一种锂离子动力软包电池极耳及电池的制作方法

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子动力软包电池极耳及电池的制作方法。

背景技术

锂离子动力软包电池通常结构上由芯包、极耳、保护胶带、铝塑膜等部分构成。首先通过叠片/卷绕方式，使正极片、负极片、隔膜堆叠包裹，形成芯包，再通过预焊接(超声焊)将端部预留的箔材焊接成型，之后进行箔材裁切(使其端面整齐，便于进行主焊接)，接下来进行主焊接(将极耳通过超声/激光焊接到箔材上)，最后再进行热挤压封装，完成电池装配。分析电池结构，其长度＝电池主体长度+焊接区域长度×2+封装区域长度×2。其中主体长度取决于电池容量/能量设计；封装区域长度取决于封装强度的要求；而焊接区域长度则起到连接主体与封装区的目的。以VDA310型号电池为例，其单侧焊接区域空间长度约8mm，两侧共16mm。在目前通常采用的工艺方法下，电池的焊接部位在长度方向上所有连接均为水平连接，需要长度空间较大。造成现在电池的体积较大，储能较小，电池的体积能量密度较小。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种锂离子动力软包电池极耳，以解决现有电池的体积能量密度较小的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂离子动力软包电池极耳，包括基材和极耳胶，基材为平面结构，基材的正反两面的中部分别复合一层或多层极耳胶，基材的一侧折弯形成极耳焊接区域，使得基材呈L型结构。

进一步的，所述极耳胶为PP材质。

进一步的，所述折弯的起始位置距离极耳胶的边缘为1～1.5mm。

相对于现有技术，本发明所述的锂离子动力软包电池极耳具有以下优势：

(1)本发明所述的锂离子动力软包电池极耳，在不改变电池主体及封装区域的前提下把焊接区域的空间长度缩小，从而减小电池长度，提升电池的体积能量密度。

本发明的另一目的在于提出一种锂离子动力软包电池的制作方法，以解决电池的体积较大，储能较小，电池的体积能量密度较小的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂离子动力软包电池的制作方法，包括如下步骤：

S1、将电池需要的极片、隔膜通过卷绕或叠片方式形成芯包，且芯包端部为箔材；

S2、芯包端部的箔材采用“偏侧式焊接”方法预焊接；

S3、将多余的箔材裁切掉；

S4、将极耳焊接于芯包端部的箔材上；

S5、将箔材折弯，使极耳的大面由竖直变为水平；

S6、把步骤S5中加工后的芯包放入电池壳体；

S7、将芯包和电池壳体的待封装部位进行热封装，完成电池装配。

进一步的，所述步骤S2中“偏侧式焊接”方法具体为：焊接时通过焊头或压紧机构，把箔材整体压向与底边箔材平行，再进行焊接。

进一步的，所述步骤S4的具体方法为：通过超声焊接或激光焊接的工艺将L型极耳焊接在芯包箔材上。

进一步的，将所述步骤S4中的极耳焊接在箔材上后，在焊接面外部贴胶带，并使胶带包裹极耳边缘。

进一步的，在所述步骤S5将箔材折弯之前，在箔材待折弯部位放置塑料垫片。

进一步的，所述步骤S5中将箔材折弯的具体过程为：通过气缸将折弯辊推动至折弯位置，箔材以折弯辊为基准点折弯，使极耳的大面由竖直变为水平。

相对于现有技术，本发明所述的锂离子动力软包电池的制作方法具有以下优势：

(1)本发明所述的锂离子动力软包电池的制作方法，首先通过叠片/卷绕方式，使正极片、负极片、隔膜堆叠包裹，形成芯包，再使用“偏侧式焊接”把端部预留的箔材焊接成型，之后进行箔材裁切，接下来通过主焊接把“L型”极耳与箔材焊接在一起，然后贴保护胶带、放置塑料垫片并进行箔材折弯，之后入壳进行热挤压封装，完成电池装配，在不改变电池主体及封装区域的前提下把焊接区域的空间长度缩小，从而减小电池长度，提升电池的体积能量密度。

(2)本发明所述的锂离子动力软包电池的制作方法，采用的“偏侧式焊接”方法，能够有效保证极耳大面与封装面仍能保持同平面。

(3)本发明所述的锂离子动力软包电池的制作方法，在焊接面外部贴胶带，并使胶带包裹极耳边缘，将铝塑膜与正负极耳金属片做物理隔离，有效保护铝塑膜。

(4)本发明所述的锂离子动力软包电池的制作方法，在箔材待折弯部位放置塑料垫片；能够有效支撑电池内部结构并保护芯包。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的极耳结构示意图；

图2为本发明实施例所述的锂离子动力软包电池极耳的示意图；

图3为本发明实施例所述的偏侧式焊接的示意图；

图4为本发明实施例所述的L型极耳电池折弯前的示意图；

图5为本发明实施例所述的L型极耳电池折弯后的示意图；

图6为本发明实施例所述的锂离子动力软包电池的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的锂离子动力软包电池的剖视图；

图8为图7中A部的放大图。

附图标记说明：

1-基材；2-极耳胶；3-极耳焊接区域；4-隔膜；5-正极片；6-负极片；7-箔材；8-上塑料压紧块；9-下塑料压紧块，10-焊接区域；11-箔材裁切区域；12-折弯辊；13-L型极耳；14-芯包主体；15-折弯方向；16-壳体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种锂离子动力软包电池极耳，如图2所示，包括基材1和极耳胶2，基材1为平面结构，基材1的正反两面的中部分别复合一层或多层极耳胶2，基材1的一侧折弯形成极耳焊接区域3，使得基材1呈L型结构。

极耳胶2为PP材质；极耳胶2的厚度范围为0.1～0.2mm，宽度8～12mm，极耳胶2的长度比基材1的长度大6～10mm；极耳胶2的边缘距离基材1边缘6mm。

基材1为金属片，在一个或多个实施例中，金属片的材质为铝或铜或铜镀镍材质，金属片的厚度一般0.2～0.6mm。

所述折弯的角度为90±5°，折弯的半径为0.5～1mm，保证极耳折弯后基材1自身结构强度不受影响，折弯的起始位置距离极耳胶2的边缘为1～1.5mm，保证折弯后极耳胶2与基材1的连接强度不受影响。

如图1和图2所示，L型的极耳结构，把焊接区域由“水平”改为“垂直”，“以厚度换长度”，在一个或多个实施例中，极耳胶2的边缘距离基材1边缘6mm，极耳胶2距离折弯的起始位置为1.2mm，折弯半径为0.8mm，则基材1一侧折弯后长度减小4mm，使极耳焊接区域3的空间长度单侧减小约4mm，整体电池长度减小约8mm(单侧即“正极侧或负极侧”，双侧即“正极侧+负极侧”)；以VDA310型号电池为例，长度由309减小至301mm，体积能量密度提升约2.7％，其计算过程如下：

能量密度提升比例＝E/x*y*301/(E/x*y*309)-1，其中E为电池能量，x为电池厚度，y为电池宽度，301、309均为电池长度。将具体数值代入公式，x＝11，y＝100，计算过程如下：能量密度提升比例＝E/11*100*301/(E/11*100*309)-1≈2.7％。

一种锂离子动力软包电池的制作方法，如图6和图7所示，包括如下步骤：

S1、将电池需要的极片、隔膜通过卷绕或叠片方式形成芯包，且芯包端部为箔材；

卷绕形成芯包的具体方法为：使用卷绕机把负极片、隔膜、正极片按序层叠，旋转一定圈数后(根据电池实际需求选择旋转圈数)粘贴收尾胶带，形成芯包，且芯包端部为箔材，正极极耳和负极极耳均为L型极耳结构。

叠片形成芯包的具体方法为：按“隔膜、负极片、隔膜、正极片、隔膜、负极片……”的顺序堆叠，达到一定层数后(根据电池实际需求选择层数)粘贴终止胶带，形成芯包(端部为正负极箔材)如图3所示,正极极耳和负极极耳均为L型极耳结构。

S2、芯包端部箔材采用“偏侧式焊接”方法预焊接；

如图3所示，为焊接部位结构示意，只展示了负极侧，正极侧为铝箔，结构与此类似；图3中自上而下依次为隔膜4、负极片6(图中深黑色横线)、隔膜4、正极片5(图中浅色横线，且长度较短)、隔膜4等，且每片负极片的顶部为预留的光箔(无活性物质)，若干箔材7的右侧形成焊接区域10，“偏侧式焊接”方法具体为：焊接时通过焊头或压紧机构(在焊接区域10的上方及下方正对位置分别设置一组“气缸+塑料压紧块”机构，由气缸分别推动上塑料压紧块8和下塑料压紧块9相向压紧)，把箔材7整体压向与底边箔材7平行，再进行焊接，以此保证下一步箔材折弯具有足够的空间。能够有效保证极耳大面(即基材1平面)与封装面仍能保持同平面。

目前常用的芯包端部箔材焊接结构为“中间对称式焊接”，此焊接结构的目的在于保证后续入壳时极耳与封装面在同一平面内。焊接时通过焊头或压紧机构把箔材压向中间层，再进行焊接。

S3、裁切多余的箔材；

如图3所示，使用切刀，优选的，通常为高硬度合金模具钢，把焊接区域10右侧箔材裁切区域11中，多余的箔材部分裁切掉，便于后续焊接。

S4、极耳主焊接；

通过超声焊接或激光焊接在极耳焊接区域将L型极耳13焊接在芯包箔材上。

S5、在焊接面外部贴胶带，并使胶带包裹极耳边缘；

针对极耳边缘与铝塑膜接触部位，把保护胶带贴在焊接面外部，并包裹极耳边缘，优选的，胶带为PET胶带，厚度为30～50um。起到保护铝塑膜的作用，即将铝塑膜与正负极耳金属片做物理隔离。

S6、在箔材待折弯部位放置塑料垫片；

针对箔材折弯后与芯包顶部存在的间隙，把塑料垫片置于箔材待折弯部位，优选的，塑料垫片采用PE等耐高温耐腐蚀材料，厚度为0.5～1mm，起到结构支撑及保护的作用。

S7、箔材折弯；

如图4和图5所示，箔材折弯的具体过程为：通过气缸将外径为0.5mm的折弯辊12推动至芯包主体14的折弯位置，箔材7以折弯辊12为基准点折弯，把箔材7部分折弯90°，折弯半径为0.25～0.5mm，L型极耳13的大面由竖直变为水平。

S8、把上述加工后的芯包放入电池壳体；

所述电池壳体为铝塑膜包装壳。

S9、将芯包和电池待封装部位进行热封装，完成电池装配。

使用封装设备，通过热封头(通常为专用合金模具钢或铜材质)把待封装部位挤压到一起，以高温(170～210℃)维持数秒，使待封装部位铝塑膜的PP层和极耳胶层熔化粘接到一起。

本方案设计一种“L型”极耳，在不改变电池主体及封装区域的前提下把焊接区域的空间长度缩小，从而减小电池长度，提升电池的体积能量密度。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。