专利名称：复合电芯及锂离子电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种储能元器件，尤其涉及一种复合电芯及锂离子电池。
背景技术：
近年来，随着环保低碳理念的逐步推广，以及新材料和加工制造技术的飞速发展，锂离子电池的产能和应用领域不断扩展。据悉，2010年，我国锂离子二次电池的产量已达20亿只，共实现销售收入约200亿元。其应用领域也从传统的数码产品、电动玩具、UPS等行业向大容量、高功率的应用领域如电动工具、电动车辆等行业快速渗透，预期，在国家新能源汽车发展规划“十城千辆”项目的推动下，这种增长态势在以后的几年里会更加明显。市场的巨大需求，对锂离子电池尤其是动 力电池的规格和性能提出了更高的要求。基于市场的要求，在规格上，锂离子电池须具备更高的容量以满足交通工具续航里程的需要；在充放电性能上，锂离子电池必须具备优良的倍率特性和较小的内阻以满足交通工具或者其它应用设备的大电流充放电需求；而在当前技术水平下，提高电芯容量的根本方法是增加电池正负极极片上活性物质的含量，由于过高的面密度将会使极片的可靠性和导电性能降低，并且制造过程也不容易操作和监控，故在严格控制电芯的正负极极片的面密度的前提下，增加活性物质的含量会势必会使得极片的长度显著增长，生产中如果采用卷绕工艺，部分类型的电池电芯的极片长度甚至超过I. 5米，过长的极片会给加工制造过程带来不必要的麻烦，导致产品不良率的上升；并且，采用长极片的单体电芯的内阻也较大，不利于电池的高倍率充放电，从而一定程度上限制了锂离子电池的应用。基于上述产品存在的技术缺陷，有必要对该种类型的电池电芯技术进一步做出改进。
实用新型内容针对背景技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种复合电芯及锂离子电池，其能在保证电池容量不会减小的前提下，有效的降低电池的内阻。为了实现本实用新型的目的，在一个方面，本实用新型提供一种复合电芯，包括至少两单体电芯，所述各单体电芯分别设置有正极极耳和负极极耳，所述单体电芯的正极极耳通过正极极耳焊接轨迹为曲线的焊接方式而焊接为一体形成复合电芯正极，所述单体电芯的负极极耳通过负极极耳焊接轨迹为曲线的焊接方式而焊接为一体形成复合电芯负极。为了实现本实用新型的目的，在另一个方面，本实用新型提供一种锂离子电池，其包括密封壳体以及位于密封壳体内的复合电芯，其中所述复合电芯为本实用新型第一方面所述的复合电芯。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果(I)由于本实用新型的复合电芯具有至少两个单体电芯，各单体电芯之间的相同极性的极耳相连而分别形成复合电芯正负极。相同极性的极耳相连形成整体的复合电芯，对外即表现为多个单体电芯(大于等于两个)并联而形成的复合电芯，从而在保证增加电池容量的基础上，使整个复合电芯内阻降低，进而达到降低内阻增加电池容量技术效果。[0009](2)各单体电芯的正负极耳在进行两两同性极耳焊接时，为了进ー步降低电池正负极耳之间的接触内阻，在对单体电芯的正极极耳和负极极耳之间的焊接时，采用曲线形的焊接轨迹，由于焊接轨迹为曲线形，相对传统直线形的焊接方式，曲线形极耳焊接方式之间的焊点相对较多，同性极耳之间的接触面积变大，进而减小了同性极耳之间的接触电阻，提高了复合电芯的导电性能，从而最大限度的降低了应用有该复合电芯的锂离子电池的内阻，确保了锂离子电池的性能。
图I为两个单体电芯正极极耳连接时的结构示意图；图2为两个单体电芯负极极耳连接时的结构示意图；图3为图I的两个单体电芯正极极耳之间焊接的俯视结构示意图； 图4为图2的两个单体电芯负极极耳之间焊接的俯视结构示意图；图5为图3所不的另一俯视结构不意图；图6为应用有复合电芯的锂离子电池结构的立体结构示意图。其中，附图标记说明如下I锂离子电池11复合电芯正极13复合电芯负极15密封壳体IlAUlB单体电芯正极极耳 13A、13B单体电芯负极极耳111正极极耳焊接轨迹131负极极耳焊接轨迹
具体实施方式
以下结合附图来说明本实用新型的复合电芯及锂离子电池。首先说明根据本实用新型的复合电芯。图I为两个单体电芯正极极耳IlAUlB连接时的结构示意图；图2为两个单体电芯负极极耳13A、13B连接时的结构示意图；图3为图I的两个单体电芯正极极耳IlAUlB之间焊接的俯视结构示意图；图4为图2的两个单体电芯负极极耳13A、13B之间焊接的俯视结构不意图；在图I至图4所示的结构中，复合电芯包括两单体电芯。各单体电芯分别设置有正极极耳和负极极耳，即在图I和图2中，一个单体电芯设置有正极极耳IlA和负极极耳13A，而另ー个单体电芯设置有正极极耳IlB和负极极耳13B。所述单体电芯的正极极耳IlAUlB通过正极极耳焊接轨迹111为曲线的焊接方式而焊接为一体形成复合电芯正极11，如图I和图3所示。所述单体电芯的负极极耳13A、13B可通过负极极耳焊接轨迹131为曲线的焊接方式而焊接为一体形成复合电芯负极13，如图2和图4所示。在本实用新型中，所述各单体电芯可以是通过极片卷绕而形成的卷绕型电芯，或者是通过极片层叠而形成的叠片型电芯。图3示出了正极极耳焊接轨迹111的形状，其为S形。图5示出了正极极耳焊接轨迹111的另一形状，其为W形。图4示出了负极极耳焊接轨迹131的形状，其为S形，可替代地，也可采用图5所示的形状，即W形。当然不限于此，正极极耳焊接轨迹111和/或负极极耳焊接轨迹131还可为圆弧状、椭圆状、M形曲线。当然正极极耳焊接轨迹111和/或负极极耳焊接轨迹131或者为圆弧状、椭圆状、S形、W形、M形的任意组合。在图4至图5中，正极极耳焊接轨迹111和/或负极极耳焊接轨迹131由连续地焊线形成。可替代地，正极极耳焊接轨迹111和/或负极极耳焊接轨迹131由离散状分布的互相间隔的焊接点形成。在本实用新型中，焊接方式可采用激光焊接、电阻焊接或超声波焊接。优选采用激光焊接。与电阻焊、超声波和其它焊接技术相比较，激光焊接具有焊接速度快、深度大、变形小、几乎没有连接间隙、工装设备简单和操作环境易于调控等优点。此外，所述各单体电芯的正极极耳IlAUlB和负极极耳13A、13B也可通过焊接轨迹为曲线的焊接方式分别对应与所述各单体电芯的正、负极极片(未示出)相连。此时的焊接轨迹的曲线可以采用与正极极耳焊接轨迹111、负极极耳焊接轨迹131相同的曲线。此外，复合电芯表面缠绕且粘接有耐热胶带(未示出)，以将重叠在一起的各单体电芯固定。由于各个单体电芯由绕复合电芯表面粘接缠绕的耐热胶带而固定，该措施使得多个并联的单体电芯紧密的结合成一个整体，从而避免了在震动和颠簸强烈的应用环境中使用时，因单体电芯之间的扭摆、错位而引发的复合电芯的失效。当然，在本实用新型中，复合电芯包括的单体电芯的数量不限于两个，可以为多个。换句话说，复合电芯包括的单体电芯的数量为至少两个。下面以两个单体电芯为例并参照图I至图4来说明本实用新型的操作过程。首先将两个单体电芯按照正极极耳IIA对正极极耳11B、负极极耳13A对负极极耳13B的方式进行固定，然后外部使用耐热胶带缠绕固定，以形成结构稳定的复合电芯；其次将重叠在一起的正极极耳IlAUlB或负极极耳13A、13B压紧，然后在设置焊接工艺参数，在正极极耳IlAUlB之间的焊接面上焊接形成曲线形的焊接轨迹111，在负极极耳13A、13B之间的焊接面上焊接形成曲线形的焊接轨迹131，正极极耳焊接轨迹111和/或负极极耳焊接轨迹131可以表现为一段圆弧、一个类似于S或W或M状的规则性曲线或者一个封闭性的圆弧，也可以表现为一段不规则的曲线或者离散的焊接点。以下以激光焊接为例来说明本实用新型的焊接机理。将高强度的激光束辐射至重叠压紧在一起的正极极耳IlAUlB之间位置或负极极耳13A、13B之间的位置(激光束的焦点)，正极极耳IlAUlB或负极极耳13A、13B吸收激光的能量并将之转化为热能，该热能促使激光束的焦点除(即正极极耳IlAUlB之间或负极极耳13A、13B之间的焊点位置处)的金属发生熔化；撤去激光束后，熔化的金属再经冷却结晶从而形成光滑平整、结合紧密的焊接轨迹。决定接触电阻和电子导电性能的主要因素是正极极耳和/或负极极耳焊接处原子级接触面积的大小以及焊接位置处金属的氧化程度。在正极极耳和/或负极极耳面积大小有限的情况下，本实用新型将常规的直线型焊接轨迹改进为曲线形的焊接轨迹。改进后的焊接工艺具有接触面积大、焊接牢固、焊接时受热均匀、电子导电能力强等优点。本实用新型所披露的焊接方法也可以用于叠片电池箔片之间的连接，或者叠片电池与极耳之间的连接，或者电池正负极和集流导体之间的连接。实际应用中，应该根据需要焊接的极片的个数和极片的厚度、材料等，对焊接机的输出功率等工艺参数做出适当调整。最后说明本实用新型的锂离子电池。[0041]如图6所示，根据本实用新型的锂离子电池I包括密封壳体15以及位于密封壳体15内的复合电芯，复合电芯包括上面所述的复合电芯正极11和复合电芯负极13。本实用新型，依据焊接的实现机理，采取曲线形的焊接エ艺，克服了常规焊接方式 中连接不可靠以及接触电阻大的问题，降低了锂离子电池单元的内阻，提高了多单体电芯并联电池単元的性能，具有广阔的应用前景和显著的进步意义。
权利要求1.ー种复合电芯，包括至少两单体电芯，所述各单体电芯分别设置有正极极耳(11A，11B)和负极极耳(13A，13B)，其特征在于，所述单体电芯的正极极耳(11A，11B)通过正极极耳焊接轨迹(111)为曲线的焊接方式而焊接为一体形成复合电芯正极(11)，所述单体电芯的负极极耳(13A，13B)通过负极极耳焊接轨迹(131)为曲线的焊接方式而焊接为一体形成复合电芯负极(13)。
2.如权利要求I所述的复合电芯，其特征在于，所述各单体电芯是通过极片卷绕而形成的卷绕型电芯，或者通过极片层叠而形成的叠片型电芯。
3.如权利要求I所述的复合电芯，其特征在于，所述正极极耳焊接轨迹(111)和/或负极极耳焊接轨迹(131)为圆弧状、椭圆状、S形、W形、M形曲线之ー或它们的组合。
4.如权利要求要求I所述的复合电芯，其特征在于，所述正极极耳焊接轨迹(111)和/或负极极耳焊接轨迹(131)由离散状分布的互相间隔的焊接点形成。
5.如权利要求I所述的复合电芯，其特征在于，所述复合电芯表面缠绕且表面粘接有耐热胶带。
6.如权利要求I所述的复合电芯，其特征在于，所述各单体电芯的正极极耳(111)和负极极耳(131)通过焊接轨迹为曲线的焊接方式分别对应与所述各单体电芯的正、负极极片相连。
7.—种锂离子电池，包括密封壳体(15)以及位于密封壳体(15)内的复合电芯，其特征在于，所述复合电芯为权利要求I至6中任一项所述的复合电芯。
专利摘要本实用新型提供了一种复合电芯及锂离子电池。所述复合电芯包括至少两单体电芯，所述各单体电芯分别设置有正极极耳(11A，11B)和负极极耳(13A，13B)，所述单体电芯的正极极耳(11A，11B)通过正极极耳焊接轨迹(111)为曲线的焊接方式而焊接为一体形成复合电芯正极(11)，所述单体电芯的负极极耳(13A，13B)通过负极极耳焊接轨迹(131)为曲线的焊接方式而焊接为一体形成复合电芯负极(13)。所述锂离子电池包括密封壳体(15)以及位于密封壳体(15)内的所述复合电芯。本实用新型在保证增加电池容量的基础上，使整个复合电芯内阻降低，进而达到降低内阻增加电池容量技术效果。
文档编号H01M10/0587GK202444029SQ20122006999
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者梁霞妹, 许天军, 陈乐茵, 黄建 申请人:无锡富洪科技有限公司