[发明专利]低阻低热大过电的软包锂电池快速除膜牢固锡钎焊成组法

说明书

本发明可实现软包动力三元锂电池的锡钎焊成组。先将单体正极铝极片，与转接片(转镍)、或另一单体的负极片(串接)，以传统点焊、热压法(简化处理)，或叠合法，进行预紧固结合，使得铝、镍片结合处，硬挺、平展，方便用旋转钢丝刷头迅速除去氧化铝膜。如此，再用烙铁熔涂(钎焊)含助剂的焊铝焊锡丝，就能牢固、快速(两秒左右)完成焊接，避免了长时高温导入电芯内部、造成烫伤。相比现行成组法，能降低连接电阻，承受大电流而产热少，抗颠簸，减少热失控隐患。适合用镀镍铜带替代纯镍片，而不会产生铜铝反应，降低成本。可配套用于各类电动汽车、无人机、两轮三轮电动车等。

技术领域 本发明涉及锂电池成组技术。

背景技术

我们知道，蓄电池都追求体积小、重量轻——能量密度高。作为新能源锂电汽车、两轮三轮电动车、无人机用的动力锂电池，更是如此。故而，由于能量密度较低、续航短，磷酸铁锂电池正在退出该市场，代之以“镍钴锰”三元锂。而同样的三元锂原料，由于制作工艺不同，形成硬壳(铝壳、钢壳)和软包二类单体。“正极材料”、“负极材料”，中间由“隔膜”隔开，三位一体，如果卷绕成型，则制成硬壳的圆柱型或方型电池单体(电芯)；如果来回折叠、叠摞，则制成较薄的“软包(叠片)”单体。显而易见，软包电池的薄片状的正、负极(极耳)及折叠成芯的工艺，其容纳的材料量、总面积——蓄电量、能量密度，明显优于缠绕工艺的硬壳包装，重量也更轻，正在成为动力电池的主流。但，软包电池的集流体正极的纯铝的(当然不能采用合金铝)、脆弱的、单薄的极片——铝极耳，相比硬壳电池的柱、窝、硬拱的铝正极，在连接成组时，现有工艺不易处理完善，影响了电池组的整体性能，甚而留下着火隐患。具体分析如下：

高钴配方的三元锂电池，稳定性较好，但钴的极其稀缺、昂贵，使得无法广泛用于民用。故目前民用动力电池不得不多采用“高镍低钴”的“811”配方，即钴只含一成。那么，其电解液就敏感、“易怒”，单体的稳定性、安全性，就不断让人担忧了……尽管目前各方都在大力研究无钴的、或固态的“更安全”的锂电池，但要投入实用化、产业化，(特别在动力领域)，乐观的估计，还要15～20年的时间。就现状而言，单体出厂时的内阻、放电曲线等品级参数，已定型，我们相信，随着工艺的改进、设备的升级，单体品质会逐步提高。在相当长的一段时期内，组装厂(单体成组)能做好的就是：减少组装误差、减少系统误差、减少系统风险和隐患。

但目前软包动力电池的成组方法，存在不足和隐患，且主要就是由这片薄、软的铝极耳所导致！众所周知，锡焊是电子工业的最常用方法，但唯独在锂电池领域，是个禁区。行话讲，铝是极难“吃锡”的！这软包电池的单薄、脆弱的铝极片，表面都有致密氧化铝膜，很难上锡。这膜，附着较紧，硬度较高，且熔点高达2300度！用常规手段，如砂纸磨、锉刀锉、刀尖刮，费时费力。单个维修尚可，若产业化，则不适合。且麻烦地去除了氧化铝膜不久，它又会很快生成。所以，如果简单的把这正极铝片，与其它转接(镍)片，或其它负极镍片，只是搭上，就锡焊，那么，除膜、焊牢，都不容易——尽管有专门的“焊铝焊锡丝”及其专用助剂。因为，即使用“好的”这类焊锡丝，为保证效果，其熔化温度，也在250- 400度；而铝的导热很快，要知道许多三元锂的电解液，180度左右就会分解、变异！所以，为了焊牢靠，烙铁多搁置几秒，就容易将高热，由铝极耳导入电芯内部，发生危险！并且，要固定住游离的、轻飘飘、不定型的铝极耳端头，用力处理掉上面的氧化铝膜，不仅麻烦，而且危险——因为相邻都是电极，容易短路、打火！

所以，锂电池铝极耳的连接处理，用常规的搭接、除膜，要想“短平快”地锡焊(钎焊)焊住，规模化操作，没有成功先例。尤其是动力电池组，一，起码要“抗颠簸”，这常规锡焊，经不起考验。二，由于动力电池组，要经常承担瞬间的大电流，其串、并连接成组，自然是：压接不如焊接；而焊接中的点(熔)焊，不如钎焊。由于常规焊锡铅焊不可行、视为禁区，目前主要采用三种方式先行处理铝极耳——“转镍”，再串、并联，但都较大地增加了连接内阻，影响了整体电池组的性能；更加大了发热量，留下隐患。再分析如下：