一种方形铝壳储能电池的装配方法

技术领域

本发明属于储能电池技术领域，具体涉及一种方形铝壳储能电池的装配方法。

背景技术

储能电池是一种用于存储和释放能量的装置，被广泛应用于电动汽车、可再生能源储存和电网备份等领域，而卷绕工艺是储能电池制造过程中的关键步骤之一，多极耳卷绕工艺设计方案是常见的工艺方法。

在中国专利申请公开说明书CN201810783736.9中，公开了一种方形铝壳锂离子电池及装配方法。一种方形铝壳锂离子电池，包括壳体和盖板，所述壳体内设有卷芯、导电体和集流体，所述卷芯两端设有极耳揉平位，所述极耳揉平位与导电体焊接，所述集流体设有卡接部和焊接部，所述卡接部与导电体卡接，所述焊接部与盖板焊接。一种方形铝壳锂离子电池的装配方法，采用上述电池，其装配步骤为：极片卷绕：卷绕后极耳位于卷芯的两侧；卷芯揉平：将极耳留白处揉平；导电体焊接：将极耳揉平位与导电体焊接成一体；导电体与集流体装配：导电体与集流体的卡接部进行卡接；盖板焊接：集流体的焊接部与盖板焊接；步骤六、包绝缘膜；入壳；其中所述卷芯为多只卷芯，通过高温胶带或者终止胶带将几个圆柱体卷芯进行排列捆扎。该方法先将卷芯揉平位与导电体焊接，后将导电体与集流体报复装配，能够对焊接位起到保护作用，且集流体的导电横截面积相对较大，导电流量提升，在实现大倍率充放电的同时，集流体的产热量相对较少。

但是上述方案存在以下缺点：

1、电池卷芯为多只卷芯对齐并排连接，提高了电池的总能量存储能力，但是多只卷芯的对齐和连接过程可能更加复杂和耗时，且容易受到卷芯之间连接不牢固的影响，可能导致电池性能不稳定或者故障。

2、卷芯形状为圆柱形，圆柱形的卷芯结构相对简单，容易制造和组装，在体积利用率方面相对较高，可以实现较高的能量密度，但是圆柱形的卷芯在空间利用率方面相对较低，可能会导致电池的尺寸相对较大，且由于圆柱形的卷芯具有较小的表面积，可能会限制电池的散热能力，增加温升的风险。

3、极耳揉平位为圆形截面，可以提供较大的焊接接触面积，增加连接的稳定性和可靠性，可以有效减少焊接时的应力集中，降低焊接部位的破坏风险，但是圆形截面的极耳揉平位可能会增加卷绕工艺中的复杂性和成本，同时可能会增加电池内部的空间占用，限制电池设计灵活性。

发明内容

本发明提供一种方形铝壳储能电池的装配方法，将正负极极片辊压后进行模切，将模切后的正负极极片与隔膜一起卷绕成电芯并做定型处理，然后将两个定型处理后的卷绕电芯的正负极极耳分别与对应的连接片焊接，再将两个连接片与电池盖板焊接，再将卷绕电芯包膜后封装到电池壳体中，能有效提高电池结构的安全性、可靠性。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种方形铝壳储能电池的装配方法，包括步骤：

正负极极片辊压，对辊压后的正负极极片进行模切；

模切后的正负极极片与隔膜一起通过卷绕机卷绕成电芯，并对卷绕电芯进行热压定型处理；

两个热压定型处理后的卷绕电芯的正极极耳与正极连接片焊接连接，两个热压定型处理后的卷绕电芯的负极极耳与负极连接片焊接连接，两个连接片分别与电池盖板的正负极极柱通过激光焊焊接连接；

将两个卷绕电芯的正负极极耳进行90度弯折，在极耳弯折后用Mylar绝缘膜包裹两个卷绕电芯，并用胶带进行绑扎，Mylar膜顶部与盖板上的塑料部件通过点焊进行热熔固定；

将用绝缘膜包裹后的卷绕电芯整体封装到电池壳中，并将电池盖板与电池壳体焊接，完成对方形铝壳储能电池的装配。

作为优选方案，对模切后的正负极极片与隔膜进行卷绕前，分别检测正负极极片上每个极耳的中心间距、极片边缘的毛刺、极片边缘的熔珠是否符合要求。

作为优选方案，将模切后的正负极极片与隔膜按照隔膜、负极极片、隔膜、正极极片顺序叠放在一起进行整体卷绕，卷绕后用保护胶对卷绕电芯进行固定。

作为优选方案，两个热压定型处理后的卷绕电芯的正负极极耳与连接片焊接时采用超声波焊接。

作为优选方案，在两个热压定型处理后的卷绕电芯的正负极极耳与连接片焊接后，对卷绕电芯的正负极极耳进行裁切，以保证焊接后的卷绕电芯的正负极极耳的平整度。

作为优选方案，两个热压定型处理后的卷绕电芯的正负极极耳与连接片焊接后，在焊接处贴耐高温绝缘胶带对焊接处的焊印进行保护。

作为优选方案，两个连接片分别与电池盖板的正负极极柱焊接后，分别对两个连接片与电池盖板焊接后的焊印的强度进行检测。

作为优选方案，两个卷绕电芯的正负极极耳进行90度弯折后，先用耐高温绝缘胶带对两个卷绕电芯进行固定。

作为优选方案，用Mylar绝缘膜包裹弯折后的两个卷绕电芯时，先将Mylar绝缘膜与电池底托热熔固定，再用Mylar绝缘膜对电池底托与卷绕电芯进行包裹。

作为优选方案，在方形铝壳储能电池装配完成后，需对电池进行短路测试和密封性测试，以确保电池质量。

本发明的有益效果是：

1、电池内的两个卷绕电芯均由模切后的正负极极片与隔膜一起卷绕得到，并在卷绕完成后进行热压定型处理，卷绕工艺简单，卷绕电芯整体结构稳定可靠，同时卷绕电芯具有较大的表面积，电池的散热能力较好。

2、两个定型处理后的卷绕电芯的正负极极耳分别与对应的连接片焊接，且焊接处焊印的强度需符合要求，能有效减少焊接时的应力集中，降低焊接部位的破坏风险，保证焊接处的强度，以保证电池性能的稳定。

3、电池内部的电芯由两个卷绕电芯组成，能有效保证电池的能量存储能力，可满足3C-5C大电流充放电，在实现大倍率充放电的同时，在一定长度上减少集流体的产热量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种方形铝壳储能电池的装配方法的流程图。

图2是将模切后的正负极极片与隔膜叠放后进行卷绕的示意图。

图3是卷绕后电芯的正视图。

图4是正、负极连接片的示意图。

图5是两个卷绕电芯的正负极极耳分别与对应的连接片焊接的示意图。

图6是两个卷绕电芯的正负极极耳分别与对应的连接片焊接后焊印贴胶的示意图。

图7是对两个卷绕电芯的正负极极耳进行裁切的示意图。

图8是两个连接片与电池盖板焊接的示意图。

图9是两个卷绕电芯的正负极极耳均沿盖板边缘进行90度弯折后用耐高温绝缘胶带对两个卷绕电芯进行固定的示意图。

图10是电池结构示意图。

图中的编码分别为：1、负极极耳；2、负极极片；3、正极极耳；4、正极极片；5、隔膜；6、负极连接片；7、正极连接片；8、负极极耳与负极连接片的焊印；9、正极极耳与正极连接片的焊印；10、耐高温绝缘胶带；11、正负极极耳裁切区域；12、电池盖板；13、电池盖板与正负极连接片的焊印；14、电池壳体。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，一种方形铝壳储能电池的装配方法，包括步骤：

正负极极片辊压，对辊压后的正负极极片进行模切；

模切后的正负极极片与隔膜一起通过卷绕机卷绕成电芯，并对卷绕电芯进行热压定型处理；

两个热压定型处理后的卷绕电芯的正极极耳与正极连接片焊接连接，两个热压定型处理后的卷绕电芯的负极极耳与负极连接片焊接连接，两个连接片分别与电池盖板的正负极极柱通过激光焊焊接连接；

将两个卷绕电芯的正负极极耳进行90度弯折，在极耳弯折后用Mylar绝缘膜包裹两个卷绕电芯，并用胶带进行绑扎，Mylar膜顶部与盖板上的塑料部件通过点焊进行热熔固定；

将用绝缘膜包裹后的卷绕电芯整体封装到电池壳中，并将电池盖板与电池壳体焊接，完成对方形铝壳储能电池的装配。

进一步，对模切后的正负极极片与隔膜进行卷绕前，分别检测正负极极片上每个极耳的中心间距、极片边缘的毛刺、极片边缘的熔珠是否符合要求。

对正负极极片进行模切时采用激光模切，而极片边缘毛刺和熔珠是激光模切过程中可能出现的问题，对于电池的性能和安全性都具有重要影响。极片边缘毛刺是指在模切过程中，极片边缘可能出现的不光滑、粗糙或突出的部分。熔珠是指在激光模切过程中，极片边缘可能出现的熔化或凝固的物质。

检测极片边缘毛刺和熔珠的目的主要有以下几点：

确保电池组装过程的顺利进行，避免毛刺或熔珠导致电池产生损坏或故障；保证电池内部元件之间的绝缘完整性，避免短路的发生；确保电池的性能和安全性符合要求，提高电池的品质和可靠性。

进一步，将模切后的正负极极片与隔膜按照隔膜、负极极片、隔膜、正极极片顺序叠放在一起进行整体卷绕，卷绕后用保护胶对卷绕电芯进行固定。卷绕工艺简单，最终得到的卷绕电芯整体结构稳定可靠，同时卷绕电芯具有较大的表面积，电池的散热能力较好。卷绕的示意图参照图2所示，卷绕后电芯的正视图参照图3所示。

进一步，参照图7，卷绕电芯在进行热压定型处理后，正负极极耳紧紧压在一起，因为卷绕电芯有一定的厚度，正负极极耳压在一起时极耳的长度不一致，在两个热压定型处理后的卷绕电芯的正负极极耳与连接片焊接后，对卷绕电芯的正负极极耳进行裁切，以保证焊接后的卷绕电芯的正负极极耳的平整度。

进一步，两个热压定型处理后的卷绕电芯的正负极极耳与连接片焊接时采用超声波焊接，且在焊接后，在焊接处贴耐高温绝缘胶带对焊接处的焊印进行保护。正负极连接片参照图4所示，两个热压定型处理后的卷绕电芯的正负极极耳与连接片焊接的示意参照图5所示，两个卷绕电芯的正负极极耳分别与对应的连接片焊接后在焊印上贴胶的示意图参照图6所示。图5（a）为焊接后的正视图，图5（b）为焊接后的俯视图，从图中可以看到，通过正负极连接片将两个卷绕电芯连接在一起。电池内部的电芯由两个卷绕电芯组成，能有效保证电池的能量存储能力，可满足3C-5C大电流充放电，在实现大倍率充放电的同时，在一定长度上减少集流体的产热量。

在焊接处贴耐高温绝缘胶带可以提供绝缘层，防止焊印与其他金属或外界接触，避免可能的短路或电池内部元件之间的不良接触。同时能在电池的装配过程中，减少外部环境对焊印的影响，助于提高焊印的稳定性和耐久性，减少焊印受到损坏或腐蚀的风险。

更进一步，两个连接片与电池盖板焊接的示意图参照图8所示，图8（a）为焊接后的正视图，图8（b）为焊接后的俯视图，两个连接片与电池盖板采用激光焊接连接，两个连接片分别与电池盖板的正负极极柱焊接后，分别对两个连接片与电池盖板焊接后的焊印的强度进行检测，减少焊接时的应力集中，降低焊接部位的破坏风险，保证焊接处的强度，保证电池性能的稳定。在两个连接片与电池盖板焊接后，在焊接处贴耐高温绝缘胶带，对焊印进行保护。正极焊印的面积需大于125mm

进一步，两个卷绕电芯的正负极极耳进行90度弯折后，先用耐高温绝缘胶带对两个卷绕电芯进行固定。用耐高温绝缘胶带固定两个卷绕电芯的示意图参照图9所示。

再进一步，用Mylar绝缘膜包裹弯折后的两个卷绕电芯时，先将Mylar绝缘膜与电池底托热熔固定，再用Mylar绝缘膜对电池底托与卷绕电芯进行包裹。Mylar是一种聚酯薄膜，它具有优良的物理和化学特性，广泛应用于包装、电子、印刷、标签等领域。Mylar薄膜具有高强度、透明度好、耐化学品、耐热性和电绝缘性能，因此在许多应用中被用作保护层、隔离层、电绝缘材料等。

进一步，将用绝缘膜包裹后的卷绕电芯整体封装到电池壳中，并将电池盖板与电池壳体焊接，完成对方形铝壳储能电池的装配，电池结构的示意图参照图 10所示。

进一步，在方形铝壳储能电池的装配完成后，需对电池进行短路测试和密封性测试，以确保电池质量。

具体的：

通常，短路测试会使用一定的电流或电压来检测电池正负极之间是否存在导电路径。这样做的目的是确保电池内部元件之间没有任何异常连接，以防止电池过热、漏液、短路等安全问题的发生。

密封性检测是为了确认电池壳体的密封性能。本实施例中采用氦检测法，即在电池内部充入氦气，然后使用氦气探测仪检测是否有氦气泄漏。这样做的目的是确保电池的壳体密封良好，以防止外界物质进入电池内部，保护电池内部结构和化学物质的稳定性。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。