CN115548598B - 一种电池电芯、二次电池及二次电池的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池电芯、二次电池及二次电池的焊接方法，涉及电池技术领域，一方面，该电池电芯包括电芯本体和至少两个极耳，两个极耳均设在电芯本体的一端，每个极耳均包括依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，第一类导流片组包括至少一个第一类导流片，第二类导流片组包括至少一个第二类导流片，且第二类导流片上开设有装配部；第二方面，该二次电池包括两个上述电池电芯及转接片；第三方面，该二次电池的居中焊接方法利用上述二次电池，将顶针穿过所有第二类导流片组的装配部与第一类导流片组顶持，将转接片焊接在第一类导流片组及第二类导流片组之间。解决了极耳焊接在转接片一侧时空间利用率不高及容易出现电池短路的问题。

Description

一种电池电芯、二次电池及二次电池的焊接方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池电芯、二次电池及二次电池的焊接方法。

背景技术

目前，方形铝壳电池电芯的组装多采用超声波蝴蝶焊接工艺，两支电芯的极耳相对，在两两配对的卷芯正、负极耳上分别放置一块转接片，然后利用超声波焊接机分别将转接片、极耳焊接在一起。转接片与盖板通过激光焊接连接在一起，从而将盖板与极耳连接，极耳作为集流体传导电流与盖板的极柱连接，形成电池的正负极。

相关技术中，相较于转接片连接极耳的一侧，转接片连接极柱（盖板上的极柱）的一侧通常向靠近盖板的一侧凸起。而通常电芯的正极极耳的所有导流片和负极极耳的所有导流片分别依次叠放在对应的转接片的靠近电芯的一侧上并焊接，以将正极极耳和负极极耳分别与对应的转接片焊接连接在一起，以形成极耳搭接结构。但是采用这种焊接方式，电芯与盖板之间设置较大的容纳空间，造成空间占用率较高的问题；另一方面，将转接片焊接在所有导流片叠放后靠近卷芯的一侧，容易出现极耳冗余的现象，多余的极耳容易插入正负极极片与隔膜之间，破坏电芯本体的隔膜且造成电池内部短路。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种电池电芯、二次电池及二次电池的焊接方法，以解决现有技术中极耳焊接在转接片一侧时空间利用率不高及容易出现电池短路的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

第一方面，提供一种电池电芯，包括：

电芯本体；

至少两个极耳，其设于上述电芯本体的一端，每个极耳均包括沿电芯本体厚度方向上依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，上述第一类导流片组包括至少一个第一类导流片；上述第二类导流片组包括至少一个第二类导流片，且上述第二类导流片组上开设有装配部。

在一些可选的实施例中，每个上述第二类导流片上均开设有缺口或通孔，上述每个第二类导流片组内的所有第二类导流片上的缺口或通孔形成上述装配部。

在一些可选的实施例中，每个上述第二类导流片上均开设有缺口。

在一些可选的实施例中，每个上述第二类导流片上的缺口为两个，且分别设置在每个上述第二类导流片沿Y方向的两侧上。

在一些可选的实施例中，上述缺口配置为与顶针的外径相切的矩形。

在一些可选的实施例中，上述缺口距离上述电芯本体还设置有设定距离L1。

在一些可选的实施例中，当第二类导流片在X方向上的尺寸至少为14mm时，上述L1至少为6mm。

在一些可选的实施例中，同一上述极耳中的上述第一类导流片组内包括的第一类导流片的数量与上述第二类导流片组包括的第二类导流片的数量相同或数量差为一片。

第二方面，提供一种二次电池，包括：

至少两个上述的电池电芯；

至少一个转接片，上述转接片具有极耳连接部，上述极耳连接部分别与上述电池电芯对应的极耳焊接，且上述极耳连接部焊接于上述极耳中的第一类导流片组及第二类导流片组之间。

第三方面，提供一种上述的二次电池的焊接方法，包括以下步骤：

将顶针穿过极耳的第二类导流片组的装配部并与同一上述极耳的第一类导流片组顶持，以分开上述第一类导流片组及第二类导流片组；

将转接片的极耳连接部放置于上述第一类导流片组和第二类导流片组之间；

将上述顶针退出，并将上述转接片的极耳连接部焊接于上述第一类导流片组和第二类导流片组之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在电芯本体的一端设置至少两个极耳，且将每个极耳分成沿厚度方向依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，并在第二类导流片组上开设有装配部。采用此种设计的电芯制备二次电池时，可以使得顶针穿过装配部将第一类导流片组和第二类导流片组迅速分开，以将转接片焊接在第一类导流片组和第二类导流片组之间。以此，靠近盖板一侧的第一类导流片组在厚度方向上则可以抵消掉凸起的极柱连接部占用的部分空间；且靠近电芯一侧的第二类导流片组由于厚度降低（相较于现有技术电芯的全部极耳均焊接于转接片靠近电芯的一侧上而言），占用的电芯到转接片间的空间也降低，即不需要在极耳与盖板之间设置较大的容纳空间。以此，提高了二次电池内部的有效利用空间，提高了二次电池的能量密度。另一方面，将转接片焊接在第一类导流片组和第二类导流片组之间，能减少极耳冗余现象的出现，减少电池内部短路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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本申请的一些实施例，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为本发明一种电池电芯的结构示意图；

图2为图1中电池电芯的正/负极片展开状态的结构示意图；

图3为本发明一种二次电池的结构部分示意图；

图4为本发明一种二次电池的焊接方法的步骤一示意图。

图中：1、电芯本体；2、极耳；21、第一类导流片；22、第二类导流片；221、缺口；3、顶针；4、转接片。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

需要说明的是：本申请的电池电芯包括电芯本体1和至少两个极耳2。实际上，电池电芯由正极片、负极片以及隔膜卷绕形成，正/负极片包括正/负极片本体和自正/负极片本体一端延伸的第一类导流片21和第二类导流片22；所述正极片、负极片以及隔膜卷绕后，正极片本体、负极片本体和隔膜就形成了电芯本体1；正/负极片本体上的第一类导流片21和第二类导流片22分别对应形成至少一个极耳2；正极片本体上形成的极耳2的极性为正极性；负极片本体上形成的极耳2的极性为负极性。

第一方面，如图1所示，本申请提供一种电池电芯，包括电芯本体1和至少两个极耳2（其中至少一个为正极耳，至少一个为负极耳），极耳2均设在上述电芯本体1的一端，每个极耳2均包括沿电芯本体厚度方向上依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，第一类导流片组包括第一类导流片21；第二类导流片组包括第二类导流片22；同一个极耳2中，第一类导流片21和第二类导流片22的数量相同或者不相同，且所述第二类导流片组上开设有装配部。

在本例中，电芯本体1的一端向外伸出两个极耳2，且两个极耳2的极性相反。每个极耳2中第一类导流片组包括的第一类导流片21的数量与第二类导流片组包括的第二类导流片22的数量相同或不相同。且可以理解的是，第二类导流片组上开设的装配部用于使顶针3穿过并与第一类导流片组顶持，从而便于将第一类导流片组和第二类导流片组分开，便于在后续的焊接过程后，将所述转接片4焊接于所述第一类导流片组和第二类导流片组之间。

图2为电池电芯卷绕前的正/负极片示意图，如图2所示，正/负极片上的第一类导流片21和第二类导流片22均设置在正/负极片本体长度方向（长度方向为图2中的X方向）的同侧，且第一类导流片21和第二类导流片22依次间隔设置在正/负极片本体的宽度方向上（宽度方向为图2中的Y方向）。

当正极片、负极片以及隔膜卷绕后形成电芯本体1时，正/负极片上的第一类导流片21和第二类导流片22在电芯本体1的厚度方向层叠，形成至少一个极耳2，每个极耳2均包括沿电芯本体1厚度方向上依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，第一类导流片组包括的第一类导流片21与第二类导流片组包括的第二类导流片22数量相同或者不相同，且所述第二类导流片组上开设有装配部。

在其他实施例中，第一类导流片21和第二类导流片22可以直接与电芯本体1连接，对第一类导流片21和第二类导流片22与电芯本体1的连接方式不做具体限制。

进一步地，每个上述第二类导流片22上开设有缺口221或通孔，上述每个第二类导流片组内的所有第二类导流片22上的缺口221或通孔形成上述装配部。

可以理解，每个上述第二类导流片22上均开设有缺口221或通孔，且每个第二类导流片组内的所有第二类导流片22上的缺口221或通孔形成上述装配部。从而可以使得顶针3穿过第二类导流片组并与第一类导流片组顶持，从而便于将第一类导流片组和第二类导流片组分开。具体的，可以是第二类导流片组内的每个第二类导流片22上都开设缺口221；或者是第二类导流片组内的每个第二类导流片22上都开设通孔；或者是第二类导流片组内的第二类导流片22上部分开设通孔，另一部分则开设缺口221；且对于缺口221或通孔的大小和位置在此不做限制，只要使形成的第二类导流片组上的装配部能供顶针3穿过即可。

进一步地，在每个第二类导流片22上均开设有缺口221。相对于设置通孔，缺口221形成的装配部，可以使得顶针3更容易穿过第二类导流片组。

优选的，上述每个第二类导流片22上的缺口221设有两个，分别位于每个第二类导流片22的Y方向的两侧上。

可以理解，每个第二类导流片22上的缺口221的作用是使顶针3穿过并将第一类导流片组顶起，从而将两类导流片组分开，因此为使第一类导流片组被顶针3顶起时更稳定，防止在焊接的过程中第一类导流片21掉落，在本实施例中将每个第二类导流片22上的缺口221设置为两个，并分别位于每个第二类导流片22的Y方向的两侧上，从而可以实现顶针3从第一类导流片组的两侧将第一类导流片组顶起。

在其他实施例中，每个第二类导流片22上的缺口221开设的数量可以不做限制，例如每个第二类导流片22上的缺口221开设的数量也可以是1个、3个或4个等，但需要注意的是，由于缺口221开设在每个第二类导流片22上，因此需要考虑缺口221开设时对第二类导流片组结构的最小破坏性因素，以避免造成第二类导流组在与转接片4焊接或使用时出现故障。

需要注意的是，第一类导流片21及第二类导流片22优选为形状大小相同，且第一类导流片组应完全覆盖每个第二类导流片22上的通孔或缺口221，从而避免顶针3穿过第二类导流片22后无法与第一类导流片21顶持。

在一些可选的实施例中，上述第一类导流片21及上述第二类导流片22均为形状相同的梯形。

在一些可选的实施例中，上述每个第一类导流片21及上述每个第二类导流片22均为等腰梯形，则每个第二类导流片22上的两个上述缺口221相对于每个第二类导流片22的对称轴所在的平面（此处的平面为图2中为垂直于XY面的平面）对称设置。

这样设置的目的是，可以使顶针3在分别穿过每个第二类导流片22上的两个缺口221且与第一类导流片组顶持时，保证两个顶针3的顶持力平衡，使第一类导流片组被稳定承托起来。

在其他实施例中，第一类导流片21及第二类导流片22的形状可不做限制，根据设计需求具体设置。

进一步地，上述每个第二类导流片22上的缺口221均可配置为与上述顶针3的外径相切的矩形。

由于需要考虑每个第二类导流片22上的缺口221对第二类导流片22结构的最小破坏性，因此将每个第二类导流片22上的缺口221开设在第二类导流片22的Y方向上的两侧上，并为与顶针3直径适配的矩形，以形成U形的避让槽，供顶针3穿过。这样设置的好处是，可以在最小破坏第二类导流片22的结构基础上，使顶针3可以穿过并将第一类导流片组顶起，且每个第二类导流片22上的两个缺口221可以间隔足够距离以避让转接片4的焊接点。

在一些可选的实施例中，上述每个第二类导流片22上的缺口221均距离上述电芯本体1设置有设定距离L1。

在开设缺口221时，不仅需要考虑避让焊接点的问题。由于开设缺口221会产生毛刺，而毛刺可能会对电芯本体造成损害，甚至造成正负极短路，同时应使缺口221远离电芯本体1。因此在本实施例中，将缺口221距离电芯本体设定距离L1，设定距离L1的数值根据第二类导流片22的大小设定。

优选地，L1为至少6mm，L1在此范围内，能使得缺口221对电芯本体1不造成影响。但应注意的是，当第二类导流片22在X方向上的尺寸至少为14mm时，L1可适用此范围。

在一些可选的实施例中，同一个第一类导流片组内包括的第一类导流片21的数量与第二类导流片组包括的第二类导流片22的数量相同或数量差为一片。

这样设置的好处是，当顶针3穿过第二类导流片组并将第一类导流片组顶持，能快速将极耳2分成厚度大致相同的两部分，使分别位于转接片4上下两侧的第一类导流片21的数量和第二类导流片22的数量基本相同，能进一步减少极耳2冗余的问题，且同时进一步减小极耳与盖板之间的容纳空间。

优选的，上述电池的极耳2设有两个（一个极耳为正极耳，一个为负极耳），每个上述极耳2均包括三个第一类导流片21及三个第二类导流片22。

在其他实施例中，极耳2中第一类导流片21和第二类导流片22的具体数量可根据电池电芯的设计要求具体设定，在这里不做限定。

另一方面，如图3所示，还提供一种二次电池，包括至少两个上述电池电芯及至少一个转接片4。

具体的，每个上述电池电芯均包括至少两个设在电芯本体一端的极耳2，每个极耳2均包括依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，且第一类导流片组包括至少一个第一类导流片21，第二类导流片组包括至少一个第二类导流片22，在第二类导流片组上还开设有装配部；

转接片4具有极耳连接部，极耳连接部分别与电池电芯对应的极耳2焊接，且极耳连接部焊接于极耳2中的第一类导流片组及第二类导流片组之间。

在本例中，每个电池电芯的电芯本体1的一端均向外伸出两个极耳2，以分别用作二次电池的正负极，转接片4设有两个，一个转接片4将两个电池电芯的正极极耳连接，另一个将两个电池电芯的负极极耳连接。

在焊接时，转接片4的极耳连接部需焊接在第一类导流片组和第二类导流片组之间，将极耳2在厚度方向上分为厚度相同的两层。

第三方面，还提供一种二次电池的焊接方法，利用上述的电池电芯，包括以下步骤：

S1：如图4所示，将顶针3穿过所有上述极耳2的第二类导流片组的装配部并与同一极耳2的第一类导流片组顶持，以分开上述第一类导流片组及第二类导流片组。

可以理解，由于每个极耳2均包括依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，且第一类导流片组包括的第一类导流片21与第二类导流片组包括的第二类导流片22的数量相同或相差为一片，因此将顶针3穿过所有第二类导流片22上的通孔或缺口221，即可分开上述第一类导流片组和第二类导流片组，将极耳2分成厚度大致相同的两部分。

S2：将转接片4的极耳连接部放置在上述第一类导流片组及第二类导流片组之间。

这里需要注意，转接片4应避开通孔或缺口221的位置，防止焊接不稳。

S3：将顶针3退出，并将转接片4的极耳连接部焊接在第一类导流片组和第二类导流片组之间。

需要注意的是，顶针3的顶部应避免过于尖锐，以防止损坏第一类导流片组，优选的，顶针3为圆柱体。且每个第二类导流片22上的通孔或缺口221的开设位置应该避免影响转接片4的焊接。

当转接片4的极耳连接部放置在第一类导流片组和第二类导流片组之间后，即可将顶针3退出，使转接片4的极耳连接部被夹设在第一类导流片组与第二类导流片组之间。由于在本申请的实施例中，第一类导流片组中的第一类导流片21的数量与第二类导流片组中第二类导流片22的数量相同或相差为一片，此时转接片4的极耳连接部上下两侧的第一类导流片21的数量和第二类导流片22的数量基本相同。此时即可对转接片4的极耳连接部和第一类导流片组、第二类导流片组进行焊接，从而实现转接片4在极耳上的居中焊接。

本申请的一种二次电池的焊接方法，通过在电芯本体1的一端设置至少两个极耳2，且将每个极耳2分成沿厚度方向依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，并在第二类导流片组上开设用于使顶针3穿过的装配部，从而可以利用顶针3将第一类导流片组和第二类导流片组迅速分开，使转接片4可以焊接在第一类导流片组和第二类导流片组之间。

采用如上所述的焊接方法，靠近盖板一侧的第一类导流片组在厚度方向上则可以抵消掉凸起的极柱连接部占用的部分空间，另外靠近盖板一侧的第一类导流片组可以填充在塑胶与转接片之间的缝隙中，从而减少了折极耳占据的空间；且靠近电芯一侧的第二类导流片组由于厚度降低（相较于现有技术电芯的全部极耳均焊接于转接片靠近电芯的一侧上而言），占用的电芯到转接片间的空间也降低，即不需要在极耳与盖板之间设置较大的容纳空间。以此，提高了二次电池内部的有效利用空间，提高了二次电池的能量密度，降低了二次电池的成本。其次，可以减少极耳的冗余问题，减少电池内部短路的问题。最后，将极耳分为两层焊接在转接片上，更利于焊接的稳定性。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电池电芯，其特征在于，包括：

电芯本体（1）；

至少两个极耳（2），其设于所述电芯本体（1）的一端，每个极耳（2）均包括沿电芯本体厚度方向上依次设置的第一类导流片组及第二类导流片组，所述第一类导流片组包括至少一个第一类导流片（21）；所述第二类导流片组包括至少一个第二类导流片（22），且所述第二类导流片组上开设有装配部；每个所述第二类导流片（22）上均开设有缺口（221）或通孔，所述每个第二类导流片组内的所有第二类导流片（22）上的缺口（221）或通孔形成所述装配部。

2.如权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，每个所述第二类导流片（22）上均开设有缺口（221）。

3.如权利要求2所述的电池电芯，其特征在于，每个所述第二类导流片（22）上的缺口（221）为两个，且分别设置在每个所述第二类导流片（22）沿正/负极片本体宽度方向的两侧上。

4.如权利要求3所述的电池电芯，其特征在于，所述缺口（221）配置为与顶针（3）的外径相切的矩形。

5.如权利要求2所述的电池电芯，其特征在于，所述缺口（221）距离所述电芯本体（1）还设置有设定距离L1。

6.如权利要求5所述的电池电芯，其特征在于，当第二类导流片（22）在正/负极片本体长度方向上的尺寸至少为14mm时，所述L1至少为6mm。

7.如权利要求1所述的电池电芯，其特征在于，同一所述极耳（2）中的所述第一类导流片组内包括的第一类导流片（21）的数量与所述第二类导流片组包括的第二类导流片（22）的数量相同或数量差为一片。

8.一种二次电池，其特征在于，包括：

至少两个如权利要求1-7任一项所述的电池电芯；

至少一个转接片（4），所述转接片（4）具有极耳连接部，所述极耳连接部分别与所述电池电芯对应的极耳（2）焊接，且所述极耳连接部焊接于所述极耳（2）中的第一类导流片组及第二类导流片组之间。

9.一种如权利要求8所述的二次电池的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将顶针（3）穿过极耳（2）的第二类导流片组的装配部并与同一所述极耳（2）的第一类导流片组顶持，以分开所述第一类导流片组及第二类导流片组；

将转接片（4）的极耳连接部放置于所述第一类导流片组和第二类导流片组之间；

将所述顶针（3）退出，并将所述转接片（4）的极耳连接部焊接于所述第一类导流片组和第二类导流片组之间。

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