CN220553554U - 集流盘及钠离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种集流盘及钠离子电池，该集流盘用于连接钠离子全极耳电池的负极耳和钢壳，包括铝片、镍片以及镍块，铝片上开设有安装孔，镍片与铝片堆叠固定形成镍铝复合层；镍块插入安装孔与镍片固接。上述集流盘由铝片和镍片构成，铝片能够与铝极耳焊接连接，镍片能够与钢壳采用电阻焊接，实现了铝极耳和钢壳之间的稳定连接，而插入铝片上设置的安装孔并与镍片固接的镍块，不仅提高了铝片和镍片之间连接的稳定性，增加了过流能力，而且变相增加了镍片局部的厚度，有利于镍片与钢壳之间采用电阻焊焊接。

Description

集流盘及钠离子电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种集流盘及钠离子电池。

背景技术

锂离子全极耳电池装配时，通常将集流盘放置在电池极耳端面中心，随后采用电阻焊接的方式将集流盘与电池极耳焊接成为一个整体，集流盘的另一侧通过焊接的方式与极柱(正极端子或负极端子)连接在一起，进而通过电池极耳、集流盘、极柱的连接，将电芯的电能向外引出之电池的正极或负极端子。

钠离子电池和锂离子电池的原理相似，使用的电极材料主要是钠盐，钠盐相较于锂盐而言储量更丰富，价格更低廉。基于材料的丰富度和生产设备、工艺的可借鉴性，钠离子电池被视为一种很有前景的储能能源的选择。而且由于其结构和原理与锂离子电池相似，相互之间的很多结构都可以互相借鉴。对于钠离子钢壳电池而言，要想使电池内部的电流分布更加均匀，也可以借鉴锂离子钢壳电池的结构，采用全极耳结构，由于钠的特殊性能负极可采用铝箔作为极耳和集流体，铝较铜(铝离子电池的负极常用铜箔作为极耳和集流体)有成本低的优势，但铝的熔点低，难以直接应用锂离子全极耳钢壳电池中所用的镍集流盘连接电芯和钢壳(负极)，因此，如何实现铝极耳与钢壳的有效连接成为钠离子全极耳钢壳电池研究过程中亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种集流盘，能够实现钠离子全极耳电池中负极耳与钢壳的有效连接。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

集流盘，用于连接钠离子全极耳电池的负极耳和钢壳，包括铝片、镍片以及镍块，所述铝片上开设有安装孔，所述镍片与所述铝片堆叠固定形成镍铝复合层；所述镍块插入所述安装孔与所述镍片固接。

可选地，所述铝片上设置有向远离所述镍片一侧凸出的多个第一凸台，所述第一凸台环绕所述安装孔设置。

可选地，所述镍片上设置有多个第二凸台，所述第一凸台和所述第二凸台背面形成凹槽，所述第一凸台背面形成的所述凹槽与所述第二凸台的形状和大小相匹配，所述第二凸台一一对应的置于所述第一凸台背面形成的所述凹槽内。

可选地，所述镍块不凸出于所述铝片。

可选地，所述镍块插入所述安装孔的一端端面与所述铝片背离所述镍片的一侧表面平齐。

可选地，所述镍铝复合层上还贯通设置有多个渗透孔，所述渗透孔环绕所述安装孔设置。

可选地，所述铝片背向所述镍片的面上还环绕设置有限位挡边。

可选地，所述镍块与所述铝片过盈配合。

本实用新型的另一目的在于提供一种钠离子电池，包括钢壳、电芯以及如上述集流盘，所述电芯包括铝制负极极片，铝制负极极片上设置有铝极耳，所述铝极耳与所述铝片焊接连接，所述钢壳与所述镍片焊接连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型中的集流盘由铝片和镍片构成，铝片能够与铝极耳焊接连接，镍片能够与钢壳采用电阻焊接，实现了铝极耳和钢壳之间的稳定连接，而插入铝片上设置的安装孔并与镍片固接的镍块，不仅提高了铝片和镍片之间连接的稳定性，增加了过流能力，而且变相增加了镍片局部的厚度，有利于镍片与钢壳之间采用电阻焊焊接；而采用该集流盘的钠离子电池，可采用全极耳的结构，使电池内部的电流分布更加均匀。

附图说明

图1是本实用新型实施例中集流盘的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中集流盘的爆炸结构示意图；

图3是本实用新型实施例中集流盘的俯视图；

图4是本实用新型实施例中集流盘的仰视图；

图5是本实用新型实施例中集流盘的侧视图；

图6是本实用新型实施例中安装孔的加工流程图；

图7是本实用新型实施例中镍块的加工流程图；

图8是本实用新型实施例中镍块与第二镍板的安装结构示意图；

图9是本实用新型实施例中集流盘的冲压流程示意图。

图中，1、铝片；2、镍片；3、安装孔；4、镍块；5、第一凸台；6、凹槽；7、渗透孔；

10、铝板；20、第一镍板；30、第二镍板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

图1-图5所示的是本实用新型一部分实施例中的集流盘，该集流盘包括铝片1、镍片2以及镍块4，其中铝片1和镍片2轧制或热压形成镍铝复合层，铝片1上开设有安装孔3，镍块4插入安装孔3与镍片2固接。安装孔3与镍块4的大小相同，具体形状在本实施例中不作限制，可以设置为诸如圆形、方形或其他不规则形状。

本实施例中的集流盘将铝片1和镍片2采用热压或轧制的手段堆叠固定在一起，在铝极耳和钢壳连接时，铝片1与铝极耳焊接连接，镍片2与钢壳焊接连接，由于铝片1与铝极耳材质相同，熔点相同，焊接效果好，而镍片2与钢壳所用的钢制材料熔点相近，焊接效果也好；集流盘与钢壳的焊接在电芯装入钢壳后进行，集流盘与钢壳之间只能采用电阻焊的方式进行焊接，受铝片1和镍片2堆叠固定手段限制(热压)，铝片1和镍片2的厚度都不能太厚，而电阻焊是利用电流通过焊件及接触处产生的电阻热作为热源将焊接局部加热，同时加压进行焊接的方法，其对焊件的厚度有一定的要求，插接在安装孔3内的镍块4作为电阻焊的接触点，镍块4的存在相当于局部增加了镍片2的厚度，可以与钢壳采用电阻焊连接，同时镍块4的存在还提高了铝片1和镍片2之间连接的稳定性，过流效果好，镍块4设置于安装孔3内，而且在镍片2与钢壳进行电阻焊连接的过程中，电阻焊直接与镍块4和钢壳接触，而不与铝片1直接接触，铝片1不容易产生飞溅，减少了电池短路或者虚焊的可能，提高了焊接的成品率。

为了避免镍块4的存在增加整个集流盘的厚度，额外占用电池内部空间，镍块4不凸出于铝片1。本实施例中，镍块4插入安装孔3一端端面与铝片1背离镍片2的一侧表面平齐。

铝片1上设置有向远离镍片2一侧凸出的多个第一凸台5，用于与揉平的铝极耳焊接，多个第一凸台5环绕安装孔3设置，铝极耳揉平后平整度低，第一凸台5的设置可使铝极耳与铝片1充分接触防止出现虚焊的情况。具体的，第一凸台5是通过冲压成型的，冲压成型工艺在轧制或热压工艺后，则镍片2上设置有多个第二凸台，第二凸台与第一凸台5同时成型，第一凸台5和第二凸台背面形成凹槽6，且第一凸台5背面形成的凹槽6与第二凸台的形状和大小相匹配，第二凸台一一对应的置于第一凸台5背面形成的凹槽6内，凹槽6能够进一步提高镍片2和铝片1的连接稳定性。

为了便于电解液的渗透，该集流盘上还贯通设置有多个渗透孔7，多个渗透孔7环绕安装孔3设置。

可选地，多个第一凸台5(第二凸台)与渗透孔7环绕安装孔3交替设置以保证电解液的均匀渗透，安装孔3位于铝片1中心，第一凸台5(第二凸台)的面积要设置的尽可能的大，第一凸台5、第二凸台的形状以及渗透孔7的形状在本实施例中不作限制，例如第一凸台5、第二凸台可以设置为向镍铝复合层外周弯曲的圆弧形或向镍铝复合层圆心弯曲的圆弧形或者U形或者W形等，而渗透孔7则可以设置为水滴形。

铝片1背向镍片2的面上还环绕设置有限位挡边，限位挡边能够起到对电芯进行限位的作用，使第一凸台5与铝极耳的位置相对，防止电芯或集流盘偏移，造成焊接错位或因集流盘产生径向移位导致的电芯无法入壳。具体地，限位挡边可以设置为连续的环状结构，还可以设置为沿铝片1周向间隔设置的弧段，环状结构或弧段的形状与电芯的形状相适配。本实施例中，为了降低加工难度，限位挡边设置为圆环结构，通过冲压成型，而且限位挡边应该尽可能的薄，以增加电芯在钢壳内的占据空间比，提高空间利用率。

参考图6-图9所示是本实施例中集流盘的制作工艺，具体包括如下步骤：

利用冲压工艺批量在铝板10上冲若干安装孔3；

利用冲压工艺在第一镍板20上冲压得到若干镍块4，镍块4的大小与安装孔3的大小相同；

按照安装孔3在铝板10上的分布规律，将镍块4通过热压固定在第二镍板30上；

将铝板10放置在第二镍板30上，镍块4一一对应的穿过铝板10上开设的安装孔3，经过反复热压将铝板10和第二镍板30热压在一起，形成镍铝复合板；

利用冲压工艺冲压渗透孔7、第一凸台5(第二凸台)以及限位挡边，并按照预设集流盘的大小将集流盘从镍铝复合板上冲压下来。

示例性的，安装孔3为方形孔，第一镍板20的厚度略大于铝板10的厚度也就是镍块4的厚度大于安装孔3的孔深，在热压过程中，插入安装孔3内的镍块4能够产生一定的变形与铝板10过盈配合，镍块4插入安装孔3的一端端面与铝片1背离镍片2的一侧表面平齐，提高了铝片1和镍片2之间的连接稳定性。

在其他实施例中，镍块4与第二镍板30还可以采用激光焊的方式焊接。

利用上述制作工艺，可以实现集流盘的批量加工，生产效率高。

本实用新型的再一个实施例中还提出一种钠离子电池，包括钢壳、电芯以及上述集流盘，该圆柱电池可以采用全极耳结构，其电芯包括铝制负极极片，铝制负极极片上设置有铝极耳，铝极耳与铝片1焊接连接，而钢壳则与镍片2焊接连接。

上述钠离子电池进行组装时，首先将卷制电芯的铝极耳揉平，将集流盘盖在电芯负极一端，限位挡边对电芯进行限位，然后通过激光焊打到凹槽6处，焊接铝极耳与铝片1，焊接完成后，将电芯连同集流盘一同置于钢壳内，集流盘与钢壳底部接触，电阻焊的焊接头穿过电芯中心孔以及安装孔3与镍块4抵接，焊接镍片2和钢壳内端面，使镍片2与钢壳焊接固定，然后根据正常电池组装顺序完成正极集流盘与电芯正极以及钢壳的连接即可。

上述组装方法充分考虑到钠离子电池在组装过程中各构件之间的相互限制关系，灵活运用不同的焊接手段完成组装，提高了钠离子电池的组装效率。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.集流盘，用于连接钠离子全极耳电池的负极耳和钢壳，其特征在于，包括：

铝片(1)，所述铝片(1)上开设有安装孔(3)；

镍片(2)，与所述铝片(1)堆叠固定形成镍铝复合层；

镍块(4)，所述镍块(4)插入所述安装孔(3)与所述镍片(2)固接。

2.根据权利要求1所述的集流盘，其特征在于，所述铝片(1)上设置有向远离所述镍片(2)一侧凸出的多个第一凸台(5)，所述第一凸台(5)环绕所述安装孔(3)设置。

3.根据权利要求2所述的集流盘，其特征在于，所述镍片(2)上设置有多个第二凸台，所述第一凸台(5)和所述第二凸台背面形成凹槽(6)，所述第一凸台(5)背面形成的所述凹槽(6)与所述第二凸台的形状和大小相匹配，所述第二凸台一一对应的置于所述第一凸台(5)背面形成的所述凹槽(6)内。

4.根据权利要求2所述的集流盘，其特征在于，所述镍块(4)不凸出于所述铝片(1)。

5.根据权利要求4所述的集流盘，其特征在于，所述镍块(4)插入所述安装孔(3)的一端端面与所述铝片(1)背向所述镍片(2)的一侧平齐。

6.根据权利要求1所述的集流盘，其特征在于，所述镍铝复合层上还贯通设置有多个渗透孔(7)，所述渗透孔(7)环绕所述安装孔(3)设置。

7.根据权利要求1-6中任一所述的集流盘，其特征在于，所述铝片(1)背向所述镍片(2)的面上还环绕设置有限位挡边。

8.根据权利要求1-6中任一所述的集流盘，其特征在于，所述镍块(4)与所述铝片(1)过盈配合。

9.钠离子电池，其特征在于，包括钢壳、电芯以及如权利要求1-8中任一所述集流盘，所述电芯包括铝制负极极片，铝制负极极片上设置有铝极耳，所述铝极耳与所述铝片(1)焊接连接，所述钢壳与所述镍片(2)焊接连接。