一种全极耳方形锂电池的及其制备方法与流程

本发明涉及一种全极耳锂电池的制备方法，属于锂电池技术领域。

背景技术：

目前由于锂电池具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多等优点，在智能手机、穿戴设备、电动自行车和新能源汽车等设备上得到广泛的应用，成为解决能源危机和环境污染等全球性问题的关键。随着电动汽车技术的日益完善，电动汽车和混合动力车离人们的日常生活越来越近，存在着巨大的商机，同时电动汽车对为其提供能量的锂离子电池的性能提出了更高的要求。

目前市场上广泛使用的硬壳锂电池，一般采取叠片式或卷绕式。叠片式方形电池生产效率较低、一致性差、放电倍率低、循环寿命短等问题，卷绕式方形电池生产效率较高，但电池一般采取焊接极耳引流的方式，由于极耳数量有限，电池倍率性能较差，难以在电动汽车及储能终端需要高倍率放电的装备应用。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有方形电池的上述缺陷，而设计的一种卷绕式方形全极耳电池。该电池具有生产效率高、工艺简单、循环性好、倍率性能突出等优点。

本发明的技术方案具体为：

一种全极耳方形锂电池，包括锂电池外壳，锂电池外壳包括壳体、盖板、底板，壳体为中空的铝型材，两端分别焊接固定盖板、底板，盖板设有注液孔及安全阀，盖板设有至少一个条形孔，每个孔中穿设负极极柱，负极极柱侧面开设环状的固定槽，该固定槽内卡进盖板条形孔的孔壁，在极柱与盖板之间垫有密封圈，极柱为中空结构，其内穿设负极全极耳，极柱的中空部分的截面面积大于负极全极耳的截面面积，极柱与负极全极耳之间的空间塞条，塞条外固定负极小盖板，极柱、负极全极耳、负极小盖板之间通过焊接成为一个整体，其整体形成电池负极；底板设有与盖板一样多的条形孔，每个孔中穿设正极极柱，正极极柱侧面开设环状的固定槽，该固定槽内卡进底板条形孔的孔壁，在正极极柱与底板之间垫有密封圈，正极极柱为中空结构，其内穿设正极全极耳，正极极柱的中空部分的截面面积大于正极全极耳的截面面积，在正极极柱与正极全极耳之间的空间嵌入塞条，塞条外固定正极小盖板，正极极柱、正极全极耳、正极小盖板之间通过焊接成为一个整体，其整体形成电池正极；电池外壳内为电芯，电芯为多层结构卷绕而成，分别为隔膜、正极极片、隔膜、负极极片、隔膜，正极极片与负极极片的中间部分为电能存储部分，两端的端部多层正极极片与负极极片分别焊接固定在一起形成正极全极耳、负极全极耳。

盖板条形孔的孔壁为z状的外凸结构，使极柱的下表面与盖板整体的下表面位于同一个平面，底板条形孔的孔壁为z状的外凸结构，使正极极柱的上表面与底板整体的上表面位于同一个平面。

塞条为弹性橡胶制成。

以上所有焊接都为搅拌摩擦焊。

一种如上述的全极耳方形锂电池的制备方法：

第一步，盖板、壳体和底板都采用微弧氧化技术进行处理，使表面形成优质的强化陶瓷膜；

第二步，将底板与壳体焊接固定；

第三步，按隔膜、正极极片、隔膜、负极极片、隔膜的顺序卷绕形成电芯，两端的端部多层正极极片与负极极片分别焊接固定在一起形成正极全极耳、负极全极耳，正极全极耳、负极全极耳的左右两侧都进行切角；

第四步，将电芯入壳，正极全极耳从正极极柱的中空部分引出，塞入橡胶塞条，嵌入正极小盖板，将正极小盖板、正极极柱焊接；

第五步，盖上盖板，将负极全极耳从负极极柱的中空部分引出，塞入橡胶塞条，嵌入负极小盖板，将负极小盖板焊接，盖板与壳体焊接；

第六步，从盖板的注液孔及安全阀注入电解液，完成后密封，成为电池。

上述所有焊接都为搅拌摩擦焊。

和现有技术相比，本发明设条形全极耳，扩大了极耳的表面面积，该电池具有生产效率高、工艺简单、循环性好、倍率性能突出等优点。

附图说明

图1为本发明专利的总体结构主视图及俯视图。

图2为本发明专利总体结构左视图。

图3为本发明专利电芯卷绕结构图。

图4为本发明专利电芯极耳切角示意图。

图5为本发明专利盖板结构图。

图6为本发明专利底板结构图。

图7为本发明专利壳体结构图。

具体实施方式

如图1，一种全极耳方形锂电池，包括锂电池外壳，锂电池外壳包括壳体1、盖板2、底板15，壳体1为中空的铝型材，两端分别焊接固定盖板2、底板15。盖板设有注液孔31及安全阀32，方便注入电解液。壳体壁厚0.5mm，盖板和底板均为铝板，厚度1-1.5mm，盖板、底板均设有双极柱，底板为正极极柱，盖板上为负极极柱，正极极柱材质为铝，负极极柱材质为铜，正极极柱和底板，负极极柱和盖板之间为密封圈，使正极极柱与底板、负极极柱与盖板实现密封。

如图2、图5，盖板2设有至少一个条形孔（图中为两个），每个孔中穿设负极极柱4，负极极柱4侧面开设环状的固定槽，该固定槽内卡进盖板2条形孔的孔壁，在极柱4与盖板2之间垫有密封圈3，为了增加内部的体积，盖板2条形孔的孔壁为z状的外凸结构，使极柱4的下表面与盖板2整体的下表面位于同一个平面。极柱4为中空结构，其内穿设负极全极耳5，为了方便在极柱4中装配负极全极耳5，极柱4的中空部分的截面面积大于负极全极耳5的截面面积，装配完成后，在极柱4与负极全极耳5之间的空间嵌入弹性橡胶制成的塞条7，塞条7外固定负极小盖板6，极柱4、负极全极耳5、负极小盖板6之间通过焊接成为一个整体，其整体形成电池正极。

如图2、图6，底板15设有与盖板2一样多的条形孔，每个孔中穿设正极极柱8，正极极柱8侧面开设环状的固定槽，该固定槽内卡进底板15条形孔的孔壁，在正极极柱8与底板15之间垫有密封圈3，为了增加内部的体积，底板15条形孔的孔壁为z状的外凸结构，使正极极柱8的上表面与底板15整体的上表面位于同一个平面。正极极柱8为中空结构，其内穿设正极全极耳9，为了方便在极柱4中装配正极全极耳9，正极极柱8的中空部分的截面面积大于正极全极耳9的截面面积，装配完成后，在正极极柱8与正极全极耳9之间的空间嵌入弹性橡胶制成的塞条7，塞条7外固定正极小盖板10，正极极柱8、正极全极耳9、正极小盖板10之间通过焊接成为一个整体，其整体形成电池负极。

如果条形孔的轮廓与全极耳接近，会增加全极耳从负极极柱的中空部分引出的难度，特别是机器人装配，为此，正极极柱8的中空部分的截面面积大于正极全极耳9的截面面积，但是，这样会增加其连接的不稳定性。所以在其缝隙中填充弹性橡胶制成的塞条，为了不影响导电性能，胶条的外侧又固定小盖板，完美组合。

如图1、图3、图4，电池外壳内为电芯，电芯为多层结构卷绕而成，分别为隔膜13、正极极片12、隔膜13、负极极片14、隔膜13，正极极片12与负极极片14的中间部分为电能存储部分（一般两个侧面涂布活性物质），两端的端部多层正极极片12与负极极片14分别焊接固定在一起形成正极全极耳9、负极全极耳5。

如图4，为了方便其通过极柱，正极全极耳9、负极全极耳5的左右两侧都进行切角，切除部分参见图4中a区。

以上所有焊接都为搅拌摩擦焊。

为了增加强度，盖板、壳体和底板均采用微弧氧化技术进行处理，使表面形成优质的强化陶瓷膜层。这样可以大幅度地提高了材料的表面硬度，良好的耐磨损性能，良好的耐热性及抗腐蚀性，有良好的绝缘性能。

本电池的制备方法：

第一步，盖板、壳体和底板都采用微弧氧化技术进行处理，使表面形成优质的强化陶瓷膜。

第二步，将底板与壳体焊接固定。

第三步，按隔膜、正极极片、隔膜、负极极片、隔膜的顺序卷绕形成电芯，两端的端部多层正极极片与负极极片分别焊接固定在一起形成正极全极耳、负极全极耳，正极全极耳、负极全极耳的左右两侧都进行切角。

第四步，将电芯入壳，正极全极耳从正极极柱的中空部分引出，塞入橡胶塞条，嵌入正极小盖板，将正极小盖板、正极极柱焊接。

第五步，盖上盖板，将负极全极耳从负极极柱的中空部分引出，塞入橡胶塞条，嵌入负极小盖板，将负极小盖板焊接，盖板与壳体焊接。

第六步，从盖板的注液孔及安全阀注入电解液，完成后密封，成为电池。

上述所有焊接都为搅拌摩擦焊。