CN220585443U - 复合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，尤其涉及一种复合集流盘及钠离子电池，该复合集流盘包括铝片、镍片和镍块，铝片上开设有避让孔；镍片包括与铝片堆叠固定形成铝镍复合层，镍块固定在镍片背向铝片的一侧。该复合集流盘利用铝片与铝极耳焊接，利用镍片与钢壳焊接，熔点相同或相似的材料使复合集流盘与铝极耳以及钢壳的焊接变得容易、稳定；而包括该复合集流盘的钠离子电池利用复合集流盘实现了铝极耳与钢壳的有效连接，保证了电芯与钢壳之间电能的传输。

Description

复合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，尤其涉及一种复合集流盘及钠离子电池。

背景技术

锂离子电池作为二次电池的代表，已经主导了便携式电子产品和电动汽车的市场，近年来也开始进入储能领域。但锂的资源有限，不足以支持大型储能站的快速扩张。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。

集流盘能够将电池内芯的电能向外引出至电池，因此集流盘是全极耳电池制备成功与否的关键。全极耳电池由于电子传输路径短，局部电阻小，温度和电流密度分布更加均匀，相对于单极耳电池而言更具优势。但是构成锂离子全极耳电池电芯的负极极片通常采用铜箔，可以直接焊接镍极耳，然后镍极耳通过镍集流盘与钢壳(负极)连接。

而钠离子电池中构成电芯的负极极片以及极耳通常采用铝制材料，铝和镍的熔点相差较大，难以直接将全极耳铝离子电池中所用镍集流盘利用到钠离子全极耳电池中，如何实现铝极耳与钢壳的有效连接成为钠离子全极耳电池研制成功与否的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种用于钠离子全极耳电池中的复合集流盘，该复合集流盘能够实现铝极耳与钢壳的稳定连接。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

复合集流盘，包括铝片、镍片和镍块，所述铝片上开设有避让孔；所述镍片包括与所述铝片堆叠固定形成铝镍复合层，所述镍块固定在所述镍片背向所述铝片的一侧。

可选地，所述铝片上设置有第一凸台，所述第一凸台向远离所述镍片一侧凸出于所述铝片。

可选地，所述镍片设置有第二凸台，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，所述第二凸台置于所述第一凸台背面形成的所述凹槽内。

可选地，所述铝镍复合层上设置有渗透孔。

可选地，所述第一凸台和所述渗透孔均设置有多个，多个所述第一凸台与多个所述渗透孔交替环绕设置。

可选地，所述镍块与所述镍片焊接连接或热压连接。

可选地，所述避让孔贯穿所述铝镍复合层设置，所述镍块固定在所述避让孔远离所述铝片的一端。

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，以对电芯进行限位。

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、电芯以及上述任一所述复合集流盘，所述钠离子电池包括铝制负极极片，所述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，所述钢壳与所述镍块焊接连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型中的复合集流盘由铝片和镍片挤压而成，采用熔点相同或相似的材质分别与负极铝极耳以及钢壳焊接，实现了对铝极耳和钢壳之间的稳定连接；而包括该复合集流盘的钠离子电池，通过该复合集流盘实现了电芯与钢壳之间电能的有效传输。

附图说明

图1是本实用新型实施例中复合集流盘的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中复合集流盘的爆炸结构示意图；

图3是本实用新型实施例中复合集流盘的正视图；

图4是本实用新型其中一个实施例中铝镍复合层的结构示意图；

图5是本实用新型另一个实例中的铝镍复合层的结构示意图；

图6是本实用新型再一个实施例中铝镍复合层的结构示意图；

图7是本实用新型又一个实施例中铝镍复合层的结构示意图。

图中，1、铝片；2、镍片；3、避让孔；4、渗透孔；5、第一凸台；6、限位挡边；7、第二凸台；8、镍块。

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。

对于单极耳或者多个极耳结构的钠离子电池来说，可以先采用轧制的手段制作镍铝复合极耳，再分别与铝极片以及钢壳焊接，而对于钠离子全极耳电池来说，极耳与极片一体成型，难以对极片进行轧制加工，铝极片与钢壳之间缺少稳定连接的有效手段。基于此，本实用新型提出一种复合集流盘，用于实现钠离子电池的钢壳与负极铝极耳的有效连接，特别适用于全极耳的钠离子电池。

图1-图7所示的是本实用新型一部分实施例中的复合集流盘，该复合集流盘包括堆叠固定的铝片1和镍片2，两者连接后形成铝镍复合层，其中铝片1用于与铝极耳焊接，镍片2则用于与钢壳焊接。铝片1和镍片2具体采用热压或轧制的工艺挤压固定在一起，形成的复合结构强度、硬度、塑性等性能均得到明显提高，整个复合集流盘的结构稳定。

本实施例中，镍片2与铝片1大小相同，铝镍复合层的形状与钠离子电池的形状相适配，本实施例中，铝镍复合层设置为圆形。

考虑到动力电池实际组装过程，复合集流盘盖在铝极耳上难以使用电阻焊，铝片1与铝极耳采用激光焊焊接，镍片2与钢壳的焊接在电芯入壳后，难以使用激光焊，因此镍片2与钢壳的焊接采用电阻焊，为此，铝片1中心开设有供电阻焊的焊接头穿过的避让孔3，避让孔3的大小具体可以设置为与电芯中心孔的大小一致，焊接时，焊接头分别穿过电芯中心孔以及避让孔3实现镍片2与钢壳的焊接。同时，为降低铝片1和镍片2挤压在一起的难度，铝片1和镍片2应设置的尽可能薄，这又带来一个问题，如果镍片2的厚度太薄的话，难以利用电阻焊的方式与钢壳连接，为此，该复合集流盘还包括镍块8，镍块8设置于镍片2背离铝片1的一侧用于与钢壳焊接连接。

镍块8与镍片2采用包括但不限于焊接、轧制挤压等固定方式连接，镍块8的形状在本实施例中不作限制，具体可以设置为诸如圆形、方形或其他不规则形状。

上述复合集流盘中铝片1与铝极耳因为材质相同，熔点相同，焊接效果稳定，而镍片2与钢壳所用的钢制材料熔点相近，焊接效果也好，不容易出现虚焊，挤压在一起的铝片1和镍片2，实现了铝极耳与钢壳之间的平稳连接，保证了钠离子电池中的电能顺利引出至负极端子。

可以理解的是，上述复合集流盘加工时，铝片1和镍片2先通过热压或轧制手段挤压成型再开设避让孔3，因为避让孔3的开设可能产生金属碎屑，如果先开孔再挤压的话可能会影响挤压效果。而铝片1以及镍片2薄片的设置使单独在铝片1上开孔的难度增加，为此避让孔3贯穿铝片1以及镍片2设置，而镍块8则固定并覆盖在避让孔3远离铝片1的一端以使电阻焊的焊接头能够与镍块8接触。镍块8的厚度大于镍片2的厚度，以满足电阻焊的焊接需求，至于镍块8的大小应该在满足电阻焊的焊接面积要求下尽可能的小，以避免对避让孔3形成干涉。示例性的，镍块8设置为与避让孔3同轴的圆形。

铝片1上还设置有向远离镍片1一侧凸出于铝片1的第一凸台5，用于与揉平的铝极耳焊接。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，因此镍片2上设置有第二凸台7，第二凸台7与第一凸台5同时成型，第一凸台5和第二凸台7背面形成凹槽，且第一凸台5背面形成的凹槽与第二凸台7的形状和大小相匹配，第二凸台7置于第一凸台5背面形成的凹槽内，凹槽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，铝镍复合层上还贯通设置有多个渗透孔4。第一凸台5(第二凸台7)与渗透孔4交替设置以保证电解液的均匀渗透，而第一凸台5(第二凸台7)的面积要设置的尽可能的大，第一凸台5、第二凸台7的形状以及渗透孔4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如图1所示向铝镍复合层外周弯曲的圆弧形或如图4所示向铝镍复合层圆心弯曲的圆弧形或者如图5所示的U形或者如图6和图7所示的W形等，而渗透孔4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6，限位挡边6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，防止电芯或复合集流盘偏移，造成焊接错位或因复合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6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6设置为圆环结构，通过冲压成型，而且限位挡边6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。

上述复合集流盘加工时，可以先选用一定大小的镍板和铝板，利用对辊轧制形成铝镍复合层，然后冲压形成避让孔3，将镍块8热压在避让孔3处，然后冲压形成渗透孔4、第一凸台5(第二凸台)以及限位挡边6，复合集流盘加工成型。当然，镍块8也可以采用激光焊方式焊接在避让孔3处。

本实用新型的另一个实施例中还提出一种钠离子电池，包括钢壳、电芯以及上述复合集流盘，该钠离子电池为全极耳钠离子电池，其电芯包括与铝制负极极片，铝制负极极片上设置有铝极耳，铝极耳与复合集流盘中的铝片1焊接连接，而钢壳则与复合集流盘中的镍片2焊接连接。钢壳内部与镍片2焊接的部分渡有镍层，不仅能够进一步降低钢壳与镍片2焊接的难度，而且使钢壳具有良好的耐腐蚀性能，可以有效保护电池内部的电化学材料，防止电池腐蚀、漏电等问题的发生。

组装上述钠离子电池时，首先将卷制电芯的极耳揉平，将复合集流盘盖在电芯负极一端，限位挡边6对电芯进行限位，然后通过激光焊打到凹槽处，焊接铝极耳与复合集流盘的铝片1，焊接完成后，将电芯连同复合集流盘一同置于钢壳内，复合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避让孔3焊接镍片2和钢壳负极内端面，使复合集流盘的镍片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。

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.复合集流盘，其特征在于，包括：

铝片(1)，所述铝片(1)上开设有避让孔(3)；

镍片(2)，与所述铝片(1)堆叠固定形成铝镍复合层；

镍块(8)，固定在所述镍片(2)背向所述铝片(1)的一侧。

2.根据权利要求1所述的复合集流盘，其特征在于，所述铝片(1)上设置有第一凸台(5)，所述第一凸台(5)向远离所述镍片(2)一侧凸出于所述铝片(1)。

3.根据权利要求2所述的复合集流盘，其特征在于，所述镍片(2)设置有第二凸台(7)，所述第一凸台(5)和所述第二凸台(7)背面形成凹槽，所述第一凸台(5)背面形成的所述凹槽与所述第二凸台(7)的形状和大小相匹配，所述第二凸台(7)置于所述第一凸台(5)背面形成的所述凹槽内。

4.根据权利要求2所述的复合集流盘，其特征在于，所述铝镍复合层上设置有渗透孔(4)。

5.根据权利要求4所述的复合集流盘，其特征在于，所述第一凸台(5)和所述渗透孔(4)均设置有多个，多个所述第一凸台(5)与多个所述渗透孔(4)交替环绕设置。

6.根据权利要求1-5中任一所述的复合集流盘，其特征在于，所述镍块(8)与所述镍片(2)焊接连接或热压连接。

7.根据权利要求1-5中任一所述的复合集流盘，其特征在于，所述避让孔(3)贯穿所述铝镍复合层设置，所述镍块(8)固定在所述避让孔(3)远离所述铝片(1)的一端。

8.根据权利要求1-5中任一所述的复合集流盘，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(6)，以对电芯进行限位。

9.钠离子电池，其特征在于包括钢壳、电芯以及如权利要求1-7中任一所述复合集流盘，所述钠离子电池包括铝制负极极片，所述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，所述钢壳与所述镍块(8)焊接连接。