CN116435720A - 一种锂电池的加工成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池的加工成型方法，包括隔膜层两侧设置的正极极片与负极极片；所述正极极片与负极极片朝向隔离膜的一侧分别设有正极凸起部与负极凸起部；所述正极凸起部上套设有正极极耳；所述负极凸起部上套设有负极极耳；所述正极极耳通过焊接与正极极片固定连接；所述负极极耳通过焊接与负极极片固定连接。本发明首先利用胶体层将正极极片、负极极片牢固的粘贴在隔膜层上，并通过第一空腔与第二空腔容纳极耳，使得极耳能够套设在正极凸起部/负极凸起部上，实现预固定的效果，并最后通过焊接的方式实现稳定连接，预固定的结构能够保证极片与极耳之间实现物理上的连接固定。

Description

一种锂电池的加工成型方法
技术领域
本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种锂电池的加工成型方法。
背景技术
在自1991年索尼公司发布第一款商用锂离子电池以来，锂离子电池已广泛应用于消费电子、电动汽车以及储能等领域。常规的锂离子电池采用铝箔作为正极极耳，铜箔作为负极极耳。随着电池工业的发展，极耳已经成为电池生产过程中的主要原料。如何提高正负极耳与正负电极级片之间连接的牢靠性，一直是从事电池生产制造的工程技术人员研究的课题。
相关技术中，都是直接将正极耳与正极极片进行焊接，且将负极耳与负极极片进行焊接，但是正极极耳与负极极耳材料都很薄，采用直接焊接连接的方式无法较好的保证正极耳与正极极片、负极耳与负极极片之间的连接的牢靠性，容易出现极耳从级片上脱落导致接触不良的弊端。
现有技术还有利用在极耳上设置凸起，用于增加焊接时的电流密度，从而减少虚焊，提升焊接强度，但是由于极耳厚度较薄，不易加工形成凸起。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种锂电池的加工成型方法，通过在极片上设置凸起部与套设其上的极耳电连接，物理层面上增加连接稳定性，并且进行焊接后有效的保证稳定性。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种锂电池的加工成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在隔膜层的相对两侧分别涂布形成第一胶体层和第二胶体层；
S2：在第一胶体层背离隔膜层的一侧靠近端部处涂布第一填充层，且在第二胶体层背离隔膜层的一侧靠近端部处涂布第二填充层；
S3：将具有正极凸起部的正极极片黏贴于第一胶体层背离隔膜层的一侧，使得正极凸起部正对第一填充层设置，且使得正极凸起部延伸至第一填充层的内部；将具有负极凸起部的负极极片黏贴于第二胶体层背离隔膜层的一侧，使得负极凸起部正对第二填充层设置，且使得负极凸起部延伸至第二填充层的内部；
S4：卷绕；
S5：采用腐蚀溶液将第一填充层和第二填充层进行蚀刻处理，以将正极凸起部和负极凸起部裸露出来；
S6：将具有配位部的正极极耳套设于正极凸起部上，并对正极极耳与正极极片之间进行焊接；将具有配位部的负极极耳套设于负极凸起部上，并对负极极耳与负极极片之间进行焊接；
S7：在正极极耳上与正极极片交接处设置第一保护层；在负极极耳上与负极极片交接处设置第二保护层。
进一步的，所述第一填充层与第二填充层的材质为聚酰亚胺。
进一步的，所述第一填充层与第二填充层位于隔膜层的同一端部。
进一步的，所述正极凸起部与正极极片一体成型；所述负极凸起部与负极极片一体成型。
进一步的，所述正极凸起部焊接于正极极片上；所述负极凸起部焊接于负极极片上。
进一步的，所述腐蚀溶液为四氢呋喃、丙酮、氯仿、甲苯、甲醇中的至少一种。
进一步的，所述配位部为凹槽或贯通孔。
进一步的，所述步骤S5中第一填充层在被蚀刻后形成有半开放式的用于容纳正极极耳的第一空腔；所述第二填充层在被蚀刻后形成有半开放式的用于容纳负极极耳的第二空腔。
进一步的，所述步骤S6具体包括对正极极耳与正极极片之间的缝隙进行焊接，以及对负极极耳与负极极片之间的缝隙进行焊接。
进一步的，所述焊接具体包括在焊接后立马对着正极极片与正极极耳之间的缝隙进行吹气处理，使得高温的熔融液体导流至正极极耳与正极极片之间的缝隙内形成牢固的填充层，并排出缝隙内的气泡；负极极耳的焊接与前述正极极耳的焊接方式相同；所述正极极耳或负极极耳的焊接至少进行一次。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：通过蚀刻的方式形成空腔，能够减少极耳与极片预固定时的缝隙，并将缝隙限定在一个半封闭的空间内，从而进行焊接时能够更好的利用熔融液体填满缝隙，从而提升焊接的稳定性，减少虚焊、漏焊发生的可能；进一步的利用凸起部与配位部的机械结构连接，能够进一步的增加焊接的稳定性，避免极耳的脱落。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明步骤S1结构示意图；
图2是本发明步骤S2结构示意图；
图3是本发明步骤S3结构示意图；
图4是本发明步骤S5结构示意图；
图5是本发明步骤S6结构示意图；
图6是本发明步骤S7结构示意图；
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例，请参照图1-6所示：
一种锂电池的加工成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在隔膜层300的相对两侧分别涂布形成第一胶体层110和第二胶体层210；
S2：在第一胶体层110背离隔膜层300的一侧靠近端部处涂布第一填充层150，且在第二胶体层210背离隔膜层300的一侧靠近端部处涂布第二填充层250；
S3：将具有正极凸起部130的正极极片100黏贴于第一胶体层110背离隔膜层300的一侧，使得正极凸起部130正对第一填充层150设置，且使得正极凸起部130延伸至第一填充层150的内部；将具有负极凸起部230的负极极片200黏贴于第二胶体层210背离隔膜层300的一侧，使得负极凸起部230正对第二填充层250设置，且使得负极凸起部230延伸至第二填充层250的内部；
S4：卷绕；
S5：采用腐蚀溶液将第一填充层150和第二填充层250进行蚀刻处理，以将正极凸起部130和负极凸起部230裸露出来；
S6：将具有配位部的正极极耳120套设于正极凸起部130上，并对正极极耳120与正极极片100之间进行焊接；将具有配位部的负极极耳220套设于负极凸起部230上，并对负极极耳220与负极极片200之间进行焊接；
S7：在正极极耳120上与正极极片100交接处设置第一保护层121；在负极极耳220上与负极极片200交接处设置第二保护层221。第一保护层121用于对正极极耳120的外侧形成保护，且进一步提高正极极耳120与正极极片100、第一胶体层110之间连接的牢靠性；第二保护层221用于对负极极耳220的外侧形成保护，且进一步提高负极极耳220与负极极片200、第二胶体层210之间连接的牢靠性。
本发明的一实施例中，所述第一填充层150与第二填充层250的材质为聚酰亚胺。
本发明的一实施例中，所述第一填充层150与第二填充层250位于隔膜层300的同一端部，能够在卷绕后方便进行蚀刻处理，并且方便极耳的安装与焊接。
本发明的一实施例中，所述正极凸起部130与正极极片100一体成型；所述负极凸起部230与负极极片200一体成型。一体成型可以采用冲压等方式形成凸起部，凸起部的形状不限于圆柱形、半圆形、方形、三棱柱等常规形状；极耳材料很薄，在极耳上设置凸点不太可行，所以本技术方案在极片上设置凸起部，且在极耳上开设贯穿孔，采用二者套设+焊接相结合的方式以提高连接的牢靠性。本发明设置凸起和配位部，一方面是为了提高连接的牢固性，便于后续进一步焊接，另一方面也是为了提高二者之间的定位精度，确保有足够面积的极耳与极片相接触，避免接触面积过小导致二者虚焊脱落。正极极耳120套设于正极凸起部130上，且正极极耳120电连接于正极极片100，正极极耳120一部分延伸至第一胶体层110内部，另一部分从第一胶体层110延伸至外侧。负极极耳220套设于负极凸起部230上，且负极极耳220电连接于负极极片200，负极极耳220一部分延伸至第二胶体层210内部，另一部分从第二胶体层210延伸至外侧。若干个电芯层叠设置在一起，将若干个正极极耳电连接，若干个负极极耳电连接，就可以构成一个锂电池。
本发明的一实施例中，所述正极凸起部130焊接于正极极片100上；所述负极凸起部230焊接于负极极片200上。通过焊接的方式也能够形成凸起部，但是相比一体结构的凸起部，其精度不高，凸起部的形状由于焊接处的为准形状不规则，在于极耳套接时会在纵向上形成间隙，从而减少了极耳与极片之间的接触面积。在其他实施方式中，正极凸起部130与正极极片100为两个独立的结构，二者通过焊接或者胶体粘接连接在一起，此时，可以灵活的调整正极凸起部130与正极极片100之间的相对位置。负极凸起部230与负极极片200为两个独立的结构，二者通过焊接或者其他连接方式连接在一起，此时，可以灵活的调整负极凸起部230与负极极片200之间的相对位置。
本发明的一实施例中，所述腐蚀溶液为四氢呋喃。
本发明的一实施例中，所述腐蚀溶液为丙酮。
本发明的一实施例中，所述腐蚀溶液为氯仿。
本发明的一实施例中，所述腐蚀溶液为甲苯。
本发明的一实施例中，所述腐蚀溶液为甲醇。
本发明的一实施例中，所述配位部为凹槽或贯通孔，由于极耳材料很薄，在其上设置配位部时，较为容易的方式是采用冲压打孔的方式进行，能够保证孔洞的均匀性与精度，从而在与极片上的凸起部配合时，能够提高定位精度与安装的便利性；而设置凹槽时也采用同样的冲压方式进行，而冲压时降低冲压的深度，从而形成凹槽与凸起部进行配合，由于极耳的材料较薄，因此在冲压时很容易出现通孔或凹槽破口的问题，这容易产生锋利的边缘，在安装时可能划伤隔膜层或极片，因此优选采用贯通孔的方式设置配位部，既能够保证连接的稳定性，也方便进行加工。
本发明的一实施例中，所述步骤S5中第一填充层150在被蚀刻后形成有半开放式的用于容纳正极极耳120的第一空腔140；所述第二填充层250在被蚀刻后形成有半开放式的用于容纳负极极耳220的第二空腔240。在本发明中先设置第一填充层与第二填充层，一方面是为了与极片的凸起部形成对位关系，明确的知道第一填充层/第二填充层的位置与极片的凸起部对应，后续再溶解掉该第一填充层/第二填充层形成容纳凸起部和极耳连接的容纳空间，在对应凸起部的位置形成容纳空间(该空间为相对封闭的空间)，便于后续极耳贯通孔与该凸起部的套接，且便于后续对该容纳空间进行焊接连接。如果直接将极耳与极片上的凸起与贯通孔配合焊接后再进行粘贴，焊接的面积较大，不是在一个相对封闭空间内焊接，就会存在焊接气泡或虚焊等缺陷，且先焊接再粘贴也会导致焊接处与胶体层直接容易出现缝隙，降低连接强度；
利用空腔容纳正极极耳120与正极凸起部130的套接再进行焊接能够为正极极耳120与正极凸起部130的连接提供一个较为完整的半封闭空间，最后通过焊接能够将该半封闭空间内的缝隙完全填满，从而减少漏焊缺焊的问题，并且提高焊接的密封性，由于空腔的限制将焊接缝隙与空间限定在了有限的空间，焊接的高温在将金属熔化后能够更加快速的填满该空间，从而更易实现满焊，且能够保证与第一胶体层110之间的粘贴稳定性；第二空腔240的优点同理。
本发明的一实施例中，所述步骤S6具体包括对正极极耳120与正极极片100之间的缝隙进行焊接，以及对负极极耳220与负极极片200之间的缝隙进行焊接。
本发明的一实施例中，在对正极极耳120与正极极片100之间的缝隙进行焊接的时候，可以采用多次焊接的方案，即在对正极极耳120与正极极片100之间的缝隙进行焊接时，先采用第一次焊接，焊接后立马对着正极极耳120与正极极片100之间的缝隙进行吹气处理，使得高温的熔融液体导流至正极极耳120与正极极片100之间的缝隙内形成牢固的填充层，且可以排出缝隙内的气泡；接着对正极极耳120与正极极片100之间的缝隙进行第二次焊接，焊接后立马对着正极极耳120与正极极片100之间的缝隙进行吹气处理，使得高温的熔融液体导流至正极极耳120与正极极片100之间的缝隙内形成牢固的填充层，进一步排出缝隙内的气泡，采用多次焊接和多次吹气相结合的方式，可以较为有效的将熔融液体填充至正极极耳120与正极极片100之间的缝隙内，有助于提高正极极耳120与正极极片100之间连接的牢固性，避免正极极耳120从正极极片100上脱落导致电连接失效。同理，负极极耳220与负极极片200之间的缝隙进行焊接的时候，也采用上述多次焊接的方式进行，以提高焊接的稳定性。
本发明首先利用胶体层将正极极片100、负极极片200牢固的粘贴在隔膜层300上，并通过第一空腔140与第二空腔240容纳极耳，使得极耳能够套设在正极凸起部/负极凸起部上，实现预固定的效果，并最后通过焊接的方式实现稳定连接，预固定的结构能够保证极片与极耳之间实现物理上的连接固定，同时利用凸起与凹槽/贯通孔的配合能够提高焊接时此处的电流密度，减少虚焊与焊接不牢的问题；进一步的第一空腔140与第二空腔240能够提高对极耳的容纳包裹性，减少初步结合时的间隙量，从而在焊接时能够更好的将存在的缝隙完全封堵，提高焊接的连接强度，且将凹槽/贯通孔设置在正极极耳上更容易实现，基于极耳薄的特性，更容易生成凹槽/贯通孔，从而降低加工难度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂电池的加工成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在隔膜层的相对两侧分别涂布形成第一胶体层和第二胶体层；
S2：在第一胶体层背离隔膜层的一侧靠近端部处涂布第一填充层，且在第二胶体层背离隔膜层的一侧靠近端部处涂布第二填充层；
S3：将具有正极凸起部的正极极片黏贴于第一胶体层背离隔膜层的一侧，使得正极凸起部正对第一填充层设置，且使得正极凸起部延伸至第一填充层的内部；将具有负极凸起部的负极极片黏贴于第二胶体层背离隔膜层的一侧，使得负极凸起部正对第二填充层设置，且使得负极凸起部延伸至第二填充层的内部；
S4：卷绕；
S5：采用腐蚀溶液将第一填充层和第二填充层进行蚀刻处理，以将正极凸起部和负极凸起部裸露出来；
S6：将具有配位部的正极极耳套设于正极凸起部上，并对正极极耳与正极极片之间进行焊接；将具有配位部的负极极耳套设于负极凸起部上，并对负极极耳与负极极片之间进行焊接；
S7：在正极极耳上与正极极片交接处设置第一保护层；在负极极耳上与负极极片交接处设置第二保护层。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述第一填充层与第二填充层的材质为聚酰亚胺。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述第一填充层与第二填充层位于隔膜层的同一端部。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述正极凸起部与正极极片一体成型；所述负极凸起部与负极极片一体成型。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述正极凸起部焊接于正极极片上；所述负极凸起部焊接于负极极片上。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述腐蚀溶液为四氢呋喃、丙酮、氯仿、甲苯、甲醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述配位部为凹槽或贯通孔。
8.根据权利要求1所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述步骤S5中第一填充层在被蚀刻后形成有半开放式的用于容纳正极极耳的第一空腔；所述第二填充层在被蚀刻后形成有半开放式的用于容纳负极极耳的第二空腔。
9.根据权利要求1所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述步骤S6具体包括对正极极耳与正极极片之间的缝隙进行焊接，以及对负极极耳与负极极片之间的缝隙进行焊接。
10.根据权利要求1或9所述的一种锂电池的加工成型方法，其特征在于：所述焊接具体包括在焊接后立马对着正极极片与正极极耳之间的缝隙进行吹气处理，使得高温的熔融液体导流至正极极耳与正极极片之间的缝隙内形成牢固的填充层，并排出缝隙内的气泡；负极极耳的焊接与前述正极极耳的焊接方式相同；所述正极极耳或负极极耳的焊接至少进行一次。
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