CN210182468U

CN210182468U - 一种锂离子电池的连接结构

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Publication number: CN210182468U
Application number: CN201920778892.6U
Authority: CN
Inventors: Guo Chen; 陈国�; Luhui Zhao; 赵录辉; Tingfei Hua; 华挺飞; Jinsong Wang; 王进松
Original assignee: Changzhou Weizen Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Changzhou Weizen Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2029-05-27

Abstract

本实用新型涉及一种锂离子电池的连接结构，包括金属部件和焊接件，所述焊接件包括连接在一起的极耳与金属箔；所述金属箔与所述金属部件焊接，且所述极耳夹持在所述金属部件和所述金属箔之间；所述金属部件和所述金属箔为同种金属。本实用新型要的一个技术效果是提升了锂离子电池的连接结构的连接强度，提高了连接结构的稳定性和可靠性，达到极耳不容易脱落，降低电池内阻的效果。

Description

一种锂离子电池的连接结构

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种锂离子电池的连接结构。

背景技术

在锂离子电池严苛的使用环境中，电极导电材料通过焊接进行连接，从而形成导电回路。例如，正极导电材料选择纯铝或铝合金。近年来，锂离子电池小型化、轻量化、高能量密度的需求日益增长，有应用场合会使用高强度不锈钢作为正极极柱或者正极外壳。

铝合金与不锈钢的材料特性差别极大，电化学电位相差1.22V，热膨胀系数不同，热熔不同，导热率不同，晶体结构转换温度不同，熔点相差很大，铝合金为660℃，不锈钢1497℃。两种金属的表面也极易形成氧化膜，两种金属材料的溶解性几乎为0。

由于材料特性，高温下铝合金与不锈钢极易形成脆性的铝铁间化合物。因此这两种材料焊接时在焊接区容易形成扭曲、空洞及裂纹，焊接后易脆。在两种金属尺寸较大时，可以通过常见的焊接方式焊接，再通过控制焊接时的温度、时间、压力等参数来优化焊接质量。

制造锂离子电池时，由于金属零件尺寸较小，焊接面进一步降低。使用现有技术与结构焊接的强度较低。在制造或使用的过程中，会因振动、跌落等情况使焊接部位脱落或断裂从而形成电池失效。

因此，需要一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种锂离子电池结构的新技术方案。

根据本实用新型的一个方面，提供一种锂离子电池的连接结构，包括金属部件和焊接件，焊接件包括连接在一起的极耳与金属箔；金属箔与金属部件焊接，且极耳夹持在金属部件和金属箔之间；金属部件和金属箔为同种金属。

可选地，金属部件为电极极柱或电池外壳。

可选地，电池外壳的厚度为0.1～2mm。

可选地，金属部件和金属箔的材料为不锈钢；极耳的材料为铝或铝合金。

可选地，极耳厚度为0.01～0.2mm，金属箔厚度为0.005～5mm。

可选地，金属部件和金属箔中的至少一种的形状为圆形或者矩形。

可选地，金属部件为锂离子电池的正极，极耳为正极耳。

可选地，极耳与金属箔的焊接方式为超声焊接、电阻焊接、激光点焊或者激光连续焊。

可选地，金属箔与金属部件的焊接方式为激光焊接、电阻焊接或者超声焊接。

可选地，在金属箔与金属部件焊接时，全部焊道穿透极耳；

焊道的一部分穿透极耳，焊道的另一部分位于金属箔的未覆盖极耳的区域；或者

全部焊道位于金属箔的未覆盖极耳的区域。

可选地，焊道的至少局部位于金属箔的未覆盖极耳的区域，并且焊道的至少局部位于极耳的垂直于延伸方向的两侧。

可选地，焊道的至少局部位于金属箔的覆盖极耳的区域，极耳在与焊道相对的部位的至少局部形成镂空区域。

本实用新型的一个技术效果在于，提升了锂离子电池的连接结构的连接强度，提高连接结构的稳定性和可靠性，使极耳不容易脱落，同时降低电池的内阻。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据本公开的一个实施例的焊接在极柱上的连接结构剖视图。

图2是根据本公开的一个实施例的焊接在外壳上的连接结构剖视图。

图3是根据本公开的一个实施例的第一种连接结构的示意图。

图4是根据本公开的一个实施例的第二种连接结构的示意图。

图5是根据本公开的一个实施例的第三种连接结构的示意图。

图6是根据本公开的一个实施例的极耳的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种锂离子电池的连接结构。如图1所示，该连接结构包括金属部件1和焊接件。焊接件包括连接在一起的极耳2与金属箔3。金属箔3与金属部件1焊接，且极耳1夹持在金属部件1和金属箔3之间。金属部件1和金属箔3为同种金属。金属部件与极耳相互导通。

在本公开实施例中，首先，极耳2与金属箔3焊接，以形成焊接件，这种方式加固了极耳2连接的可靠性。然后，金属箔3与金属部件1焊接，这种方式进一步加固了极耳2与金属部件1的连接。例如，通过金属箔3与金属部件1间的夹持力使极耳2得到进一步加固，使得极耳2不易脱落。金属部件1和金属箔3使用同种金属，相比于不同种金属的焊接，同种金属的焊接性能良好，形成的焊点更牢固，同时降低了电池的内阻。

在一个实施例中，金属部件1为电极极柱或电池外壳。

在该实施例中，金属部件1可以是电极极柱，如图1所示。例如，电极极柱从电池外体穿出。电极极柱的一端位于电池外壳内，另一端位于电池外壳外。电极极柱为圆柱、方形柱等。极耳焊接在电极极柱的位于电池外壳内的端面上。通过金属箔3和电极极柱之间的夹持力使极耳不易脱落，提高了极耳与电极极柱的连接的可靠性。

或者金属部件1是电池外壳1a，如图2所示。例如，电池外壳包括筒状侧壁和密封连接在筒状侧壁一端的盖部。金属箔与盖部焊接在一起。通过金属箔3和盖部之间的夹持力使极耳不易脱落，提高了极耳与电池外壳的连接的可靠性。

当然，金属部件1也可以是电池外壳的盖部以外的部件，例如筒状侧壁。

在一个例子中，电池外壳包括绝缘膜、皿状的正极壳体和负极壳体。正、负极壳体以开口端相对的方式扣合在一起。绝缘膜位于正极壳体和负极壳体的相互重叠的部分之间。在该例子中，金属部件1为正极外壳。

在一个实施例中，电池外壳的厚度为0.1～2mm。在该厚度范围内，焊接更加容易，焊接强度高。

在一个实施例中，金属部件1和金属箔3的材料为不锈钢；极耳2的材料为铝或铝合金。

在该实施例中，金属部件1和金属箔3的材料均为不锈钢，不锈钢焊接可靠性良好。不锈钢的结构强度高，为极耳2提供了更高的夹持力，使得极耳2不易脱落。铝或铝合金材料的极耳的导电性良好。

在一个实施例中，极耳2的厚度为0.01～0.2mm，金属箔3的厚度为0.005～5mm。

在该厚度范围内，焊接的可靠性良好，极耳2能够更容易地被夹持在金属箔3和金属部件1之间。金属箔3选择厚度为0.005～5mm。在该厚度范围内，焊点更容易穿透金属箔3，从而使金属箔3与金属部件1牢固地焊接在一起。

在一个实施例中，金属部件1和金属箔3中的至少一种的形状为圆形或者矩形。

在该实施例中，金属部件1和金属箔3的形状可根据实际情况选择多种形状，圆形或矩形的结构简单，使得焊接操作更容易。例如，金属部件1和金属箔3的形状都为圆形。这使得金属部件1和金属箔3二者的定位更容易，焊接精度更高。

在一个实施例中，金属部件1为锂离子电池的正极，极耳2为正极耳。正极耳用于连接电芯的正极材料与锂离子电池的正极。

在通常情况下，相比于负极，正极的运行温度更大，运行条件更苛刻，对于实现锂离子电池的大电流充、放电控制作用更大。在该例子中，金属部件1为锂离子电池的正极，例如正极极柱或者正极的盖部，极耳通过金属箔与正极连接。这种方式能满足锂离子电池大电流充放电、苛刻运行环境的使用需求。

在其他示例中，金属部件1也可以作为锂离子电池的负极，极耳为负极耳。负极耳用于连接电芯的负极材料与锂离子电池的负极。

在一个实施例中，极耳2与金属箔3的焊接方式为超声焊接、电阻焊接、激光点焊或激光连续焊。

此该实施例中，极耳2与金属箔3的焊接方式提高了焊接质量，达到高强度的焊接要求。

在一个实施例中，金属箔3与金属部件1焊接的焊接方式为激光焊接、电阻焊接或者超声焊接。

金属箔3与金属部件1采用激光焊接或超声焊接连接，从而提高了连接强度。或在金属箔3与金属部件1间存在镂空的间隙时采用电阻焊接，同样能够提高焊接强度。

在一个实施例中，在金属箔3与金属部件1焊接时，全部焊道穿透极耳2；

焊道的一部分穿透极耳，焊道的另一部分位于金属箔3的未覆盖极耳2的区域；或者

全部焊道位于金属箔3的未覆盖极耳2的区域。

在该实施例中，如图3所示，极耳2为矩形。金属箔3为圆形。金属箔3位于极耳2的一端。极耳2完全覆盖金属箔3。首先，金属箔3与极耳2焊接在一起，以形成焊接件，例如采用超声焊接。焊接部位如焊点32a所示。

然后，将金属箔3与金属部件1进行焊接，焊道31a全部穿透极耳2，即穿透极耳2，以使使金属部件1、极耳2和金属箔3焊接到一起。极耳2夹持在金属部件1与金属箔3之间。

在该例子中，极耳2的面积不受金属箔3的限制，可以电流的大小进行设置，尤其适用于大电流的充、放电的要求。

或者是，如图4所示，金属箔3为圆形，极耳2为矩形。金属箔3的直径大于极耳2的宽度。金属箔3覆盖在极耳2的一端。极耳2的另一端从金属箔3伸出。在焊接时，首先，将金属箔3与极耳2通过超声焊接等方式进行焊接，以形成焊接件。焊接部位如焊点32b所示。

然后，将金属箔3与金属部件1焊接，焊道31b的一部分穿透极耳2，另一部分未穿透极耳，即位于金属箔的未覆盖极耳的区域。这种焊接方式既起到了穿透焊接的效果，即将金属部件1、极耳2和金属箔3牢固的焊接在一起；又通过一部分焊道只焊接金属部件1和金属箔3，通过金属部件1和金属箔3的连接来有效地夹持极耳2，使极耳2不易脱落，从而提升了连接强度。

例如，如图1～2所示，将极耳2的一部分夹持在金属箔3和金属部件1之间，焊接时，一部分焊道31只穿过金属箔3，并将金属箔和金属部件1焊接在一起。该部分焊道31形成台阶结构，以更贴近金属部件1，从而更容易地进行焊接。另一部分焊道31d穿透金属箔和极耳2，并将金属箔3和金属部件1焊接在一起，该另一部分焊道31d一方面能将极耳2更牢固地固定在金属箔3和金属部件1之间，另一方面能够更好地使极耳2与金属部件1导通。

还可以是，如图5所示，金属箔3为圆形，极耳2为矩形。金属箔3的直径大于极耳2的宽度。金属箔3覆盖在极耳2的一端。极耳2的另一端从金属箔3伸出。在焊接时，将金属箔3与极耳2通过超声焊接等方式进行焊接，以形成焊接件。焊接部位如焊点32c所示。

然后，焊接金属箔3与金属部件1。焊道31c全部不穿透极耳2，焊道31c全部形成在金属部件1和金属箔3之间。焊接后的金属部件1和金属箔3将极耳2夹持在中间，提供夹持力，使极耳2不易脱落，提高了焊接强度。

在该例子中，焊道不会破坏极耳2，能够保证极耳2的结构完整，不会形成合金材料。

在一个实施例中，如图3-4所示，焊道的至少局部位于金属箔3的未覆盖极耳2的区域，并且焊道的至少局部位于极耳2的垂直于延伸方向的两侧。

在该实施例中，焊道沿着极耳2的延伸方向延伸，并且位于极耳2的两侧。这种方式使得金属箔3与金属部件1对于极耳2的夹持更牢固。

在一个实施例中，焊道的至少局部位于金属箔3的覆盖极耳2的区域，极耳2在与焊道相对的部位的至少局部形成镂空区域21，镂空区域21如图6所示。

在该实施例中，金属箔3与金属部件1在镂空区域21直接相对。例如，镂空区域21的金属箔3和金属部件1中间有一段距离。这时可以采用电阻焊接将金属箔3和金属部件1焊接在一起。这样，在极耳2中增加了一处同种金属的焊接点，进一步加强了金属箔3和金属部件1的连接强度和对极耳2的夹持力，增加了极耳2的连接强度和结构稳定性。

还可以在将金属箔3融化入镂空区域21中，或者以与金属箔3同种材料作为填充，填充镂空区域21后进行激光焊接。这种焊接方式，同样能够增加金属箔3和金属部件1的连接强度和对极耳2的夹持力，以提高极耳2的连接强度和结构稳定性。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种锂离子电池的连接结构，其特征在于，包括金属部件和焊接件，所述焊接件包括连接在一起的极耳与金属箔；所述金属箔与所述金属部件焊接，且所述极耳夹持在所述金属部件和所述金属箔之间；所述金属部件和所述金属箔为同种金属。

2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述金属部件为电极极柱或电池外壳。

3.根据权利要求2所述的连接结构，其特征在于，所述电池外壳的厚度为0.1～2mm。

4.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述金属部件和所述金属箔的材料为不锈钢；所述极耳的材料为铝或铝合金。

5.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述极耳厚度为0.01～0.2mm，所述金属箔的厚度为0.005～5mm。

6.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述金属部件和所述金属箔中的至少一种的形状为圆形或者矩形。

7.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述金属部件为锂离子电池的正极，极耳为正极耳。

8.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述极耳与所述金属箔的焊接方式为超声焊接、电阻焊接、激光点焊或者激光连续焊。

9.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述金属箔与所述金属部件的焊接方式为激光焊接、电阻焊接或者超声焊接。

10.根据权利要求1-9中的任意一项所述的连接结构，其特征在于，在所述金属箔与所述金属部件焊接时，全部焊道穿透所述极耳；

焊道的一部分穿透所述极耳，所述焊道的另一部分位于所述金属箔的未覆盖所述极耳的区域；或者

全部焊道位于所述金属箔的未覆盖所述极耳的区域。

11.根据权利要求10所述的连接结构，其特征在于，所述焊道的至少局部位于所述金属箔的未覆盖所述极耳的区域，并且所述焊道的至少局部位于所述极耳的垂直于延伸方向的两侧。

12.根据权利要求10所述的连接结构，其特征在于，所述焊道的至少局部位于所述金属箔的覆盖所述极耳的区域，所述极耳在与所述焊道相对的部位的至少局部形成镂空区域。