使用金屬板制造棱柱形電池單元的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造棱柱形電池單元的方法。更加具體地，本發(fā)明涉及一種制造如下電池單元的方法，該電池單元包括電極組件，該電極組件包括介于陰極和陽極之間的分隔件，并且被密封在棱柱形電池外殼內(nèi)，該方法包括:彎曲然后焊接具有預(yù)定厚度的金屬板，以制造其中上部和底部敞開的棱柱形主體;制造與棱柱形主體的上部和底部中的每一個的形狀對應(yīng)的上部密封部件和底部密封部件;使得棱柱形主體的底部和底部密封部件接觸然后焊接;將電極組件插入底部被密封的電池外殼中；和使得電池外殼的上部和上部密封部件相接觸，然后焊接。
【背景技術(shù)】
[0002]近來，人們更加關(guān)注環(huán)境問題和自然資源的耗盡，由此，對于作為并不引起環(huán)境污染的可替代能源的太陽能電池的興趣正在增長。太陽能電池被分類成硅太陽能電池、薄膜型化合物太陽能電池、分層型太陽能電池等。在這些太陽能電池中，最廣泛地研究了硅半導(dǎo)體太陽能電池。
[0003]根據(jù)具有陰極/分隔件/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件的結(jié)構(gòu)，電極組件可以配置為具有在將分隔件置放在陰極和陽極之間的同時、纏繞長片型陰極和長片型陽極的果凍卷(纏繞)型結(jié)構(gòu)、其中在將分隔件分別地置放在陰極和陽極之間的同時順序地堆疊具有預(yù)定尺寸的多個陰極和陽極的堆疊型結(jié)構(gòu)，或者其中在將分隔件分別地置放在陰極和陽極之間的同時、順序地堆疊具有預(yù)定尺寸的多個陰極和陽極以構(gòu)成雙單元或者全單元、然后折疊多個雙單元或者全單元的堆疊/折疊型結(jié)構(gòu)。
[0004]另外，根據(jù)電池外殼的形狀，二次電池被分成:在圓柱形或者棱柱形金屬罐中包括電極組件的圓柱形或者棱柱形電池;和在由鋁層壓板制成的袋型外殼中包括電極組件的袋型電池。
[0005]特別地，根據(jù)移動電氣裝置的小型化和減重的趨勢，已經(jīng)研制了寬度相對較窄的棱柱形電池。與圓柱型電池相比，這種棱柱形電池可以應(yīng)用于不同的場合。
[0006]通常，通過焊接上部帽組件并且向其中注射電解質(zhì)、然后在將某些電池部件插入底部被密封的棱柱形中空外殼中之后密封注射端口而制造棱柱形電池。這里，通常通過根據(jù)如在圖1中例示的深拉方法加工鋁合金板而制造具有被密封的底部的棱柱形中空外殼。深拉是一種使用平板制造無接頭中空容器的代表性形成工藝，其中在沿著周向壓縮的同時，置放在模具30的表面上的待加工的板10在沖壓機20和模具30之間移動，從而產(chǎn)生側(cè)壁。
[0007]因為可以通過連續(xù)深拉過程將板制造成最終的中空外殼，所以深拉方法具有高效率。然而，深拉方法具有如下的某些缺陷。
[0008]首先，因為深拉法的過程由大致10個或者更多的步驟組成，并且工藝復(fù)雜，所以與之相關(guān)的制造成本是極高的。特別地，為了制造模具等，通常要求2到3個月的較長時間，由此為了根據(jù)變化很大的消費者的品味研制電池所要求的時間被極大延長。
[0009]第二，根據(jù)深拉法能夠加工的材料極度受限。在深拉過程期間材料被拉伸，由此，僅僅能夠經(jīng)受拉伸的材料才能夠得到使用。然而通常難以拉伸高強度材料，由此可能難以獲得具有期望特性的電池外殼。
[0010]最后，當(dāng)根據(jù)深拉法加工棱柱形電池外殼并且底部的長側(cè)和短側(cè)的厚度比超過預(yù)定比時，可能發(fā)生邊緣裂紋，由此，產(chǎn)品的不良率較高，并且外殼尺寸受限。
[0011]因此，迫切地需要研發(fā)一項能夠根本上解決這些問題的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問題
[0013]本發(fā)明意在解決相關(guān)技術(shù)的前述問題，并且實現(xiàn)長期尋求的技術(shù)目標。
[0014]S卩，本發(fā)明意在提供一種制造棱柱形電池單元的方法，其制造成本因簡化制造程序和改良制造程序效率而得以降低，所述制造棱柱形電池單元的方法通過使得棱柱形主體、上部密封部件和底部密封部件相結(jié)合來構(gòu)造電池外殼而得以實現(xiàn)，通過彎曲然后焊接具有預(yù)定厚度的金屬板而制得具有敞開的上部和底部的所述棱柱形主體，所述上部密封部件和底部密封部件對應(yīng)于棱柱形主體的上部和底部中的每一個的形狀。
[0015]本發(fā)明還意在提供一種易于制造棱柱形電池單兀、同時提尚生廣率且獲得尚廣率的方法。
[0016]技術(shù)方案
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種制造電池單元的方法，該電池單元包括電極組件，該電極組件包括介于陰極和陽極之間的分隔件，并且被密封在棱柱形電池外殼內(nèi)，該方法包括:
[0018](a)彎曲然后焊接具有預(yù)定厚度的金屬板，以制造上部和底部敞開的棱柱形主體；
[0019](b)制造上部密封部件和底部密封部件，所述上部密封部件和底部密封部件與棱柱形主體的上部和底部中的每一個的形狀相對應(yīng)；
[0020](c)使得棱柱形主體的底部和底部密封部件相接觸，然后對其進行焊接；
[0021](d)將電極組件插入根據(jù)步驟(c)制造的、底部被密封的電池外殼中；和
[0022](e)使得根據(jù)步驟(d)制造的電池外殼的上部和上部密封部件相接觸，然后對其進行焊接。
[0023]因此，與深拉法相比，通過將分段的外殼部件結(jié)合到一起，可以降低根據(jù)本發(fā)明的制造電池單元的方法的制造成本。另外可以大大地縮短電池單元的總制造周期。此外，可以通過不同設(shè)計來制造電池單元，并且同時，可以減小產(chǎn)品的不良率。
[0024]在一個實施例中，根據(jù)步驟(a)彎曲的金屬板的疊置的兩個端部可以在端部的區(qū)域相接觸的狀態(tài)下被焊接。在此情形中，根據(jù)需要，可以在疊置的兩個端部以預(yù)定寬度疊置的狀態(tài)下來焊接彎曲的金屬板。
[0025]特別地，兩個端部疊置的寬度可以在0.1mm到10_的范圍中?？梢栽谶M行乳制之后來焊接疊置部分，從而使得重疊部分的厚度為金屬板的厚度的110%到150%。
[0026]這種焊接外殼部件的方法并不具體受限，只要外殼部件可以被高強度結(jié)合且被密封即可。例如，焊接方法可以是激光焊接方法、電弧焊接方法、電阻焊接方法、氣體焊接方法、超聲波焊接方法等。在這些焊接方法中，激光焊接方法可以是更加優(yōu)選的。
[0027]構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的棱柱形電池單元的金屬板和密封部件的材料不受具體限制，只要這些材料具有適合于電池外殼的性質(zhì)、可以被制造成板型并且可以在單元外殼的制造過程中使用即可。具體地，這些材料可以是鋁或者鋁合金。
[0028]另外，電池外殼具有預(yù)定的厚度。例如，電池外殼可以具有0.1mm到1mm的厚度。當(dāng)電池外殼太厚時，最終電池單元產(chǎn)品的總厚度或者體積可能放大。相反，當(dāng)電池外殼太薄時，電池外殼可能不具有期望的機械強度，并且在受到外部沖擊時無法保護棱柱形電池單元。因此，厚度在以上范圍以外的電池外殼不是優(yōu)選的。
[0029]可以例如通過鍛造、切坯或者剪切工藝來制造上部密封部件和底部密封部件。上部密封部件可以包括用于電解質(zhì)注入的電解質(zhì)注入端口。
[0030]同時，在鋰二次電池的制造期間，鋰二次電池經(jīng)歷形成工序。形成工序是在組裝鋰二次電池之后對鋰二次電池進行充電和放電、以激活鋰二次電池的工序。在鋰二次電池的充電期間，從鋰二次電池的陰極排放的鋰離子迀移到用作鋰二次電池的陽極的碳電極。此時，在陽極的表面處形成固體電解質(zhì)界面(SEI)膜。
[0031]在該形成工序中，鋰二次電池以預(yù)定范圍內(nèi)的恒定電流或者恒定電壓來進行反復(fù)地充電和放電。為了有效地執(zhí)行電池單元的激活過程，電池外殼的外表面的至少一部分被絕緣性材料覆蓋。
[0032]絕緣性材料不被具體地限制，只要絕緣性材料覆蓋在棱柱形箱體的外表面上、以將棱柱形箱體的外表面與外部絕緣即可。例如，可以通過在棱柱形箱體的外表面上對氧化鋁進行陽極化處理、將絕緣材料噴涂到棱柱形箱體的外表面或者將絕緣薄膜標簽布設(shè)到棱柱形箱體的外表面來實現(xiàn)利用絕緣性材料來覆蓋棱柱形箱體的目的。