CN220073545U - 极片及超声波焊接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极片及超声波焊接头，所述极片包括极耳和导电件，极耳具有绝缘层以及分设于绝缘层两侧的金属层；导电件包括设于其一金属层外侧的第一导电片，以及设于另一金属层外侧的第二导电片，第一导电片的长度大于第二导电片的长度，第二导电片的长度大于极耳的长度；第一导电片、第二导电片以及极耳焊接相连，第一导电片和第二导电片焊接相连，第一导电片构成极耳的连接部分。本实用新型所述的极耳，通过第一导电片、第二导电片以及极耳焊接相连，第一导电片和第二导电片焊接相连，第一导电片构成极耳的连接部分，利于降低极耳连接部分的厚度，从而利于提高电芯的性能。

Description

极片及超声波焊接头

技术领域

本实用新型涉及电池加工设备技术领域，特别涉及一种极片。同时，本实用新型还涉及一种用于加工所述极片的超声波焊接头。

背景技术

锂离子电池因其电压稳定、容量高、能量密度大、循环寿命长、环境友好等优势而被广泛应用。锂离子电池要实现充、放电的储能功能，电池内部极芯的集流体极耳(即电池的集流体极耳)必须与外部极耳实现良好的电连接。

目前，通常采用铝箔作为正极集流体，采用铜箔作为负极集流体，铝箔集流体极耳与外部极耳铝连接片、铜箔集流体极耳与外部极耳铜连接片通常通过焊接连接，进而实现储存在电芯内部的电能的释放与利用。随着电池行业的不断发展，出现了具有更佳性能的复合集流体，例如中间层为塑料聚合物的复合集流体，例如Al/PET/Al、Cu/PET/Cu等(PET即聚对苯二甲酸乙二醇酯)。复合集流体中间层为聚合物表面层为金属导电层，当电芯内部发生热失控时，表面金属层受热皱缩、聚合层热胀形成内部断路从而提高电池的安全性能。

复合集流体结构组成一般为中间聚合物层两侧蒸镀或溅射上一层金属层从而实现表面导电功能。但是由于中间聚合物层的存在导致两侧金属层在电池充放电时，无法像常规集流体那样实现两侧的电路连通，因此采用常规集流体极耳焊接方式时无法实现多层极片间的电路连通。

目前针对这一现象解决措施一般为单片极片的极耳区外接假极耳，采用上下两层假极耳和单个极片叠加的方式采用超声波焊接的方式进行连接，极耳区通过假极耳与连接片连接。这种将假极耳与极耳区焊接的方式导致极耳区的厚度由原先的单层极片极耳厚度变化为两层极片极耳的厚度。对于单个电芯极组而言，极耳处的厚度增加将导致叠片设备、极耳模切设备、平焊工装、激光焊接工装均产生大的变化，特别是对于层数高于50层的电芯，可能导致终焊无法焊接的现象。

此外，两层假极耳的焊接，以及两层假极耳和极耳区的厚度不同，在使用超声波焊接头进行焊接时，容易导致两层假极耳之间出现焊接过度，或者两层假极耳和极耳区之间焊接不足的问题，从而影响极耳的结构性能，进而影响电芯的性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种极片，以利于降低极耳部分的连接厚度，而利于提高极片的性能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种极片，包括极耳和导电件；所述极耳具有绝缘层以及分设于所述绝缘层两侧的金属层；所述导电件包括设于其一所述金属层外侧的第一导电片，以及设于另一所述金属层外侧的第二导电片，且所述第一导电片的长度大于所述第二导电片的长度，所述第二导电片的长度大于所述极耳的长度；所述第一导电片、所述第二导电片以及所述极耳焊接相连，所述第一导电片和所述第二导电片焊接相连，所述第一导电片构成所述极耳的连接部分。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的极片，通过第一导电片、第二导电片以及极耳焊接相连，第一导电片和第二导电片焊接相连，第一导电片构成极耳的连接部分，利于降低极耳连接部分的厚度，从而利于提高电芯的加工效果。

另外，本实用新型的另一目的在于提出一种超声波焊接头，用于制备如上所述的极片，所述超声波焊接头包括焊头本体，沿指向所述焊头本体的方向，所述焊头本体的轴向上依次间隔设有第一环形面和第二环形面，且所述第一环形面与所述焊头本体中心线之间的间距大于所述第二环形面与所述焊头本体中心线之间的间距；

所述第一环形面上设有多个第一焊接单元，所述第二环形面上设有多个第二焊接单元，所述第一焊接单元用于将所述第一导电片和所述第二导电片焊接于一起，所述第二焊齿单元用于将所述第一导电片和所述第二导电片以及所述极耳焊接于一起。

进一步的，所述第一焊接单元和/或所述第二焊接单元包括沿所述焊接本体的轴向间隔设置的多个焊齿部。

进一步的，所述焊齿部包括设于所述第一环形面和所述第二环形面上的齿主体，以及设于所述齿主体上的凸起。

进一步的，所述凸起的横截面呈多边形或圆形。

进一步的，所述齿主体为沿所述焊头本体的轴向间隔设置的多个，所述凸起分别设于各所述齿主体上；或，

所述齿主体为沿所述焊头本体的轴向延伸设置的一个，所述凸起为设于所述齿主体上的多个。

进一步的，相邻两所述焊齿部之间的第一间距S1满足：2mm≤S1≤10mm，和/或；

所述凸起为设于所述齿主体上的多个时，相邻梁所述凸起之间的第二间距S2满足：0.2mm≤S2≤3mm。

进一步的，所述第一环形面与所述第二环形面在所述焊头本体径向上的第三间距a满足0.002mm≤a≤0.010mm。

进一步的，所述第一环形面的第一宽度H满足：2mm≤H≤5mm，和/或，

所述第二环形面的第二宽度h满足：1mm≤h≤5mm。

进一步的，所述第一环形面的第一宽度H、所述第二环形面的第二宽度h，第一导电片和所述第二导电片的厚度F，以及由所述极片制成的电芯的容量Cp之间的关系满足：(H-h)*F<3/16*Cp。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的超声波焊接头，通过第一环形面和第二环形面距离焊头本体之间的间距不同，使得第一环形面上的第一焊接单元能够将第一导电片和第二导电片焊接于一起，并使得第二环形面上的额第二焊接单元能够将第一导电片和第二导电片以及极耳焊接于一起，从而利于提高极耳的加工效果，进而利于电芯的性能。

此外，通过多个焊齿部利于提高焊接效果。齿主体和凸起的结构简单，便于布置实施，且焊接效果好。凸起的横截面具有易于加工的优点。齿主体和凸起的两种结构形式均具有较好的焊接效果，且结构简单。相邻两个极片之间的间距，以及相邻两凸起之间的间距设置，利于确保焊齿部的焊接效果。第一环形面和第二环形面在焊头本体径向上的间距，利于确保第一导电片和第二导电片之间，以及第一导电片、第二导电片及极耳之间的焊接效果。第一环形面和第二环形面宽度的设置，均利于提高焊接强度。第一环形面的第一宽度H、第二环形面的第二宽度h，第一导电片和第二导电片的厚度F，以及由极片制成的电芯的容量Cp之间的关系，利于提高电芯的性能。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的极片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一所述的极耳的结构示意图；

图3为本实用新型实施二例所述的超声波焊接头的结构示意图；

图4为图3中的A部放大图；

图5为本实用新型实施例二所述的第一环形面的部分结构示意图。

附图标记说明：

1、极片；2、焊头本体；

101、绝缘层；102、第一金属层；103、第二金属层；104、极耳；105、第一导电片；106、第二导电片；

201、第一环形面；202、第二环形面；203、第一齿主体；2031、第一凸起；204、第二齿主体；2041、第二凸起；205、连接部；

S1、第一间距；S2、第一间距；a、第一间距；H、第一宽度；h、第一宽度。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其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，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种极片1，该极片1包括极耳104和导电件。其中，极耳104具有绝缘层101以及分设于绝缘层101两侧的金属层。导电件包括设于其一金属层外侧的第一导电片105，以及设于另一金属层外侧的第二导电片106。且第一导电片105的长度大于所第二导电片106的长度，第二导电片106的长度大于极耳104的长度。第一导电片105、第二导电片106以及极耳104焊接相连，第一导电片105和第二导电片106焊接相连，第一导电片105构成极耳104的连接部分205。

基于如上整体介绍，本实施例中所述的极片1的一种示例性结构如图1中所示，极片1与极耳104具有相同的结构，两者由包括绝缘层101，设于绝缘层101两侧的金属层的集流体裁切而成。具体实施时，绝缘层101可采用塑料制成，金属层则可根据使用需求进行确定。为便于区分描述，以图1中所示的基准，将位于绝缘层101上表面的金属层称为第一金属层102，将位于绝缘层101下表面的金属层称为第二金属层103。

结合图1和图2中所示，第一导电片105设于第一金属层102的上表面，第二导电片106设于第二金属层103的下表面。由于第一导电片105、第二导电片106及极耳104之间的长度关系，使得第一导电片105和第二导电片106均具有位于极耳104外侧的伸出部分，第一导电片105和第二导电片106以及位于两者之间的极耳104焊接相连，第一导电片105和第二导电片106上的伸出部分焊接相连，使得第一导电片105的位于第二导电片106外侧的部分构成整个极片1的极耳104区。在多个极片1叠设时，通过多个极耳104区与连接片相连，相较于两层导电片焊接后再与连接片相连的方案，能够减少叠片后极耳104的厚度，不会存在极耳104处的厚度增加将导致叠片设备、极耳104模切设备、平焊工装、激光焊接工装均产生大的变化，对于生产线的各工段设备兼容性更强。

本实施例所述的极耳104，通过第一导电片105、第二导电片106以及极耳104焊接相连，第一导电片105和第二导电片106焊接相连，第一导电片105构成极耳104的连接部分205，利于降低极耳104连接部分205的厚度，从而利于提高电芯的加工效果。

实施例二

本实施例涉及一种超声波焊接头，用于制成如上所述的极片1。该超声波焊接头包括焊头本体2，沿指向焊头本体2的方向，焊头本体2的轴向上依次间隔设有第一环形面201和第二环形面202，且第一环形面201与焊头本体2中心线之间的间距大于第二环形面202与焊头本体2中心线之间的间距。

其中，第一环形面201上设有多个第一焊接单元，第二环形面202上设有多个第二焊接单元，第一焊接单元用于将第一导电片105和第二导电片106焊接于一起，第二焊齿单元用于将第一导电片105和第二导电片106以及极耳104焊接于一起。

基于如上整体介绍，本实施例中所述的超声波焊接头的一种示例性结构如图3中所述，其中，沿指向焊头本体2的方向即为图3中箭头所指的方向，本实施例中超声波焊接头的超声波振动方向与焊头本体2的轴向平行。本实施例中的第一环形面201和第二环形面202均与焊头本体2的共轴线设置，位于外端的第二环形面202的高度低于第二环形面202的高度。

如此设在，利于第一环形面201上的第一焊接单元对第一导电片105和第二导电片106两层进行焊接，并利于第二环形面202上的第二焊接单元对第一导电片105、第二导电片106以及位于两者之间极耳104三者之间的焊接。有效避免第一导电片105和第二导电片106之间的过度焊接，以及第一导电片105、第二导电片106以及极耳104三者之间的焊接强度低的问题。

作为一种优选的实施方式，第一焊接单元和第二焊接单元包括沿焊接本体的轴向间隔设置的多个焊齿部。其中，焊齿部包括设于第一环形面201和第二环形面202上的齿主体，以及设于齿主体上的凸起。为便于区分描述，将位于第一环形面201上的齿主体称为第一齿主体203，并将位于第一齿主体203上的凸起称为第一凸起2031。同时，将位于第二环形面202上的齿主体称为第二齿主体204，并关将位于第二齿主体204上的凸起称为第二凸起2041。

具体实施时，如图4和图5中所示，第一齿主体203和第二齿主体204均为沿焊头本体2的轴向延伸设置的一个，第一凸起2031为沿焊头本体2的轴向间隔设于第一齿主体203上的多个，第二凸起2041为沿焊头本体2的轴向间隔设置于第二齿主体204上的多个。如此设置，利于提高焊头本体2在滚动焊接过程中的焊接强度。

可以理解的是，本实施例中的第一齿主体203和第二齿主体204还可均为沿焊头本体2的轴向间隔设置的多个，各第一齿主体203上分别设有第一凸起2031，各第二齿主体204上分别设有第二凸起2041。当然，第一齿主体203和第二齿主体204两者其一沿焊头本体2的轴向延伸设置的一个，两者另一为沿焊头本体2的轴向间隔设置的多个的方案也是可行的。

作为一种优选的实施方式，本实施例中第一凸起2031和第二凸起2041的横截面均呈正方形，如此使得两者的周向具有四个棱边，且各棱边均与焊头本体2的径向平行，也即棱边与超声波振动的方向一致，如此可以充分利用超声波振动时的能量来刺穿绝缘层101和两侧的金属层，减少焊齿部在焊接时受到的阻力，从而大大改善焊接时焊齿部对极耳104的刺穿效果，提高焊接牢固度，降低被焊接件上焊接区的电阻和温升，进而有助于提高电池充放电性能。

可以理解的是，本实施例中第一凸起2031和第二凸起2041的横截面还可呈其他多边形或者圆形等形状。另外，第一凸起2031和第二凸起2041的横截面形状不同的方案也是可行的。

具体实施时，如图4和图5中所示，相邻两焊齿部之间的第一间距S1满足：2mm≤S1≤10mm，例如，第一间距S1为2mm、4mm、6mm、8mm或者10mm等。凸起为设于齿主体上的多个时，相邻梁凸起之间的第二间距S2满足：0.2mm≤S2≤3mm。例如，第二间距S2为0.2mm、1mm、1.5mm、2mm或者3mm等。

另外，第一环形面201与第二环形面202在焊头本体2径向上的第三间距a满足0.002mm≤a≤0.010mm。例如，第三间距a为0.002mm、0.004mm、0.008mm、0.009mm或者0.010mm等。第一环形面201的第一宽度H满足：2mm≤H≤5mm，第二环形面202的第二宽度h满足：1mm≤h≤5mm。例如，第一宽度H为2mm、3mm、4mm、4.5mm或者5mm等。第二宽度h为1mm、2mm、3mm、4mm或者5mm等。

进一步的，本实施例中，第一环形面201的第一宽度H、第二环形面202的第二宽度h，第一导电片105和第二导电片106的厚度F，以及由极片1制成的电芯的容量Cp之间的关系满足：(H-h)*F<3/16*Cp。如此设置，利于提高电芯的性能。

本实施例中第一间距S1、第二间距S2、第三间距a以及第一宽度H和第二宽度h的设置，利于提高焊头本体2对极耳104的焊接效果，且易于布置实施，当然具体实施时，均可根据使用需求确定各参数的数值，只要满足使用需求即可。

此外，相对于具有第一环形面201和第二环形面202的一端，在焊头本体2的另一端设有连接部205，用于将焊头本体2安装在超声波焊接机上。具体实施时，连接部205可参照现有技术，在此不再赘述。

本实施例所述的超声波焊接头，通过第一环形面201和第二环形面202距离焊头本体2之间的间距不同，使得第一环形面201上的第一焊接单元能够将第一导电片105和第二导电片106焊接于一起，并使得第二环形面202上的额第二焊接单元能够将第一导电片105和第二导电片106以及极耳104焊接于一起，从而利于提高极耳104的加工效果，进而利于电芯的性能。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极片，其特征在于：

包括极耳和导电件；

所述极耳具有绝缘层以及分设于所述绝缘层两侧的金属层；

所述导电件包括设于其一所述金属层外侧的第一导电片，以及设于另一所述金属层外侧的第二导电片，且所述第一导电片的长度大于所述第二导电片的长度，所述第二导电片的长度大于所述极耳的长度；

所述第一导电片、所述第二导电片以及所述极耳焊接相连，所述第一导电片和所述第二导电片焊接相连，所述第一导电片构成所述极耳的连接部分。

2.一种超声波焊接头，用于制备权利要求1所述的极片，其特征在于：

所述超声波焊接头包括焊头本体，沿指向所述焊头本体的方向，所述焊头本体的轴向上依次间隔设有第一环形面和第二环形面，且所述第一环形面与所述焊头本体中心线之间的间距大于所述第二环形面与所述焊头本体中心线之间的间距；

所述第一环形面上设有多个第一焊接单元，所述第二环形面上设有多个第二焊接单元，所述第一焊接单元用于将所述第一导电片和所述第二导电片焊接于一起，所述第二焊接单元用于将所述第一导电片和所述第二导电片以及所述极耳焊接于一起。

3.根据权利要求2所述的超声波焊接头，其特征在于：

所述第一焊接单元和/或所述第二焊接单元包括沿所述焊头本体的轴向间隔设置的多个焊齿部。

4.根据权利要求3所述的超声波焊接头，其特征在于：

所述焊齿部包括设于所述第一环形面和所述第二环形面上的齿主体，以及设于所述齿主体上的凸起。

5.根据权利要求4所述的超声波焊接头，其特征在于：

所述凸起的横截面呈多边形或圆形。

6.根据权利要求4所述的超声波焊接头，其特征在于：

所述齿主体为沿所述焊头本体的轴向间隔设置的多个，所述凸起分别设于各所述齿主体上；或，

所述齿主体为沿所述焊头本体的轴向延伸设置的一个，所述凸起为设于所述齿主体上的多个。

7.根据权利要求4所述的超声波焊接头，其特征在于：

相邻两所述焊齿部之间的第一间距S1满足：2mm≤S1≤10mm，和/或；

所述凸起为设于所述齿主体上的多个时，相邻两所述凸起之间的第二间距S2满足：0.2mm≤S2≤3mm。

8.根据权利要求2所述的超声波焊接头，其特征在于：

所述第一环形面与所述第二环形面在所述焊头本体径向上的第三间距a满足0.002mm≤a≤0.010mm。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的超声波焊接头，其特征在于：

所述第一环形面的第一宽度H满足：2mm≤H≤5mm，和/或，

所述第二环形面的第二宽度h满足：1mm≤h≤5mm。

10.根据权利要求9所述的超声波焊接头，其特征在于：

所述第一环形面的第一宽度H、所述第二环形面的第二宽度h，第一导电片和所述第二导电片的厚度F，以及由所述极片制成的电芯的容量Cp之间的关系满足：(H-h)*F<3/16*Cp。