液效率。
而且，通过调整正极极耳、负极极耳数量、大小、形状及长度，可适应不同容量和过流需求的电池，尤其适配大容量圆柱电池，利于消除极耳过流限制；且模切极耳的Z向占用空间小，可以大限度的增大极芯的有效利用空间，利于增大电池容量。
如图5、6所示，电池极芯每端的极耳部2设置有4组，极耳部2可以从集流盘4的内侧经过并贴于集流盘4。如图7、图8所示，电池极芯每端的极耳部2设置有4组，极耳部2可以从集流盘4的外侧经过并贴于集流盘4。
具体应用中，如图9、图10所示，电池极芯每端的极耳部2设置有4组，每个隔圈5对应一个极耳部2可以设置有两个对应的穿孔51，集流盘4可以呈环形且位于两个穿孔51之间，这样，每个极耳部2中一部分极片从其中一个对应的穿过孔穿过并经集流盘4的内侧连接于集流盘4的表面，另一部分极片从另一个对应的穿过孔穿过并经集流盘4的外侧连接于集流盘4的表面，即每个极耳部2可以一分为二并从两个方向连接于集流盘4，其过流能力更佳。极耳部2可以包括穿过于穿孔51的穿孔51部21和贴于集流盘4表面的焊接部22。
本发明实施例还提供了一种电池极芯的制造方法，用于制造如上述电池极芯或电池，包括以下步骤：
制备极片和具有穿孔51的隔圈5，隔圈5可以采用绝缘材料制成，例如塑胶或陶瓷等，所述极片具有至少两个一体连接于同一所述极片且于所述极片卷绕时层叠以形成极耳部2的极耳；
将极片卷绕形成卷芯部1，在极片卷绕形成卷芯部1的过程中，所述极耳层叠形成极耳部2，即预先在极片的侧面形成有至少两个极耳，各极耳按预计的间隔设置，在将极片卷绕形成卷芯部1的过程中，从设定的圈数开始，极耳开始出现于卷芯部1，且连续多圈出现的极耳可以层叠形成极耳部2；
将所述隔圈5连接于所述卷芯部1的端部且使所述极耳部2穿过于所述穿孔51，穿过穿孔51的极耳部2可以连接于集流盘4，即极耳从集流盘4的穿孔51伸出后放置于集流盘4上表面。
具体应用中，极耳不在圆心处重叠，也不需要将各极耳焊接在一起。可以在极耳上加极耳保护片进行超声预焊后，再与集流盘4进行激光焊接。
本发明实施例所提供的一种电池极芯、电池其电池极芯的制造方法，至少两个极片可以随极片的卷绕而层叠形成极耳部2，极耳部2包括至少两层一体成型于极片的极耳，极耳部2的电流传导稳定性佳且电流传导均匀，极耳部2的此种设置方式，可以有效降低极耳与集流盘焊接难度，提高焊接成功率及效率，且可以预留出大量非填充区3以供电解液注入、渗透、浸润；此非填充区3有利于电解液的快速注入、渗透、浸润，降低溢液风险，提高注液效率，通过调整极耳数量、大小、形状及长度，可适应不同容量和过流需求的电池，尤其适配大容量圆柱电池，利于消除极耳过流限制；且模切极耳的Z向占用空间小，可以大限度的增大极芯的有效利用空间，利于增大电池容量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电池极芯，其特征在于，包括卷芯部和极耳部，所述极耳部一体连接于所述卷芯部且凸出于所述卷芯部的端部；所述卷芯部包括卷绕成型的极片，所述极耳部包括至少两个一体连接于同一所述极片且于所述极片卷绕时层叠的极耳；
所述电池极芯还包括设置于所述卷芯部端部的隔圈，所述隔圈设置有用于供所述极耳部穿过的穿孔。
2.如权利要求1所述的一种电池极芯，其特征在于，所述卷芯部自中心起卷绕有多圈极片，从卷芯部的中心起设定圈数后的极片开始设置有所述极耳。
3.如权利要求2所述的一种电池极芯，其特征在于，所述极片自中心起卷绕设定圈数后，所述极耳在设定圈数开始连续层叠设置。
4.如权利要求3所述的一种电池极芯，其特征在于，所述极耳自设定圈数后的极片开始，外圈极片上极耳的高度大于内圈极片上极耳的高度。
5.如权利要求1所述的一种电池极芯，其特征在于，所述极耳模切成型于所述极片的侧面。
6.如权利要求1所述的一种电池极芯，其特征在于，所述极芯组件还包括集流盘，所述集流盘设置于所述隔圈上，所述极耳穿过所述穿孔且连接于所述集流盘。
7.如权利要求6所述的一种电池极芯，其特征在于，所述极耳预焊有极耳保护片，所述极耳保护片或/和所述极耳通过激光焊接于所述集流盘。
8.如权利要求1至7中任一项所述的一种电池极芯，其特征在于，所述极片包括正极极片和负极极片，所述正极极片与所述负极极片之间由隔膜隔开；所述极耳部包括至少一组正极极耳部和至少一组负极极耳部，所述正极极耳部包括一体连接于所述正极极片且凸出于所述卷芯部一端的正极极耳，所述负极极耳部包括一体连接于所述负极极片且凸出于所述卷芯部另一端的负极极耳。
9.如权利要求8所述的一种电池极芯，其特征在于，所述正极极耳部设置有至少有两组，各组所述正极极耳沿周向均匀间隔设置；
所述负极极耳部设置有至少有两组，各组所述负极极耳沿周向均匀间隔设置。
10.一种电池，其特征在于，包括盖帽组件和如权利要求1至9中任一项所述的一种电池极芯，所述盖帽组件连接于所述电池极芯的端部。
11.如权利要求10所述的一种电池，其特征在于，所述盖帽组件包括盖帽片和防爆阀，所述盖帽片设置有防爆阀安装孔，所述防爆阀设置于所述防爆阀安装孔处，所述防爆阀上设置有防爆阀保护膜；所述盖帽片的边缘连接有密封圈；所述电池极芯的集流盘通过集流盘连接片与所述盖帽组件焊接。
12.如权利要求10所述的一种电池，其特征在于，所述电池为圆柱电池。
13.一种电池极芯的制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1至9中任一项所述的一种电池极芯，包括以下步骤：
制备极片和具有穿孔的隔圈，所述极片具有至少两个一体连接于同一所述极片且于所述极片卷绕时层叠以形成极耳部的极耳；
将极片卷绕形成卷芯部，在极片卷绕形成卷芯部的过程中，所述极耳层叠形成极耳部；
将所述隔圈连接于所述卷芯部的端部且使所述极耳部穿过于所述穿孔。
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