一种锂离子圆柱电池及其加工方法与流程

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子圆柱电池及其加工方法。

背景技术：

锂电池具有体积小、容量大、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优点，目前被广泛应用于商用车、专用车、电动自行车、储能系统、医疗器械等。目前在电池外形尺寸一定的条件下，随着电池容量的提升，导致电池内部的空间减少，导致电池注液困难，且存在一定的安全风险。

具体现有技术存在的问题如下：

①传统方式采用全极耳方式进行揉平焊接，在揉平的过程中极耳容易刺穿绝缘膜导致短路；全极耳揉平方式，导致卷芯在注液的过程中浸润困难。

②传统方式集流盘上的焊接轨迹，一般为大于等于2条，焊接时激光器需多次出光易造成击穿且影响焊接效率。

技术实现要素：

本发明提出的一种锂离子圆柱电池及其加工方法，可解决现有的锂电池内部的空间较少，导致电池注液困难，且存在一定的安全风险的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种锂离子圆柱电池，包括卷芯、壳体、盖板、集流盘，卷芯激光切制片时，正负极片的中间切除一定高度和长度的极耳，极片两端的非极耳区将极耳切除；卷绕工序时将极片进行卷绕，卷芯的两端，一端为正极耳端，一端为负极耳端，卷芯极耳呈现圆环形凸台；揉极耳工序时正负极极耳先通过超声波焊接，防止极耳揉平时向内翻折，后通过机械揉平；非极耳区采用零边料切割，可以有效避免外圈极耳揉后向圆周外凸起刺破绝缘胶带与壳体接触造成短路；集流盘焊接工序时将集流盘上的圆环形凹槽与卷芯上的环形台阶面贴合进行焊接，焊接时焊接轨迹的首尾留一定间距。

所述卷芯，卷芯的两端，一端为正极耳端，一端为负极耳端，两端极耳的形状为环形凸台结构，凸台的轴线与卷芯的轴线同轴，卷芯的环形凸台的截面大于集流盘焊接区域的截面，卷芯的高度小于圆柱壳体。

所述集流盘，集流盘上有圆环形凹槽，凹槽为焊接区域，焊接时集流盘上的圆环形凹槽与卷芯上的环形台阶面贴合进行激光焊接，该结构易于加工和焊接，减少出光次数，提高焊接良率。

所述揉极耳，正负极极耳先通过超声波焊接，防止极耳揉平时向内翻折，后通过机械揉平，先通过超声波焊接使卷芯的极耳之间相互搭接，防止进行机械揉平使极耳反折，造成正负极接触短路。

另一方面本发明还公开一种锂离子圆柱电池的加工方法，包括以下步骤：

s100、卷芯激光切制片时，正负极片的中间切除设定高度和长度的极耳，极片的两端将极耳切除；

s200、卷绕工序时将极片进行卷绕，卷芯的两端，一端为正极耳端，一端为负极耳端，卷芯极耳的端面设置成圆环凸台形；

s300、揉极耳工序时正负极极耳先通过超声波焊接，后通过机械揉平，防止极耳揉平时向内翻折；

s400、集流盘焊接工序时将集流盘上的圆环形凹槽与卷芯上的环形台阶面贴合进行焊接，焊接时焊接轨迹的首尾留设定间距。

由上述技术方案可知，本发明的锂离子圆柱电池主要包括卷芯、壳体、盖板、集流盘等，卷芯的两端，一端为正极耳端，一端为负极耳端，卷芯正负极耳呈现圆环形凸台，卷芯制片时正负极极片的极耳区留有一定高度的极耳，非极耳区采用零边料切割，可以有效避免外圈极耳揉后向圆周外凸起刺破绝缘胶带与壳体接触造成短路；卷芯进行极耳揉平工序时正负极极耳先通过超声波焊接，防止极耳揉平时向内翻折，后通过机械揉平；集流盘上有圆环形凹槽，凹槽为焊接区域，焊接时焊接轨迹的首尾留一定间距，集流盘采用脉冲方式焊接。

本发明提供了一种锂离子圆柱电池及其加工方法，与现有技术相比可以有效降低短路率，减少极耳的长度从而减轻的电池重量，提升了电解液的注液空间，采用环形焊接方式与其它多轨迹焊接方式相比提升了焊接效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3是本发明电池卷芯结构图；

图4是本发明的电池盖板示意图；

图5是本发明正负极片的切割方式示意图；

图6是本发明的圆柱电池卷芯展开示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1、图2、图3及图4所示，本实施例所述的锂离子圆柱电池，包括1卷芯、2壳体、3盖板、4集流盘。卷芯1的两端，一端为正极耳端21，一端为负极耳端22，卷芯1极耳的端面呈现圆环形；组装时卷芯1位于壳体2的内部，卷芯1上的环形台阶面与集流盘4上的圆环形凹槽贴合进行焊接，可以实现两焊接件贴合更加紧密，有效避免虚焊或焊接强度不合格；同时焊接时焊接轨迹的首尾留一定间距，避免焊接轨迹重合，造成焊穿；4集流盘的尾部与盖板3固定连接。

本发明实施例采用卷芯极耳的端面设置成圆环凸台形，可有效避免在揉平的过程中极耳容易刺穿绝缘膜导致短路，同时在注液过程中电解液更容易浸润和增加了电池内部空间。

本发明实施例的正负极的集流盘上设置圆环形凹槽，凹槽为焊接区域；所述极耳上的环形台阶面与集流盘上的圆环形凹槽贴合进行焊接，焊接工艺简单。

如图2所示，卷芯1的中间有一定直径的圆柱中空结构5，注液时电解液沿圆柱中空结构留到电池下部；传统电池是中空的，但是上端面揉平较紧密，电解液难以顺利流入浸润，对此本发明实施例解决了这一问题。

同时卷芯1两端设计成环形圆台结构，与圆柱形电芯相比可以减轻电芯重量，增加电解液存储空间。卷芯1的两端面非极耳部分无需进行揉平，与全极耳揉平相比便于注液，注液时电解液可以通过非极耳区快速进入电池内部。

卷芯制片时加工方法如图5和图6所示，正负极片的中间有一定长度和高度的极耳，正负极片的两端无极耳。

正负极的集流盘上有圆环形凹槽，凹槽为焊接区域，接时集流盘上的圆环形凹槽与卷芯上的环形台阶面贴合进行激光焊接，该结构易于加工和焊接，减少出光次数，提高焊接良率。

本发明实施例的加工方法为：

s100、卷芯激光切制片时，正负极片的中间切除设定高度和长度的极耳，极片的两端将极耳切除；

s200、卷绕工序时将极片进行卷绕，卷芯的两端，一端为正极耳端，一端为负极耳端，卷芯极耳的端面设置成圆环凸台形；

s300、揉极耳工序时正负极极耳先通过超声波焊接，后通过机械揉平，防止极耳揉平时向内翻折；

s400、集流盘焊接工序时将集流盘上的圆环形凹槽与卷芯上的环形台阶面贴合进行焊接，焊接时焊接轨迹的首尾留设定间距。

以下具体解释说明：

激光切制片时，将辊压后的正、负极片按设计尺寸进行加工，将正、负极片的中间切除一定高度和长度的极耳，制作好的极片结构如图5所示；将切好的正、负极片转运到卷绕机上，将正、负极片和隔膜按工艺要求进行卷绕，卷芯的展开图如图6所示；卷绕好的卷芯结构如图3所示卷芯的两端，一端为正极耳端，一端为负极耳端，卷芯极耳的端面呈现圆环形；将卷好的卷芯进行包膜，包膜后的卷芯转运到揉极耳工序，正负极极耳先通过超声波焊接，后通过机械揉平；将超声焊后的卷芯转运到入壳工序进行入壳，入壳后的电芯转运到集流盘焊接工序，将集流盘上的圆环形凹槽与卷芯上的环形台阶面贴合进行焊接，焊接时焊接轨迹的首尾留一定间距，集流盘焊接完成后进行盖板和壳体焊接，电芯制作完成，按生产工艺进行后续生产。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。