一种大容量圆柱形或方形锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种大容量圆柱形锂离子电池，包括外壳、设置在外壳内的电芯卷绕体、设置在电芯卷绕体两端的电池端盖和电池端盖上的电池极柱，所述电池极柱包括正极极柱和负极极柱，所述电池端盖包括正极端盖和负极端盖，所述电芯卷绕体的正极极耳位端面上设有一个或两个以上的集流体极柱，所述正极极柱或正极端盖与集流体极柱相对应一侧设有一个或两个以上的套接孔或套接凹槽。本发明操作面简单，简化了电芯卷绕体与端盖及壳体的装配过程，同时集流体极柱与电池的正极极柱或负极极柱的导电路程缩短，减少了电池的内阻，减少了电池在充放电时的发热。
【专利说明】一种大容量圆柱形或方形锂离子电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源和蓄能电站有关的化学电源【技术领域】，尤其是用于风能和太阳能的贮能以及动力用的大容量圆柱形或方形锂离子电池。
【背景技术】
[0002]目前，随着风能，太阳能的快速发展，其产生的电能由于不够稳定，易对电网产生冲击，因此建立相应的蓄能电站势在必行，因此需要可靠性高的大容量锂离子电池用于蓄能，以贮存风能，太阳能所产生的电，蓄能电站对电池的要求很高，比如高可靠性以及长使用寿命(10年以上)等，大容量圆柱形锂离子电池具有高能量密度(3 130wh/kg),制造工艺简单等优点。
[0003]但在技术上，大容量圆柱形锂离子电池由于容量大(>30Ah安时)，极片长，不太适合用普通小容量圆柱形锂离子电池的方法制造，现有普通小容量圆柱形锂离子电池的正负极片制造时采用间隙涂布，间隙涂布的目的是为了焊接条状极耳(镍或铝或铜材)，如果大容量圆柱形锂离子电池也采用间隙涂布，则极片辊压时速度慢，所需焊接的条状极耳个数多，条状极耳与涂布间隙处的焊接工作量大，并需贴绝缘胶带，工艺复杂，效率低，容量密度也由此被降低。因此大容量圆柱形锂离子电池极片不适合采用间隙涂布，而是在极片左或右边上的箔形集流体上留出未涂布区，未涂布箔形集流体卷绕后形成极耳位端面，极耳位端面的未涂布箔形体作用是电流引出(输出)。
[0004]现有技术如CN 102683634 A，20121012220L X中的电芯卷绕体极耳位端面箔形体整形后，焊接到集流盘上，再通过极耳焊接到电池的输出极柱目前此类焊接均是由激光焊接机完成，成本较高，需要通过极耳转连接，焊接次数多，成本高。
[0005]现有技术如CN 102683634 A，20121012220L X中的电池外壳采用圆形铝管加上端盖以及极柱通过焊接或机械密封完成整个外壳的制造，铝管与端盖采用高功率激光焊接机焊接在一起达到密封封装的效果，如图所示，端盖和极柱采用PFA等含氟密封圈完成封装，其结构复杂，且制作端盖和密封圈的成本高，密封效果也难以达到高良率要求。
[0006]现有技术正极极柱与电流输出的连接片之间用用螺栓螺母的方式固定，尽管采用防滑螺母的方式，但在高低温交变和震动环境下，螺栓螺母仍然会松动在有电流输出时会打火花，但若正极极柱或端盖与连接片之间用用激光焊接方式，由于焊点小，铝焊点本身强度低，则在震动环境下易在焊点处断开。
【发明内容】
[0007]本发明为解决上述技术问题，提供一种结构简单的圆柱形锂离子电池或方形锂离子电池。
[0008]为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为:
[0009]一种大容量圆柱形锂离子电池，包括外壳、设置在外壳内的电芯卷绕体、设置在电芯卷绕体两端的电池端盖和电池端盖上的电池极柱，所述电池极柱包括正极极柱和负极极柱，所述电池端盖包括正极端盖和负极端盖，所述电芯卷绕体的正极极耳位端面上设有一个或两个以上的集流体极柱，所述正极极柱或正极端盖与集流体极柱相对应一侧设有一个或两个以上的套接孔或套接凹槽。
[0010]其中，所述电芯卷绕体的正极极耳位端面的中间设有一个集流体极柱，所述正极极柱与集流体极柱相对应一侧一个套接孔或套接凹槽。
[0011]其中，所述外壳与电池端盖及电池极柱通过铝材一次挤压或铸造方式一体成型。
[0012]其中，所述电芯卷绕体的正或负极极耳位端面与电池的外壳通过焊接相互固定。
[0013]其中，所述电芯卷绕体的正或负极极耳位端面与电池的外壳通过超声联接固定。
[0014]其中，所述电芯卷绕体的正或负极极耳位端面与电池的外壳的端盖通过激光焊接相互联接固定。
[0015]其中，所述电芯卷绕体的正或负极极耳位端面与电池的外壳通过铆接或过盈配合相互固定。
[0016]为了实现上述发明目的，本发明采用的另一技术方案为:
[0017]一种大容量方形锂离子电池，包括外壳、设置在外壳内的电芯卷绕体、设置在电芯卷绕体两端的电池端盖和电池极柱，所述电池极柱包括正极极柱和负极极柱，所述电池端盖包括正极端盖和负极端盖，所述电芯卷绕体的正极极耳位端面上设有一个或两个以上的集流体极柱，所述正极极柱或正极端盖与集流体极柱相对应一侧设有一个或个以上的套接孔或套接凹槽。
[0018]其中，所述电芯卷绕体的正极极耳位端面的中间设有一个集流体极柱，所述正极极柱与集流体极柱相对应一侧一个套接孔或套接凹槽。
[0019]本发明的有益效果，正极极柱或正极端盖与集流体极柱相对应一侧设有一个或个以上的套接孔或套接凹槽，集流体极柱与套接孔或套接凹槽配合并被激光焊接在一起，有利于激光焊接的实施，其操作面简单，简化了电芯卷绕体与端盖及壳体的装配过程，同时集流体极柱与电池的正极极柱或负极极柱的导电路程缩短，减少了电池的内阻，减少了电池在充放电时的发热。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是大容量圆柱形锂离子电池的结构示意图；
[0021]图2是本发明实施例中电池电流输出连接结构的结构示意图；
[0022]图3是本发明实施例中集流盘与外壳超声焊接示意图；
[0023]图4是本发明实施例中集流盘与外壳机械挤压(铆接)示意图；
[0024]图5是本发明实施例中集流盘与外壳过盈配合示意图；
[0025]图6是本发明实施例中集流盘与外壳机械(滚槽)示意图；
[0026]图7是本发明实施例中集流盘与外壳锥形柱锥形孔激光焊接固定示意图。
[0027]标号说明:
[0028]1、外壳；2、电芯卷绕体；21、极耳位端面；22、集流体极柱；31、正极端盖；32、负极端盖；41、正极极柱；42、负极极柱；5、连接片。
【具体实施方式】[0029]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0030]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0031]请一并参阅图1，如图所示，本发明大容量圆柱形或方形锂离子电池，包括外壳1、设置在外壳I内的电芯卷绕体2、设置在电芯卷绕体2两端的电池端盖和电池端盖上的电池极柱，所述电池极柱包括正极极柱41和负极极柱42，所述电池端盖包括正极端盖31和负极端盖32，所述电芯卷绕体2的正极极耳位端面21上设有一个或两个以上的集流体极柱22，所述正极极柱41或正极端盖31与集流体极柱22相对应一侧设有一个或两个以上的套接孔或套接凹槽。极耳位端面21的集流体极柱22插入正极极柱41或正极端盖31上套接孔或套接凹槽，然后用激光将集流体极柱22与正极极柱41或正极端盖31上的套接孔或套接凹槽的接触面的外露的缝进行焊接固定。
[0032]在本实施例中，将电池的外壳I及电池端盖以及电池极柱采用铝材一次挤出拉伸或铸造方式一体成型，使之成为一体，减少了外壳I与端盖之间的激光焊接或机械密封工序，从而避免了焊接或密封不良造成的泄漏，由此制造效率也得以提高。
[0033]本发明所述极耳位端面21是由于正负极片及隔膜卷绕时，负极未涂料部分的铜箔或正极未涂料的铝箔的边形成的端面，其实等同于电芯卷绕体2圆柱形的底面，将锂离子电池的电芯卷绕体2的正或负极极耳位端面21与电池的外壳I直接焊接，该焊接工艺可以是激光焊接也可以是超声焊接，如图3所示，通过直接焊接固定减少了电芯卷绕体2与极柱之间的用集流片或极耳的转联接工序，提高了制造效率，减少了电池的内阻，提高了电池的放电效率，为实现锂离子电池的电芯卷绕体2的正或负极极耳位端面与电池的外壳直接焊接，采用了对极耳位端面21的箔形体进行高频振荡，并施加压力，高频振荡瞬间的极耳位端面的箔形体被柔化，使得所述电芯卷绕体2正负极的极耳位端面21的箔形体被分别压缩减小0.1-6.5毫米，极耳位端面21的箔形体相互缠结。
[0034]本发明为解决正极极柱与电流输出的连接片之间易松动和焊点处断开问题，如图2所示，所述电池极柱包括正极极柱41和负极极柱42，所述电池端盖包括正极端盖31和负极端盖32，将正极极柱41与电流输出的连接片5之间用铆接连接，并同时用激光焊接方式将连接片5与端盖或极柱焊接在一起的新的电流输出的连接结构和方法。
[0035]在本实施例中，本发明大容量圆柱形或方形锂离子电池的电芯卷绕体2的正或负极极耳位端面21与电池的外壳I不是通过焊接来固定，而是通过铆接方式或过盈配合方式进行固定。所述铆接方式即机械挤压的方式，如图4所示；所述过盈配合方式是由于靠集流盘的外经比铝壳(铝管)的内径大12丝(120微米)，对外壳加热使其膨胀，对集流盘液氮降温使其收缩，再将集流盘和卷绕体装入铝壳，即可实现过盈配合，如图5所示。所述集流盘与外壳之间的两种固定方式，一种为:在外壳在园周上用机械滚槽方式，在外壳上滚槽，滚槽后的内凹处将集流盘挤压，使之与端盖有良好的接触，如图6所示。另一种为:在集流盘上造一锥形小柱，在端盖上造锥形孔，集流盘的锥形柱与端盖上的锥形孔配合固定，再用激光焊接密封固定，如图7所示。
[0036]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于:包括外壳、设置在外壳内的电芯卷绕体、设置在电芯卷绕体两端的电池端盖和电池端盖上的电池极柱，所述电池极柱包括正极极柱和负极极柱，所述电池端盖包括正极端盖和负极端盖，所述电芯卷绕体的正极极耳位端面上设有一个或两个以上的集流体极柱，所述正极极柱或正极端盖与集流体极柱相对应一侧设有一个或两个以上的套接孔或套接凹槽。
2.根据权利要求1所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于:所述电芯卷绕体的正极极耳位端面的中间设有一个集流体极柱，所述正极极柱与集流体极柱相对应一侧一个套接孔或套接凹槽。
3.根据权利要求1所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于:所述外壳与电池端盖及电池极柱通过铝材一次挤压或铸造方式一体成型。
4.根据权利要求3所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于:所述电芯卷绕体的正或负极极耳位端面与电池的外壳通过焊接相互固定。
5.根据权利要求4所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于:所述电芯卷绕体的正或负极极耳位端面与电池的外壳通过超声联接固定。
6.根据权利要求4所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于:所述电芯卷绕体的正或负极极耳位端面与电池的外壳的端盖通过激光焊接相互联接固定。
7.根据权利要求3所述的大容量圆柱形锂离子电池，其特征在于:所述电芯卷绕体的正或负极极耳位端面与电池的外壳通过铆接或过盈配合相互固定。
8.一种大容量方形锂离子电池，其特征在于:包括外壳、设置在外壳内的电芯卷绕体、设置在电芯卷绕体两端的电池端盖和电池极柱，所述电池极柱包括正极极柱和负极极柱，所述电池端盖包括正极端盖和负极端盖，所述电芯卷绕体的正极极耳位端面上设有一个或两个以上的集流体极柱，所述正极极柱或正极端盖与集流体极柱相对应一侧设有一个或个以上的套接孔或套接凹槽。
9.根据权利要求8所述的大容量方形锂离子电池，其特征在于:所述电芯卷绕体的正极极耳位端面的中间设有一个集流体极柱，所述正极极柱与集流体极柱相对应一侧一个套接孔或套接凹槽。
【文档编号】H01M10/0525GK103579669SQ201310598505
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】张贵萍, 张潘毅, 余潘轩 申请人:江苏风迅新能源科技有限公司