圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电池领域，尤其涉及圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式。
【背景技术】
[0002]传统的圆柱型电池-如18650圆柱型锂离子电池，正负极片多采用单一极耳的设计，无论极耳设置在极片的任一位置，极耳的尺寸、极耳与极片金属箔材、钢壳以及盖帽之间的焊接状态等都是影响电池物理内阻的主要因素，焊接不良时甚至可以使电池的整体内阻增加几百毫欧。目前，即使采用类似软包锂电池多极耳设计结构的某些圆柱型动力型产品，也最多只能将内阻降低到ΙΟπιΩ左右，无法进一步降低。而多极耳(两极耳以上)结构的设置，会对底焊、盖板焊接等工序带来一定的不便，增加焊接不良的风险和内阻增大的几率，进一步的，还会因需要加大折极耳的空间而损失一部分电池容量。
[0003]针对圆柱型电池-如18650圆柱型锂离子电池物理内阻较高的问题，目前主要从以下几个方面着手解决:1、基于金属物理内阻的计算原理R= P*L/S(其中，ρ是金属材料的固有电子导电率，L是金属材料的长度，S是金属材料的横截面积)，采用电子导电率更高的金属材料做极耳、降低极耳的长度、或增加极耳的横截面积(即，使用更厚的极耳)来降低极耳部分的物理内阻；2、增加极耳的个数，以确保极片整体的物理内阻最低；3、改善极耳与极耳、极耳与钢壳、极耳与盖板之间的焊接效果，以降低焊接内阻。然而，18650圆柱型锂离子电池领域现有使用的铝极耳和镍极耳的电子导电率较高、生产可加工性能优良，且在价格上存在很大优势，故改变极耳金属材料的作法在短期内无法实现；减小极耳长度会对焊接造成一定的不便；增厚极耳的厚度和增加极耳的个数会因钢壳内部空间有限而难以实施；故优化焊接效果、降低焊接内阻即成为了该课题的主要改善方向。
【发明内容】
[0004]本发明旨在解决现有技术存在的上述问题，提供一种圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，从而实现圆柱型电池的无极耳焊接，节省极耳或/和极耳折曲的空间，提升圆柱型电池的能量密度。
[0005]本发明是这样实现的，一种圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，包括下述步骤:
[0006]将圆柱型电池卷芯置于旋转台上，卷芯纵轴固定，启动旋转台，使卷芯以卷芯纵轴为中心、顺时针或逆时针方向匀速旋转；
[0007]将具有垂直平面的硬质件设置于卷芯留白的外围，并使硬质件的一纵向垂直面朝向卷芯方向并与卷芯纵轴平行，硬质件的一横向垂直面朝下并与旋转台平行；
[0008]将硬质件由远离卷芯的方向向卷芯纵轴方向匀速推进，且硬质件的推进方向为直线型，使所述硬质件在卷芯旋转的同时对卷芯上端留白进行拍平。
[0009]本发明结合实际生产可操作的情况进行汇总分析和优化，将降低内阻的重点放在焊接效果的改善方面。通过将卷芯经过特殊的预处理对卷芯留白进行拍平，实现正负极片上无超焊极耳、多点状接触焊点的激光焊接方式，从而减少了传统圆柱型电池制成过程中极片上超焊极耳的工步，简化其生产制成工艺，提高了生产效率，更重要的是，避免了传统圆柱型电池生产过程中带来的一系列内阻增大的问题，且节省传统工艺中折曲极耳的空间，提升了圆柱型电池的能量密度，如，2.2Ah圆柱型18650锂离子的重量能量密度至少可提尚5%。
【附图说明】
[0010]图1是本发明实施例提供的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式示意图。
【具体实施方式】
[0011]为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0012]本发明实施例提供了一种圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，包括下述步骤，如附图1所示:
[0013]S01.将圆柱型电池卷芯1置于旋转台2上，卷芯纵轴11固定，启动旋转台2，使卷芯1以卷芯纵轴11为中心、顺时针或逆时针方向匀速旋转；
[0014]S02.将具有垂直平面的硬质件3设置于卷芯留白12的外围，并使硬质件3的一纵向垂直面31朝向卷芯1方向并与卷芯纵轴11平行，硬质件3的一横向垂直面32朝下并与旋转台2平行；
[0015]S03.将硬质件3由远离卷芯1的方向向卷芯纵轴11方向匀速推进，且硬质件3的推进方向为直线型，使所述硬质件3在卷芯1旋转的同时对卷芯上端留白12处进行拍平。
[0016]具体的，上述步骤S01中，将圆柱型电池卷芯1置于旋转台2上，卷芯纵轴11固定，使卷芯1转动时转动轨迹不会发生偏离。该步骤中，所述卷芯1旋转的方向没有要求，顺时针或逆时针旋转均可，但是，要在整个圆柱型电池无极耳焊接的预处理方过程中，保持卷芯1的旋转方向一致。
[0017]本发明实施例中，所述旋转台2的转速不宜过高，以避免后续对留白12进行拍平处理时留白处金属箔材破损、或金属肩飞溅等，造成卷芯质量的损坏。具体的，所述旋转台2的转速优选为30-800转/min，进一步地，所述旋转台2的转速优选为200-500转/min。
[0018]上述步骤S02中，所述硬质件3的设置，是实现圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式的关键。作为优选实施例，所述硬质件3为表面光滑平整的金属、木质、塑胶板、钢化玻璃类硬质件，当然，所述金属包括合金。应当理解，上述硬质件为优选材质的硬质件，其他材质的硬质件也能用于本发明实施例。进一步地，所述硬质件3优选为规则的长方体。具体的，可以为金属棍、木棍、或三合板、复合板、塑胶板、钢化玻璃板材质的硬质件。进一步地，所述硬质件3需要具有一定强度和硬度，强度和硬度没有强制要求，只需满足在后续拍平处理过程中，保证拍平效果平整密实、外形美观的同时，不发生变形即可。当然，所述硬质件3与卷芯1接触的垂直面均为平面。
[0019]所述硬质件3的位置设置于卷芯留白12的外围，在进行拍平处理前，可不与所述卷芯1直接接触，也可在不影响所述卷芯1质量的前提下，置于所述卷芯1的最外圈。
[0020]上述硬质件3中，为了提高拍平处理效率，并实现外观平整、排列规则、整齐的效果，所述硬质件纵向垂直面31的宽度优选为l-100mm，进一步地，所述硬质件纵向垂直面31的宽度优选为20-40mm，更优选为30mm ;所述硬质件横向垂直面32的宽度优选为l-100mm，进一步地，所述硬质件横向垂直面32的宽度优选为20-40mm，更优选为30mm，以便下述步骤S03推进的过程中，能大于卷芯横切面的直径，从而对留白12进行高效、美观的拍平。
[0021]进一步的，所述硬质件纵向垂直面31的高度优选为1-30_，进一步地，所述硬质件纵向垂直面31的高度优选为5-10mm，更优选为7mm。更进一步的，所述硬质件3朝下并与旋转台平行的横向垂直面32置于卷芯留白12的顶端和隔膜上边缘之间，从而使得拍平尚度4小于卷芯留白12的尚度。
[0022]上述步骤S03中，在拍平处理前，将硬质件3移至靠近卷芯1的最外圈处，并在卷芯1旋转的同时，将硬质件3缓慢从卷芯1的一侧推进至卷芯纵轴11方向。作为优选实施例，所述硬质件3的推进速度为l-50mm/s，推进速度过快容易造成卷芯金属箔材破损、金属肩飞溅等不良后果，从而影响卷芯1的质量。本发明实施例硬质件3横向垂直面32 (即切割面，与卷芯上端面接触的一面)低于卷芯上端面初始高度的高度差4，即为需将卷芯拍平的高度。具体的，所述拍平的高度小于5mm。
[0023]传统正负极极耳焊接采用的均是超声焊接，对极片和基底箔材的外观要求不高，且多极耳的结构会导致装配时折极耳占用过多空间。本发明实施例结合实际生产可操作的情况进行汇总分析和优化，将降低内阻的重点放在焊接效果的改善方面。在卷芯焊接之前，通过将卷芯经过特殊的预处理对卷芯两端箔材基底进行整形拍平，达到外观平整、排列规律、整齐的要求，再使用激光焊接确保焊点牢固。同时，经过上述预处理，可实现正负极极片上无超焊极耳、多点状接触焊点的激光焊接方式，从而减少了传统圆柱型电池制成过程中极片上超焊极耳的工步，简化其生产制成工艺，提高了生产效率，更重要的是，避免了传统圆柱型电池生产过程中带来的一系列内阻增大的问题，且节省传统工艺中折曲极耳的空间，提高了钢壳内部的空间利用率，提升了圆柱型电池的能量密度，如，2.2Ah圆柱型18650锂离子的重量能量密度至少可提高5%。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，包括下述步骤: 将圆柱型电池卷芯置于旋转台上，卷芯纵轴固定，启动旋转台，使卷芯以卷芯纵轴为中心、顺时针或逆时针方向匀速旋转； 将具有垂直平面的硬质件设置于卷芯留白的外围，并使硬质件的一纵向垂直面朝向卷芯方向并与卷芯纵轴平行，硬质件的一横向垂直面朝下并与旋转台平行； 将硬质件由远离卷芯的方向向卷芯纵轴方向匀速推进，且硬质件的推进方向为直线型，使所述硬质件在卷芯旋转的同时对卷芯上端留白进行拍平。2.如权利要求1所述的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，其特征在于，所述硬质件为表面光滑平整的金属、木质、塑胶板、钢化玻璃类硬质件。3.如权利要求2所述的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，其特征在于，所述硬质件为长方体。4.如权利要求1-3任一所述的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，其特征在于，所述硬质件的推进速度为l_50mm/s。5.如权利要求1-3任一所述的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，其特征在于，所述旋转台的旋转速度为30-800转/min。6.如权利要求1-3任一所述的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，其特征在于，所述硬质件横向垂直面的宽度为l-100mm。7.如权利要求1-3任一所述的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，其特征在于，所述硬质件纵向垂直面的宽度为l-100mm。8.如权利要求1-3任一所述的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，其特征在于，所述硬质件纵向垂直面的高度为l_30mm。9.如权利要求1-3任一所述的圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，其特征在于，所述硬质件朝下并与旋转台平行的水平垂直面置于卷芯的隔膜上边缘和留白的顶端之间。
【专利摘要】本发明适用于圆柱型电池领域，提供了一种圆柱型电池无极耳焊接的预处理方式，包括下述步骤：将圆柱型电池卷芯置于旋转台上，卷芯纵轴固定，启动旋转台，使卷芯以卷芯纵轴为中心、顺时针或逆时针方向匀速旋转；将具有垂直平面的硬质件设置于卷芯留白的外围，并使硬质件的一纵向垂直面朝向卷芯方向并与卷芯纵轴平行，硬质件的一横向垂直面朝下并与旋转台平行；将硬质件由远离卷芯的方向向卷芯纵轴方向匀速推进，且硬质件的推进方向为直线型，使所述硬质件在卷芯旋转的同时对卷芯上端留白进行拍平。
【IPC分类】H01M2/26
【公开号】CN105449146
【申请号】CN201510182738
【发明人】宇妍, 赵悠曼, 程建良
【申请人】东莞市创明电池技术有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年4月16日