[发明专利]一种圆柱形电池电芯极耳连接方法和预处理夹具

说明书

本发明设计了一种圆柱形电池电芯的连接方法以及焊接前电芯预处理的夹具。采用极片两端预留极耳连续涂布的方式，将极片卷绕成电芯两端头整体作为极耳引出，采用电芯预处理夹具对卷绕好的电芯进行处理，再将正极极耳焊接在铝制电池壳上，负极极耳焊接在铜制电池壳上，最后将铜制电池壳和铝制电池壳采用机械方法连接。这种处理方式一方面能够降低操作的复杂性，另一方面能够减少电池的额外负重并降低电池的副反应，这项发明对圆柱形电池的发展具有重大意义。

技术领域

本专利涉及一种适用于电池电芯极耳连接方法以及预处理夹具，具体地一方面采用透过焊接的方法，将电芯两端头作为极耳焊接在电池壳上，以增加极耳的大电流承受能力，降低工艺的复杂性，同时减少电池内除电芯以外的一切物质，降低发生副反应的可能性，提高电池的能量密度。另一方面，设计电芯预处理夹具，分别在正极集流体和负极集流体的端头进行预压，在端面压出凹槽，使得被焊接的铜盖和铝筒能够准确的安装在其位置上，同时将电芯和电池壳连接处压实有利于实现两者之间的焊接，并且分别在夹具两端设置电芯缩颈处理区域，使得电芯被焊部分密度尽量均匀，避免焊接造成电芯短路。本设计属于新材料技术领域。

背景技术

由于人民生活水平的日益提高，汽车已经成为每个家庭必备的成员，然而大量汽油车的增加，使得我们的生活环境已经到了难以承受的地步，因此我们必须寻找能够代替或者在一定程度上代替汽油车的新能源，以缓解我们的环境压力。基于这样的现状，电动汽车以其显而易见的优势成为了新宠。首先，使用电池的汽车相对于汽油车来说，更加节省成本；其次，电池由于不和氧气发生氧化反应，没有多余的废气排出，有效的防止了环境污染。因此，使用电池的电动车将成为解决这一重大问题的突破口。

目前应用于电动车电池主要采用圆柱形电池或者是方形电池，动力用电池要求放电电流较大，普遍大于100A，因此对电池极耳承受电流能力要求高。对于圆柱形电池，目前极耳处理工艺主要有以下问题，首先极片涂布目前采用间歇式涂布方法，预留极耳，如图1所示，再将极片卷绕起来，把极耳对到一起采用超声波焊接，整体作为极耳和引出端子焊接。这种工艺需要精确控制极片间极耳的间隔，且多层极耳焊接比较困难。并且，极耳长度长会降低电池整体的能量密度，极耳长度短超声波焊接不容易实现，且极耳很难承受电池在高倍率下的充放电电流。

本专利涉及电池电芯的极耳连接方法和预处理夹具。将极片两端预留出一部分极耳，卷绕之后将两侧整个端头位置打磨成鳞片状，将两个端头整体作为极耳，与电池壳焊接在一起。由于两端头极耳分别是铜箔和铝箔，如果直接与不锈钢外壳焊接是无法实现的，因此采用铝筒和铜盖作为电池的壳体，将正极端头与铝筒焊接在一起，负极端头与铜盖焊接在一起。为了完成这个目标，本专利设计了电芯焊前的预处理夹具，对电芯焊接之前进行预压和缩颈处理，一方面解决端面焊接容易短路的问题，另一方面解决位置对应误差导致封口难的问题。这两个问题的解决对于圆柱形锂离子电池的制造工艺有着重大意义。

发明内容

本专利在制作正负极片时，采用两端预留连续极耳的方式，如图2所示，使用时沿极片中间分切开，正负极交叠卷绕成圆柱形，将整个正极端头作为正极耳，整个负极端头作为负极耳，焊接到电池正负极壳上。这样做的优势是，第一操作比间歇式涂布简单，第二极片涂布面积大，相同体积的电池壳内，能量密度高。且整个端头做极耳，承受大电流的能力强。

本专利基于上述工艺，将电芯3两端头打磨成鳞片状后压缩到合适长度和密度，并将其整体作为极耳，由于不锈钢电池壳无法和铝箔或铜箔焊接在一起，因此本专利采用铝制电池壳2并在负极端面用铜盖1盖住，采用透过焊的方式将电芯正极耳4和铝制电池壳在焊道5处焊接，电芯负极耳6和铜盖在焊道7处焊接，再进行电池封口，如图3所示。

在进行焊接时，一方面为了增加焊接的可靠性，另一方面为了降低工艺的复杂性，本专利在铜盖或者铝筒两侧端面上取互成120度角的三条凹槽焊道进行焊接，如图4所示。