极片与极耳连接方法及超声波焊接头

技术领域

本发明涉及电池焊接形成技术领域，尤其涉及极片与极耳连接方法及超声波焊接头。

背景技术

传统的集流体通常由铝箔或铜箔组成，其硬度较大，一旦产生毛刺容易刺穿隔膜形成短路。现在常采用复合箔材作为集流体，复合箔材的结构为中间是聚合物层，聚合物层的两侧是金属层的三明治结构。

复合箔材中的聚合物层具有抗拉伸断裂强度高、质地软以及镀层薄的优势，因此不容易出现毛刺，即便出现毛刺，也会因为质地软镀层薄刺穿隔膜的可能性比较小，进而能够很好地防止电池内部发生短路，提升电池的安全性能。此外，聚合物材料本身的热膨胀系数较低且具有遇热收缩的特性，从而避免电池进一步发热、燃烧和爆炸等问题。

但复合箔材的正反两面不导通，复合箔材制成的极片连接极耳时，如果直接将极耳连接在极片两侧，则无法将极片的两层金属层导通。传统工艺是采用超声波转接焊，在焊齿处使上下两层金属层导通，并由纯箔材将电流导出。焊齿处电子导通受到焊接工艺波动较大，成型后的电芯内阻较大且波动较大。

因此，亟需极片与极耳连接方法，以解决以上问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种极片与极耳连接方法，能够提高复合箔材制成的极片的上下两层金属层的导通稳定性，从而提高极片与极耳电连接的稳定性，降低成型后的电芯内阻以及内阻波动。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

极片与极耳连接方法，包括：

S1：在极片的至少一侧面拼接极耳；

S2：在所述极片与所述极耳的拼接处焊接形成焊印，使所述焊印连接所述极片和所述极耳；

S3：在所述焊印内填涂导电胶，使所述导电胶电性导通所述极片的两层金属层；

所述焊印电性导通所述极片的两层所述金属层。

作为上述极片与极耳连接方法的可选方案，通过超声波焊接对所述极片和所述极耳进行连接，超声波焊齿在所述极片和所述极耳上形成所述焊印。

作为上述极片与极耳连接方法的可选方案，在所述极片与所述极耳的拼接处焊接形成多个所述焊印。

作为上述极片与极耳连接方法的可选方案，多个所述焊印呈矩阵排列。

作为上述极片与极耳连接方法的可选方案，所述超声波焊齿一次焊接形成多个呈矩阵排列的所述焊印。

作为上述极片与极耳连接方法的可选方案，在步骤S3中，在所述极片与所述极耳的拼接处的两侧面涂覆所述导电胶，使所述导电胶填充到所述焊印内。

作为上述极片与极耳连接方法的可选方案，所述导电胶能够覆盖所有所述焊印所在区域。

作为上述极片与极耳连接方法的可选方案，所述导电胶在所述极耳表面或所述极片表面的涂覆厚度为1μm-5μm。

作为上述极片与极耳连接方法的可选方案，在步骤S1前，还包括步骤S01，所述步骤S01包括：

焊接形成所述极片，在聚合物层的两个表面复合金属层，焊接形成复合箔材，对所述复合箔材表面涂布电极浆料以焊接形成所述极片。

本发明的第二个目的在于提供一种超声波焊接头，用于对极片和极耳进行超声波焊接。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

超声波焊接头，应用于如上所述的极片与极耳连接方法，所述超声波焊接头包括上焊接头和下焊接头，所述上焊接头和下焊接头中的至少一个上设置有多个呈矩阵排列的焊齿。

有益效果：

本发明提出的极片与极耳连接方法，通过在极片与极耳的拼接处焊接形成连接极片和极耳的焊印，实现极片的两层金属层、极片与极耳的电性导通，并通过在焊印内填涂导电胶，进一步补充和强化极片的两层金属层之间的电子导通，使电子导通更加稳定。另外，在焊接形成焊印时会产生金属粉尘，通过填涂导电胶，能够降低金属粉尘在电芯内的游离，降低电芯自放电现象，有助于提高电芯使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的复合箔材的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的极片与极耳连接方法的流程图一；

图3是本发明实施例一提供的极片与极耳的连接示意图；

图4是本发明实施例一提供的极片与极耳上设置焊印的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的极片与极耳的焊印内设置导电胶的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的极片与极耳连接方法的流程图二；

图7是本发明实施例二提供的超声波焊接头的结构示意图。

图中：

1、复合箔材；11、聚合物层；12、第一金属层；13、第二金属层；

10、极片；101、焊印；20、极耳；30、导电胶；40、超声波焊接头；401、焊齿。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

为提高电池安全性能，电池集流体采用复合箔材已成为当前电池行业的通识。复合箔材具有类似三明治的夹层结构，中间聚合物层主要是高分子绝缘树脂等材料，中间聚合物层两侧以电镀、化学镀或其他方式沉积金属层。实际使用过程中，当电池具有潜在的热失控风险时，中间聚合物层开始熔化并切断电流，由此，使得电池的安全性得到提高，能有效提升电池的热失控能力。并且，当电池受到针刺或其他冲击时，聚合物层两侧的金属层发生断裂，中间的聚合物层能凭借其自身延展性，阻止断裂面刺破隔膜接触到其他地方造成短路，从而能解决电池针刺实验的内部短路问题。

具体而言，如图1所示，复合箔材1包括聚合物层11，聚合物层11上表面设置有第一金属层12，聚合物层11下表面设置有第二金属层13。聚合物层11可采用PP、PET等高分子聚合物，聚合物层11还可以包括其他的功能性填料，比如活性物质或必要的粘结剂等。

进一步地，聚合物层11的整体熔点应低于金属层，使得电池具有潜在热失控风险时，聚合物层11能率先熔化。

本实施例对第一金属层12和第二金属层13的成形方式以及材质没有特别的要求，第一金属层12和第二金属层13可以通过压延、化学沉积、电镀沉积、物理气相沉积、磁控溅射沉积等形式得到。

可选地，第一金属层12和第二金属层13的材质可以相同或不同，对于具体的材质在此不做限制。

优选地，第一金属层12和第二金属层13的材质选自铝、铜、镍、钴、钨、锡、铅、铁、银或金中的至少一种。例如，当复合箔材1用作正极片材料时，第一金属层12和第二金属层13采用金属铝；当复合箔材1用作负极片材料时，第一金属层12和第二金属层13采用金属铜。

对于聚合物层11和金属层的厚度，如果聚合物层11的厚度太小，会使得复合箔材1焊接形成的集流体的支撑强度不足，如果聚合物层11厚度太大，则不利于电池能量密度的提升，不符合电池轻便化的发展趋势。本实施例中，聚合物层11的厚度设置为3μm-8μm，第一金属层12和第二金属层13的厚度为0.5μm-5μm。实际工况中，根据所要生产的电芯的设计要求，选取合适厚度的复合箔材1即可。

在一种实施方式中，第一金属层12和第二金属层13的厚度相等或不等，对于第一金属层12和第二金属层13的厚度设计，根据电芯的实际生产需求，在0.5-5微米范围内合理选取设计。

在复合箔材1表面涂布电极浆料，电极浆料在金属层表面涂布成平面，经干燥、辊压和模切之后得到电极极片。对于欲焊接形成正极极片的复合箔材1，在复合箔材1表面涂布正极浆料，以焊接形成正极极片；对于欲焊接形成负极极片的复合箔材1，在复合箔材1表面涂布负极浆料，以焊接形成负极极片。对于电极浆料的成分和涂布方式，均为现有技术中成熟的技术，在此不再详细赘述。

由于复合箔材1中聚合物层11的存在，导致极片10无法与极耳20进行焊接，需要第一金属箔材和第二金属箔材辅助进行焊接，第一金属箔材和第二金属箔材分别作为极耳20，或分别与极耳20进行焊接，一方面，生产成本较高，另一方面，工序复杂，不利于大规模生产。采用转接焊的方式，在焊齿处使上下两层金属层导通，并由纯箔材将电流导出。焊齿处电子导通受到焊接工艺波动较大，成型后的电芯内阻较大且波动较大。

为解决以上问题，如图2-图5所示，本实施例提供一种极片与极耳连接方法，包括：

S1：在极片10的至少一侧面拼接极耳20；

S2：在极片10与极耳20的拼接处焊接形成焊印101，使焊印101连接极片10和极耳20；

S3：在焊印101内填涂导电胶30，使导电胶30电性导通极片10的两层金属层；焊印101电性导通极片10的两层金属层。

通过在极片10与极耳20的拼接处焊接形成连接极片10和极耳20的焊印101，将极片10的两层金属层导通，并通过在焊印101内填涂导电胶30，进一步补充和强化极片10的两层金属层之间的电子导通，使电子导通更加稳定。另外，在焊接形成焊印101时会产生金属粉尘，通过填涂导电胶30，能够降低金属粉尘在电芯内的游离，降低电芯自放电现象，有助于提高电芯使用寿命。

本实施例中，如图3和图4所示，在极片10的两侧面上均设置有极耳20，两片极耳20夹设住极片10，焊印101连接上下两片极耳20以及极片10。

进一步地，通过超声波焊接对极片10和极耳20进行连接，经超声波滚焊后，超声波焊齿在极片10和极耳20上形成焊印101。通过超声波焊接的方式，能够对极耳20和极片10进行连接，同时焊接形成焊印101，为下一步填充导电胶30做好准备。

可选地，在极片10与极耳20的拼接处焊接形成多个焊印101，以在极片10的第一金属层12和第二金属层13之间形成多处电性导通点。

优选地，多个焊印101呈矩阵排列，例如，排列成四排五列的矩形矩阵。实际情况中，根据极耳20的宽度以及与极片10的拼接处的长度合理排列焊印101。

具体地，超声波焊齿401一次焊接形成多个呈矩阵排列的焊印101，焊接形成较为快捷方便。

进一步地，在步骤S3中，如图5所示，在极片10与极耳20的拼接处的两侧面涂覆导电胶30，使导电胶30填充到焊印101内，使导电胶30能够电性导通极片10和极耳20拼接处的两侧面。本实施例中，两片极耳20夹设于极片10两侧，在两片极耳20的外侧面涂覆导电胶30，实了两片极耳20的电性连接。

优选地，导电胶30能够覆盖所有焊印101所在区域，从而使每个焊印101内均能够填充入导电胶30。在一实施方式中，导电胶30涂覆到极耳20边沿，使涂覆区域达到与极耳20同宽。

可选地，导电胶30在极耳20表面或极片10表面的涂覆厚度为1μm-5μm，导电胶30在极耳20表面或极片10表面的涂覆厚度优选为3μm。

进一步地，如图6所示，在步骤S1前，还包括步骤S01，步骤S01包括焊接形成极片10，在聚合物层11的两个表面复合金属层，焊接形成复合箔材1，对复合箔材1进行辊压，使两层金属层电性导通，对复合箔材1表面涂布电极浆料以焊接形成极片10。具体的加工方式如前所述，在此不再详细赘述。

实施例二

如图7所示，本实施例提供一种超声波焊接头40，应用于实施例一中的极片与极耳连接方法对极片10和极耳20进行连接。

具体地，超声波焊接头40包括上焊接头和下焊接头，上焊接头和下焊接头中的至少一个上设置有多个呈矩阵排列的焊齿401，超声波焊接头40对极片10和极耳20进行超声波焊接时，焊齿401能够刺穿极片10和极耳20，从而在极片10和极耳20上形成实施例一中所需的焊印101。

对于超声波焊接装置中除超声波焊接头40外的其他结构，采用现有技术中的常规结构即可，在此不再详细赘述。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。