圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，尤其涉及圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的圓柱型電池-如18650圓柱型鋰離子電池，正負(fù)極片多采用單一極耳的設(shè)計，無論極耳設(shè)置在極片的任一位置，極耳的尺寸、極耳與極片金屬箔材、鋼殼以及蓋帽之間的焊接狀態(tài)等都是影響電池物理內(nèi)阻的主要因素，焊接不良時甚至可以使電池的整體內(nèi)阻增加幾百毫歐。目前，即使采用類似軟包鋰電池多極耳設(shè)計結(jié)構(gòu)的某些圓柱型動力型產(chǎn)品，也最多只能將內(nèi)阻降低到ΙΟπιΩ左右，無法進(jìn)一步降低。而多極耳(兩極耳以上)結(jié)構(gòu)的設(shè)置，會對底焊、蓋板焊接等工序帶來一定的不便，增加焊接不良的風(fēng)險和內(nèi)阻增大的幾率，進(jìn)一步的，還會因需要加大折極耳的空間而損失一部分電池容量。
[0003]針對圓柱型電池-如18650圓柱型鋰離子電池物理內(nèi)阻較高的問題，目前主要從以下幾個方面著手解決:1、基于金屬物理內(nèi)阻的計算原理R= P*L/S(其中，ρ是金屬材料的固有電子導(dǎo)電率，L是金屬材料的長度，S是金屬材料的橫截面積)，采用電子導(dǎo)電率更高的金屬材料做極耳、降低極耳的長度、或增加極耳的橫截面積(即，使用更厚的極耳)來降低極耳部分的物理內(nèi)阻；2、增加極耳的個數(shù)，以確保極片整體的物理內(nèi)阻最低；3、改善極耳與極耳、極耳與鋼殼、極耳與蓋板之間的焊接效果，以降低焊接內(nèi)阻。然而，18650圓柱型鋰離子電池領(lǐng)域現(xiàn)有使用的鋁極耳和鎳極耳的電子導(dǎo)電率較高、生產(chǎn)可加工性能優(yōu)良，且在價格上存在很大優(yōu)勢，故改變極耳金屬材料的作法在短期內(nèi)無法實現(xiàn)；減小極耳長度會對焊接造成一定的不便；增厚極耳的厚度和增加極耳的個數(shù)會因鋼殼內(nèi)部空間有限而難以實施；故優(yōu)化焊接效果、降低焊接內(nèi)阻即成為了該課題的主要改善方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，從而實現(xiàn)圓柱型電池的無極耳焊接，節(jié)省極耳或/和極耳折曲的空間，提升圓柱型電池的能量密度。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，包括下述步驟:
[0006]將圓柱型電池卷芯置于旋轉(zhuǎn)臺上，卷芯縱軸固定，啟動旋轉(zhuǎn)臺，使卷芯以卷芯縱軸為中心、順時針或逆時針方向勻速旋轉(zhuǎn)；
[0007]將具有垂直平面的硬質(zhì)件設(shè)置于卷芯留白的外圍，并使硬質(zhì)件的一縱向垂直面朝向卷芯方向并與卷芯縱軸平行，硬質(zhì)件的一橫向垂直面朝下并與旋轉(zhuǎn)臺平行；
[0008]將硬質(zhì)件由遠(yuǎn)離卷芯的方向向卷芯縱軸方向勻速推進(jìn)，且硬質(zhì)件的推進(jìn)方向為直線型，使所述硬質(zhì)件在卷芯旋轉(zhuǎn)的同時對卷芯上端留白進(jìn)行拍平。
[0009]本發(fā)明結(jié)合實際生產(chǎn)可操作的情況進(jìn)行匯總分析和優(yōu)化，將降低內(nèi)阻的重點放在焊接效果的改善方面。通過將卷芯經(jīng)過特殊的預(yù)處理對卷芯留白進(jìn)行拍平，實現(xiàn)正負(fù)極片上無超焊極耳、多點狀接觸焊點的激光焊接方式，從而減少了傳統(tǒng)圓柱型電池制成過程中極片上超焊極耳的工步，簡化其生產(chǎn)制成工藝，提高了生產(chǎn)效率，更重要的是，避免了傳統(tǒng)圓柱型電池生產(chǎn)過程中帶來的一系列內(nèi)阻增大的問題，且節(jié)省傳統(tǒng)工藝中折曲極耳的空間，提升了圓柱型電池的能量密度，如，2.2Ah圓柱型18650鋰離子的重量能量密度至少可提尚5%。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例提供的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式示意圖。
【具體實施方式】
[0011]為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012]本發(fā)明實施例提供了一種圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，包括下述步驟，如附圖1所示:
[0013]S01.將圓柱型電池卷芯1置于旋轉(zhuǎn)臺2上，卷芯縱軸11固定，啟動旋轉(zhuǎn)臺2，使卷芯1以卷芯縱軸11為中心、順時針或逆時針方向勻速旋轉(zhuǎn)；
[0014]S02.將具有垂直平面的硬質(zhì)件3設(shè)置于卷芯留白12的外圍，并使硬質(zhì)件3的一縱向垂直面31朝向卷芯1方向并與卷芯縱軸11平行，硬質(zhì)件3的一橫向垂直面32朝下并與旋轉(zhuǎn)臺2平行；
[0015]S03.將硬質(zhì)件3由遠(yuǎn)離卷芯1的方向向卷芯縱軸11方向勻速推進(jìn)，且硬質(zhì)件3的推進(jìn)方向為直線型，使所述硬質(zhì)件3在卷芯1旋轉(zhuǎn)的同時對卷芯上端留白12處進(jìn)行拍平。
[0016]具體的，上述步驟S01中，將圓柱型電池卷芯1置于旋轉(zhuǎn)臺2上，卷芯縱軸11固定，使卷芯1轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)動軌跡不會發(fā)生偏離。該步驟中，所述卷芯1旋轉(zhuǎn)的方向沒有要求，順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)均可，但是，要在整個圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方過程中，保持卷芯1的旋轉(zhuǎn)方向一致。
[0017]本發(fā)明實施例中，所述旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速不宜過高，以避免后續(xù)對留白12進(jìn)行拍平處理時留白處金屬箔材破損、或金屬肩飛濺等，造成卷芯質(zhì)量的損壞。具體的，所述旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為30-800轉(zhuǎn)/min，進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為200-500轉(zhuǎn)/min。
[0018]上述步驟S02中，所述硬質(zhì)件3的設(shè)置，是實現(xiàn)圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式的關(guān)鍵。作為優(yōu)選實施例，所述硬質(zhì)件3為表面光滑平整的金屬、木質(zhì)、塑膠板、鋼化玻璃類硬質(zhì)件，當(dāng)然，所述金屬包括合金。應(yīng)當(dāng)理解，上述硬質(zhì)件為優(yōu)選材質(zhì)的硬質(zhì)件，其他材質(zhì)的硬質(zhì)件也能用于本發(fā)明實施例。進(jìn)一步地，所述硬質(zhì)件3優(yōu)選為規(guī)則的長方體。具體的，可以為金屬棍、木棍、或三合板、復(fù)合板、塑膠板、鋼化玻璃板材質(zhì)的硬質(zhì)件。進(jìn)一步地，所述硬質(zhì)件3需要具有一定強(qiáng)度和硬度，強(qiáng)度和硬度沒有強(qiáng)制要求，只需滿足在后續(xù)拍平處理過程中，保證拍平效果平整密實、外形美觀的同時，不發(fā)生變形即可。當(dāng)然，所述硬質(zhì)件3與卷芯1接觸的垂直面均為平面。
[0019]所述硬質(zhì)件3的位置設(shè)置于卷芯留白12的外圍，在進(jìn)行拍平處理前，可不與所述卷芯1直接接觸，也可在不影響所述卷芯1質(zhì)量的前提下，置于所述卷芯1的最外圈。
[0020]上述硬質(zhì)件3中，為了提高拍平處理效率，并實現(xiàn)外觀平整、排列規(guī)則、整齊的效果，所述硬質(zhì)件縱向垂直面31的寬度優(yōu)選為l-100mm，進(jìn)一步地，所述硬質(zhì)件縱向垂直面31的寬度優(yōu)選為20-40mm，更優(yōu)選為30mm ;所述硬質(zhì)件橫向垂直面32的寬度優(yōu)選為l-100mm，進(jìn)一步地，所述硬質(zhì)件橫向垂直面32的寬度優(yōu)選為20-40mm，更優(yōu)選為30mm，以便下述步驟S03推進(jìn)的過程中，能大于卷芯橫切面的直徑，從而對留白12進(jìn)行高效、美觀的拍平。
[0021]進(jìn)一步的，所述硬質(zhì)件縱向垂直面31的高度優(yōu)選為1-30_，進(jìn)一步地，所述硬質(zhì)件縱向垂直面31的高度優(yōu)選為5-10mm，更優(yōu)選為7mm。更進(jìn)一步的，所述硬質(zhì)件3朝下并與旋轉(zhuǎn)臺平行的橫向垂直面32置于卷芯留白12的頂端和隔膜上邊緣之間，從而使得拍平尚度4小于卷芯留白12的尚度。
[0022]上述步驟S03中，在拍平處理前，將硬質(zhì)件3移至靠近卷芯1的最外圈處，并在卷芯1旋轉(zhuǎn)的同時，將硬質(zhì)件3緩慢從卷芯1的一側(cè)推進(jìn)至卷芯縱軸11方向。作為優(yōu)選實施例，所述硬質(zhì)件3的推進(jìn)速度為l-50mm/s，推進(jìn)速度過快容易造成卷芯金屬箔材破損、金屬肩飛濺等不良后果，從而影響卷芯1的質(zhì)量。本發(fā)明實施例硬質(zhì)件3橫向垂直面32 (即切割面，與卷芯上端面接觸的一面)低于卷芯上端面初始高度的高度差4，即為需將卷芯拍平的高度。具體的，所述拍平的高度小于5mm。
[0023]傳統(tǒng)正負(fù)極極耳焊接采用的均是超聲焊接，對極片和基底箔材的外觀要求不高，且多極耳的結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致裝配時折極耳占用過多空間。本發(fā)明實施例結(jié)合實際生產(chǎn)可操作的情況進(jìn)行匯總分析和優(yōu)化，將降低內(nèi)阻的重點放在焊接效果的改善方面。在卷芯焊接之前，通過將卷芯經(jīng)過特殊的預(yù)處理對卷芯兩端箔材基底進(jìn)行整形拍平，達(dá)到外觀平整、排列規(guī)律、整齊的要求，再使用激光焊接確保焊點牢固。同時，經(jīng)過上述預(yù)處理，可實現(xiàn)正負(fù)極極片上無超焊極耳、多點狀接觸焊點的激光焊接方式，從而減少了傳統(tǒng)圓柱型電池制成過程中極片上超焊極耳的工步，簡化其生產(chǎn)制成工藝，提高了生產(chǎn)效率，更重要的是，避免了傳統(tǒng)圓柱型電池生產(chǎn)過程中帶來的一系列內(nèi)阻增大的問題，且節(jié)省傳統(tǒng)工藝中折曲極耳的空間，提高了鋼殼內(nèi)部的空間利用率，提升了圓柱型電池的能量密度，如，2.2Ah圓柱型18650鋰離子的重量能量密度至少可提高5%。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，包括下述步驟: 將圓柱型電池卷芯置于旋轉(zhuǎn)臺上，卷芯縱軸固定，啟動旋轉(zhuǎn)臺，使卷芯以卷芯縱軸為中心、順時針或逆時針方向勻速旋轉(zhuǎn)； 將具有垂直平面的硬質(zhì)件設(shè)置于卷芯留白的外圍，并使硬質(zhì)件的一縱向垂直面朝向卷芯方向并與卷芯縱軸平行，硬質(zhì)件的一橫向垂直面朝下并與旋轉(zhuǎn)臺平行； 將硬質(zhì)件由遠(yuǎn)離卷芯的方向向卷芯縱軸方向勻速推進(jìn)，且硬質(zhì)件的推進(jìn)方向為直線型，使所述硬質(zhì)件在卷芯旋轉(zhuǎn)的同時對卷芯上端留白進(jìn)行拍平。2.如權(quán)利要求1所述的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，其特征在于，所述硬質(zhì)件為表面光滑平整的金屬、木質(zhì)、塑膠板、鋼化玻璃類硬質(zhì)件。3.如權(quán)利要求2所述的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，其特征在于，所述硬質(zhì)件為長方體。4.如權(quán)利要求1-3任一所述的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，其特征在于，所述硬質(zhì)件的推進(jìn)速度為l_50mm/s。5.如權(quán)利要求1-3任一所述的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)速度為30-800轉(zhuǎn)/min。6.如權(quán)利要求1-3任一所述的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，其特征在于，所述硬質(zhì)件橫向垂直面的寬度為l-100mm。7.如權(quán)利要求1-3任一所述的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，其特征在于，所述硬質(zhì)件縱向垂直面的寬度為l-100mm。8.如權(quán)利要求1-3任一所述的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，其特征在于，所述硬質(zhì)件縱向垂直面的高度為l_30mm。9.如權(quán)利要求1-3任一所述的圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，其特征在于，所述硬質(zhì)件朝下并與旋轉(zhuǎn)臺平行的水平垂直面置于卷芯的隔膜上邊緣和留白的頂端之間。
【專利摘要】本發(fā)明適用于圓柱型電池領(lǐng)域，提供了一種圓柱型電池?zé)o極耳焊接的預(yù)處理方式，包括下述步驟：將圓柱型電池卷芯置于旋轉(zhuǎn)臺上，卷芯縱軸固定，啟動旋轉(zhuǎn)臺，使卷芯以卷芯縱軸為中心、順時針或逆時針方向勻速旋轉(zhuǎn)；將具有垂直平面的硬質(zhì)件設(shè)置于卷芯留白的外圍，并使硬質(zhì)件的一縱向垂直面朝向卷芯方向并與卷芯縱軸平行，硬質(zhì)件的一橫向垂直面朝下并與旋轉(zhuǎn)臺平行；將硬質(zhì)件由遠(yuǎn)離卷芯的方向向卷芯縱軸方向勻速推進(jìn)，且硬質(zhì)件的推進(jìn)方向為直線型，使所述硬質(zhì)件在卷芯旋轉(zhuǎn)的同時對卷芯上端留白進(jìn)行拍平。
【IPC分類】H01M2/26
【公開號】CN105449146
【申請?zhí)枴緾N201510182738
【發(fā)明人】宇妍, 趙悠曼, 程建良
【申請人】東莞市創(chuàng)明電池技術(shù)有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年4月16日