CN216773470U - 改进型结构的极耳和具有该极耳的极片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及二次电池技术领域，尤其涉及到一种改进型结构的极耳和具有该极耳的极片，包括：极耳本体和金属箔；金属箔包括第一横向部和第二横向部，且第一横向部置于第二横向部下方；极耳本体的下表面与第二横向部上表面部分预焊接，极耳本体下表面与第一横向部上表面，以及与第二横向部之间形成有集流体的安装区，极片安装在该集流体的安装区内。本实用新型的极耳不易脱落，保证电流从集流体上导出到电池端子的部件，且在实际产线流水性作业时，能够连续生产，便于使用。

Description

改进型结构的极耳和具有该极耳的极片

技术领域

本实用新型涉及二次电池技术领域，尤其涉及到一种改进型结构的极耳和具有该极耳的极片。

背景技术

锂离子电池由基本单元结构卷绕或者叠加构成，基本单元结构为正极/隔膜/负极。其中正极和负极是发生电化学反应的地方，通过正极和负极中的集流体，将电化学反应生成的电流收集并导出；隔膜负责将正极和负极分隔开，避免正负极发生接触出现短路。

常消费类电子产品或者使用的锂电池或者小动力锂电池使用的极片包括集流体，涂覆在集流体两侧的活性物质，以及焊接在集流体空白区的极耳。各部分的位置和相对关系如图1所示，为了减轻集流体的重量从而提高锂电池能量密度，技术人员开发了一种集流体，具有聚合物支撑层和金属导体层结构，利用聚合物的优秀力学性能提供支撑能力，利用金属导体层将电流导出，实现集流体的功能作用。集流体结构如图2所示，两侧为金属导体层，中间为聚合物支撑体层。聚合物是绝缘的，因此支撑体层两侧的金属导体层之间也是相互绝缘的.

在相关技术中，现有的焊接方法使用超声焊接将极耳焊接在金属导体层上。金属导体层很薄，通常小于2微米。超声焊接是金属或者聚合物常用的焊接技术。通过在焊接界面上使用焊头进行超声震动，导致焊接界面发生熔化后实现焊接。提升超声震动的焊接能量，可以增加界面的熔化，提高焊接强度和降低焊接电阻。通常金属具有较高熔点，聚合物具有较低的熔点，而金属导体层所需要的焊接能量是大于聚合物的，所以实现金属导体层的焊接，必须采用较大的焊接能量，然而集流体的金属导体层很薄，很容易熔化焊穿，较大的焊接能量也会破坏聚合物支撑层，发生对整个复合集流体破坏，降低焊接能量又不能实现较好的焊接强度和较低的电阻，即使通过优化焊接能量，在不破坏金属导体层和聚合支撑层的情况下实现焊接，由于金属导体层厚度太薄，极耳还是很容易将金属导体层从聚合物支撑体层上拉开脱落，第一金属导体层与第二金属导体层之间绝缘，极耳脱落后，电流无法从集流体上导出到电池端子的部件。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决极耳容易将金属导体层从聚合物支撑体层上拉开脱落，影响电流导出的问题，本实用新型提供一种改进型结构的极耳和具有该极耳的极片，本实用新型的极耳不易脱落，保证电流能够从集流体上导出到电池端子的部件，且在实际产线流水性作业时，能够连续生产，便于使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改进型结构的极耳，包括：极耳本体和金属箔；所述极耳本体的下表面设置有金属箔；所述金属箔包括第一横向部和第二横向部，且所述第一横向部置于所述第二横向部下方；所述极耳本体的下表面与所述第二横向部的上表面部分预焊接，所述极耳本体的下表面与所述第一横向部的上表面，以及与所述第二横向部之间形成有集流体的安装区，所述连接部靠近所述安装区的一侧为内侧面。

进一步，具体的，所述金属箔的厚度为3~10微米。

进一步，具体的，所述金属箔的材质为铝或铜。

本使实用新型还提供了一种极片，包括：集流体和如上所述的改进型结构的极耳，所述集流体插接安装在所述集流体安装区，所述集流体安装后的所述金属箔形成有连接部，所述连接部连接所述第一横向部和所述第二横向部，所述连接部靠近所述集流体安装区的一侧为内侧面；所述集流体包括聚合物体支撑层和分别设置于聚合物体支撑层两侧的第一金属导体层与第二金属导体层，所述第一金属导体层的上表面与所述极耳本体的下表面部分焊接连接，所述第二金属导体层的下表面与所述第一横向部的上表面部分焊接连接。

进一步，具体的，集流体和所述第一金属导体层的上表面与所述极耳本体的下表面焊接部分形成第一焊接区域，所述第二金属导体层的下表面与所述第一横向部的上表面焊接部分形成第二焊接区域。

进一步，具体的，所述集流体厚度方向上设置有贯穿所述集流体的多个通孔，所述多个通孔内填充有过孔导体，所述过孔导体顶部与所述极耳本体焊接连接，所述过孔导体底部与所述第一横向部的上表面焊接连接。

进一步，具体的，所述多个通孔的顶部开口面积之和与所述第一焊接区域的面积比值为：1:9~8:2，所述多个通孔的底部开口面积之和与所述第二焊接区域的面积比值为：1:9~8:2。

进一步，具体的，所述多个通孔还贯穿所述极耳本体，所述过孔导体的高度低于或等于所述极耳本体的上表面的高度。

进一步，具体的，所述第一金属导体层与所述第二金属导体层之间通过所述过孔导体电连接。

进一步，具体的，所述集流体靠近所述连接部的侧面与所述连接部的内侧面之间间距为d,所述间距为0mm<d<5mm。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型提供的改进型结构的极耳上设有金属箔，极耳与金属箔预先焊接，极耳不易脱落。

（2）本实用新型提供的改进型结构的极耳设有集流体安装区，在产线流水性作业时，便于集流体的安装，方便连续生产与使用。

（3）本实用新型提供的极片，包括改进型结构的极耳和集流体，在使用时，极耳的下表面与第一金属导体层的上表面焊接连接，金属箔的上表面与第二金属导体层的下表面焊接连接，通过金属箔实现了极耳与第二金属导体层之间的电连接。

（4）本实用新型提供的极片，在集流体和极耳上设有贯穿的通孔，通孔内设有过孔导体，解决了集流体中第一金属导体层与第一金属导体层之间绝缘的问题。

（5）本实用新型提供的极片，过孔导体底部与金属箔焊接连接，使得极耳与金属箔之间通过过孔导体再次焊接连接，给极片提供了较高的焊接强度，使得极耳在第一金属导体层上焊接更牢固，且极耳与金属箔之间通过过孔导体连接，使得极耳不易从第一金属导体层脱落，提高了极片的安全性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是现有技术中极耳与集流体连接示意图。

图2是集流体的结构示意图。

图3是实施例一极耳的结构示意图。

图4是实施例一另一个极耳的结构示意图。

图5是实施例二极片的结构示意图。

图6是实施例二极片的部分放大示意图。

图7是实施例三极片的结构示意图。

图8是实施例四极片的结构示意图。

图中1、极耳本体，2、金属箔，21、第一横向部，22、连接部，23、第二横向部，24、集流体安装区，3、集流体，31、聚合物体支撑层，32、第一金属导体层，33、第二金属导体层，300、通孔，301、过孔导体。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图3-4所示，是本实用新型实施例一，一种改进型结构的极耳，包括：极耳本体1和金属箔2；极耳本体1的下表面设置有金属箔2；金属箔2包括第一横向部21和第二横向部23，且第一横向部21置于第二横向部23下方；极耳本体1的下表面与第二横向部23的上表面部分预焊接，极耳本体1的下表面与第一横向部21的上表面，以及与第二横向部23之间形成有集流体的安装区24。

第一横向部21和第二横向部为一体成型的金属箔，金属箔2的厚度为3~10微米，金属箔2的材质为铝或铜。极耳本体1与金属箔2预先焊接，焊接后的极耳不易脱落，改进型结构的极耳设置有集流体的安装区，在产线流水性作业时，便于集流体的安装，方便连续生产与使用。

实施例2

如图5所示，在本实用新型实施例二中还提供了一种极片，极片包括：集流体3和如上所述的极耳，集流体3插接在集流体安装区24，集流体3安装后的金属箔形成有连接部22，连接部22连接第一横向部21和第二横向部23，连接部22靠近集流体安装区24的一侧为内侧面；具体的，当集流体3插进集流体安装区24后，集流体安装区24的的高度会变高，第一横向部21形变形成有连接部22，连接部22连接第一横向部21和第二横向部23，第一横向部21与第二横向部23可以相互平行设置，连接部靠近集流体安装区的一侧为内侧面，连接部22的内侧面与第一横向部21的上表面之间会形成夹角θ，夹角θ范围在90º~180º之间，便于集流体的放置。

集流体3包括聚合物体支撑层31和分别设置于聚合物体支撑层31两侧的第一金属导体层32与第二金属导体层33，第一金属导体层32的上表面与极耳本体1的下表面部分焊接连接，第一金属导体层32的上表面与极耳本体1的下表面焊接部分形成第一焊接区域；第二金属导体层33的下表面与第一横向部21的上表面部分焊接连接，第二金属导体层33的下表面与第一横向部21的上表面焊接部分形成第二焊接区域。在使用时，极耳本体1的下表面与第一金属导体层32的上表面焊接连接，金属箔2（第一横向部）的上表面与第二金属导体层33的下表面焊接连接，通过金属箔2实现了极耳本体1与第二金属导体层33之间的电连接。

极片的制作步骤：将集流体3插进改进型结构极耳的集流体安装区24中，金属箔2置于超声波焊接系统的底座上，极耳置于超声波焊接系统的焊头下，利用高频振动波传递到极耳本体1、集流体3和金属箔2需焊接的表面，在加压的情况下，使极耳本体1、集流体3之间相互摩擦而形成分子层之间的熔合，进而焊接在一起。

实施例3

如图6所示，为本实用新型的实施例三，与实施例二的不同之处在于，集流体3厚度方向上设置有贯穿集流体3的多个通孔300，多个通孔300内填充有过孔导体301，过孔导体为导电性材料，过孔导体301顶部与极耳本体1的下表面焊接连接，过孔导体301底部与第一横向部的上表面焊接连接，使得极耳本体1与金属箔2之间通过过孔导体301再次焊接连接，给极片提供了较高的焊接强度，且极耳本体1与金属箔2之间通过过孔导体301连接，极耳本体1在第一金属导体层上焊接更牢固，使得极耳本体1不易从第一金属导体层脱落，提高了极片的安全性能。

为了极耳与第一金属导体层之间连接充分，保证极片的电阻阻值低，以及极片拥有较高的焊接强度，多个通孔300的顶部开口面积之和与第一焊接区域的面积比值为：1:9~8:2，多个通孔300的底部开口面积之和与第二焊接区域的面积比值为：1:9~8:2。

聚合物体支撑层31为绝缘材料，第一金属导体层32与第二金属导体层33之间相互绝缘，第一金属导体层32与第二金属导体层33之间通过过孔导体301电连接，解决了集流体3中第一金属导体层32与第二金属导体层之间相互绝缘的问题。

集流体3靠近连接部22的侧面与连接部22的内侧面之间间距为d,间距0mm<d<5mm，避免集流体3放置在集流体安装24时，会导致集流体3靠近连接部22的侧面出现卷边的问题。

极片的制作步骤：首先使用超声波焊接系统上设置有均匀分布的焊齿的焊头将集流体3焊穿，在集流体3形成有贯穿的通孔300，通孔内填充有导电性材料形成的过孔导体301，然后将集流体3插进改进型结构极耳的集流体安装区24中，金属箔2置于超声波焊接系统的底座上，极耳置于超声波焊接系统的焊头（无焊齿的超声波焊接系统的焊头，焊头底部为平面）下，利用高频振动波传递到极耳本体1、集流体3和金属箔2需焊接的表面，在加压的情况下，使极耳本体1、集流体3和金属箔2之间相互摩擦而形成分子层之间的熔合，进而焊接在一起。极耳本体1与金属箔2之间通过过孔导体301焊接在一起，从而给极片提供了较高的焊接强度，且极耳本体1不易从集流体3上脱落，保证电流能够从集流体上导出到电池端子的部件。

实施例4

如图6所示，为本实用新型的实施例四，与实施例三的不同之处在于，集流体3厚度方向上设置有贯穿集流体3和极耳本体1的多个通孔300，多个通孔300内填充有过孔导体301，过孔导体301为导电性材料，过孔导体301顶部的高度低于或等于极耳本体1的上表面的高度。

在本实用新型的一些实施例中，过孔导体301顶部的高度小于或等于极耳本体1的上表面的高度且大于或等于极耳本体2的下表面的高度，或者当过孔导体301顶部的高度小于或等于极耳本体1的上表面高度且小于极耳本体2的下表面的高度时，通孔300的侧壁上填有过孔导体301，以保证第一金属导体层32与第二金属导体层33之间的电连接，以及极耳本体1与金属箔2通过过孔导体电301连接，从而给极片提供较高的焊接强度。

极片的制作步骤：将集流体3插进改进型结构极耳的集流体安装区24中，金属箔2置于超声波焊接系统的底座上，极耳本体1置于超声波焊接系统的焊头下，利用高频振动波传递到极耳本体1、集流体3和金属箔2需焊接的表面，在加压的情况下，使极耳本体1、集流体3之间相互摩擦而形成分子层之间的熔合，进而焊接在一起。超声波焊接系统的焊头上设置有均匀分布的焊齿，焊头设置于极耳本体1上，当超声波焊接系统工作时（大能量超声焊接），在加压时，焊头上的焊齿将极耳本体1和集流体3焊穿，在极耳本体1和集流体3形成有贯穿的通孔300，焊齿部分压入金属箔2，在金属箔2表面上形成有盲孔，若达到预期的焊接程度，振动就会停止，同时仍旧会有一定的压力施加于极耳本体1、集流体3和金属箔2上，使刚刚焊接好的部分冷却、固化，从而形成紧密地结合，且冷却、固化后通孔内有导电性材料，该导电性材料形成过孔导体301，极耳本体1与金属箔2之间通过过孔导体301焊接在一起，从而给极片提供了较高的焊接强度，且极耳本体1不易从集流体3上脱落，保证电流能够从集流体上导出到电池端子的部件。与实施例3相比，该极片制作工艺简单，便于生产。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种改进型结构的极耳，其特征在于：包括：极耳本体（1）和金属箔（2）；

所述极耳本体（1）的下表面设置有金属箔（2）；

所述金属箔（2）包括第一横向部（21）和第二横向部（23），所述第一横向部（21）置于所述第二横向部（23）下方；

所述极耳本体（1）的下表面与所述第二横向部（23）的上表面部分预焊接，所述极耳本体（1）的下表面与所述第一横向部（21）的上表面，以及与所述第二横向部（23）之间形成有集流体的安装区（24）。

2.如权利要求1所述的改进型结构的极耳，其特征在于：所述金属箔（2）的厚度为3~10微米。

3.如权利要求1所述的改进型结构的极耳，其特征在于：所述金属箔（2）的材质为铝或铜。

4.一种极片，其特征在于：包括：集流体（3）和如权利要求1~3中任一项所述的改进型结构的极耳，所述集流体（3）插接安装在所述集流体安装区（24），所述集流体（3）安装后的所述金属箔（2）形成有连接部（22），所述连接部（22）连接所述第一横向部（21）和所述第二横向部（23），所述连接部（22）靠近所述集流体安装区（24）的一侧为内侧面；

所述集流体(3)包括聚合物体支撑层（31）和分别设置于聚合物体支撑层（31）两侧的第一金属导体层（32）与第二金属导体层（33），所述第一金属导体层（32）的上表面与所述极耳本体（1）的下表面部分焊接连接，所述第二金属导体层（33）的下表面与所述第一横向部（21）的上表面部分焊接连接。

5.如权利要求4所述的极片，其特征在于：所述第一金属导体层（32）的上表面与所述极耳本体（1）的下表面焊接部分形成第一焊接区域，所述第二金属导体层（33）的下表面与所述第一横向部（21）的上表面焊接部分形成第二焊接区域。

6.如权利要求5所述的极片，其特征在于：所述集流体（3）厚度方向上设置有贯穿所述集流体（3）的多个通孔（300），所述多个通孔（300）内填充有过孔导体（301），所述过孔导体（301）顶部与所述极耳本体（1）的焊接连接，所述过孔导体（301）底部与所述第一横向部（21）的上表面焊接连接。

7.如权利要求6所述的极片，其特征在于：所述多个通孔（300）的顶部开口面积之和与所述第一焊接区域的面积比值为：1:9~8:2，所述多个通孔（300）的底部开口面积之和与所述第二焊接区域的面积比值为：1:9~8:2。

8.如权利要求6所述的极片，其特征在于：所述多个通孔（300）还贯穿所述极耳本体（1），所述过孔导体（301）顶部的高度低于或等于所述极耳本体（1）的上表面的高度。

9.如权利要求6所述的极片，其特征在于：所述第一金属导体层（32）与所述第二金属导体层（33）之间通过所述过孔导体（301）电连接。

10.如权利要求4所述的极片，其特征在于：所述集流体（3）靠近所述连接部（22）的侧面与所述连接部（22）的内侧面之间的间距为d,所述间距为0mm<d<5mm。

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