CN115693044A - 一种整形结构及其圆柱电池和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种整形结构及其圆柱电池和制造方法,属于动力电池技术领域。该整形结构为一种全极耳卷芯的端面整形结构，全极耳卷芯的端面通过整形方式成为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构。该圆柱电池包括：全极耳卷芯和金属管，全极耳卷芯的端面通过整形方式成为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构，容纳全极耳卷芯的金属管包括：金属管正极端滚槽和金属管负极端滚槽。本申请有效防止了卷芯的窜动，提高了结构可靠性，减少了电池内阻增加和短路的隐患。环形与平面结合的整形设计增加了焊接面积，有利于电池内阻的降低与功率性能的提高。
Description
技术领域
本申请涉及一种整形结构及其圆柱电池和制造方法,具体地涉及一种全极耳的圆柱型电池和制造方法，属于动力电池技术领域。
背景技术
比其他电池，圆柱电池具有设备投资少，生产效率高，综合成本低等特点。其中的全极耳电池，更因功率性能好、内阻小，产热少、循环寿命长，突破容量瓶颈等优点，受到了行业的高度关注，并陆续实现产业化。
现有的全极耳电池一般将卷芯的正负极两端整形为平面，然后在此平面上焊接正负集流盘。焊接区域的焊接面积决定了电池承载电流的能力，由于考虑到集流盘的强度，且大面积焊接引起的发热会导致卷芯短路和微短路，故对焊点数量及焊接面积均会有所限制。这就影响了电池的大电流充放电性能。
另外，现有的全极耳电池在轴向上存在空隙，特别在有振动的工况下，电池内部卷芯的窜动会拉扯或挤压卷芯端部，拉扯时会造成焊点脱落，挤压时易造成卷芯短路。目前也有不同的方案解决这一问题。
如CN212085151U提出了一种电极组件以及壳体。电极组件包括主体部和极耳部，极耳部从主体部上沿主体部的一端伸出。壳体包括限位凸部。限位凸部朝向极耳部凸出并且抵压于极耳部的外周表面，用于对极耳部限位。该结构可降低转接片发生疲劳断裂的可能性。
再如CN212461840U提出的一种电池盖板用止动绝缘结构及电池盖板组件，可将绝缘止动架、绝缘板和绝缘连接杆一体注塑成型在基板上，提高绝缘和止动效果，而且减少了原有的组装加工工序，降低生产成本。
但这些现有技术都存在焊接面积小，电池内阻高与功率性能低的问题，并且卷芯在电池内部存在窜动问题。
发明内容
因此，本申请设计了一种卷芯端面整形结构及其圆柱电池，通过将全极耳圆柱卷芯的端面整形为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构，再将整形后的端面与配套集流盘焊接，焊接区域包括中心区域及凸起区域的整个圆周，增加了焊接面积，有利于电池内阻的降低与功率性能的提高。
同时对装有卷芯的金属管两端进行滚槽限位，且正极密封圈与密封圈的下沿卡在卷芯两端的端面上，解决了卷芯在电池内部的窜动问题。
本申请提出一种整形结构，该整形结构为一种全极耳卷芯的端面整形结构，全极耳卷芯的端面通过整形方式成为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构。
进一步，上述整形结构，整形后的端面与配套集流盘焊接的焊接区域包括中心区域及凸起区域的整个圆周。
进一步，上述整形结构，全极耳卷芯的一端为正极基体，另一端为负极基体，通过专用整形设备，全极耳卷芯的正极基体整理成为有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的正极基体，整形后的结构为正极整形端；通过专用整形设备，全极耳卷芯的负极基体整理成为有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的负极基体，整形后的结构为负极整形端。
本申请还提出一种圆柱电池，包括：全极耳卷芯和金属管，全极耳卷芯的端面通过整形方式成为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构，容纳全极耳卷芯的金属管包括：金属管正极端滚槽和金属管负极端滚槽。
进一步，上述圆柱电池，整形后的端面与配套集流盘焊接的焊接区域包括中心区域及凸起区域的整个圆周。
进一步，上述圆柱电池，全极耳卷芯的一端为正极基体，另一端为负极基体，通过专用整形设备，全极耳卷芯的正极基体整理成为有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的正极基体，整形后的结构为正极整形端；通过专用整形设备，全极耳卷芯的负极基体整理成为有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的负极基体，整形后的结构为负极整形端。
进一步，上述圆柱电池，全极耳卷芯的正极整形端上焊接有正极集流盘，正极集流盘的形状与正极整形端的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊，全极耳卷芯的负极整形端上焊接有负极集流盘，负极集流盘的形状与负极整形端的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊；正极集流盘的引出片与正极盖板通过焊接方式连接在一起；负极集流盘的引出片与负极盖板通过焊接方式连接在一起；正极盖板、正极密封圈与金属管通过机械封口的方式密封在一起，正极密封圈的下沿与全极耳卷芯的正极端无间隙相接；负极盖板、负极密封圈与金属管通过机械封口的方式密封在一起，负极密封圈的下沿与全极耳卷芯的负极端无间隙相接，以便全极耳卷芯在电池中的轴向固定。
进一步，上述圆柱电池，金属管为不锈钢管、碳钢管或铝合金管。
本申请又提出一种圆柱电池的制造方法，包括如下步骤：通过整形设备，将圆柱电池的全极耳卷芯的端面整形为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构。
进一步，上述制造方法，具体包括如下步骤：
(1)全极耳卷芯的一端为正极基体，另一端为负极基体；
(2)通过专用整形设备，将卷芯的正极基体整理成有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的正极基体，整形后的结构为正极整形端；
(3)通过专用整形设备，将卷芯的负极基体整理成有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的负极基体，整形后的结构为负极整形端；
(4)在全极耳卷芯正极整形端上焊接正极集流盘，正极集流盘的形状与正极整形端的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊；
(5)在卷芯负极整形端上焊接负极集流盘，负极集流盘的形状与负极整形端的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊；
(6)在金属管正极端滚槽；
(7)将卷芯放入金属管中；
(8)在金属管负极端滚槽；
(9)正极集流盘的引出片与正极盖板焊接在一起；负极集流盘的引出片与负极盖板焊接在一起；
(10)将正极盖板、正极密封圈与金属管用机械封口的方式密封，正极密封圈的下沿与全极耳卷芯的正极端无间隙相接；
(11)将负极盖板；、负极密封圈；与金属管用机械封口的方式密封，负极密封圈的下沿与全极耳卷芯的负极端无间隙相接；
(12)由此实现了卷芯在电池中的轴向固定；
(13)在注液口注液后，用封口片与注液口的边缘激光焊密封，由此完成电池的制造。
本申请具有如下的技术效果和优点：
1、有效防止了卷芯的窜动，提高了结构可靠性，减少了电池内阻增加和短路的隐患。
2、环形与平面结合的整形设计增加了焊接面积，有利于电池内阻的降低与功率性能的提高。
附图说明
图1为本发明的一种圆柱电池的总爆炸图。
图2为本发明的一种圆柱电池的卷芯整形示意图。
图3为本发明的一种圆柱电池的正、负极集流盘示意图。
图4为本发明的一种圆柱电池的正、负集流盘与正、负极端焊接示意图。
图5为本发明的一种圆柱电池的正极盖帽示意图。
图6为本发明的一种圆柱电池的负极盖帽示意图。
图7为本发明的一种圆柱电池的正、负集流盘引出片与正负极盖帽焊接示意图。
图8为本发明的一种圆柱电池的滚槽，封口示意图。
图9为本发明的一种圆柱电池的注液口封口示意图。
图10(1)和10(2)为本发明的一种圆柱电池的总装剖视和局部放大示意图，其中图10(2)为图10(1)中I处的局部放大示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
在图中，1为整形卷芯、2为铝管(金属管、铝壳)、3为正极集流盘、4为负极集流盘、5为正极盖帽、6为负极盖帽、7为封口片；11为正极整形端、12为负极整形端；21为铝管正极端滚槽、22为铝管正极端封口、23为铝管负极端滚槽、24为铝管负极端封口；31(41)为正负极集流盘、32(42)为正负极集流盘引出片；51为正极盖板、52为正极凸台片、53为正极密封圈、54为防爆阀、55为注液口；61为负极盖板、62为负极凸台片、63为负极密封圈。
如图所示，本申请的技术方案为一种圆柱电池，包括全极耳卷芯1、金属管2、正极集流盘3、负极集流盘4、正极盖帽5、负极盖帽6、封口片7。
全极耳卷芯1的一端为正极基体(比如铝箔)，另一端为负极基体(比如铜箔)。
通过专用整形设备，将卷芯1的正极基体整理成有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的正极基体。整形后的结构为正极整形端11。
通过专用整形设备，将卷芯1的负极基体整理成有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的负极基体。整形后的结构为负极整形端12。
容纳卷芯1的金属管2包括：金属管正极端滚槽21和金属管负极端滚槽23。
在全极耳卷芯1正极整形端11上焊接正极集流盘31，正极集流盘31的形状与正极整形端11的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊。
在卷芯1负极整形端12上焊接负极集流盘41，负极集流盘41的形状与负极整形端12的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊。
正极集流盘31的引出片32与正极盖板51焊接在一起；负极集流盘41的引出片42与负极盖板61焊接在一起。
将正极盖板51、正极密封圈53与铝壳2用机械封口的方式密封，正极密封圈53的下沿与全极耳卷芯1的正极端无间隙相接。
将负极盖板61、负极密封圈63与铝壳2用机械封口的方式密封，负极密封圈63的下沿与全极耳卷芯1的负极端无间隙相接。
以此实现卷芯1在电池中的轴向固定。
正极盖板51上有用于电池间组合焊接的正极凸台片52、防爆阀54及注液口55。
负极盖板61上有用于电池间组合焊接的负极凸台片62。
在注液口55注液后，用封口片7与注液口55的边缘激光焊密封。由此完成电池的制造。
金属管的材质可以是不锈钢管、碳钢管、铝合金管等金属管材。
具体制造过程如下：
(1)全极耳卷芯的一端为正极基体(比如铝箔)，另一端为负极基体(比如铜箔)。
(2)通过专用整形设备，将卷芯的正极基体整理成有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的正极基体。整形后的结构为正极整形端11。
(3)通过专用整形设备，将卷芯的负极基体整理成有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的负极基体。整形后的结构为负极整形端12。
(4)在全极耳卷芯正极整形端上焊接正极集流盘31，正极集流盘31的形状与正极整形端11的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊。
(5)在卷芯负极整形端12上焊接负极集流盘41，负极集流盘41的形状与负极整形端12的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊。
(6)在金属管正极端滚槽21。
(8)将卷芯放入金属管2中。
(8)在金属管负极端滚槽23。
(9)正极集流盘31的引出片32与正极盖板51焊接在一起；
负极集流盘41的引出片42与负极盖板61焊接在一起。
(10)将正极盖板51、正极密封圈53与铝壳2用机械封口的方式密封，正极密封圈53的下沿与全极耳卷芯的正极端无间隙相接。
(11)将负极盖板61、负极密封圈63与铝壳2用机械封口的方式密封，负极密封圈63的下沿与全极耳卷芯的负极端无间隙相接。
(12)由此实现了卷芯在电池中的轴向固定。
(13)在注液口55注液后，用封口片7与注液口55的边缘激光焊密封。由此完成电池的制造。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种整形结构，其特征在于，该整形结构为一种全极耳卷芯的端面整形结构，全极耳卷芯的端面通过整形方式成为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构。
2.根据权利要求1所述的整形结构，其特征在于，整形后的端面与配套集流盘焊接的焊接区域包括中心区域及凸起区域的整个圆周。
3.根据权利要求1或2所述的整形结构，其特征在于，全极耳卷芯的一端为正极基体，另一端为负极基体，通过专用整形设备，全极耳卷芯的正极基体整理成为有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的正极基体，整形后的结构为正极整形端；通过专用整形设备，全极耳卷芯的负极基体整理成为有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的负极基体，整形后的结构为负极整形端。
4.一种圆柱电池，其特征在于，包括：全极耳卷芯和金属管，全极耳卷芯的端面通过整形方式成为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构，容纳全极耳卷芯的金属管包括：金属管正极端滚槽和金属管负极端滚槽。
5.根据权利要求4所述的圆柱电池，其特征在于，整形后的端面与配套集流盘焊接的焊接区域包括中心区域及凸起区域的整个圆周。
6.根据权利要求5所述的圆柱电池，其特征在于，全极耳卷芯的一端为正极基体，另一端为负极基体，通过专用整形设备，全极耳卷芯的正极基体整理成为有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的正极基体，整形后的结构为正极整形端；通过专用整形设备，全极耳卷芯的负极基体整理成为有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的负极基体，整形后的结构为负极整形端。
7.根据权利要求6所述的圆柱电池，其特征在于，全极耳卷芯的正极整形端上焊接有正极集流盘，正极集流盘的形状与正极整形端的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊，全极耳卷芯的负极整形端上焊接有负极集流盘，负极集流盘的形状与负极整形端的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊；正极集流盘的引出片与正极盖板通过焊接方式连接在一起；负极集流盘的引出片与负极盖板通过焊接方式连接在一起；正极盖板、正极密封圈与金属管通过机械封口的方式密封在一起，正极密封圈的下沿与全极耳卷芯的正极端无间隙相接；负极盖板、负极密封圈与金属管通过机械封口的方式密封在一起，负极密封圈的下沿与全极耳卷芯的负极端无间隙相接，以便全极耳卷芯在电池中的轴向固定。
8.根据权利要求7所述的圆柱电池，其特征在于，金属管为不锈钢管、碳钢管或铝合金管。
9.一种圆柱电池的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：通过整形设备，将圆柱电池的全极耳卷芯的端面整形为内部及外周为平面中间为环形凸起区的结构。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)全极耳卷芯的一端为正极基体，另一端为负极基体；
(2)通过专用整形设备，将卷芯的正极基体整理成有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的正极基体，整形后的结构为正极整形端；
(3)通过专用整形设备，将卷芯的负极基体整理成有环状凸起的结构，中心部分为压实的平面，凸起的环状区域为未压实的负极基体，整形后的结构为负极整形端；
(4)在全极耳卷芯正极整形端上焊接正极集流盘，正极集流盘的形状与正极整形端的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊；
(5)在卷芯负极整形端上焊接负极集流盘，负极集流盘的形状与负极整形端的形状相配合，焊接区域包括平面的激光焊及环状垂直区域的超声焊；
(6)在金属管正极端滚槽；
(7)将卷芯放入金属管中；
(8)在金属管负极端滚槽；
(9)正极集流盘的引出片与正极盖板焊接在一起；负极集流盘的引出片与负极盖板焊接在一起；
(10)将正极盖板、正极密封圈与金属管用机械封口的方式密封，正极密封圈的下沿与全极耳卷芯的正极端无间隙相接；
(11)将负极盖板；、负极密封圈；与金属管用机械封口的方式密封，负极密封圈的下沿与全极耳卷芯的负极端无间隙相接；
(12)由此实现了卷芯在电池中的轴向固定；
(13)在注液口注液后，用封口片与注液口的边缘激光焊密封，由此完成电池的制造。
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| CN202110841468.3A CN115693044A (zh) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 一种整形结构及其圆柱电池和制造方法 |
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