一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)及其焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋰離子電池中的極片結(jié)構(gòu)及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)及其焊接方法，一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，包括正極片和負極片，所述負極片包括入卷端和尾端，所述負極片上設(shè)置有兩個負極耳，兩個負極耳分別為中部負極耳和端部負極耳，所述端部負極耳設(shè)置于所述負極片的尾端，所述中部負極耳設(shè)置于距離所述負極片的入卷端的1/3～2/3處，所述正極片對應(yīng)所述負極片的中部負極耳處設(shè)有空鋁箔部，具有結(jié)構(gòu)簡單、抗振動性能強、安全性能高的特點，該焊接方法先將兩個負極耳焊接之后再與電池底殼焊接，其焊接牢固，不易發(fā)生脫焊或極耳斷裂情況。
【專利說明】 一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)及其焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池中的極片結(jié)構(gòu)及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)及其焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，動力鋰離子電池的應(yīng)用也越來越廣泛。出于應(yīng)用環(huán)境要求的考慮，一些高端的電動工具用動力鋰離子電池不僅需要有大的放電倍率，長的循環(huán)壽命、低的自放電和高的安全性能，還需要有較強的抗振性能。
[0003]傳統(tǒng)的動力鋰離子電池正負極片剖面圖如附圖1和附圖2所示，為了降低動力鋰離子電池的內(nèi)阻，通常負極片I設(shè)置兩個負極耳2，正極片4設(shè)置一個或兩個正極耳5。
[0004]傳統(tǒng)動力鋰離子電池的正極耳5設(shè)置于靠正極片4的中部位置，負極耳2設(shè)于負極片I頭尾兩端。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，但應(yīng)用于動力鋰離子電池時，卻無法達到一些電動工具的抗振動需求。因為由若干個單體電芯組合而成的動力鋰電池組，成組后的電池組不僅需要有良好的電化學(xué)性能和安全性能，并且需要有強的抗振性能，但使用傳統(tǒng)的動力鋰離子電池正負極片I卷繞而成的電池卷芯，在遇到強振動或突然振動的情況，正負極耳2容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，這給電池組的正常使用帶來了極大的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)簡單、抗振動、抗沖擊、抗碰撞性能強、安全性能高的特點。
[0006]本發(fā)明的另一個目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)的焊接方法，其具有焊接牢固，提高鋰離子電池的抗振動、抗沖擊、抗碰撞性能，延長鋰離子電池的使用壽命。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，包括正極片和負極片，所述負極片包括入卷端和尾端，所述負極片上設(shè)置有兩個負極耳，兩個負極耳分別為中部負極耳和端部負極耳，所述端部負極耳設(shè)置于所述負極片的尾端，所述中部負極耳設(shè)置于距離所述負極片的入卷端的1/3?2/3處，所述正極片對應(yīng)所述負極片的中部負極耳處設(shè)有空鋁箔部。
[0008]其中，所述空鋁箔部貼有膠紙。
[0009]其中，所述膠紙的寬度大于或等于所述空鋁箔部的寬度。
[0010]其中，所述膠紙覆蓋所述空鋁箔部并向兩側(cè)各延伸1mm。
[0011]其中，所述膠紙的寬度大于或等于中部負極耳的寬度。
[0012]其中，所述正極耳與所述正極片的焊接面、中部負極耳和端部負極耳與所述負極片的焊接面兩面均貼有膠紙。
[0013]其中，所述負極耳的點底焊處的焊接表面設(shè)有凹凸磨砂層。
[0014]一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)的焊接方法，所述正極片和負極片繞成電池卷芯之后，所述中部負極耳和端部負極耳焊接粘合后再與電池底殼進行點焊連接。
[0015]進一步的，將所述正極片和負極片繞成電池卷芯之后，電池卷芯入殼之前，先將兩個負極耳利用超聲焊接機焊接在一起，再與電池底殼點焊連接。
[0016]更進一步的，將所述鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)卷成電池卷芯，電池卷芯入殼之前，使用超聲焊接機在兩個負極耳相應(yīng)位置分別焊上焊印，彎折負極耳入殼時兩個負極耳上的焊印能夠重合再與電池底殼進行點焊連接。
[0017]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明設(shè)置了雙負極耳，可以降低電池的內(nèi)阻，將其中一個負極耳設(shè)置于負極片的入卷端的1/3~2/3處，另一個負極耳設(shè)置于負極片的尾端部，卷繞成電池卷芯后，中部負極耳的彎折處距中心孔更遠。通過滾筒測試證明，本發(fā)明的負極耳不易脫焊，兩個負極耳牢固的焊接在鋼殼底板上，電池卷芯不會扭轉(zhuǎn)，正極耳也不會受破壞，即使在高強振動和沖擊的環(huán)境中，電芯的電壓和內(nèi)阻基本不變，電池可以正常使用。而使用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正負極片卷成的電池卷芯，位于負極片入卷端的負極耳卷成卷芯之后，其幾乎位于電池卷芯的中部，做滾筒測試時，位于負極片入卷端的負極耳在測試半小時后會出現(xiàn)脫焊或斷裂的情況，電池卷芯會隨著滾筒而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致正極耳隨后發(fā)生斷裂，致使電芯報廢，電池組無法使用。
[0018]本發(fā)明的另一有益效果:電阻焊原理就是Q=I2*R*T，對負極兩個極耳而言，I是一樣的，T是一樣的，只有R不同，傳統(tǒng)的方法是將兩個負極耳彎折后進行點底焊，那么兩個極耳的接觸內(nèi)阻不一樣，一般靠鋼殼底板的極耳焊接更牢，脫焊的往往是上面那個極耳，通過本發(fā)明的焊接方法，能夠使兩個負極耳的內(nèi)阻一樣，點底焊效果良好，增強其焊接時的均勻性和穩(wěn)固性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]利用附圖對發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0020]圖1是傳統(tǒng)鋰電池負極片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是傳統(tǒng)鋰電池正極片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)的負極片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)的正極片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)的正極片結(jié)構(gòu)卷成電池卷芯后的負極俯視圖。
[0021]附圖標(biāo)記包括:I—負極片2—負極耳 3—膠紙
4——正極片 5——正極耳 6——中部負極耳 7——端部負極耳 8——空鋁箔部 9——電池卷芯 。
【具體實施方式】
[0022]結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0023]實施例1
如圖3至圖5所示，一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，包括正極片4和負極片1，所述負極片I包括入卷端和尾端，所述負極片I上設(shè)置有兩個負極耳，包括中部負極耳6和端部負極耳7，設(shè)置雙負極耳可以降低電池的內(nèi)阻，所述端部負極耳7設(shè)置于所述負極片I的尾端，所述中部負極耳6設(shè)置于距離所述負極片I的入卷端的1/3?2/3處，鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)卷成電池卷芯9之后，中部負極耳6彎折處距中心孔更遠，則發(fā)生脫焊斷裂的幾率比傳統(tǒng)設(shè)置于兩端的負極耳降低很多。所述正極片4對應(yīng)所述負極片I的尾端設(shè)有正極耳5，所述正極片4對應(yīng)所述負極片I的中部負極耳6處設(shè)有空鋁箔部8。此處對應(yīng)的負極片I處沒有涂敷石墨層，如果此處對應(yīng)的正極片4有漿料，充電時正極片4的鋰離子會遷移到該處的負極片I上，造成析鋰現(xiàn)象，形成的鋰枝晶會對電芯的安全性造成隱患，因此需要設(shè)置空鋁箔部8。正極耳5可位于正極片4的任一位置，但優(yōu)選的，正極耳5設(shè)置于正極片4的偏中部位置，因為正極耳5若位于正極片4的端部，則內(nèi)阻會相對較大。若正極耳5剛好對應(yīng)于中部負極耳6的位置重疊，則不需要設(shè)置空鋁箔部8，但入卷之后，則正極耳5與中部負極耳6重疊，則該卷疊部過厚，不利于電池卷芯9的成型。
[0024]所述空鋁箔部8貼有膠紙3，防止發(fā)生短路現(xiàn)象。
[0025]所述膠紙3的寬度不少于所述空鋁箔部8的寬度。膠紙3將空鋁箔部8完全覆蓋，防止讓空鋁箔部8區(qū)域直接和負極石墨區(qū)對應(yīng)，容易造成微短路，電池自放電增大。
[0026]所述膠紙3覆蓋所述空鋁箔部8后向兩側(cè)延伸1_，既能防止微短路，也不會過于浪費材料。
[0027]所述膠紙3的寬度大于或等于中部負極耳6的寬度，防止產(chǎn)生析鋰現(xiàn)象。
[0028]所述正極耳5與所述正極片4的焊接面、中部負極耳6和端部負極耳7與所述負極片I的焊接面兩面均貼有膠紙3。由于正負極耳都是通過超聲焊接上相應(yīng)箔材上，超聲焊印和極耳邊緣處產(chǎn)生毛刺嚴重，需使用膠紙3覆蓋住該區(qū)域。
[0029]所述負極耳的點底焊的焊接表面設(shè)有凹凸磨砂層，增大焊接表面的表面積，當(dāng)通電焊接時，其發(fā)熱快且發(fā)熱量大，焊接更快速牢固。
[0030]實施例2
一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)的焊接方法，所述正極片4和負極片I繞成電池卷芯9之后，所述中部負極耳6和端部負極耳7焊接粘合后再與電池底殼進行點焊連接。一般采用電阻焊進行焊接，電阻焊是工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法，即電阻焊原理就是Q=I2*R*T，采用本發(fā)明的焊接方法，能使中部負極耳6和端部負極耳7的內(nèi)阻一樣，則兩個負極耳焊接的牢固程度不一樣，不易發(fā)生脫焊。
[0031]進一步的，將所述鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)卷成電池卷芯9，電池卷芯9入殼之前，先將兩個負極耳利用超聲焊接機焊接在一起，再與電池底殼點焊連接。超聲焊接機利用超聲波能夠?qū)蓚€負極耳完全融合在一起，其焊接牢固程度更好，不會發(fā)生一個負極耳脫焊的現(xiàn)象。
[0032]更進一步的，將所述鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)卷成電池卷芯9，電池卷芯9入殼之前，使用超聲焊接機在兩個負極耳相應(yīng)位置分別焊上焊印，彎折負極耳入殼時，兩個負極耳上的焊印能夠重合粘合后，其再與電池底殼進行點焊連接。焊接時，焊印能夠重合，點底焊時兩個負極耳通過焊印增強焊接粘合時的摩擦系數(shù)，不易分裂。
[0033]將采用本發(fā)明焊接方法焊接的鋰離子電池進行滾筒測試。滾筒測試是將制備好的鋰電池組放在滾筒測試裝置中，通過滾筒測試裝置的旋轉(zhuǎn)帶動鋰電池組在滾筒內(nèi)翻滾、下摔、碰撞，模擬鋰電池組在實際工作中有可能遇到的振動情況進行振動強度測試，最終對經(jīng)過測試的鋰電池組進行電阻測試，觀察其是否發(fā)生內(nèi)阻的變化，從而判斷其極耳是否發(fā)生斷裂造成內(nèi)阻的增加。滾筒測試裝置包括一滾筒主體，滾筒主體通過動力裝置使?jié)L筒不斷旋轉(zhuǎn)，鋰電池組置放于滾筒主體內(nèi)部，滾筒主體旋轉(zhuǎn)的時候，帶動鋰電池組在內(nèi)部不斷翻動，模擬其受到各種沖擊、碰撞和振動的情況，最后測試鋰電池組的內(nèi)阻情況是否發(fā)生變化。
[0034]具體的檢測過程為:
選取本發(fā)明的鋰電池極片制成的單體電芯5支組合，將5支單體電芯放入一定尺寸的塑料模具中，通過長方體四角上的螺絲釘將該長方體完全密封，將密封后的電池包放入滾筒中。滾筒主體設(shè)有三個獨立的工作室，每個工作室可放入I個電池包，滾筒由一馬達帶動，設(shè)滾筒的旋轉(zhuǎn)速度為60轉(zhuǎn)/分鐘，每隔I小時拿出電池包，卸下螺絲釘，測試其中每個單體電芯的電壓和內(nèi)阻，記錄好數(shù)據(jù)，滾筒實驗連續(xù)進行4個小時，通過每隔I小時測試單體電芯的電壓和內(nèi)阻，判斷電芯內(nèi)的正負極耳是否有斷裂。重復(fù)測試5組電池包。
[0035]另選取3組傳統(tǒng)鋰電池極片制備得到的單體電芯按照上述步驟進行組合測試。測試結(jié)果如下表所示。
【權(quán)利要求】
1.一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括正極片和負極片，所述負極片包括入卷端和尾端，所述負極片上設(shè)置有兩個負極耳，兩個負極耳分別為中部負極耳和端部負極耳，所述端部負極耳設(shè)置于所述負極片的尾端，所述中部負極耳設(shè)置于距離所述負極片的入卷端的1/3~2/3處，所述正極片對應(yīng)所述負極片的中部負極耳處設(shè)有空鋁白部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述空鋁箔部貼有膠紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述膠紙的寬度大于或等于所述空鋁箔部的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述膠紙覆蓋所述空鋁箔部并向兩側(cè)各延伸1_。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述膠紙的寬度大于或等于所述中部負極耳的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述正極耳與所述正極片的焊接面、中部負極耳和端部負極耳與所述負極片的焊接面兩面均貼有膠紙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述負極耳的點底焊處的焊接表面設(shè)有凹凸磨砂層。
8.—種權(quán)利要求1-7任一項所述的抗高強振動的鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)的焊接方法，其特征在于:所述正極片和負極片繞成電池卷芯之后，所述中部負極耳和端部負極耳焊接粘合后再與電池底殼進行點焊連 接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焊接方法，其特征在于:所述正極片和負極片繞成電池卷芯之后，電池卷芯入殼之前，先將兩個負極耳利用超聲焊接機焊接在一起，再將兩個負極耳與電池底殼點焊連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焊接方法，其特征在于:將所述鋰離子電池極片結(jié)構(gòu)卷成電池卷芯，電池卷芯入殼之前，使用超聲焊接機在兩個負極耳相應(yīng)位置分別焊上焊印，彎折負極耳入殼時兩個負極耳上的焊印能夠重合再與電池底殼進行點焊連接。
【文檔編號】H01M4/13GK103682250SQ201310603891
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】黎惠鋒, 劉青 申請人:廣東凱德能源科技有限公司