多极耳圆柱锂离子电池的制作方法及其锂离子电池与流程

1.本发明涉及电池制作领域，尤其是一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法及其锂离子电池。


背景技术：

2.目前的圆柱锂离子电池由于极耳少而引起电池发热，要增加电池容量，直径增加，发热更严重。因此，需要在增加电池直径的同时，还要想办法降低电池内阻来减低发热。目前，通常降低电池内阻的方式是采用多极耳和全极耳方案。全极耳方案可以有效的降低电池内阻，但是在焊接和组装上还存在许多问题，没有大面积推广。现有技术中，圆柱锂离子电池中的正极多极耳制作技术比较成熟，而负极多极耳的一般制作方法是：首先在负极极片的一侧焊接多个极耳，与正极极片和隔膜配合卷绕成电芯后，再将负极多极耳进行柔平，然后，在柔平后的负极多极耳上用激光焊接的方法焊接一个集流片，将焊有集流片的电芯装入钢壳内，采用点焊的方式将集流片与钢壳的内底面进行焊接。这种制作负极多极耳圆柱锂电池的方法存在如下问题，一是多个负极极耳在卷绕成电芯后，多个负极极耳不能完全重叠在一起，影响对负极多极耳的柔平，且在柔平的过程中容易产生碎渣，造成电池短路，降低了电池的合格率；二是负极多极耳与集流片之间的焊接，以及集流片与钢壳内底面之间的焊接，均存在有虚焊的可能，虚焊同样会增加电池的内阻，造成电池容易发热，严重时，整个电池都会报废；三是集流片占用了电池内部空间，会减小相同体积大小电池的容量；四是制作工艺繁杂，需要焊接多个极耳，电芯卷绕、多极耳柔平、在负极多极耳上焊接集流片，以及装壳后将集流片焊接在钢壳的内底面上等多道工序。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种负极多极耳能完全重叠在一起、不需要柔平、不需要集流片的多极耳圆柱锂离子电池的制作方法。
4.本发明的另一个目的是：提供一种由上述方法制作出来的锂离子电池。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：提供一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，包括如下步骤：s1、将正极极片和负极极片用隔膜分隔后卷绕成圆柱形电芯，其中，正极端为多极耳正极，负极端为极耳坯负极；s2、将所述极耳坯负极采用模切方式切割出一组负极多极耳，所有负极多极耳从圆心孔开始到最外层形成整齐的多层层叠结构；s3、将所述负极多极耳向圆心孔方向折压，使负极多极耳覆盖过圆心孔；s4、将s3制成的半成品圆柱形电芯装入钢壳内，使所述负极多极耳抵靠在所述钢壳的内底面上；s5、从所述半成品圆柱形电芯的正极端的圆心孔口插入超声波焊机的焊针，使所述焊针的焊针头将所述负极多极耳压紧在所述钢壳的内底面上；启动超声波焊机将所述负
极多极耳焊接在所述钢壳的内底面上；s6、将所述多极耳正极与电池正极盖板电性连接，并在电池正极盖板与钢壳的上端之间设置密封件，形成多极耳圆柱锂离子电池。
6.作为对本发明的改进，所述模切方式是采用纵向刀片沿电芯的轴向方向，将极耳坯负极切成左、中、右三个部分，其中，中间部分的宽度要大于或等于圆心孔口的直径，且中间部分正对所述圆心孔口；采用横向刀片沿电芯的径向方向切除左、右两个部分；且采用横向刀片沿电芯的径向方向切除中间部分的一半，只保留中间部分的另一半。
7.作为对本发明的改进， 所述圆心孔的直径在大于等于4mm小于等于10mm之间选择。
8.作为对本发明的改进，所述圆心孔的直径在5mm-9mm之间选择。
9.作为对本发明的改进，所述超声波焊机的功率为大于等于200瓦小于等于2000瓦；振动频率为大于等于40khz小于等于410khz。
10.作为对本发明的改进，所述超声波焊机的焊针的长度为大于等于90mm小于等于200mm；所述焊针的直径为大于等于2.5mm小于等于9mm；在所述焊针的焊针头的自由端的端面上设有花纹。
11.作为对本发明的改进，所述花纹为凸起球点或凸起网格纹。
12.本发明还提供一种多极耳圆柱锂离子电池，是用上述的多极耳圆柱锂离子电池的制作方法制成的。
13.本发明还提供一种多极耳圆柱锂离子电池，包括钢壳、电芯、电池正极盖板和密封件；所述电芯具有负极多极耳，所述负极多极耳被用超声波直接焊接在所述钢壳的内底面上；所述电芯具有多极耳正极，所述多极耳正极与电池正极盖板电性连接，所述密封件设在所述电池正极盖板与所述钢壳的上端之间。
14.作为对本发明的改进，所述密封件为环形密封件。
15.本发明由于先采用将极片卷绕形成极耳坯负极，再用模切的方式制成负极多极耳，这样，可以保证负极多极耳能完全重叠在一起；将折叠后的负极多极耳采用超声波直接焊接在钢壳的内底上，这样不仅不需要柔平工序，不会存在柔平工序中所产生的碎渣；本发明省去了集流片，也就避免了负极多极耳与集流征之间的虚焊问题。因此，本发明具负极多极耳能完全重叠在一起、不需要柔平、不需要集流片的优点。
附图说明
16.图1是本发明方法一种实施例的方框结构示意图。
17.图2是本发明方法的正极片、隔膜和负极片叠放结构示意图。
18.图3是图2卷绕后的结构示意图。
19.图4是图3中的全极耳被切割成多极耳后的结构示意图。
20.图5是本发明中的电池的局部剖视结构示意图。
具体实施方式
21.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.请参见图1-图4，图1-图4揭示的是一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，包括如下步骤：s1、将正极极片10和负极极片20用隔膜30分隔后卷绕成圆柱形电芯2，其中，正极端为多极耳正极101，负极端为极耳坯负极201；s2、将所述极耳坯负极201采用模切方式切割出一组负极多极耳21，所有负极多极耳21从圆心孔23（参见图5，下同）开始到最外层形成整齐的多层层叠结构；具体地说，本实施例中的所述模切方式是采用纵向刀片沿电芯的轴向方向往复运动，将极耳坯负极201切成左、中、右三个部分，其中，中间部分的宽度大于或等于圆心孔口的直径，且中间部分正对所述圆心孔口；采用横向刀片沿电芯的径向方向往复运动切除左、右两个部分；且采用横向刀片沿电芯的径向方向往复运动切除中间部分的一半，只保留中间部分的另一半；s3、将所述负极多极耳21向圆心孔方向折压，使负极多极耳覆盖过圆心孔；向圆心孔方向折压所述负极多极耳21可以采用手工折压，也可以采用机械折压；s4、将s3制成的半成品圆柱形电芯装入钢壳内，使所述负极多极耳抵靠在所述钢壳的内底面上；s5、从所述半成品圆柱形电芯的正极端的圆心孔口插入超声波焊机的焊针，使所述焊针的焊针头将所述负极多极耳压紧在所述钢壳的内底面上；启动超声波焊机将所述负极多极耳焊接在所述钢壳的内底面上；本实施例中，所述超声波焊机的功率为大于等于200瓦小于等于2000瓦；振动频率为大于等于40khz小于等于410khz。所述超声波焊机的焊针的长度为大于等于90mm小于等于200mm；所述焊针的直径为大于等于2.5mm小于等于6mm；在所述焊针的焊针头的自由端的端面上设有花纹。所述花纹为凸起球点或凸起网格纹。
23.s6、将所述多极耳正极与电池正极盖板电性连接，并在电池正极盖板与钢壳的上端之间设置密封件，形成多极耳圆柱锂离子电池。
24.本发明中，在s3步之前，即在折压所述负极多极耳21之前，可以先在圆心孔的下端放置防渣片24后，再折压所述负极多极耳21。
25.本发明中，或者，在s5步之前，即在插入超声波焊机的焊针之前，可以先在圆心孔的上端放置防渣片24后，再插入超声波焊机的焊针，利用焊针将防渣片24顶到圆心孔的下端，然后，再焊接。所述防渣片24可以是镍片或铜片，防渣片24的直径等于或略小于或略大于所述圆心孔的直径。
26.优选的， 所述圆心孔的直径在大于等于4mm小于等于10mm之间选择。所述圆心孔直径的大小与电池直径的大小成正比，电池直径越大则圆心孔的直径也越大。
27.优选的，所述圆心孔的直径可以5-9mm之间选择，如可以是5mm或6mm或7mm或8mm或9mm。
28.本发明还提供一种多极耳圆柱锂离子电池，是用上述的多极耳圆柱锂离子电池的制作方法制成的。
29.请参见图5，本发明还提供一种多极耳圆柱锂离子电池，包括钢壳1、电芯2、电池正极盖板3和密封件4；所述电芯2具有负极多极耳21，所述负极多极耳21被用超声波直接焊接在所述钢壳1的内底面上；所述电芯2具有多极耳正极22（图5中虚线），所述多极耳正极22与电池正极盖板3电性连接，所述密封件4设在所述电池正极盖板3与所述钢壳1的上端之间。
30.优选的，所述电芯2的最中心设有圆心孔23，在所述圆心孔23设有防渣片24，所述
防渣片24被一起与所述负极多极耳21焊接在所述钢壳1的内底面上，本实施例中的防渣片24是为了防止负极多极耳21在超声波焊接的过程中，负极多极耳21产生碎渣而进入圆心孔23内造成的电池短路的风险。所述防渣片24可以是镍片或铜片。
31.优选的，所述密封件4为环形密封件；所述环形密封件可以是硅胶或橡胶制成的。
32.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将正极极片和负极极片用隔膜分隔后卷绕成圆柱形电芯，其中，正极端为多极耳正极，负极端为极耳坯负极；s2、将所述极耳坯负极采用模切方式切割出一组负极多极耳，所有负极多极耳从圆心孔开始到最外层形成整齐的多层层叠结构；s3、将所述负极多极耳向圆心孔方向折压，使负极多极耳覆盖过圆心孔；s4、将s3制成的半成品圆柱形电芯装入钢壳内，使所述负极多极耳抵靠在所述钢壳的内底面上；s5、从所述半成品圆柱形电芯的正极端的圆心孔口插入超声波焊机的焊针，使所述焊针的焊针头将所述负极多极耳压紧在所述钢壳的内底面上；启动超声波焊机将所述负极多极耳焊接在所述钢壳的内底面上；s6、将所述多极耳正极与电池正极盖板电性连接，并在电池正极盖板与钢壳的上端之间设置密封件，形成多极耳圆柱锂离子电池。2.根据权利要求1所述的一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，其特征在于: 所述模切方式是采用纵向刀片沿电芯的轴向方向，将极耳坯负极切成左、中、右三个部分，其中，中间部分的宽度要大于或等于圆心孔口的直径，且中间部分正对所述圆心孔口；采用横向刀片沿电芯的径向方向切除左、右两个部分；且采用横向刀片沿电芯的径向方向切除中间部分的一半，只保留中间部分的另一半。3.根据权利要求1或2所述的一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，其特征在于: 所述圆心孔的直径在大于等于4mm小于等于10mm之间选择。4.根据权利要求3所述的一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，其特征在于: 所述圆心孔的直径是5mm-9mm之间选择。5.根据权利要求1或2所述的一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，其特征在于: 所述超声波焊机的功率为大于等于200瓦小于等于2000瓦；振动频率为大于等于40khz小于等于410khz。6.根据权利要求5所述的一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，其特征在于: 所述超声波焊机的焊针的长度为大于等于90mm小于等于200mm；所述焊针的直径为大于等于2.5mm小于等于9mm；在所述焊针的焊针头的自由端的端面上设有花纹。7.根据权利要求6所述的一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法，其特征在于:所述花纹为凸起球点或凸起网格纹。8.一种多极耳圆柱锂离子电池，其特征在于:是用权利要求1-7中任一项所述的多极耳圆柱锂离子电池的制作方法制成的。9.一种多极耳圆柱锂离子电池，其特征在于:包括钢壳（1）、电芯（2）、电池正极盖板（3）和密封件（4）；所述电芯（2）具有负极多极耳（21），所述负极多极耳（21）被用超声波直接焊接在所述钢壳（1）的内底面上；所述电芯（2）具有多极耳正极（22），所述多极耳正极（22）与电池正极盖板（3）电性连接，所述密封件（4）设在所述电池正极盖板（3）与所述钢壳（1）的上端之间。10.根据权利要求9所述的一种多极耳圆柱锂离子电池，其特征在于: 所述密封件（4）为环形密封件。

技术总结
一种多极耳圆柱锂离子电池的制作方法及其锂离子电池，其中，方法包括将正极极片和负极极片用隔膜分隔后卷绕成圆柱形电芯；将极耳坯负极采用模切方式切割出一组负极多极耳；将负极多极耳向圆心孔方向折压，使负极多极耳覆盖过圆心孔；将半成品圆柱形电芯装入钢壳内；插入超声波焊机的焊针，将负极多极耳焊接在所述钢壳的内底面上。本发明具负极多极耳能完全重叠在一起、不需要柔平、不需要集流片的优点。不需要集流片的优点。不需要集流片的优点。


技术研发人员：刘进前 杨宪宝
受保护的技术使用者：淮北市千锂鸟新能源科技有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/7/12