一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種端面焊的鋰離子電池，具體地說是一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，屬于化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域。
【【背景技術(shù)】】
[0002]鋰離子電池因為具有較高的能量密度、更大的放電功率、自放電小和壽命長，而成為電動汽車電池發(fā)展的方向。新能源車動力電池具有比能量高、比功率大、自放電少、使用壽命長及安全性好等特性。制約電動汽車發(fā)展的因素一一高倍率大電流動力鋰離子電池，其生產(chǎn)制造系統(tǒng)的自動化，對電池材料、電池結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝提出了更高的要求。
[0003]目前，鋰離子動力電池自動化程度最高的是圓柱形鋰離子電池，現(xiàn)有技術(shù)裝配時一般采用單極耳或多極耳集流方式，多極耳的集流效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不上端面焊的集流效果。端面焊技拋棄了一貫的極耳結(jié)構(gòu)，采用涂布留白工藝，制成單側(cè)集流體留白的電芯，再采用端面焊接金屬匯流片的工藝，金屬匯流片作為電流引出裝置可大幅降低電芯內(nèi)阻與高倍率充放下的溫升，提高電池循環(huán)壽命。同時，通過端面焊技術(shù)，可完全實現(xiàn)鋰離子動力電池的高倍率充放電能力。
[0004]現(xiàn)常用的端面焊集流體為圓形或方形，由引流極耳與蓋帽連接。不管采用何種方式的集流體，都存在引流極耳需人工折彎-整形，且極耳的折彎面是直線形，易與圓柱形殼體碰壁，造成電芯短路；集流體的極耳與蓋帽焊接時容易虛焊，造成電池內(nèi)阻較大，嚴(yán)重影響電池的充放電過流能力和溫升。極柱與蓋板的鉚接結(jié)構(gòu)常用的密封圈及三者接觸部位均為豎直結(jié)構(gòu)，電解液易泄露，造成電池報廢。另外，現(xiàn)有技術(shù)在解決電芯在殼體里軸向竄動的問題時，一般采用對殼體定位滾槽或加壓緊密封圈的方法，但是這些方法存在以下問題:
1.對殼體滾槽增加工序、使成本增加；2.加壓緊密封圈只能人為操作加入，且加入后需要對壓緊密封圈進(jìn)行整形定位，避免蓋板在嵌入殼體時的不便，這無疑又增加了產(chǎn)品的返修率和不良率。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明針對以上問題，提供一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，該電池制造工序更加簡單，集流效果明顯，極大地降低電池內(nèi)阻和高倍率充放下的溫升。同時，該電池也有利于減少人為造成的的不良品，便于實現(xiàn)高倍率、高容量圓柱形鋰離子電池的自動化生產(chǎn)、裝配，其采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，包括由外殼及由正極片、隔膜、負(fù)極片卷繞成的電芯，其特征是:所述電芯的中心插入中心管(3)，電芯兩端的空箔揉平面上分別焊接對應(yīng)的正極匯流片(10)、負(fù)極匯流片(9)，匯流片的卷芯上焊接相應(yīng)的正極導(dǎo)電極柱
(13)、負(fù)極導(dǎo)電極柱(8)，所述正負(fù)導(dǎo)電極柱(8、13)與正負(fù)蓋板(5、12)連接，正負(fù)極蓋板(5、12)與圓管殼體(I)激光焊接密封。
[0007]所述正負(fù)極片外端空出一段空白箔材，并兩端超聲揉平。
[0008]所述匯流片(9、10)上有均勻分布的焊接凹槽且有中心孔。
[0009]所述正負(fù)極導(dǎo)電極柱(8、13)下端置于正負(fù)極匯流片(9、10)的中心孔內(nèi)，
[0010]所述正負(fù)極導(dǎo)電柱(8、13)中心有螺孔(7、14)，所述正極導(dǎo)電極柱(13)中心設(shè)有注液孔(16) ο
[0011]所述注液孔(16)與正極導(dǎo)電極柱螺孔(14)同心，并在注液孔(16)內(nèi)置鋼珠
(11)0
[0012]所述導(dǎo)電極柱(8、13)與蓋板(5、12)鉚接嵌合并注塑絕緣密封圈(6、15)。
[0013]所述鉚接嵌合呈圓弧凹凸結(jié)合形狀且緊密結(jié)合。
[0014]所述負(fù)極蓋板(5)上設(shè)有防爆閥⑷。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]本發(fā)明使電池制造工序更加簡單，集流效果明顯，極大地降低電池內(nèi)阻和高倍率充放下的溫升。同時，該電池也有利于減少人為造成的的不良品，便于實現(xiàn)高倍率、高容量圓柱形鋰離子電池的自動化生產(chǎn)、裝配。
【【附圖說明】】
[0017]圖1是本發(fā)明實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明正極蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明負(fù)極蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明使用的匯流片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實施方式】】
[0021]下面結(jié)合具體實施實例和附圖對本發(fā)明的一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]圖1-圖4中，包括圓管殼體(I)、卷繞電芯(2)、中心管(3)、開啟安全閥4、負(fù)極蓋板5、負(fù)極密封圈6、負(fù)極極柱螺孔7、負(fù)極導(dǎo)電極柱8、負(fù)極匯流片9、正極匯流片10、封口鋼珠11、正極蓋板12、正極導(dǎo)電極柱13、正極極柱螺孔14、正極密封圈15、注液孔16。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明是一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，包括圓管殼體I及圓管內(nèi)的卷繞電芯2，中心管3沿電芯軸向設(shè)置于電芯2的中心，所述電芯2的端面為平面結(jié)構(gòu)，在正極端面激光焊接正極匯流片10，在所述正極匯流片10上激光焊接正極導(dǎo)電極柱13，正極導(dǎo)電極柱13與正極密封圈15、正極蓋板12相嵌合并封裝成一體，正極蓋板12在嵌合前已設(shè)置正極密封圈15，所述的正極導(dǎo)電極柱中心有螺孔14和注液孔16，注液孔16與螺孔14同心，注液孔內(nèi)設(shè)置鋼珠10，螺孔和注液孔14在封口前溝通電芯2內(nèi)腔。在負(fù)極端面激光焊接負(fù)極匯流片9，在所述負(fù)極匯流片10上激光焊接負(fù)極導(dǎo)電極柱13，負(fù)極導(dǎo)電極柱13與負(fù)極蓋板12、負(fù)極密封圈6相嵌合并封裝成一體，負(fù)極蓋板5在嵌合前已設(shè)置正極密封圈6，負(fù)極蓋板5上設(shè)置有開啟安全閥4，所述的負(fù)極導(dǎo)電極柱13上端有螺孔14。
[0024]如圖2所示，所述正極蓋板的平面示意圖，蓋板中心有貫通孔12-1，貫通孔內(nèi)設(shè)置圓弧狀凹槽。
[0025]如圖3所示，所述負(fù)極蓋板的平面示意圖，蓋板中心有貫通孔12-1，貫通孔內(nèi)設(shè)置圓弧狀凹槽，負(fù)極蓋板上有銑出的開啟安全閥4。
[0026]如圖4所示，所述的負(fù)極匯流片9上開設(shè)有中心孔9-1，負(fù)極匯流片9表面徑向設(shè)置有六個焊接凹槽9-2，所述焊接凹槽9-2將匯流片均分成六個區(qū)域，每個區(qū)域中開設(shè)有導(dǎo)液孔9-3，所述導(dǎo)液孔9-3呈等腰直角三角形。正極匯流片10與結(jié)構(gòu)與上述負(fù)極匯流片結(jié)構(gòu)9相同，其與正極匯流片10的區(qū)別在于當(dāng)匯流片用于電池負(fù)極時，匯流片中的導(dǎo)電極柱更名為正極導(dǎo)電極柱13。
[0027]本發(fā)明的一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池在制造過程中主要采用如下工藝步驟:
[0028]1.電芯2兩端超聲揉平:為給集流體提供良好的焊接面，對鋰離子電池電芯兩端的空箔端面進(jìn)行揉平，在超聲輔助下對電芯空箔端面揉平一定的厚度，以保證電芯端面結(jié)實平整，這樣就可以與正極集流體10和負(fù)極集流體9充分接觸，便于焊接。
[0029]2.正極匯流片10、負(fù)極匯流片9與電芯2揉平面進(jìn)行焊接:匯流片與對應(yīng)的電芯正負(fù)極端面對準(zhǔn)后，激光焊接使集流體與端面充分接觸，這樣的集流方式可大幅降低電池的接觸內(nèi)阻，提高電池的過流能力，使電池的性能得到充分的發(fā)揮。焊接完正極后，焊接負(fù)極。激光焊接匯流片后對電芯進(jìn)行短路測試，不短路的電芯方可進(jìn)入下一道工序。
[0030]3.匯流片上焊接導(dǎo)電極柱:將正負(fù)導(dǎo)電極柱8、13分別插入到匯流片的中心孔，對二者的接觸部位進(jìn)行激光焊接。
[0031]4.對電芯兩端進(jìn)行包膠帶及膠帶整形:將電芯端部包膠，確保電芯兩端與殼體絕緣；對膠帶整形，使電芯后續(xù)可順利入殼。
[0032]5.電芯2入殼:將電芯緩慢、平行低向下推入進(jìn)圓管殼體1，在此過程中需避免殼體邊緣刮擦到電芯。
[0033]6.將正負(fù)極蓋板12、5分別與相應(yīng)的正負(fù)極導(dǎo)電極柱13、8相嵌，蓋板與圓管I嵌入口 ο
[0034]7.正極蓋板12、負(fù)極蓋板5與圓管I外殼進(jìn)行環(huán)焊密封。
[0035]8.電池烘干、抽真空、注液:通過正極導(dǎo)電極柱12上的注液孔16對電池進(jìn)行注液，注液后將封口鋼珠11通過螺孔14放進(jìn)注液孔16，機械敲擊將注液孔密封。至此，電池裝配完畢。
【主權(quán)項】
1.一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，包括由外殼及由正極片、隔膜、負(fù)極片卷繞成的電芯，其特征是:所述電芯的中心插入中心管(3)，電芯兩端的空箔揉平面上分別焊接對應(yīng)的正極匯流片(10)、負(fù)極匯流片(9)，匯流片的卷芯上焊接相應(yīng)的正極導(dǎo)電極柱(13)、負(fù)極導(dǎo)電極柱(8)，所述正負(fù)導(dǎo)電極柱(8、13)與正負(fù)蓋板(5、12)連接，正負(fù)極蓋板(5、12)與圓管殼體(I)激光焊接密封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，其特征在于:所述正負(fù)極片外端空出一段空白箔材，并兩端超聲揉平。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，其特征在于:所述匯流片(9、10)上有均勻分布的焊接凹槽且有中心孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，其特征在于:所述正負(fù)極導(dǎo)電極柱(8、13)下端置于正負(fù)極匯流片(9、10)的中心孔內(nèi)，所述正負(fù)極導(dǎo)電柱(8、13)中心有螺孔(7、14)，所述正極導(dǎo)電極柱(13)中心設(shè)有注液孔(16)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，其特征在于:所述注液孔(16)與正極導(dǎo)電極柱螺孔(14)同心，并在注液孔(16)內(nèi)置鋼珠(11)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，其特征在于:所述導(dǎo)電極柱(8、13)與蓋板(5、12)鉚接嵌合并注塑絕緣密封圈(6,15) ο7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，其特征在于:所述鉚接嵌合呈圓弧凹凸結(jié)合形狀且緊密結(jié)合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，其特征在于:所述負(fù)極蓋板(5)上設(shè)有防爆閥⑷。
【專利摘要】本實用新型公開了一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，屬于化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域。一種端面焊的圓柱形高倍率鋰離子電池，包括由外殼及由正極片、隔膜、負(fù)極片卷繞成的電芯，其特征是：電芯的中心插入中心管，在電芯兩端的空箔揉平面上分別焊接對應(yīng)的正極匯流片、負(fù)極匯流片，在焊接好匯流片的卷芯上焊接相應(yīng)的正極導(dǎo)電極柱、負(fù)極導(dǎo)電極柱，導(dǎo)電極柱與蓋板鉚接嵌合，正負(fù)極蓋板與圓管殼體激光焊接密封。其優(yōu)點在于：電池制造工序更加簡單，集流效果明顯，極大地降低電池內(nèi)阻和高倍率充放下的溫升。同時，該電池也有利于減少人為造成的不良品，便于實現(xiàn)高倍率、高容量圓柱形鋰離子電池的自動化生產(chǎn)、裝配。
【IPC分類】H01M2/26, H01M10/0587, H01M10/0525
【公開號】CN204834764
【申請?zhí)枴緾N201520431840
【發(fā)明人】焦奇方, 錢龍, 饒睦敏, 李瑤
【申請人】深圳市沃特瑪電池有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月17日